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1、1气压和气压场气压和气压场123空气的水平运动空气的水平运动 大气环流大气环流退出气压和风气压和风2 1.1.气压的概念气压的概念气压的概念气压的概念 单位面积上受到的大气压力叫大气压强单位面积上受到的大气压力叫大气压强(Atmospheric pressure)，简称气压。，简称气压。在重力平衡条件下，任何高度上的气压值都等于该高度在重力平衡条件下，任何高度上的气压值都等于该高度的单位面积上所承受的大气柱的重量。的单位面积上所承受的大气柱的重量。任何平面上的大气压强与平面的方向无关。任何平面上的大气压强与平面的方向无关。气压单位：气压单位：百帕（百帕（hPa），），毫米汞柱毫米汞柱mmHg，
2、二者的换算关系：二者的换算关系：1 hPa=3/4 mmHg 标准大气压标准大气压：在温度为在温度为0，在纬度，在纬度45N(S)的海平面上的大的海平面上的大气压。其值为气压。其值为1013.2 hPa。一一一一.气压及其变化气压及其变化气压及其变化气压及其变化3(1)(1)气压变化的原因气压变化的原因气压变化的原因气压变化的原因aa水平气流的辐合与辐散水平气流的辐合与辐散水平气流的辐合与辐散水平气流的辐合与辐散2.2.气压的变化气压的变化气压的变化气压的变化水平气流辐散：水平气流辐散：水平气流辐散：水平气流辐散：前面运动速度快，后面前面运动速度快，后面前面运动速度快，后面前面运动速度快，后面
3、 慢，空气向周围流散，气慢，空气向周围流散，气慢，空气向周围流散，气慢，空气向周围流散，气压降低压降低压降低压降低水平气流辐合：水平气流辐合：水平气流辐合：水平气流辐合：前面运动速度慢，后面前面运动速度慢，后面前面运动速度慢，后面前面运动速度慢，后面快，空气聚积，气压升高快，空气聚积，气压升高快，空气聚积，气压升高快，空气聚积，气压升高水平气流的辐散水平气流的辐散水平气流的辐散水平气流的辐散(a(a、c)c)和辐合和辐合和辐合和辐合(b(b、d)d)4bb不同密度气团的移动不同密度气团的移动不同密度气团的移动不同密度气团的移动不同性质的气团，密度往往不同。不同性质的气团，密度往往不同。如果移到
4、某地的气团比原来气团密度大，则该地上空气柱如果移到某地的气团比原来气团密度大，则该地上空气柱质量增多，气压升高。反之，气压降低。质量增多，气压升高。反之，气压降低。5cc空气垂直运动空气垂直运动空气垂直运动空气垂直运动空气垂直运动和气压变化的关系空气垂直运动和气压变化的关系空气垂直运动和气压变化的关系空气垂直运动和气压变化的关系6水平气流的辐合、辐散和垂直运动的相互关系水平气流的辐合、辐散和垂直运动的相互关系7(2)(2)气压随时间的变化气压随时间的变化气压随时间的变化气压随时间的变化a.a.a.a.气压的周期性变化气压的周期性变化气压的周期性变化气压的周期性变化 日变化的类型：日变化的类型：
5、日变化的类型：日变化的类型：单峰型单峰型单峰型单峰型 双峰型双峰型双峰型双峰型 三峰型三峰型三峰型三峰型日变化的原因：日变化的原因：日变化的原因：日变化的原因：气温的日变化气温的日变化气温的日变化气温的日变化 大气潮汐大气潮汐大气潮汐大气潮汐8年变化年变化年变化年变化 气压年变化的原气压年变化的原气压年变化的原气压年变化的原因主要受因主要受因主要受因主要受气温气温气温气温影响。影响。影响。影响。b.b.非周期变化非周期变化非周期变化非周期变化 原因：气压系统的移原因：气压系统的移原因：气压系统的移原因：气压系统的移动和演变。动和演变。动和演变。动和演变。9a.a.气压的垂直变化气压的垂直变化气
6、压的垂直变化气压的垂直变化 由右图可以直观地看由右图可以直观地看由右图可以直观地看由右图可以直观地看出，在高度为出，在高度为出，在高度为出，在高度为z z处和高度处和高度处和高度处和高度为为为为z+z+z z处相比，处相比，处相比，处相比，z z处上处上处上处上空的大气柱的重量要大空的大气柱的重量要大空的大气柱的重量要大空的大气柱的重量要大一些。因此气压是随高一些。因此气压是随高一些。因此气压是随高一些。因此气压是随高度降低的。度降低的。度降低的。度降低的。(3)(3)(3)(3)气压随空间的变化气压随空间的变化气压随空间的变化气压随空间的变化zZ+zSWPPP+pXYZ10 右图为任一高度的
