气候气象学PPT学习教案.pptx
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1、会计学 1气候(qhu)气象学第一页,共124 页。一、气压(qy)随高度的变化(一)静力学方程(fngchng):dP=-g dZ1、条件:大气是静止的,无水平和垂直方向(fngxing)上的运动。并且垂直方向(fngxing)上受力为零。2、公式的意义:负号:P随Z升高而减小 因g在垂直方向变化小,故P在垂直方向上减小的快慢程度主要决定于密度第1 页/共124 页第二页,共124 页。(二)单位(dnwi)高度气压差(Gz):1、定义(dngy):每改变一个单位高度时气压的改变量。2、单位(dnwi):mb/100m,hPa/100m3、表达式:意义:Gz愈大,气压随高度降得愈快。第2 页
2、/共124 页第三页,共124 页。(三)单位气压(qy)高度差(h):1、定义:气压每改变(gibin)1个单位时所对应的高度变化值。2、单位(dnwi):m/mb,m/hPa3、表达式:意义:h与1/P成正比;低层大h小,P降得快;高层小h大,P降得慢.第3 页/共124 页第四页,共124 页。二、气压(qy)随时间的变化 大气具有流动性和连续性,因此气压变化的实质就是(jish)空气柱内大气质量的增多或减少.第4 页/共124 页第五页,共124 页。(一)影响气压(qy)变化的因素:1、热力(rl)因素:空气(kngq)受热膨胀,减小,P降低空气受冷收缩,增大,P增高第5 页/共12
3、4 页第六页,共124 页。2、动力(dngl)因素:(1)水平(shupng)气流的辐合与辐散:辐 合辐 散第6 页/共124 页第七页,共124 页。(2)不同(b tn)密度气团的运动:冬季 冬季:冷空气南下 冷空气南下,流 流经之地空气密 经之地空气密度变大 度变大,地面 地面(dmin)(dmin)气 气压上升 压上升夏季 夏季(xij):(xij):暖湿气流北上 暖湿气流北上,流经之地空气 流经之地空气密度减小 密度减小,地面 地面气压下降 气压下降地面地面第7 页/共124 页第八页,共124 页。(3)空气(kngq)的垂直运动:第8 页/共124 页第九页,共124 页。(二
4、)气压(qy)的周期性变化:1、日变化(binhu):以双峰型最普遍h12186莫斯科5550N 7月平均(pngjn)hPa雅加达611S 9月平均第9 页/共124 页第十页,共124 页。2、年变化(binhu):月 7 104hPa东沙岛 2042N北京 3954N 陆地上Pmax在冬季(dngj),Pmin在夏季;海洋、高原上气压分布与陆地相反第10 页/共124 页第十一页,共124 页。第二节 气压(qy)场1 气压(qy)场的表示方法2 气压(qy)场的基本形式3 气压(qy)场的空间结构第11 页/共124 页第十二页,共124 页。一、气压场的表示(biosh)方法主要表示
5、同一(tngy)高度(位势高度)上气压水平分布状况。(一)等高面图:第12 页/共124 页第十三页,共124 页。位势高度:单位质量(zhling)(1千克)物体从海平面(位势高度定为0)抬升到Z高度时克服重力作的功。1位势米9.8J/kg 位势(wi sh)米与几何高度的换算:HgZ/9.8H:位势(wi sh)米g:位势米Z:几何高度第13 页/共124 页第十四页,共124 页。等高面图的由来等压面铅直(qinzh)剖面海平面等高线图第14 页/共124 页第十五页,共124 页。(三)空间(kngjin)气压场的分布:1000hPa 1000hPa 海平面 海平面850hPa 850
6、hPa(1500m 1500m)700hPa 700hPa(3000m 3000m)500hPa 500hPa(5500m 5500m)300hPa 300hPa(9000m 9000m)100hPa 100hPa(16000m 16000m)第15 页/共124 页第十六页,共124 页。世界1月海平面平均(pngjn)气压图第16 页/共124 页第十七页,共124 页。世界7月海平面平均(pngjn)气压图第17 页/共124 页第十八页,共124 页。(二)等压面图:主要表示空间气压相等(xingdng)的点组成的面。高值区低值区高值区第18 页/共124 页第十九页,共124 页。等
7、压面的空间(kngjin)特点#由于下垫面性质的不同,空间等压面不是一个平面,而是一个曲面或倾斜的面#等压面的起伏形势同它附近水平面上(min shn)的气压分布相对应:#上凸高压#下凹低压低压低压(d(dy)y)高压第19 页/共124 页第二十页,共124 页。二、气压(qy)场的基本形式低压低压槽高压高压脊1.低气压、低压槽2.高气压、高压脊第20 页/共124 页第二十一页,共124 页。3.鞍形气压(qy)场低高高低高高 低高高槽槽脊脊脊鞍第21 页/共124 页第二十二页,共124 页。气压(qy)场:气压(qy)的空间分布气压(qy)系统:在气压(qy)场中呈现出的不同的气压(q
