海南大学农业气象学第五章气压与风

内 容 第一节第一节 气压与气压系统气压与气压系统 第二节第二节 作用于空气的力作用于空气的力 第三节第三节 空气的运动空气的运动风风 第四节第四节 大气环流、季风、地方性风大气环流、季风、地方性风 第五节第五节 风与农业生产风与农业生产 第一节第一节 气压与气压系统气压与气压系统 1.气压及其单位 2.气压场及气压系统2.1 等压面、等高面、等压线、等高线2.2 气压系统 2.2.1 低压系统、低压槽、槽线 2.2.2 高压系统、高压脊、脊线 2.2.3 鞍形场大气压大气压：单位面积上空气柱的重量，简称气压。1hPa1mb0.75mmHg气压的单位气压的单位：用帕斯卡（Pa）或百帕（hPa），习惯上用百帕表示。以前也用毫巴（mb）或毫米汞高（mmHg）表示，它们换算关系为：大气压分布特点：1.水平方向分布不均匀；2.垂直方向，随着高度的增加大气压逐渐减小；3.有日变化和年变化规律。等压面等压面：空间大气压相等的点构成的面。形状类似地表，但其为连续的面。等高面等高面：空间位势高度相等的点构成的面。等压线等压线：一组等压面与同一等高面形成一组交线，每根交线为一等压线。等高线等高线：一组等高面与同一等压面形成一组交线，每根交线为一等高线。几个概念压高公式：压高公式：ZZ2Z118400（1+t）log（P1/P2）1/273 t（td+tu）/2通过测量，已知某山的山脚的温度为通过测量，已知某山的山脚的温度为25.725.7，气压为，气压为1005.5hPa1005.5hPa，山顶处气温，山顶处气温14.314.3，气压，气压855.5hPa855.5hPa，计算此，计算此山的相对高度。山的相对高度。解：t（tdtu）/2（25.7+14.3）/220.0 Z18400（1+20/273）log(1005.5/855.5)1385.6(m)气压系统气压系统v高压系统高压系统：中心气压高，四周气压低，闭合的等压线构成的气压系统。又称反气旋。v高压脊高压脊：高压系统向外延伸的部分，中心气压高，四周气压低，等压线不闭合。等压线曲率最大的点的连线称作脊线。v低压系统低压系统：中心气压低，四周气压高，闭合的等压线构成的气压系统。又称气旋。v低压槽低压槽：低压系统向外延伸的部分，中心气压低，四周气压高，等压线不闭合。等压线曲率最大的点的连线称作槽线。v鞍形场鞍形场：两高两低气压系统相对形成的特殊气压系统，等压面形似马鞍，称鞍形场。图第二节 作用于空气的力v水平气压梯度力v水平地转偏向力v惯性离心力v摩擦力水平方向由高压指向低压的力，与等压线垂直，大小为-1P/n，等压线越密集，该力越大。水平气压梯度力为空气运动的原始动力。非惯性系统中的假想力。A2Vsin，方向与线速度方向垂直，在北半球指向运动方向的右方，南半球为左方。（1）静止的物体不受水平地转偏向力的影响；（2）赤道的水平地转偏向力为0，纬度越高，受力越大；物体作曲线运动时受到惯性离心力的作用。C2RV2/R，方向为与线速度方向垂直，指向弯曲的反方向。相对运动的物体之间的作用力，f-KV，方向与V相反。高低VA第三节第三节 空气的运动空气的运动风风形成空气运动的根本原因为：水平方向温度不均匀，而其直接原因为水平方向气压的不均匀。自由大气中空气的运动地转风 等压线平直的气压场中，由水平气压梯度力和水平地转偏向力共同作用而形成的空气运动模式。梯度风等压线不平行的气压场中，由水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力三力共同作用下空气的运动模式。风压定律背风而立，高压在右，低压在左。摩擦层空气的运动空气运动模式风压定律背风而立，高压在右后方，低压在左前方。低低高高地转风的形成梯度风形成模式图低高GAf摩擦层中地转风摩擦层中地转风摩擦层中梯度风摩擦层中梯度风第四节 大气环流、季风、地方性风 大气环流：地球表面各种规模（尺度）的空气运动总体表现称大气环流。形成大气环流的原因：1.太阳辐射在地球表面分布的不均匀；2.地球的自转对运动着的空气的偏转作用；3.地球表面的不均匀，主要是大尺度的海洋陆地的热力差异；4.其它因素；大气环流模式：单圈环流：只考虑原因1时的大气运动模式；三圈环流：只考虑原因1、2时的大气运动模式；地面ABCD低纬高纬热冷低高等压面单圈环流形成示意图大气垂直运动地表冷热不均同一水平面气压差异（近地面气压高低）太阳辐射？