7、一个右图为任一高度的一个薄薄层空气块层空气块，其受力有：，其受力有：向上：向上：PS向下：重力向下：重力W和（和（P+P）S其中：其中：W=Sz g在静力平衡条件下，应有：在静力平衡条件下，应有：（P+P）S+S z g=PS即：即：P=-z g或：或：P/z=-g大气静力学方程大气静力学方程大气静力学方程大气静力学方程zSWPP+pXYZZ+zzP+pXYZ大气静力学方程大气静力学方程大气静力学方程大气静力学方程 dPdP g gd dz z取取取取z0z011大气静力学方程的意义大气静力学方程的意义大气静力学方程的意义大气静力学方程的意义1.表示单位高度的气压变化量，也称气压梯度。表示单位
8、高度的气压变化量，也称气压梯度。2.“-”表示气压随高度减少。表示气压随高度减少。3.气压随高度的变化主要取决于空气密度气压随高度的变化主要取决于空气密度，因为，因为g可是为常可是为常数。数。4.根据气体状态方程，根据气体状态方程，与温度有关，所以与温度有关，所以 冷（冷（大）气层的气压随高度降得快大）气层的气压随高度降得快 暖（暖（小）气层的气压随高度降得慢小）气层的气压随高度降得慢 静力学方程表示了大气在静力平衡状态下，气压随高度的静力学方程表示了大气在静力平衡状态下，气压随高度的静力学方程表示了大气在静力平衡状态下，气压随高度的静力学方程表示了大气在静力平衡状态下，气压随高度的变化关系。
9、变化关系。变化关系。变化关系。12 zzzzz z z z2 2 2 2z z z z1 1 1 118400184001840018400（1 1 1 1 t t t tm m m m）loglogloglog z z z z 两点之间的高度差两点之间的高度差两点之间的高度差两点之间的高度差 z z z z1 1 1 1 较低点的海拔高度较低点的海拔高度较低点的海拔高度较低点的海拔高度 z z z z2 2 2 2 较高点的海拔高度较高点的海拔高度较高点的海拔高度较高点的海拔高度 P P P P1 1 1 1 较低点的气压较低点的气压较低点的气压较低点的气压 P P P P2 2 2 2 较
10、高点的气压较高点的气压较高点的气压较高点的气压 1 1 1 1273273273273 t t t tm m m m 两点的平均温度，取两点的平均温度，取两点的平均温度，取两点的平均温度，取t t t tm m m m（t t t t1 1 1 1t t t t2 2 2 2）2 2 2 2 t t t t1 1 1 1 较低点的气温较低点的气温较低点的气温较低点的气温 t t t t2 2 2 2 较高点的气温较高点的气温较高点的气温较高点的气温P P P P1 1 1 1P P P P2 2 2 2压高公式压高公式压高公式压高公式（对较厚层次的大气而言）（对较厚层次的大气而言）（对较厚层次
11、的大气而言）（对较厚层次的大气而言）13例题：已知某山脚海拔高度例题：已知某山脚海拔高度130m130m，并测得该处气压，并测得该处气压1006hPa1006hPa，气温，气温17.817.8，同时在山顶测得气压，同时在山顶测得气压873hPa873hPa，气温为，气温为11.2 11.2，求该山顶海拔高度是多少？，求该山顶海拔高度是多少？分析：分析：P P1 11006hPa1006hPa，P P2 2873hPa873hPa，t t1 1 17.817.8，t t2 2 11.2 11.2，Z Z1 1130m130m，求：，求：Z Z2 2？解：将以上各数据代入压高公式得：解：将以上各数
12、据代入压高公式得：Z2Z21301301840018400（1 114.5/27314.5/273）lg(1006/873)1300lg(1006/873)1300答答:(:(略略)14b.b.b.b.气压的水平分布气压的水平分布气压的水平分布气压的水平分布各地各地温度温度不同，空气密度分布也就有差异，所以不同，空气密度分布也就有差异，所以气压气压的的水平分布不均匀。水平分布不均匀。同一高度上，有的地方高，有的地方低，有的地方气压同一高度上，有的地方高，有的地方低，有的地方气压相等。相等。15 气压在三维空间的分布叫做气压场。某一平面上的气压气压在三维空间的分布叫做气压场。某一平面上的气压气压