8、y)形势,如高压、低压、高压脊、低压槽、鞍型气压(qy)场等,统称为气压(qy)系统。第22 页/共124 页第二十三页,共124 页。高空(gokng)气压场n 切断(qi dun)低压n 阻塞高压第23 页/共124 页第二十四页,共124 页。M MM处的气压(qy)值可能为()A.1012、1015 D.1015、1012.5N N2.该地位于亚欧大陆东部,则N 处的盛行风向不可能(knng)是()A.南风B.西风C.西南风D.东北风第24 页/共124 页第二十五页,共124 页。第25 页/共124 页第二十六页,共124 页。(1)在气压场中,D 是 气压中心,M 是 气压中心,
9、B 处于(chy)上。(2)此时,E 处吹 风,F 处吹 风(3)按风力强弱,E 较F 处,依据是。第26 页/共124 页第二十七页,共124 页。三、气压(qy)场的空间结构回顾:什么(shn me)是气压高度差?第27 页/共124 页第二十八页,共124 页。(一)深厚(shnhu)的对称系统:温度场中的高、低中心(zhngxn)气压(qy)场中的高、低中心第28 页/共124 页第二十九页,共124 页。1.暖高压(goy)高压等压面凸起程度随高度(god)增大,即高压的强度愈向高空愈增强第29 页/共124 页第三十页,共124 页。2.冷低压(dy)低压(dy)等压面凹陷程度随高
10、度增大,即低压(dy)的强度愈向高空愈增强 第30 页/共124 页第三十一页,共124 页。(二)浅薄(qinb)的对称系统:温度场中的高、低中心(zhngxn)气压(qy)场中的低、高中心第31 页/共124 页第三十二页,共124 页。3.暖低压(dy)低压等压面凹陷(oxin)程度随高度升高逐渐减小,最后趋于消失如温压场结构不变,随高度继续增加暖低压就会变成暖高压系统第32 页/共124 页第三十三页,共124 页。4.冷高压(goy)高压等压面凸起程度随高度(god)减小,最后趋于消失如温压场结构不变,随高度(god)继续增加,冷高压会变成冷低压系统第33 页/共124 页第三十四页
11、,共124 页。(三)温压场不对称(duchn)系统:温度场的冷暖中心与气压场中的高低压中心不重合,气压中心轴线(zhu xin)是倾斜的第34 页/共124 页第三十五页,共124 页。1.高压(goy)区高压中心轴线随高度升高(shn o)不断向暖区倾斜冷第35 页/共124 页第三十六页,共124 页。2.低压(dy)区低压中心轴线随高度(god)升高不断向冷区倾斜第36 页/共124 页第三十七页,共124 页。复习题1.冬季与夏季的气压有什么不同?2.请问右图说明什么?3.影响空气运动的因素(yn s)有哪些?用图解释暖高压、冷高压随高度的变化时,系统是如何变化的?在北半球高压区或低
12、压区的中心轴线(zhu xin)向什么方向倾斜?第37 页/共124 页第三十八页,共124 页。第三节 大气(dq)的水平运动1 促使(csh)空气运动的力2 自由大气中的空气运动3 摩擦层中的空气运动第38 页/共124 页第三十九页,共124 页。(一)水平(shupng)气压梯度力一、促使(csh)空气运动的力P 压差n 等压面间距-P/nB:5 B:5赤道 赤道(chdo)(chdo)度 度气压梯度的方向A:2.5 A:2.5赤道度 赤道度1、水平气压梯度 P/n(hPa/赤道度)特点:P一定时,等压面疏,水平气压梯度小;等压面密,水平气压梯度大。第39 页/共124 页第四十页,共
13、124 页。2、水平气压(qy)梯度力定义(dngy):当水平气压梯度存在时作用在单位质量空气上的力。公式(gngsh):方向:垂直等压线,从高压指向低压公式意义:G与 P/n成正比,等压线密,水平气压梯度力大;P/n一定时,G与成反比,大,G小第40 页/共124 页第四十一页,共124 页。(二)水平(shupng)地转偏向力AA1、现象(xinxing)圆盘(yun pn)静止不动圆盘逆时针旋转第41 页/共124 页第四十二页,共124 页。2、定义(dngy):作用在转动地球上的运动空气上的惯性力。它促使运动的空气偏离水平气压梯度力方向的主要原因。第42 页/共124 页第四十三页,
14、共124 页。任一纬度(wid)上的地转偏向力为:A=2V=2VsinA=2Vsinsin第43 页/共124 页第四十四页,共124 页。3、水平(shupng)地转偏向力的特点 水平(shupng)地转偏向力是解释在转动地球上产生偏向而假想的力,只有物体在相对地面作运动时才产生,物体静止时,无偏向力;水平(shupng)地转偏向力的方向与空气运动方向始终垂直,只改变空气运动的方向,不改变运动的速度;判断水平(shupng)地转偏向力的方法:在北半球:背风而立,空气将偏向初始运动的右方;南半球反之;V相同时,A(A=2Vsin)第44 页/共124 页第四十五页,共124 页。A北半球:逆时
