大气环流和风系

1、大气环流和风系大气环流是指地球上各种规模和形式的空气运动综合情况。大气环流的原动力是太阳辐射能，大气环流把热量和水分从一个地区输送到另一个地区，从而使高低纬度之间，海陆之间的热量和水分得到交换，调整了全球性的热量、水分的分布，是各地天气、气候形成和变化的重要因素。（一）全球气压分布和风带1行星气压带和三圈环流模式地球表面，赤道附近，终年太阳辐射强，气温高，空气受热上升，到高空向外流散，导致气柱质量减小，在低空形成低压，称赤道低压带。两极地区，终年太阳辐射弱，气温低，空气冷却收缩下沉，积聚在低空，导致气柱质量增多，形成高压，称极地高压带。由于地球自转，从赤道上空向极区方向流动的气流，在地转偏向力

2、的作用下，方向发生偏转，到纬度20°30°附近，气流完全偏转成纬向西风，阻挡来自赤道上空的气流继续向高纬流动，加上气流移行过程中温度降低，纬圈缩小，发生空气质量辐合和下沉，形成高压带，称副热带高压带。在副热带高压带和极地高压带之间，是一个相对的低气压区，称副极地低压带。这样便形成了全球性的7个纬向气压带。由于气压带的存在，产生气压梯度力，高压带的空气便向低压带流动。在北半球，副热带高压带的空气，向南北两边流动。其中，向南的一支，在地转偏向力的作用下，成为东北风，称东北信风（南半球为东南信风）。到达赤道地区，补充那里上升流出的气流，构成赤道与20°30°之

3、间的低纬环流圈，也称哈得莱环流圈（图427，）。向北的一支，在地转偏向力的作用下，成为偏西风，称盛行西风。而从极地高压带向南流的气流，在地转偏向力的作用下，成为偏东风，称极地东风。它们在副极地低压带相遇，形成锋面，称极锋。锋面上南来的暖空气沿着北来的干冷空气缓慢爬升，在高空又分为南北两支，向南的一支在副热带地区下沉，构成中纬度环流圈（图 427），又称费雷尔环流圈。向北的一支在极地下沉，补偿极地地面高压流出的空气质量，构成高纬度环流圈，又称极地环流圈（图427）。2海平面气压分布地球表面，海陆相间分布，由于海陆热力性质差异，使纬向气压带发生断裂，形成若干个闭合的高压和低压中心。冬季（1月），北

4、半球大陆是冷源，有利于高压的形成。如亚欧大陆的西伯利亚高压和北美大陆的北美高压；海洋相对是热源，有利于低压的形成。如北太平洋的阿留申低压，北大西洋的冰岛低压（图428a）。夏季（7月）相反，北半球大陆是热源，形成低压。如亚欧大陆的印度低压，又称亚洲低压，和北美大陆上的北美低压。副热带高压带在海洋上出现两个明显的高压中心，即夏威夷高压和亚速尔高压（图428b）。南半球季节与北半球相反，冬、夏季气压性质也发生与北半球相反的变化。而且因南半球陆地面积小，纬向气压带比北半球明显，尤其在40°S以南，无论冬夏，等压线基本上呈纬向带状分布。上述冬夏季海平面气压图上出现的大型高、低压系统，称大气活

5、动中心。其中北半球海洋上的太平洋高压（夏威夷高压）和大西洋高压（亚速尔高压）、阿留申低压、冰岛低压，常年存在，只是强度、范围随季节有变化，称为常年活动中心。而陆地上的印度低压、北美低压、西伯利亚高压、北美高压等，只是季节性存在，称为季节性活动中心。活动中心的位置和强弱，反映了广大地区大气环流运行特点，其活动和变化对附近甚至全球的大气环流，对高低纬度间、海陆间的水分、热量交换，对天气、气候的形成、演变起着重要作用。3高空大气环流的基本特征（1）平均纬向气流 大气运动状态千变万化，其最基本的特征是盛行以极地为中心的纬向气流，也就是东、西风带。平均而言，对流层中上层，由于经向温度梯度指向高纬，除赤道

6、地区有东风外，各纬度几乎全是一致的西风（图429）。近地面层，高纬地区冬夏都是一个浅薄的东风带，称极地东风带。其厚度和强度都是冬季大于夏季。中纬度地区，从地面向上都是西风，称盛行西风带。低纬度地区，自地面到高空是深厚的东风层，称信风带。从冬到夏，东风带北移，范围扩展，强度增大；从夏到冬，东风带南移，范围缩小，强度减弱。（2）高空急流和锋区无论低纬存在的东风环流，还是中高纬存在的西风环流，风速都不是均匀分布的，在某些区域出现风速30ms以上的狭窄强风带，称为急流。急流环绕地球自西向东弯弯曲曲延伸几千公里，急流中心风速可达5080ms，强急流中心风速达100150ms。在对流层上层，已经发现的急流

7、有：温带急流，也称极锋急流，位于南、北半球中高纬度地区的上空，是与极锋相联系的西风急流；副热带急流，又称南支急流，位于200hPa高空副热带高压的北缘，同副热带锋区相联系；热带东风急流，位于 150100 hPa副热带高压的南缘。其位置变动于赤道至南北纬20°。在中高纬地区，对流层中上层等压面上，常有弯弯曲曲地环绕半球、宽度为几百公里水平温度梯度很大（等温线密集）的带状区域，称高空锋区，也称行星锋区。北半球行星锋区主要有两支：北支是冰洋气团和极地气团之间的过渡带，称为极锋区；南支是极地变性气团和热带气团之间的过渡带，称为副热带锋区。急流区大多与水平温度梯度很大的锋区相对应。（3）高空

