气象学与气候学课件33300-

Meteorology and Climatology 一、大气环流的概述一、大气环流的概述（一）大气环流：（一）大气环流：具有行星尺度、规模比较大的空气运动。具有行星尺度、规模比较大的空气运动。即有平均状况也有瞬时状况，并代表全球大即有平均状况也有瞬时状况，并代表全球大 气的基本运动状况气的基本运动状况 大范围的大气运动状态大范围的大气运动状态7/1/20241Meteorology and Climatology（二）大气环流的尺度：（二）大气环流的尺度：名名 称称 水平尺度水平尺度 活动时间活动时间 例例 子子大环流大环流 2000km2000km 一周一周 东风波、东风波、西风带西风带中间环流中间环流 2000-200 2000-200 2-32-3天天 季风、气旋、反季风、气旋、反气旋气旋中环流中环流 200-2 1 天天 地方性风地方性风 （山谷风、海陆风）（山谷风、海陆风）小环流小环流 2km 12 2km 12小时小时7/1/20242Meteorology and Climatology二、影响大气环流的因素二、影响大气环流的因素 （一）太阳辐射（一）太阳辐射（二）地球自转产生的地转偏向力（二）地球自转产生的地转偏向力1、海陆分布、海陆分布2、地形、地形最基本的因子最基本的因子（三）地表性质作用（三）地表性质作用7/1/20243Meteorology and Climatology(一一)太阳辐射太阳辐射假设条件：假设条件：1、地表性质是均匀的、地表性质是均匀的 2、地球不自转、地球不自转不考虑地转偏向力不考虑地转偏向力 对大气运动的影响对大气运动的影响3、太阳直射点不移动、太阳直射点不移动单一单一(热力热力)的环流圈的环流圈消除海陆及地形的影响消除海陆及地形的影响7/1/20244Meteorology and Climatology太阳辐射对地气系统的加热不均是大太阳辐射对地气系统的加热不均是大气产生大规模运动的根本原因，而高气产生大规模运动的根本原因，而高低纬间的热量收支不平衡是产生和维低纬间的热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动力。持大气环流的直接原动力。地气系统的辐射差额（地气系统的辐射差额（Rs）350N350S Rs0 净得能量区净得能量区350N以北、以北、350S以南以南 Rs0 净得能量净得能量区区7/1/20245Meteorology and Climatology（二）地球自转作用（二）地球自转作用假设条件：假设条件：1、地表是均匀的、地表是均匀的 消除海陆分布及地形的影响消除海陆分布及地形的影响2、太阳直射点不移动、太阳直射点不移动三圈环流及气压带风带三圈环流及气压带风带7/1/20246Meteorology and Climatology 行星风系（三风四带）行星风系（三风四带）由于三圈环流的形成，产生了近地面上相由于三圈环流的形成，产生了近地面上相应的气压带和风带，即三风四带。应的气压带和风带，即三风四带。赤道低压带：赤道低压带：5N5S5N5S 成因：空气受热上升而致。因成因：空气受热上升而致。因A A小，气小，气 流基本不发生偏转。流基本不发生偏转。特点：因对流强烈，云多，降水多，特点：因对流强烈，云多，降水多，多对多对 流雨。流雨。7/1/20247Meteorology and Climatology 副热带高压带：副热带高压带：30N(S)30N(S)成因：赤道上空流动的空气在此堆积而成因：赤道上空流动的空气在此堆积而致致 特点：气流下沉，多晴天，空气干燥，特点：气流下沉，多晴天，空气干燥，沙沙 漠多。漠多。副极地低压带：副极地低压带：6060N(S)成因：中纬来的西风与极地流来的偏东风成因：中纬来的西风与极地流来的偏东风 相遇，形成锋面而致。相遇，形成锋面而致。特点：气旋多。