航海气象和 与海洋学第四章空气的水平运动风.pptVIP

* * 航海气象与海洋学 商船学院航海教研室 主讲 陈登俊 §4 空气的水平运动 －－风 陈登俊§4空气的水平运动－－风 目 录 4.1 概 述 4.2 作用在空气微团上的外力 4.3 地转风和梯度风 4.4 摩擦层中的风 4.5 地形的动力作用 陈登俊 §4.1 概 述 4.1 概 述 一、风(wind)的定义、单位和表示方法 1、风――空气相对海底所作的水平运动。 2、风速――单位时间内空气在水平方向上移 动的距离。 单位：m/s，km/h，kn（节，nm/h）。 1m/s≈2kn。 风级（Beaufort）：0～17级。 风速与风级的关系：V＝0.836B3/2。 3、风向――风的来向，用方位度数 （0°～360°）表示， 或方位表示。 陈登俊 §4.1 概 述 陈登俊§4.2作用在空气微团上的外力 2、水平气压梯度力 Gn＝－ΔP/（ρΔn） 1）大小：与水平气压梯度成正比 在天气图上， 等压（高）线越密，水平气压梯度力越大； 等压（高）线越疏，水平气压梯度力越小。 与空气密度ρ成反比， 高空ρ小，Gn增大；低空ρ大，Gn小。 2）方向：同水平气压梯度。 二、水平地转偏向力An 1、大小：An＝2ωVsinφ 1） 物体相对地表静止时，An＝0。 2） V越大，An越大。 3）φ＝0°，sinφ＝0，An＝0，赤道上没有地转偏向力。 4）φ越大（纬度越高），An越大。 陈登俊§4.2作用在空气微团上的外力 2、方向：垂直于运动去向， 北半球：偏于右手一侧， 南半球：偏于左手一侧。 只改变运动方向，不改变速度大小。 北 东 陈登俊§4.2作用在空气微团上的外力 三、惯性离心力C 1、大小：C＝V2/r 切向V越大，C越大；r越小，C越大。 2、方向：沿曲率半径由圆内指向圆外， 与切向速度垂直， 只改变运动方向，不改变切向速度大小。 四、摩擦力R 1、大小：R＝μV 与摩擦系数μ成正比，与风速V成正比。 有浪海面μ比平静海面大。 2、方向：与运动方向相反，起到阻力作用。 总结： 只有水平气压梯度力与初始风速的有无无关，该力是使空气产生运动的直接原动力。 陈登俊 §4.3地转风和梯度风 4.3 地转风和梯度风 一、地转风（Geostrophic Wind） 1、定义 ――自由大气中，空气的匀速水平直线运动。 2、力的平衡 ――水平气压梯度力与水平地转偏向力平衡。 Gn＝An，方向相反，作用在同一条直线上， 或：Gn＋An＝0 或 Gn＝－An 陈登俊 §4.3地转风和梯度风 南半球 高 压 低 压 地转风 1028hPa 1024hPa 1020hPa 1016hPa 高 压 低 压 北 东 An Gn Vg 北半球 地转风的形成过程 陈登俊 §4.3地转风和梯度风 3、Vg的大小，Vg＝－ΔP/（2ρωsinφΔn） 1）与水平气压梯度成正比， 在天气图上，等压（高）线越密，地转风越大； 等压（高）线越疏，地转风越小。 2）与空气密度ρ成反比， 高空ρ小，地转风增大；低空ρ大，地转风小。 3）与sinφ成反比，纬度越高，Vg越小； φ＝0°（赤道上），Vg趋近无穷，说明地转风不存在。 4、风向――白贝罗风压定律。 风沿等压线吹，背风而立， 北半球高压在右，低压在左； 南半球正好相反。 陈登俊 §4.3地转风和梯度风 5、地转风的计算――公式法 Vg＝－ΔP/（2ρωsinφΔn） 将ρ＝1.293kg/m3和ω值代入得 Vg＝－4.78ΔP/（sinφΔn） (水平气压梯度单位：hPa/赤道度，或hPa/纬距) 例：在开阔洋面上，平直等压线水平气压梯度大小相等，若在较高纬 度未出现大风时，