13、在三维空间的分布叫做气压场。某一平面上的气压气压在三维空间的分布叫做气压场。某一平面上的气压分布状况，叫做平面气压场。其表示方法有：分布状况，叫做平面气压场。其表示方法有：分布状况，叫做平面气压场。其表示方法有：分布状况，叫做平面气压场。其表示方法有：1.1.气压场表示方法气压场表示方法气压场表示方法气压场表示方法 (1)(1)等压线等压线等压线等压线(isobaric line)(isobaric line)将同一水平面上气压相等的点连成将同一水平面上气压相等的点连成将同一水平面上气压相等的点连成将同一水平面上气压相等的点连成的线。的线。的线。的线。绘制方法：绘制方法：绘制方法：绘制方法：在
14、空白地图上各站点填上气压值，然后将气压相在空白地图上各站点填上气压值，然后将气压相在空白地图上各站点填上气压值，然后将气压相在空白地图上各站点填上气压值，然后将气压相等的点相连，每隔等的点相连，每隔等的点相连，每隔等的点相连，每隔2.5hPa2.5hPa或或或或5hPa5hPa绘一根等压线。绘一根等压线。绘一根等压线。绘一根等压线。二二二二.气压场气压场气压场气压场(field of pressure)(field of pressure)16(2)等压面等压面(isobaric surface)：空中气压相等的点所连成的面，它一般为一不规则空中气压相等的点所连成的面，它一般为一不规则的曲面。
15、类似起伏不平的地表面。的曲面。类似起伏不平的地表面。等压面的高度与气压分布的关系：等压面的高度与气压分布的关系：等压面上高度高的地方，等压面上高度高的地方，其附近水平面上的气压也高，反之亦然。所以只需表示其附近水平面上的气压也高，反之亦然。所以只需表示出等压面的形状，就等于知道了气压的分布。出等压面的形状，就等于知道了气压的分布。17 将等压面上高度相等的点连成线再投影到水平面上，将等压面上高度相等的点连成线再投影到水平面上，将等压面上高度相等的点连成线再投影到水平面上，将等压面上高度相等的点连成线再投影到水平面上，就是等压面上的等高线图。就是等压面上的等高线图。就是等压面上的等高线图。就是等
16、压面上的等高线图。(3)(3)(3)(3)等压面上的等高线等压面上的等高线等压面上的等高线等压面上的等高线(isohypseisohypseisohypseisohypse)18 等压面与等高面的关系等压面与等高面的关系等压面与等高面的关系等压面与等高面的关系等压面等压面等压面等压面 P P P PA A A AP P P PB B B BP P P PC C C CP P P P H H H HA A A AH H H HB B B BH H H HC C C C 等高面等高面等高面等高面 H H H Ha a a aH H H Hb b b bH H H Hc c c cH H H H Z
17、 Z Z ZAaAaAaAaZ Z Z ZBbBbBbBbZ Z Z ZCcCcCcCc P P P Pa a a aP P P Pb b b bP P P Pc c c cA A A AB B B BC C C Ca a a ab b b bc c c cZ Z Z ZAaAaAaAaZ Z Z ZBbBbBbBbZ Z Z ZCcCcCcCc等压面等压面等压面等压面H H H HP P P P等高面等高面等高面等高面192.2.气压场的基本型式（气压系统）气压场的基本型式（气压系统）气压场的基本型式（气压系统）气压场的基本型式（气压系统）1 1）低气压：）低气压：）低气压：）低气压：低压、
18、气旋。低压、气旋。低压、气旋。低压、气旋。定义：定义：定义：定义：三维空间上的大尺度涡旋，三维空间上的大尺度涡旋，三维空间上的大尺度涡旋，三维空间上的大尺度涡旋，同一高度上，其中心同一高度上，其中心同一高度上，其中心同一高度上，其中心气压比四周低。气压比四周低。气压比四周低。气压比四周低。形如盆地。形如盆地。形如盆地。形如盆地。天气：对应的天气：对应的天气：对应的天气：对应的天气不好天气不好天气不好天气不好。范围：范围：范围：范围：最外围闭合等压线直径最外围闭合等压线直径最外围闭合等压线直径最外围闭合等压线直径表表表表示。平均示。平均示。平均示。平均1000km1000km1000km1000
