航海气象（船长）大气运动全套教学课件.ppt

大气的运动 §1.空气的水平运动（Horizontal motion of air） §2.大气的垂直运动（Vertical motion of air） §3.大气稳定度（Atmospheric stability） §4.大气环流（General Circulation） §5.季风（Monsoons） §6.局地环流（Local circulation） §7.地方性风（Local wind） 作用在空气微团上的力 1. 重力(gravity)；大小为g≈9.8m/s2，方向向下，指向地心。 2. 水平气压梯度力(pressure gradient force): 由于作用在单位质量空气上的压力在水平方向上分布不均匀，引起气压梯度力。大小为： ； 方向：垂直等压线从高压指向低压。 (1) Gn与ρ成反比， Gn与气压梯度 成正比。 (2) ρ一定时， 大，等压线密集， Gn大。 (3) 一定时，ρ大，空气浓密，Gn小。 (4) 若 =0, 两地没有气压差 Gn=0 无风。 Gn是使空气产生水平运动的原动力。 作用在空气微团上的力 3. 水平地转偏向力(deflection force of earth rotation) 由于地球自转,作用在运动物体上产生使运动物体发生偏转的力，称地转偏向力，又称可科利奥里力(Coriolis force)或科氏力。 大小为：A=2ωVsinφ ω=7.292×10-5/s ω:地转角速度 V:风速 φ:纬度 方向：北半球，恒垂直于物体运动方向的右侧90度，南半球相反. 讨论： (1) A是物体相对于地球运动才产生的，静止物体不受其作用。 (2) 地转偏向力是虚拟力， 只改变物体的运动方向，不改变速度。 (3) 在北半球A恒垂直于物体运动的右方，南半球相反。 (4) A 与sinφ成正比，两极最大，赤道上为零 。 作用在空气微团上的力 4. 惯性离心力 指物体在作曲线运动时产生的一种虚拟力。 大小：与向心力相等 方向：与向心力相反。 表示： r为曲率半径 5. 摩擦力 运动物体受下垫面摩擦作用所产生的力。 表示式： R= -k V 方向与运动物体相反。 综上所述，根据牛顿第二定律， 地转风 当水平气压梯度力和水平地转偏向力达到平衡时，空气沿等压线（等压面）作无磨擦的直线运动，称地转风。即：  （地转风风速公式） （1）Vg与水平气压梯度成正比，即等压线密集，Vg大。 （2）Vg与空气密度成反比，气压梯度一定时，高空的Vg大于低空的Vg。 （3）Vg与纬度的正弦成反比，低纬Vg大于高纬Vg。 （4）赤道及其附近不遵守地转风原则。 风压定律 (Buysballot’s law) 在北半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而立，高压在右，低压在左。 在南半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而立，高压在左，低压在右。 它明确地揭示了气压场与风场之间的关系。 风压定律 (Buysballot’s law) 在北半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而立，高压在右，低压在左。 在南半球自由大气中，风沿等压线吹，背风而立，高压在左，低压在右。 它明确地揭示了气压场与风场之间的关系。 梯度风 定义: 在自由大气中，当水平气压梯度力、科氏力和惯性离心力达到平衡时，所产生的风。此时风沿等压线无摩擦地作曲线运动。即: 在自然（流线）坐标中，梯度风 Vf≥0 平衡方程: 方程解: 低压中的梯度风 气旋性环流 Vf≥0 根号前取正号才有意义。 根号内＞f 则：Vf＞0 和Vf可以任意大。 高压中的梯度风 反气旋性环流 Vf≥0 当 根号前也取正号才有意义。 气压梯度和梯度风的大小受反气旋曲率限制。曲率愈大（r愈小），气压梯度愈小，梯度风也小。反之相反。 关于梯度风的讨论 1. 在气旋中，G=A+C，只要气压梯度和梯度风按一定比例增大，三力的平衡总可建立。因此，气旋中气压梯度和风速可以任意大。 2. 在反气旋中， A=G+C，当气压梯度和梯度风按一定比例增大时，C比A增大的快，三力不能保持平衡。只有使气压梯度和梯度风减小，才能三力保持平衡。 3. 最大水平气压梯度和大风区常位于气旋中心附近和高压边缘区域。 4. 在中高纬度高压风速大，低纬风速小。 梯度风与地转风