15、针旋转,空气将偏向初始(ch sh)运动的右方第45 页/共124 页第四十六页,共124 页。(三)惯性(gunxng)离心力联想:当你坐公交车时,车转弯(zhun wn)时你曾有什么感觉?1、定义:在作曲线运动的物体,时刻受到一个离开曲率半径向外的作用力。这个(zh ge)力是物体保持作曲线运动而产生的,即惯性离心力2、方向:与物体运动的方向垂直,并指向曲率半径的外侧。第46 页/共124 页第四十七页,共124 页。3、单位质量物体惯性(gunxng)离心力的大小:C=2r=V2/rV:空气(kngq)运动的线速度r:空气(kngq)运动的曲率半径:空气运动的角速度4、特点:惯性离心力也
16、是假想力,只能改变空气的运动方向,不改变速度的大小 C值很小,只有在气旋中才很大arcV第47 页/共124 页第四十八页,共124 页。(四)摩擦力1、定义:空气运动(yndng)时,因受地面摩擦和气层间相互摩擦作用,而减缓空气运动(yndng)速度,此阻力称为摩擦力。2、公式(gngsh):R=-KVR:摩擦力K:摩擦系数V:空气(kngq)运动速度:表R与V方向相反第48 页/共124 页第四十九页,共124 页。(五)影响空气水平(shupng)运动的力GG(气压(气压(qy)(qy)梯度力)梯度力)RR(摩擦力)(摩擦力)AA(地转偏向力)(地转偏向力)CC(惯性离心力)(惯性离心力
17、)实力(shl)不能使空气由静止变为运动,但可影响运动方向和速度 在赤道上:A=0,忽视A的作用;空气作直线运动:r0,忽视C的作用;在自由大气中:K0,忽视R的作用。假想力原动力,可改变空气运动状态第49 页/共124 页第五十页,共124 页。(一)地转风二、自由大气中的空气(kngq)水平运动1、定义:在自由大气中,因气压场是平直的,空气仅受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用,当二力相等(xingdng)时的空气运动称之为地转风第50 页/共124 页第五十一页,共124 页。水平气压(qy)梯度力空气(kngq)运动方向水平(shupng)地转偏向力10101005100099599
18、0hPa2、形成:北半球自由大气中的空气运动第51 页/共124 页第五十二页,共124 页。3、白贝罗风压定律:在北半球,风是顺着等压线吹的。背风而立(r l),低压在左手边,高压在右手边;南半球相反。第52 页/共124 页第五十三页,共124 页。白贝罗风压定律(dngl)北半球南半球第53 页/共124 页第五十四页,共124 页。4、地转风风速(fn s)的大小:第54 页/共124 页第五十五页,共124 页。5、公式(gngsh)的意义:第55 页/共124 页第五十六页,共124 页。(二)梯度(t d)风1、定义:在自由大气中,空气质点作曲(zu q)线运动时,受到G、A、C
19、三个力的共同作用,当三个力达到平衡时的空气运动。第56 页/共124 页第五十七页,共124 页。2、梯度(t d)风的风向与风速:低压(dy)区:在北半球:风向(fngxing):绕低压中心逆时针旋转第57 页/共124 页第五十八页,共124 页。高压(goy)区:在北半球:风向:绕高压中心(zhngxn)顺时针旋转第58 页/共124 页第五十九页,共124 页。3、梯度(t d)风的特性:V受G、r的影响(yngxing)当G、在同一气压场中时,存在(cnzi)着如下的关系:Vac Vg Vc 自由大气中,空气近似梯度风。但A、G、C的 平衡只是暂时的。第59 页/共124 页第六十页
20、,共124 页。前提:设Gn 一定,即纬度(wid)一致低压(dy)中 地转风中 高压(goy)中 A=GA GA GVac Vg Vc第60 页/共124 页第六十一页,共124 页。(三)自由大气中风(zhng fng)随高度的变化暖 冷P P1 1P P2 2P P3 3P P3 3P P3 3P P2 2P P2 2G GA A第61 页/共124 页第六十二页,共124 页。1、热成风(chngfng)定义:由于水平温度分布不均所形成的地转风在铅直(qinzh)方向上的速度矢量差。公式(gngsh):第62 页/共124 页第六十三页,共124 页。特点(tdin):VT与温度(wn
21、d)、气压有关,温度(wnd)越高,压差越大,热成风越大;热成风风压定律:在北半球背热成风而立,高温在右,低温在左,热成风与等温线平行;只要温度(wnd)场不变,热成风的大小、方向也不变第63 页/共124 页第六十四页,共124 页。2、风随高度(god)的变化规律 等温线与等压线平行(pngxng)P2P1T2T1暖高压冷低压VgVTZ1Z2Z3VTVTVgV2VgVTV3V2VTV2V1VT冷低压(dy)与暖高压第64 页/共124 页第六十五页,共124 页。冷高压(goy)与暖低压P2P1T2T1暖低压冷高压VgVTV2V1VTZ1Z2Z3VTVTVgZ4Z5VT第65 页/共124
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