特点：气旋多。7/1/20248Meteorology and Climatology极地高压带：极地高压带：9090N(S)N(S)成因：空气冷却下沉而致。成因：空气冷却下沉而致。特点：气温低，空气层结稳定特点：气温低，空气层结稳定信风带信风带:0 30:0 30N(S)N(S)成因：从副热带高压带吹向赤道低成因：从副热带高压带吹向赤道低压带压带 的风，受到地球地转的风，受到地球地转偏向力的影偏向力的影 响，北半球偏成东北响，北半球偏成东北风，南半球风，南半球 则偏成东南风。则偏成东南风。特点：风向、风速基本是稳定的特点：风向、风速基本是稳定的7/1/20249Meteorology and Climatology西风带：西风带：30N(S)60N(S)30N(S)60N(S)成因：从副热带高压带吹向极地的气流在成因：从副热带高压带吹向极地的气流在地转地转 偏向力的作用下，北半球形偏向力的作用下，北半球形成西南风，成西南风，南半球而形成西北风。南半球而形成西北风。特点：暖湿气流北上或南下，多锋面和气特点：暖湿气流北上或南下，多锋面和气旋。旋。极地东风带：极地东风带：60N(S)90N(S)60N(S)90N(S)成因：空气从极地高压带吹向副极地低压成因：空气从极地高压带吹向副极地低压带，带，受地转偏向力的作用，北半球偏受地转偏向力的作用，北半球偏成东北成东北 风，南北半球则偏成东南风。风，南北半球则偏成东南风。特点：空气温度极低特点：空气温度极低7/1/202410Meteorology and Climatology气压带的成因及属性气压带的成因及属性气压带名称气压带名称成因成因温压场温压场特征特征气流运气流运动方向动方向温湿温湿属性属性赤道低压带赤道低压带热力热力 热热低压低压上升上升湿湿热热副热带高压带副热带高压带动力动力 暖暖高压高压下沉下沉干干热热副极地低压带副极地低压带 动力动力 冷冷低压低压上升上升湿湿冷冷极地高压带极地高压带热力热力 冷冷高压高压下沉下沉干干冷冷7/1/202411Meteorology and Climatology赤道低压带赤道低压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带极地高压带极地高压带极地高压带极地高压带纬纬 度度9090603003060500 10001500 2000年降水量（年降水量（mm）NS低压控制降水多低压控制降水多高压控制降水少高压控制降水少全球降水量随纬度的分布曲线全球降水量随纬度的分布曲线7/1/202412Meteorology and Climatology7/1/202413Meteorology and Climatology7/1/202414Meteorology and Climatology由于地球的公转，太阳直射点随季由于地球的公转，太阳直射点随季节南北移动。节南北移动。导致导致行星风带、气压带发生季节性行星风带、气压带发生季节性移动移动7/1/202415Meteorology and Climatology小结小结假假设设地表是均匀的地表是均匀的地球不自转地球不自转条件条件1 1：太阳辐射不均：太阳辐射不均水平气压梯度力水平气压梯度力单单一一环环流流圈圈条件条件2 2：地球自转：地球自转地转偏向力的作用地转偏向力的作用三圈环流和三圈环流和风带气压带风带气压带条件条件3 3：地球公转：地球公转太阳直射点的移动太阳直射点的移动气压带风带的移动气压带风带的移动7/1/202416Meteorology and Climatology（三）地表性质作用（三）地表性质作用1 1、海陆热力差异作用、海陆热力差异作用由于海陆本身的物理性质的不同，使得同一由于海陆本身的物理性质的不同，使得同一纬度纬度 的海陆间存在着热力差异。的海陆间存在着热力差异。