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1、2021/2/71第四章气象空气的垂直运动2021/2/72空气的垂直运动一、空气垂直运动的形成原因二、空气垂直运动的种类及特点2021/2/73空 气 块 所 受 的 力一、空气垂直运动的形成原因2021/2/74二、垂直运动的种类及特点（一）对流（二）系统性垂直运动（三）大气波动（四）大气乱流2021/2/75（一）对流1.对流的概念和特征对流的概念:对流是指由于空气块与周围大气有温度差异而产生的,强烈而比较有规则的升降运动2021/2/762021/2/77对流的特征1.垂直速度大,一般为1～10m/s;2.水平范围小,一般是几千米到几十千米;3.持
2、续时间短,一般为几十分钟到几小时2021/2/78对流产生的原因是气块温度与周围大气温度有差异当空气块温度高于周围大气温度时,它将获得向上的加速度;反之则获得向下的加速度。2.对流产生的原因2021/2/793.对流冲击力概念:使原来静止的空气产生垂直运动的作用力,称为对流冲击力。分为:热力对流冲击力（热力对流）动力对流冲击力（动力对流）热力对流冲击力是由于热力差异引起的。（白天受热上升,夜间冷却下降）动力对流冲击力是由于空气运动时受到机械抬升作用引起的。（如山坡迎风面）2021/2/7104.大气稳定度大气稳定度的概念:大气稳定度是指大气对空气块垂直运动
3、阻碍程度。2021/2/711大气稳定度的判断---未饱和空气块干绝热直减率2021/2/712结论1:未饱和空气块作垂直运动时,大气稳定度的判断:γ＞γd时不稳定γ＜γd时稳定γ=γd时中性2021/2/713饱和空气块作垂直运动时,大气稳定度的判断:γ＞γm时不稳定γ＜γm时稳定γ=γm时中性结论2:2021/2/714综上所述可将大气稳定度分成三种情形:γ＜γm（＜γd）绝对稳定γ＞γd（＞γm）绝对不稳定γm＜γ＜γd条件性不稳定2021/2/715用层结曲线状和态曲线来 判断的方法层结曲线:气层气温随高度变化的曲线。状态曲线:气块温度随高度变化的
4、曲线。2021/2/716用层结曲线和状态曲线表示的 大气稳定度绝对稳定2021/2/717条件性不稳定用层结曲线和状态曲线表示的 大气稳定度2021/2/718绝对不稳定用层结曲线和状态曲线表示的 大气稳定度2021/2/719（二）系统性垂直运动概念:大范围空气有规则的升降运动称为系统性垂直运动。2021/2/720系统性垂直运动的特点垂直速度小,为1～10cm/s,水平范围大,几百～几千公里,持续时间长,为十几小时～几天。1.垂直速度大,一般为1～10m/s;2.水平范围小,一般是几千米到几十千米;3.持续时间短,一般为几十分钟到几小时对流的特征20
5、21/2/721系统性垂直运动出现的地区大范围空气的水平气流辐合、辐散区冷、暖空气交锋区地形抬升因为地面加热作用,造成气层不稳定以及高原上盛行的低涡、切变线等天气系统造成系统性的运动称为辐合。上升运动气流辐合上升中的“辐合”指的是气流从四周向中心流动,如果气流从中心向四周流动叫辐散。2021/2/722低层气流辐合引起上升运动2021/2/723摩擦层中低压区和高压区的气流2021/2/724结论低压区中心附近有上升气流高压区中心附近有下降气流2021/2/725环保部:罕见幅合区致北京污染扩散难2015年12月27日京津冀及周边地区北部空气质量以良至轻度
6、污染为主,京津冀中南部和山东大部以轻至中度污染为主,山西南部和河南北部以中度污染为主,局部地区可能出现重度污染。25日下午4时,环保部发布最新通报:截至25日上午9时,京津冀及周边地区70个地级及以上城市中,北京、东营、济南等9个城市空气质量为严重污染,廊坊、唐山、聊城等16个城市为重度污染。环保部紧急组织专家会商,结果表明,24日上午,受弱冷空气影响,北京市空气质量短时好转,至傍晚弱冷空气南下趋势消失,风向转为弱偏南风,扩散条件维持不利;北京周边地区出现小雪,受大气动力影响,市中心区形成北京市少见的辐合区,阻碍污染物向周边扩散。加之混合层高度自24日下午
7、开始从500米降低至200米左右,并伴有短时接地逆温,形成非常不利的气象条件2021/2/726（三）大气波动两层密度不同的空气发生相对运动,在其交界面上会出现波动。这种波动常出现在等温层和逆温层界面上2021/2/727（四）大气乱流大气乱流是指空气不规则的涡旋运动,又称湍流或扰动气流。2021/2/728大气乱流的形成乱流涡旋是由大气中的气流切变引起的,气流切变是指气流间速度和方向的差异。2021/2/7291.热力乱流当气温水平分布不均匀时,就会产生大大小小的升降气流,由于它们之间有速度和方向的差异,就会形成乱流2021/2/7302.动力乱流当气流
8、流过粗糙地表、丘陵和山区时,由于地表摩擦和地形扰动,会引起气流切变
