气象与气候学第三章.ppt

徐州师范大学 城市与环境学院 第三章 大气的空气动力特征 第一节 大气压强的时空分布及变化 第二节 空气的水平运动和垂直运动 第三节 大气环流 第一节 大气压强的时空分布及变化 1.气压的概念与基础知识 1.1 Def: 指大气压强（pressure），是空气的分子运动与地球重力场综合作用的结果，即代表了大气压力的大小. 单位：hPa(取0.1)； 1标准大气压=1013.25hPa=760mmHg 1.2 P的变化规律： P= F/S = ρgh 气压值是随着海拔高度的增高而递减的。 静力学方程压高方程——定量描述气压变化 静力学方程： 说明气压P随高度递减的快慢取决于密度和重力加速度。 其延伸公式： （气压高度差将其与温度和气压联系） 1）T一定时，高压（G）地区P向上递减的更快；反之，D地区向上递减较缓； 2）P一定时，高温区P向上递减较慢；反之，低温区P递减较迅速。 注意：静力学方程使用的前提： 1）大气呈准静止状态； 2）大气层中的T,P变化不大。 压高方程： 表示P随高度增加呈指数递减的规律。 使用的前提:略 特例分析： 1）等温大气（isothermal atmosphere） 指温度恒定无变化的大气，一种理想状态。 仍是指数递减规律。 2）多元大气(polytrophic atmosphere) 指温度直减率γ不随高度变化的大气。 也呈指数递减规律。 实际大气与多元大气气压状况 接近，且等温大气比多元大气的气压 递减的缓慢些。 例题： 已知海平面气压P0=1013hPa，海平面气温为15℃，当时气温的直减率γ为0.6 ℃/100m，求海拔高度1500m处的气压为多少？ 1.3 P变化的起因： 主要是热力因子和动力因子两方面引起的。 热力因子——温度升高或降低引起空气体积膨胀或收缩，以此会形成空气密度的变化； 动力因子——大气运动引起空气质量变化，其动力过程有： a)水平气流的辐散或辐合； b)不同密度气团的移动； c)空气的垂直运动。 2.气压P的时间变化特征 2.1周期性变化 1)地面P的日变化特征： 有单峰、双峰和三峰等形式，其中以双峰为普遍。 2)P年变化： 以年为周期波动，主要是受T影响，其次由地理因素差异影响。 陆地：max出现在冬季，min出现在夏季；气压年较差较大，由低纬向高纬逐渐增大。 海洋：max出现在夏季，min出现在冬季；气压年较差比同纬度的陆地要小。 2.2 非周期性变化 主要是气压系统移动和演变的结果，比如气团、锋面活动等等。 3.气压P的空间分布特征 3.1 气压场概述 气压的空间分布称为气压场（field of pressure）。 可用等压线/面或用等高线来描绘气压场状况。 1）等压线 指同一水平面上，气压相等的点的连线，一般多用在海平面图上（每间隔2.5hpa绘制一条等压线（如：2.5hpa，5hpa，7.5hpa…），并构成气压水平分布图）。等压线的形状及疏密程度反映着水平方向上的气压分布形势。 2）等压面 空气气压相等的点组成的一个面，称之为等压面。则在该面上的点位的P值均相等；此面以上的点位的P值均小于该面上点位的P值；此面以下的点位的P值均大于该等压面的P值。 3）等高线 位势高度指单位质量的物体从海平面（位势为0）抬升到Z高度时，克服重力所作的功，又称为重力位势。 单位为：位势米。 1位势米=9.8J/Kg 则位势高度H与几何高度Z的关系为： A) 位势高度H是单位质量物体从海平面上升到几何高度Z时克服重力所作的功，是一种以能量来表示的“高度”； B)H是一种能量的单位；而几何高度仅指几何位置的差异，长度单位。 C)两者的定量关系为：H=Z * gψ/9.8 日常天气分析中用的等压面绝对形势图（用AT表示）有： 850hPa等压面图（AT850图）平均位势高度约为1500位势米左右 700hPa等压面图（AT700图）平均位势高度约为3000位势米左右 500hPa等压面图（AT500图）平均位势高度约为5500位势米左右 300hPa等压面图（AT300图）平均位势高度约为9000位势米左右 200hPa等压面图（AT200图）平均位势高度约为12000位势米左右 100hPa等压面图（AT100图）平均位势高度约为16000位势米左右 注：一般高空图用等压面图（等高线图）表示； 除