19、km，大的，大的，大的，大的3000km3000km3000km3000km。强度：强度：强度：强度：中心气压值表示中心气压值表示中心气压值表示中心气压值表示，气压越，气压越，气压越，气压越低，强度越强。低，强度越强。低，强度越强。低，强度越强。2022）低压槽：）低压槽：）低压槽：）低压槽：简称槽，低压延伸出来的狭长区域。在槽简称槽，低压延伸出来的狭长区域。在槽简称槽，低压延伸出来的狭长区域。在槽简称槽，低压延伸出来的狭长区域。在槽中各等压线曲率最大的点的连线称为槽线，如狭长山谷。中各等压线曲率最大的点的连线称为槽线，如狭长山谷。中各等压线曲率最大的点的连线称为槽线，如狭长山谷。中各等压线曲
20、率最大的点的连线称为槽线，如狭长山谷。对应天气不好，多雨。对应天气不好，多雨。对应天气不好，多雨。对应天气不好，多雨。213 3）高气压：）高气压：）高气压：）高气压：高压、反气旋。高压、反气旋。高压、反气旋。高压、反气旋。定义：定义：定义：定义：是三维空间上的大尺度涡旋，同一高度上，其中心气是三维空间上的大尺度涡旋，同一高度上，其中心气是三维空间上的大尺度涡旋，同一高度上，其中心气是三维空间上的大尺度涡旋，同一高度上，其中心气压比四周高。压比四周高。压比四周高。压比四周高。空间等压面形如山丘。空间等压面形如山丘。空间等压面形如山丘。空间等压面形如山丘。天气：对应的天气：对应的天气：对应的天气
21、：对应的天气好天气好天气好天气好。范围：范围：范围：范围：最外围闭合等压线直径最外围闭合等压线直径最外围闭合等压线直径最外围闭合等压线直径表示。直径表示。直径表示。直径表示。直径20002000200020004000km4000km4000km4000km，大，大，大，大的反气旋可以和最大的大陆或海洋相比，如冬季亚洲大陆的反气旋可以和最大的大陆或海洋相比，如冬季亚洲大陆的反气旋可以和最大的大陆或海洋相比，如冬季亚洲大陆的反气旋可以和最大的大陆或海洋相比，如冬季亚洲大陆的反气旋，往往占据整个亚洲大陆的四分之三。的反气旋，往往占据整个亚洲大陆的四分之三。的反气旋，往往占据整个亚洲大陆的四分之三。
22、的反气旋，往往占据整个亚洲大陆的四分之三。强度：强度：强度：强度：中心气压表示中心气压表示中心气压表示中心气压表示，气压越高，强度越强。，气压越高，强度越强。，气压越高，强度越强。，气压越高，强度越强。224）高压脊）高压脊(简称脊简称脊)：高压延伸出来的狭长区域。在脊高压延伸出来的狭长区域。在脊中等压线曲率最大的点的连线称为脊线。形如狭长山中等压线曲率最大的点的连线称为脊线。形如狭长山脊。对应天气好。脊。对应天气好。5）鞍形气压区）鞍形气压区(简称鞍简称鞍)：是由两个高压区和两个低压是由两个高压区和两个低压区相对组成的中间区域，形如马鞍。对应天气多变。区相对组成的中间区域，形如马鞍。对应天气
23、多变。鞍形气压场示意图鞍形气压场示意图鞍形气压场示意图鞍形气压场示意图23一、作用于空气的力一、作用于空气的力 影响大气运动的影响大气运动的影响大气运动的影响大气运动的作用力作用力作用力作用力作用于空气的力作用于空气的力作用于空气的力作用于空气的力基本力（牛顿力）基本力（牛顿力）基本力（牛顿力）基本力（牛顿力）视示力（外观力）视示力（外观力）视示力（外观力）视示力（外观力）气压梯度力气压梯度力气压梯度力气压梯度力地心引力地心引力地心引力地心引力摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力惯性离心力惯性离心力惯性离心力惯性离心力地转偏向力地转偏向力地转偏向力地转偏向力水平方向作用于空气的力水平方向作用于空气的力水平
24、方向作用于空气的力水平方向作用于空气的力水平气压梯度力水平气压梯度力水平气压梯度力水平气压梯度力 G G G G水平地转偏向力水平地转偏向力水平地转偏向力水平地转偏向力 A A A A惯性离心力惯性离心力惯性离心力惯性离心力 C C C C摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力 R R R R241.1.1.1.水平气压梯度力水平气压梯度力水平气压梯度力水平气压梯度力 (G)(G)(G)(G)由于水平气压梯度的存在而作用在单位质量空气上由于水平气压梯度的存在而作用在单位质量空气上由于水平气压梯度的存在而作用在单位质量空气上由于水平气压梯度的存在而作用在单位质量空气上的力，叫做的力，叫做的力，叫做的力，叫做水
