大气物理学课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 大气压力,第四节 气压梯度,一、气压梯度（,pressure gradient),气压梯度,沿空间等压面,垂直方向,单位距离内的,气压差,气压梯度是一个,空间矢量,，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差（,P,）,除以其间的垂直距离（,N,），,可用下式表示：,气压梯度力,（,pressure gradient force,),气压梯度存在时，单位质量的空气所受的力叫气压梯度力，其大小与气压梯度成正比，与空气密度成反比。,气压梯度力在垂直方向和水平方向上都有分量，分别称为水平气压梯度力和垂直气压梯度力。,二、水平气压梯度力的大小和方向,水平气压梯度力的大小为,水平气压梯度力,的大小与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比。通常在同一水平面上，密度随时间、地点变化不很明显，因而水平气压梯度力的大小主要决定于水平气压梯度的大小。,水平气压梯度力,的方向：垂直于等压线，由高压指向低压。,水平气压梯度一般为多少？,水平气压梯度一般为,1,3hPa/,赤道度,垂直气压梯度在大气低层可达,1hPa/10m,左右，相当于水平气压梯度的,10,4,倍,1,赤道度,相当于,111,，为赤道上经度相差一度的纬圈长度,推导静力学基本方程的两个假设条件：,1,、大气处于静力平衡条件（垂直气压梯度力被重力所平衡）,且空气无水平运动,2,、等温面和等压面近似水平,水平气压梯度力,是使空气产生水平运动的直接原因和动力,第五节 气压随时间的变化,一、局地气压随时间变化的原因,（,一）连续方程,x,方向上的质量净增量为,y,方向上的质量净增量为,z,方向上的质量净增量为,则在 时间内，流入这小立方体中总净质量为：,（,1,）,如体积保持不变，则在 时间内增加的质量为：,（,2,）,令（,1,）（,2,）有,（,3,）,或,（,4,）,将（,4,）式展开得到,（,5,）,密度可以表示成为坐标和时间的函数，即,密度的全微分,展开得到,（,6,）,也可写为,式中,各为,x,、,y,、,z,方向的速度分量,（,7,）,将（,7,）式代入（,5,）式，得到：,或,（,8,）,（,9,）,连续方程,（二）辐散、辐合与垂直运动,空气的散度,辐散,辐合,立方体中的总散度等于三个偏导数之和,当 时,辐散,辐合,当 时,当 时，,或,令,水平辐散,水平辐合,（三）引起局地气压变化的原因,对,时间求偏导数,对于地面，有,连续方程,代入,得到,水平方向上的速度辐散、辐合,密度平流,空气垂直运动,1,、水平气流的辐合与辐散,2,、不同密度气团的移动,3,、空气垂直运动,4,、非绝热增温和冷却对局地气压变化的影响,二、气压随时间的变化,（一）气压的周期性变化,气压的周期性变化是指气压随时间的曲线上呈现出有规律的周期性波动，明显的是以日为周期和以年为周期的波动。,1,、气压的日变化,气压的日变化有单峰、双峰和三峰等型式，其中以双峰型最为普遍。其特点是一天有一个最高值，一个次高值，一个最低值，一个次低值。,2,、气压的年变化,气压的年变化是以年为周期的波动。可以分为以下三种类型：,（,1,）大陆型：一年中气压最高值 出现在冬季，最低值出现在夏季，气压年变化值很大，并由低纬向高纬逐渐增大。,（,2,）海洋型：一年中气压最高值 出现在夏季，最低值 出现在冬季，气压年较差小于同纬度的陆地。,（,3,）高山型：一年中气压的最高值出现在夏季，最低值出现在冬季。,（二）气压的非周期性变化,气压的非周期性变化是指气压的变化不存在固定周期的波动，它是气压系统移动和演变的结果。,