冬季：陆地冬季：陆地冷源冷源 海洋海洋热源热源夏季：陆地夏季：陆地热源热源 海洋海洋冷源冷源7/1/202417Meteorology and Climatology海陆热力差异对大气环流影响海陆热力差异对大气环流影响p对近地面环流的影响对近地面环流的影响使完整的气压带使完整的气压带断裂，断裂，形成闭合的高压和低压。形成闭合的高压和低压。p对高空环流的影响对高空环流的影响波状环流（波状环流（槽脊槽脊）p是是季风环流季风环流形成的重要因素形成的重要因素7/1/202418Meteorology and Climatology2、地形对大气环流的影响、地形对大气环流的影响（1 1）动力作用动力作用 爬流作用爬流作用 绕流作用绕流作用（2 2）热力作用热力作用7/1/202419Meteorology and Climatology三、大气环流平均状况三、大气环流平均状况（一）平均纬向环流（一）平均纬向环流东、西风带东、西风带特点：特点：1 1、高纬地区、高纬地区极地东风带极地东风带2 2、中纬地区、中纬地区盛行西风带盛行西风带3 3、低纬地区、低纬地区热带东风带（信风带）热带东风带（信风带）7/1/202420Meteorology and Climatology（二）平均经圈环流（二）平均经圈环流三圈环流三圈环流是指南北向沿经圈的垂直剖面上，由是指南北向沿经圈的垂直剖面上，由风速的平均南、北分量和垂直分量构风速的平均南、北分量和垂直分量构成的平均环流圈。成的平均环流圈。在大气运动满足静力平衡和准地转平在大气运动满足静力平衡和准地转平衡条件下，风速的南北分量和垂直分衡条件下，风速的南北分量和垂直分量都很小。量都很小。经圈环流比纬圈环流要弱得多。经圈环流比纬圈环流要弱得多。7/1/202421Meteorology and Climatology低纬环流圈直接热力环流圈、正圈环流（哈得莱环流圈）中纬环流圈间接热力环流圈、逆圈环流（费雷尔环流圈）高纬环流圈直接热力环流圈、正圈环流（极地环流圈）7/1/202422Meteorology and Climatology（三）平均水平环流（三）平均水平环流是指纬向环流受到扰动（海陆分布、地形是指纬向环流受到扰动（海陆分布、地形等作用）形成的槽、脊和高、低压环流。等作用）形成的槽、脊和高、低压环流。高空环流高空环流波状环流（槽、脊相间）波状环流（槽、脊相间）地面环流地面环流闭合的高压、低压闭合的高压、低压7/1/202423Meteorology and Climatology大气活动中心大气活动中心冬夏在海陆出现的闭合的高低压中心冬夏在海陆出现的闭合的高低压中心永久性的：常年存在的（海上四个）永久性的：常年存在的（海上四个）太平洋太平洋:阿留申低压、夏威夷高压阿留申低压、夏威夷高压 大西洋大西洋:冰岛低压、亚速尔高压冰岛低压、亚速尔高压半永久性的：随季节出现的（陆地上的四个）半永久性的：随季节出现的（陆地上的四个）亚洲亚洲:蒙古高压、印度低压蒙古高压、印度低压 美洲美洲:北美高压、北美低压北美高压、北美低压7/1/202424Meteorology and Climatologyn南半球南半球4040SS以南，无论冬夏，等压线基本以南，无论冬夏，等压线基本上呈纬向分布，而上呈纬向分布，而4040SS以南：以南：冬季高压带环绕全球冬季高压带环绕全球夏季陆地是低压、海洋是高压夏季陆地是低压、海洋是高压7/1/202425Meteorology and Climatology（二）高空的环流状况（二）高空的环流状况 高空受地面影响小，因此地面上的高低高空受地面影响小，因此地面上的高低压闭合中心，在高空已不存在，取而代之的压闭合中心，在高空已不存在，取而代之的是槽脊形式。是槽脊形式。1 1、冬季：等高线密，三槽三脊、冬季：等高线密，三槽三脊 2 2、夏季：等高线稀，四槽四脊、夏季：等高线稀，四槽四脊 7/1/202426Meteorology and Climatology将地面和高空同时刻的气压图相对照：将地面和高空同时刻的气压图相对照：蒙古高压位于东亚大槽后的下方，蒙古高压位于东亚大槽后的下方，北美高压位于北美槽后的下方。