25、平气压梯度力水平气压梯度力水平气压梯度力水平气压梯度力。NSPP+PNN+N设有如右所示的空气块，由于气压分设有如右所示的空气块，由于气压分设有如右所示的空气块，由于气压分设有如右所示的空气块，由于气压分布的不均匀，沿布的不均匀，沿布的不均匀，沿布的不均匀，沿N N方向所受到的力为：方向所受到的力为：方向所受到的力为：方向所受到的力为：P S-P S-（P+P+P P）S=-S=-P SP S25气块所所受到的力：气块所所受到的力：气块所所受到的力：气块所所受到的力：P SP S（P+P+P P）S=S=P SP S单位质量的气块所受到的力单位质量的气块所受到的力单位质量的气块所受到的力单位质
26、量的气块所受到的力:单位质量的气块所受到的力单位质量的气块所受到的力单位质量的气块所受到的力单位质量的气块所受到的力NSPP+PNN+N式中式中式中式中-dP/dNdP/dN叫做叫做叫做叫做气压梯度气压梯度气压梯度气压梯度，这个力与，这个力与，这个力与，这个力与气压梯度成正比，叫气压梯度成正比，叫气压梯度成正比，叫气压梯度成正比，叫气压梯度力。气压梯度力。气压梯度力。气压梯度力。26 虽然大气中垂直气压梯度力比水平气压梯度力大得多，虽然大气中垂直气压梯度力比水平气压梯度力大得多，虽然大气中垂直气压梯度力比水平气压梯度力大得多，虽然大气中垂直气压梯度力比水平气压梯度力大得多，但是在大气处于静力平
27、衡时，重力与但是在大气处于静力平衡时，重力与但是在大气处于静力平衡时，重力与但是在大气处于静力平衡时，重力与G G G Gz z z z相抵消；而水平气相抵消；而水平气相抵消；而水平气相抵消；而水平气压梯度力虽小，但没有其它力与它相平衡，只要这个力在压梯度力虽小，但没有其它力与它相平衡，只要这个力在压梯度力虽小，但没有其它力与它相平衡，只要这个力在压梯度力虽小，但没有其它力与它相平衡，只要这个力在一段时间内持续发生作用，就能造成较大的空气水平运动。一段时间内持续发生作用，就能造成较大的空气水平运动。一段时间内持续发生作用，就能造成较大的空气水平运动。一段时间内持续发生作用，就能造成较大的空气水
28、平运动。所以，空气运动以水平运动为主，所以，空气运动以水平运动为主，所以，空气运动以水平运动为主，所以，空气运动以水平运动为主，水平气压梯度力是产生水平气压梯度力是产生水平气压梯度力是产生水平气压梯度力是产生风的原动力。风的原动力。风的原动力。风的原动力。在水平方向的气压梯度力为：在水平方向的气压梯度力为：在垂直方向的气压梯度力为：在垂直方向的气压梯度力为：27（百帕）（百帕）100010051010水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区流向
29、低压区的力流向低压区的力流向低压区的力流向低压区的力水平气压梯度力。水平气压梯度力。水平气压梯度力。水平气压梯度力。水平气压水平气压水平气压水平气压梯度力梯度力梯度力梯度力G G G Gn n n na.a.垂直于垂直于等压线等压线b.b.由高压由高压指向低压指向低压282 2 2 2、水平地转偏向力水平地转偏向力水平地转偏向力水平地转偏向力（科里奥利力、科氏力）（科里奥利力、科氏力）（科里奥利力、科氏力）（科里奥利力、科氏力）A A A AO O O OA A A AB B B B O O O OB B B Bx x x xy y y yO O O OA A A Ax x x x y y y
30、 y B B B B以圆盘外为参照系以圆盘外为参照系以圆盘外为参照系以圆盘外为参照系以圆盘为参照系以圆盘为参照系以圆盘为参照系以圆盘为参照系由于地球自转而使空气质点运动方向发生改变的力。由于地球自转而使空气质点运动方向发生改变的力。由于地球自转而使空气质点运动方向发生改变的力。由于地球自转而使空气质点运动方向发生改变的力。29 A A2 2 2 2 V V V V 水平地转偏向力水平地转偏向力水平地转偏向力水平地转偏向力 A A A A A A2 2 V sin V sin 2 2 2 2 24242424小时小时小时小时 7.297.297.297.2910101010-5-5-5-5 秒秒