大气水平运动低纬高纬热冷（近地面风）北半球单圈环流模式赤道极 地北半球热力环流（单圈）热热冷高压低压低压30N60N90N0低纬上空北半球三圈环流赤道低气压带极地高气压带副热带高气压带副极地低气压带30N060N90N30S60S90S赤道低气压带极地高气压带副极地低气压带副热带高气压带副热带高气压带副极地低气压带极地高气压带极地东风带极地东风带西 风 带西 风 带东 北 信 风 带东 南 信 风 带全球气压带风带模式图30N060N90N30S60S90S赤道低气压带极地高气压带副极地低气压带副热带高气压带副热带高气压带副极地低气压带极地高气压带 海陆分布对大气环流的影响海陆分布对大气环流的影响1 1、海陆热力差异、海陆热力差异：温度温度气压气压夏季夏季冬季冬季陆地 海洋低压低压高压高压低低高高陆地 海洋海陆高低气压中心形成的原因海陆高低气压中心形成的原因 海陆热力性质差异海陆热力性质差异副副 极极 地地 低低 气气 压压 带带副副 极极 地地 低低 气气 压压 带带副副 热热 带带 高高 气气 压压 带带副副 热热 带带 高高 气气 压压 带带极极 地地 高高 气气 压压 带带极极 地地 高高 气气 带带303030303030303060606060909090900 0赤赤 道道 低低 气气 压压 带带 北半球夏季北半球夏季高高低低高高低低亚洲低压亚洲低压（印度低压）（印度低压）夏威夷高压夏威夷高压北太平洋高压北太平洋高压亚速尔亚速尔高压高压（北大西洋高压）（北大西洋高压）7月份海平面等压线分布月份海平面等压线分布30303030 6060北半球的北半球的副热带高压带副热带高压带被亚洲大陆上的被亚洲大陆上的热低压热低压切断切断返回3 3、季风环流的类型：、季风环流的类型：类型类型源地源地风向风向性质性质成因成因东亚东亚季风季风冬季风冬季风夏季风夏季风南亚南亚季风季风冬季风冬季风夏季风夏季风亚洲高压亚洲高压西北风西北风寒冷干燥寒冷干燥 夏威夷高压夏威夷高压 东南风东南风温暖湿润温暖湿润海陆热力海陆热力性质差异性质差异亚洲高压亚洲高压南印度洋南印度洋东北风东北风干燥干燥西南风西南风湿润湿润气压带风带气压带风带的季节移动的季节移动高气压高气压FF低气压低气压 0印度低压印度低压夏威夷高压夏威夷高压高气压高气压1 1月月7 7月月低压低压海陆热力海陆热力性质差异性质差异地方性风专题讲座制作：陈文昌 B0407033 马德勇 B0407010 蔡吕胜 B0307013地方性风 1.海陆风 2.山谷风 3.焚风 4.峡谷风 地方性风是由于局部地表受热不均引起的，主要地方性风有：1海陆风 在沿海地区发生的昼夜间有风向转换现象的风，称为海陆风。1).白天，风从海上吹向陆地，称为海风。2).夜间，风从陆地吹向海洋，称为陆风。昼间地表受热后，陆地增温比海面快，出现由海洋指向陆地的气压梯度，在下层形成由海洋吹向陆地的海风；海风一般在811时开始出现，午后1315时最强，以后逐步减弱。最大风速可达56米秒，伸人陆地最远距离可达50千米左右，垂直厚度可达12千米。入夜后，陆地表面辐射冷却比海面快，使地面气温低于海面，出现与日间相反的热力环流，下层风由陆地吹向海洋，形成陆风。陆风速度一般为12米秒，伸入海洋的距离不到10千米，厚度为200300米。2山谷风 在山区出现的随昼夜交替而转换风向的风。没有强的气压系统活动时，在山区，白天地面风从谷地吹向山坡，称为谷风；夜晚，风从山坡吹向谷地，称为山风。白天山坡上增温快，而山谷中同高度上的空气温度由于离地面远而增温慢，造成水平方向的温差，产生环流，使风由谷地沿山坡向上吹，形成谷风。夜间山坡上的空气受山坡辐射冷却影响降温快，而山谷中间同一高度上的空气因离地面远而降温慢，冷空气沿山坡下沉，产生了与白天相反的环流，形成山风。3.焚风 气流越过山岭后，在背风坡绝热下沉形成的干而热的风，称焚风。空气在沿山坡运动时，可以把它看成是在做垂直运动，空气的这种运动过程常常是绝热进行的，即每上升100米温度降低1，每下降100米温度升高1，当它上升到凝结高度以后，水汽凝结时会释放出一部分潜热，使得空气每上升100米降低1改变为降低0.6，这样就为焚风的形成构成了有利条件。例如：有一气流，要翻越一座高度为4000米的山脉，假定其越山前温度为15，凝结高度为1000米，由于在凝结高度以下空气每上升100米降低1，凝结高度以上，每上升100米降低0.6，那么这块空气到达山顶时将会变成-13。如果凝结出的水汽完全降落到了山前，在空气翻山后，就成为了干燥的气团。在无水汽的影响下，气流到达山底时，将会因每100米升高1而变成27的干热风。4.峡谷风 空气由开阔地区进入狭窄谷口时，类似江河中的河水由开阔江面进入狭窄江面，因流体不可压缩性，使流速加大，因而形成强风，这种风称峡谷风。