北美高压位于北美槽后的下方。阿留申低压位于东亚槽前的下方阿留申低压位于东亚槽前的下方 冰岛低压位于北美槽前的下方。冰岛低压位于北美槽前的下方。7/1/202427Meteorology and Climatology四、急流四、急流1 1、定义：是指高空风速大于、定义：是指高空风速大于30m/s30m/s的狭窄的狭窄 强风带，其位置和范围强风带，其位置和范围基本与锋基本与锋 区相对应。区相对应。2 2、分布：、分布：温带（极锋、北支）急流温带（极锋、北支）急流 副热带（南支）急流副热带（南支）急流 热带东风急流热带东风急流7/1/202428Meteorology and Climatology7/1/202429Meteorology and Climatology总结：总结：大气环流以三风四带（纬向环流）为主，大气环流以三风四带（纬向环流）为主，同时也存在着经向环流，但比纬向环流弱，同时也存在着经向环流，但比纬向环流弱，这是大气环流的基本规律。这是大气环流的基本规律。纬向环流中包含着经圈环流，纬向主流上纬向环流中包含着经圈环流，纬向主流上又叠加着涡旋运动。又叠加着涡旋运动。7/1/202430Meteorology and Climatology五、大气环流的变化五、大气环流的变化 （一）长期变化：（一）长期变化：主要通过主要通过西风带的槽脊西风带的槽脊及及副热带副热带高压的强度高压的强度、位置的季节变化位置的季节变化而体现的而体现的 1 1、冬季环流、冬季环流 特征：风带、气压带南移特征：风带、气压带南移 高空：西风带、南北急流高空：西风带、南北急流 低空：地面：蒙古高压、北美低空：地面：蒙古高压、北美高压高压 海洋：阿留申低海洋：阿留申低压、冰岛低压压、冰岛低压 副热带高压：南副热带高压：南移、强度弱移、强度弱7/1/202431Meteorology and Climatology2 2、夏季环流、夏季环流 特征：风带、气压带北移特征：风带、气压带北移 高空：西风带北移、两支急流高空：西风带北移、两支急流 低空：地面：印度低压、北美低压低空：地面：印度低压、北美低压 海洋：亚速尔高压、西太海洋：亚速尔高压、西太平洋高压平洋高压 副高：北移、强度大副高：北移、强度大7/1/202432Meteorology and Climatology（二）短期变化（二）短期变化 高空西风带中经向环流和纬向环流的交替高空西风带中经向环流和纬向环流的交替变化变化 经向环流：西风带中槽脊南北振幅大，冷经向环流：西风带中槽脊南北振幅大，冷暖暖 空气交换强空气交换强 纬向环流：西风带平直，冷暖空气交换弱纬向环流：西风带平直，冷暖空气交换弱 经向转向纬向：天气稳定，西风经向转向纬向：天气稳定，西风平直平直 纬向转向经向：冷空气南下，产纬向转向经向：冷空气南下，产生大规生大规 模的天气系统模的天气系统7/1/202433Meteorology and Climatology7/1/202434Meteorology and Climatology思考题思考题1 1、画图说明三圈环流和、画图说明三圈环流和“三风四带三风四带”的形成过的形成过程。程。2 2、海陆分布对地面的大气环流有何影响？、海陆分布对地面的大气环流有何影响？3 3、以北半球中纬度冬季为例，说明海陆分布、以北半球中纬度冬季为例，说明海陆分布 对高空大气环流的影响？对高空大气环流的影响？4 4、高大地形对地面上的环流有何影响？、高大地形对地面上的环流有何影响？5 5、简述、简述“三风四带三风四带”。6 6、北半球的大气活动中心有哪些？、北半球的大气活动中心有哪些？7/1/202435 更多精品资请访问更多精品资请访问 更多品资源请访问更多品资源请访问