31、秒秒-1-1-1-1 静止静止静止静止 V V V V0 A0 A0 A0 A0 0 0 0 赤道赤道赤道赤道 0 A0 A0 A0 A0 0 0 0 北极北极北极北极 90909090 A A A A2 2 2 2 V V V V 作用于作用于作用于作用于单位质量单位质量单位质量单位质量物体上的物体上的物体上的物体上的科里奥利力科里奥利力科里奥利力科里奥利力 A A A A coscoscoscos sinsinsinsin 30水平地转偏向力水平地转偏向力AnAn （百帕）（百帕）100010051010水平气压水平气压水平气压水平气压梯度力梯度力梯度力梯度力水平地转偏向力水平地转偏向力水
32、平地转偏向力水平地转偏向力（北半球）（北半球）（北半球）（北半球）b.b.b.b.北半球向右偏，北半球向右偏，北半球向右偏，北半球向右偏，南半球向左偏；南半球向左偏；南半球向左偏；南半球向左偏；a.a.a.a.垂直于空气的运动方向垂直于空气的运动方向垂直于空气的运动方向垂直于空气的运动方向(即风向即风向即风向即风向)；c.c.c.c.由低纬向由低纬向由低纬向由低纬向 高纬增大；高纬增大；高纬增大；高纬增大；31地转偏向力有以下性质：地转偏向力有以下性质：地转偏向力有以下性质：地转偏向力有以下性质：(1)(1)(1)(1)与纬度的正弦成正比，随纬度变化，赤道与纬度的正弦成正比，随纬度变化，赤道与
33、纬度的正弦成正比，随纬度变化，赤道与纬度的正弦成正比，随纬度变化，赤道上地转偏向力为零；上地转偏向力为零；上地转偏向力为零；上地转偏向力为零；(2)(2)(2)(2)与物体运动速度成正比；与物体运动速度成正比；与物体运动速度成正比；与物体运动速度成正比；(3)(3)(3)(3)与运动方向垂直，在北半球指向运动方向与运动方向垂直，在北半球指向运动方向与运动方向垂直，在北半球指向运动方向与运动方向垂直，在北半球指向运动方向的右方，在南半球指向运动方向的左方；的右方，在南半球指向运动方向的左方；的右方，在南半球指向运动方向的左方；的右方，在南半球指向运动方向的左方；(4)(4)(4)(4)只改变运动
34、方向，不改变速率的大小。只改变运动方向，不改变速率的大小。只改变运动方向，不改变速率的大小。只改变运动方向，不改变速率的大小。32 3 3 3 3、惯性离心力、惯性离心力、惯性离心力、惯性离心力（C C C C）曲率中心曲率中心曲率中心曲率中心曲率半径曲率半径曲率半径曲率半径r r r rC C C CV V V V 惯性离心力的方向：惯性离心力的方向：惯性离心力的方向：惯性离心力的方向：与运动方向垂直与运动方向垂直与运动方向垂直与运动方向垂直 由曲率中心指向外缘由曲率中心指向外缘由曲率中心指向外缘由曲率中心指向外缘 作用于作用于作用于作用于单位质量单位质量单位质量单位质量物体上的物体上的物体
35、上的物体上的惯性离心力惯性离心力惯性离心力惯性离心力 C C C C C C C C 静止静止静止静止 V V V V0 C0 C0 C0 C0 0 0 0 直线运动直线运动直线运动直线运动 r r r r C C C C0 0 0 0 V V2 2r r一般一般一般一般：空气运动轨迹的曲率半径很大，空气运动轨迹的曲率半径很大，空气运动轨迹的曲率半径很大，空气运动轨迹的曲率半径很大，C C C C可忽略；可忽略；可忽略；可忽略；特殊：特殊：特殊：特殊：当空气运动速度很大，曲率半径很小时，当空气运动速度很大，曲率半径很小时，当空气运动速度很大，曲率半径很小时，当空气运动速度很大，曲率半径很小时，
36、C C C C可达很大。可达很大。可达很大。可达很大。台风、龙卷风台风、龙卷风台风、龙卷风台风、龙卷风334 4 4 4、摩擦力、摩擦力、摩擦力、摩擦力 （R R R R）摩擦力的方向：摩擦力的方向：摩擦力的方向：摩擦力的方向：与运动方向相反，改变速度大小与运动方向相反，改变速度大小与运动方向相反，改变速度大小与运动方向相反，改变速度大小 摩擦摩擦摩擦摩擦力力力力 R R R R R R R RK VK VK VK V K K K K 摩擦系数摩擦系数摩擦系数摩擦系数 摩擦层摩擦层摩擦层摩擦层 R R R R0000 自由大气层自由大气层自由大气层自由大气层 R R R R0 0 0 0 34
