《航海氣象船長》PPT課件

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1、§1.空氣的水平運(yùn)動(dòng)（Horizontalmotionofair）§2.大氣的垂直運(yùn)動(dòng)（Verticalmotionofair）§3.大氣穩(wěn)定度（Atmosphericstability）§4.大氣環(huán)流（GeneralCirculation）§5.季風(fēng)（Monsoons）§6.局地環(huán)流（Localcirculation）§7.地方性風(fēng)（Localwind）大氣的運(yùn)動(dòng)作用在空氣微團(tuán)上的力1.重力(gravity)；大小為g≈9.8m/s2，方向向下，指向地心。2.水平氣壓梯度力(pressuregradi

2、entforce):由于作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力在水平方向上分布不均勻，引起氣壓梯度力。大小為：；方向：垂直等壓線從高壓指向低壓。(1)Gn與ρ成反比，Gn與氣壓梯度成正比。(2)ρ一定時(shí)，大，等壓線密集，Gn大。(3)一定時(shí)，ρ大，空氣濃密，Gn小。(4)若=0,兩地沒有氣壓差Gn=0無風(fēng)。Gn是使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。作用在空氣微團(tuán)上的力3.水平地轉(zhuǎn)偏向力(deflectionforceofearthrotation)由于地球自轉(zhuǎn),作用在運(yùn)動(dòng)物體上產(chǎn)生使運(yùn)動(dòng)物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，稱地轉(zhuǎn)偏向力，又稱

3、可科利奧里力(Coriolisforce)或科氏力。大小為：A=2ωVsinφω=7.292×10-5/sω:地轉(zhuǎn)角速度V:風(fēng)速φ:緯度方向：北半球，恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)90度，南半球相反.討論：(1)A是物體相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生的，靜止物體不受其作用。(2)地轉(zhuǎn)偏向力是虛擬力，只改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度。(3)在北半球A恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)的右方，南半球相反。(4)A與sinφ成正比，兩極最大，赤道上為零。作用在空氣微團(tuán)上的力4.慣性離心力指物體在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一種虛擬力。大?。号c向心力

4、相等方向：與向心力相反。表示：r為曲率半徑5.摩擦力運(yùn)動(dòng)物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生的力。表示式：R=-kV方向與運(yùn)動(dòng)物體相反。綜上所述，根據(jù)牛頓第二定律，（地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速公式）（1）Vg與水平氣壓梯度成正比，即等壓線密集，Vg大。（2）Vg與空氣密度成反比，氣壓梯度一定時(shí)，高空的Vg大于低空的Vg。（3）Vg與緯度的正弦成反比，低緯Vg大于高緯Vg。（4）赤道及其附近不遵守地轉(zhuǎn)風(fēng)原則。地轉(zhuǎn)風(fēng)當(dāng)水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí)，空氣沿等壓線（等壓面）作無磨擦的直線運(yùn)動(dòng)，稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。即：風(fēng)壓定律(Buys

5、ballot’slaw)在北半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左。在南半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在左，低壓在右。它明確地揭示了氣壓場與風(fēng)場之間的關(guān)系。風(fēng)壓定律(Buysballot’slaw)在北半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左。在南半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在左，低壓在右。它明確地揭示了氣壓場與風(fēng)場之間的關(guān)系。梯度風(fēng)定義:在自由大氣中，當(dāng)水平氣壓梯度力、科氏力和慣性離心力達(dá)到平衡時(shí)，所產(chǎn)生的風(fēng)。此時(shí)風(fēng)沿等壓線無摩擦地作

6、曲線運(yùn)動(dòng)。即:在自然（流線）坐標(biāo)中，梯度風(fēng)Vf≥0平衡方程:方程解:低壓中的梯度風(fēng)氣旋性環(huán)流Vf≥0根號(hào)前取正號(hào)才有意義。根號(hào)內(nèi)＞f則：Vf＞0和Vf可以任意大。高壓中的梯度風(fēng)反氣旋性環(huán)流Vf≥0當(dāng)根號(hào)前也取正號(hào)才有意義。氣壓梯度和梯度風(fēng)的大小受反氣旋曲率限制。曲率愈大（r愈?。瑲鈮禾荻扔?，梯度風(fēng)也小。反之相反。關(guān)于梯度風(fēng)的討論1.在氣旋中，G=A+C，只要?dú)鈮禾荻群吞荻蕊L(fēng)按一定比例增大，三力的平衡總可建立。因此，氣旋中氣壓梯度和風(fēng)速可以任意大。2.在反氣旋中，A=G+C，當(dāng)氣壓梯度和梯度風(fēng)按一定比

7、例增大時(shí)，C比A增大的快，三力不能保持平衡。只有使氣壓梯度和梯度風(fēng)減小，才能三力保持平衡。3.最大水平氣壓梯度和大風(fēng)區(qū)常位于氣旋中心附近和高壓邊緣區(qū)域。4.在中高緯度高壓風(fēng)速大，低緯風(fēng)速小。梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較平衡方程利用地轉(zhuǎn)關(guān)系Vf2/r+fVf-fVg=0兩邊同除以fVf得：Vg/Vf=1+Vf/(fr)對(duì)于氣旋，r＞0；則：Vg＞Vf＝Vc對(duì)于反氣旋，r＜0；則：Vg＜Vf＝Va因此，在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時(shí)，Va＞Vg＞Vc。實(shí)際上低壓中的風(fēng)比高壓大，原因是低壓中G大，不受限制。摩擦中的風(fēng)在

8、地面天氣圖上，由于地面作用，實(shí)際風(fēng)不沿等壓線吹，而與等壓線存在一個(gè)交角，并偏向低壓。此時(shí)的平衡為地面實(shí)際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，方向偏低壓一側(cè)。摩擦層中的風(fēng)壓定律在北半球摩擦層中，風(fēng)斜穿過等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方。在南半球高壓在左后方，低壓在右前方。北半球，高壓中風(fēng)穿等壓線沿順時(shí)針方向向外輻散，低壓中風(fēng)穿等壓線沿逆時(shí)針方向向中心輻合。地面高壓氣流地面低壓氣流大氣的垂直運(yùn)動(dòng)1.對(duì)流:指熱力作用下的暖空氣上升冷空氣下沉。由垂直方向的