37、（百帕）（百帕）100010051010水平气压水平气压水平气压水平气压梯度力梯度力梯度力梯度力地转偏向力地转偏向力地转偏向力地转偏向力（北半球）（北半球）风向风向风向风向地面摩擦力地面摩擦力地面摩擦力地面摩擦力35二二.自由大气中空气的水平运动自由大气中空气的水平运动G1.1.地转风地转风地转风地转风 设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的
38、作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，P1P2P1P2.P1P2P3P4P536GGVAP1P2P3P4P5 设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度
39、力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，P1P2.P1P2.37GGVAAGVAP1P2P3P4P5 设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气
40、压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，P1P2.P1P2.38GGVAAGVAGVAP1P2P3P4P5 设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都设高空的等压线为平行直线，这时惯性离心力和摩擦力都可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计
41、，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。可忽略不计，只需考虑气压梯度力和地转偏向力的作用。下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，下图中直线为等压线，设气压南高北低，P1P2.P1P2.39当当当当气压梯度力气压梯度力气压梯度力气压梯度力与与与与地转偏向力地转偏向力地转偏向力地转偏向力达到平衡时的风叫做达到平衡时的风叫做达到平衡时的风叫做达到平衡时的风叫做地转风地转风地转风地转风(geostrophicgeostrophicwind)wind)。这时就满足：。这时就满足：。这时
42、就满足：。这时就满足：风压定律：风压定律：风压定律：风压定律：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反。南半球相反。南半球相反。南半球相反。风速与气压梯度成正比。风速与气压梯度成正比。风速与气压梯度成正比。风速与气压梯度成正比。GGVAAGVAGVAP1P2P3P4P540在高低压中，等压线为曲线，空气只能作曲线运动，这在高低压中，等压线为曲线，空气只能作曲线运动，这在高低压中，等压线为曲线，空气只能作曲线运动，这在高低压中，等压线为曲线，空气只能作曲线运动，这时还
43、要受到惯性离心力的作用。当时还要受到惯性离心力的作用。当时还要受到惯性离心力的作用。当时还要受到惯性离心力的作用。当气压梯度力气压梯度力气压梯度力气压梯度力、地转偏向力地转偏向力地转偏向力地转偏向力和和和和惯性离心力惯性离心力惯性离心力惯性离心力三力达到平衡时的风叫做三力达到平衡时的风叫做三力达到平衡时的风叫做三力达到平衡时的风叫做梯度风梯度风梯度风梯度风。这时风向规这时风向规这时风向规这时风向规律为律为律为律为：（：（：（：（北半球）北半球）北半球）北半球）在高压中，风沿等压线作在高压中，风沿等压线作在高压中，风沿等压线作在高压中，风沿等压线作顺时针顺时针顺时针顺时针方向旋转。方向旋转。方向
44、旋转。方向旋转。在低压中，风沿等压线作在低压中，风沿等压线作在低压中，风沿等压线作在低压中，风沿等压线作逆时针逆时针逆时针逆时针方向旋转。方向旋转。方向旋转。方向旋转。2.2.自由大气层高低压中的风自由大气层高低压中的风自由大气层高低压中的风自由大气层高低压中的风梯度风梯度风梯度风梯度风G高压高压D低压低压 高压和低压中的梯度风与地转风的比较高压和低压中的梯度风与地转风的比较高压和低压中的梯度风与地转风的比较高压和低压中的梯度风与地转风的比较41在摩擦层中，由于摩擦力的作用，风速减小，地转在摩擦层中，由于摩擦力的作用，风速减小，地转在摩擦层中，由于摩擦力的作用，风速减小，地转在摩擦层中，由于摩
45、擦力的作用，风速减小，地转偏向力偏向力偏向力偏向力A A随之减小，则随之减小，则随之减小，则随之减小，则GG和和和和A A不再平衡，空气开始由高压不再平衡，空气开始由高压不再平衡，空气开始由高压不再平衡，空气开始由高压向低压方向运动。风压定律：向低压方向运动。风压定律：向低压方向运动。风压定律：向低压方向运动。风压定律：在北半球，背风而立，高在北半球，背风而立，高在北半球，背风而立，高在北半球，背风而立，高压在右后方，低压在左前方。压在右后方，低压在左前方。压在右后方，低压在左前方。压在右后方，低压在左前方。风与等压线成一个角度，风与等压线成一个角度，风与等压线成一个角度，风与等压线成一个角度
46、，摩擦力越大，角度也越大。摩擦力越大，角度也越大。摩擦力越大，角度也越大。摩擦力越大，角度也越大。三、摩擦层中空气的水平运动三、摩擦层中空气的水平运动 GVA自由大气自由大气GVRA摩擦层摩擦层42在摩擦层的高压中，风沿等压线在摩擦层的高压中，风沿等压线在摩擦层的高压中，风沿等压线在摩擦层的高压中，风沿等压线顺时针顺时针顺时针顺时针方向方向方向方向由里向外由里向外由里向外由里向外吹。吹。吹。吹。在摩擦层的低压中，风沿等压线在摩擦层的低压中，风沿等压线在摩擦层的低压中，风沿等压线在摩擦层的低压中，风沿等压线逆时针逆时针逆时针逆时针方向方向方向方向由外向里由外向里由外向里由外向里吹。吹。吹。吹。摩
47、擦层高低压中的风摩擦层高低压中的风摩擦层高低压中的风摩擦层高低压中的风低压低压高压高压43四、空气的垂直运动四、空气的垂直运动对流运动的高度、范围和强度同上升气团的气层稳定度对流运动的高度、范围和强度同上升气团的气层稳定度有关。有关。特点：特点：规模小、维持时间短规模小、维持时间短（一）对流运动（一）对流运动产生的原因：温度产生的原因：温度 44 产生的原因：产生的原因：产生的原因：产生的原因：由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿锋面滑升以及气流受山脉的机械、阻滞等动力作用所锋面滑升以及气流受山
48、脉的机械、阻滞等动力作用所锋面滑升以及气流受山脉的机械、阻滞等动力作用所锋面滑升以及气流受山脉的机械、阻滞等动力作用所引起的大范围、较规则的上升或下降运动。引起的大范围、较规则的上升或下降运动。引起的大范围、较规则的上升或下降运动。引起的大范围、较规则的上升或下降运动。特点：特点：特点：特点：速度小，范围很广，持续时间长速度小，范围很广，持续时间长速度小，范围很广，持续时间长速度小，范围很广，持续时间长（二）系统性垂直运动（二）系统性垂直运动（二）系统性垂直运动（二）系统性垂直运动45（百帕）（百帕）100010051010水平气压水平气压梯度力梯度力地转偏向力地转偏向力（北半球）（北半球）风
49、向风向地面摩擦力地面摩擦力46一一一一.大气环流形成的主要因素大气环流形成的主要因素大气环流形成的主要因素大气环流形成的主要因素太阳辐射分布的不均匀引起的温度分布的不均匀，太阳辐射分布的不均匀引起的温度分布的不均匀，太阳辐射分布的不均匀引起的温度分布的不均匀，太阳辐射分布的不均匀引起的温度分布的不均匀，低纬热，高纬冷。低纬热，高纬冷。低纬热，高纬冷。低纬热，高纬冷。1 1 1 1、太阳辐射作用、太阳辐射作用、太阳辐射作用、太阳辐射作用地球上各种规模的大气运动的综合表现，称地球上各种规模的大气运动的综合表现，称地球上各种规模的大气运动的综合表现，称地球上各种规模的大气运动的综合表现，称为为为为大
50、气环流大气环流大气环流大气环流。ABC受热受热冷却冷却 冷却冷却47冷热不均引起的热力环流冷热不均引起的热力环流ABC高高低低低低高高高高低低一一 热力环流热力环流48冷热不均引起的热力环流冷热不均引起的热力环流ABC高高低低低低高高高高低低一一 热力环流热力环流49冷热不均引起的热力环流冷热不均引起的热力环流ABC高高低低低低高高高高低低地区地区 不不均均 空气垂直运空气垂直运动动同一水平面同一水平面上的上的 差差大大气气的的垂垂直直运运动动小结小结502 2 2 2、地球自转作用、地球自转作用、地球自转作用、地球自转作用空气一旦运动，就会产生地转偏向力，北半球空气一旦运动，就会产生地转偏向