8、平均水平环流由于地球表面海陆分布以及地面摩擦和大地形作用，高空纬向环流受到扰动，形成槽、脊、高压、低压环流。 1月份，北半球对流层中层500 hPa等压面上，西风带中存在着三个平均槽（图430），即位于亚洲东岸140°E附近的东亚大槽，北美东岸70°80°W附近的北美大槽，和乌拉尔山西部的欧洲浅槽。在三槽之间并列着三个脊，脊的强度比槽弱得多。7月份，西风带显著北移，槽位置也发生变动，东亚大槽东移入海，欧洲浅槽变为脊，欧洲西岸、贝加尔湖地区，各出现一个浅槽。对流层上层的环流形势与中层大体相似，只是西风范围更扩大，风速更增强。由上所述，大气环流基本上是纬向环流中包含着

9、经圈环流，纬向主流上又叠加着涡旋运动。这些不同运动形式之间相互联系，相互制约，形成一个整体的环流系统。（二）季风环流1季风的定义以一年为周期，大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风。季风不仅仅是指风向上有明显的季节转换，1，7月盛行风向的变化至少120°，而且两种季风各有不同源地，气团属性有本质差异，冬季由大陆吹向海洋，属性干冷，夏季由海洋吹向大陆，属性暖湿。因而伴随着风向的转换，天气和气候也发生相应的变化。2季风的形成季风的形成与多种因素有关，但主要是由于海陆间的热力差异以及这种差异的季节性变化引起，行星风系的季节性移动和大地形的影响起加强作用。大陆冬冷夏热，海洋冬暖

10、夏凉。冬季，大陆上的气压比海洋上高，气压梯度由陆地指向海洋，所以气流由陆地流向海洋，形成冬季风。夏季，海洋上的气压比陆地高，气压梯度由海洋指向陆地，风由海洋吹向陆地，形成夏季风。这种由海陆热力差异而产生的季风，大都发生在大陆与大洋相接的地方，特别是温带、副热带的东部。例如亚洲的东部是世界最显著的季风区。在两个行星风系相接的地方，也会发生风向随季节而改变的现象，但只有在赤道和热带地区季风现象才最为明显。例如，夏季太阳直射北半球，赤道低压带北移，南半球的东南信风受低压带的吸引而跨过赤道，转变成为北半球的西南季风；冬季，太阳直射南半球，赤道低压带南移，北半球的东北信风越过赤道后，转变成为南半球的西北

11、季风。由于它多见于赤道和热带地区，所以又称它为赤道季风或热带季风。受这种季风影响的地区，一年中有明显的干季和湿季，以亚洲南部为典型。3季风区的分布世界季风区域分布很广，大致在30°W170°E，20°S35°N的范围。其中，东亚和南亚的季风最显著。而东亚是世界上最著名的季风区，季风范围广，强度大。因为这里位于世界最大的欧亚大陆东部，面临世界最大的太平洋，海陆的气温与气压对比和季节变化比其他任何地区都显著，加上青藏高原大地形的影响，冬季加强偏北季风，夏季加强偏南季风，所以季风现象最突出。而且冬季风强于夏季风。南亚季风以印度半岛表现最为明显，因此又称印度季风

12、。它主要由行星风带的季节性移动引起，但也含有海陆热力差异和青藏高原的大地形作用。它夏季风强于冬季风，因为冬季，它远离大陆冷高压，东北季风长途拔涉，并受青藏高原的阻挡，而且半岛面积小，海陆间的气压梯度小，所以冬季风不强。而夏季，半岛气温特高，气压特低，与南半球高压之间形成较大的气压梯度，加上青藏高原的热源作用，使南亚季风不但强度大而且深厚。季风对天气气候有重要影响。冬季风盛行时，气候寒冷、干燥和少雨；夏季风盛行时，气候炎热、湿润、多雨。夏季风的强弱和迟早，是造成季风地区旱涝灾害的重要原因。（三）局地环流行星风系和季风环流都是在大范围气压场控制下的大气环流，在小范围的局部地区，还有空气受热不均匀而

13、产生的环流，称为局地环流，也称地方性风系。它包括海陆风、山谷风和焚风等。1海陆风沿海地区，由于海陆热力性质的不同，使风向发生有规律的变化。白天，陆地增温比海洋快，陆地上的气温比海上高，因而形成局地环流（图431），下层风由海洋吹向陆地，称海风；夜间，陆地降温快，地面冷却，而海面降温慢，海面气温高于陆地，于是产生了与白天相反的热力环流，下层风自陆地吹向海洋，称为陆风。这种以一天为周期而转换风向的风系，称海陆风。2山谷风在山区，白天日出后，山坡受热，其上的空气增温快，而同一高度的山谷上空的空气因距地面较远，增温较慢，于是暖空气沿山坡上升，风由山谷吹向山坡，称谷风。夜间，山坡辐射冷却，气温迅速降低，而同一高度的山谷上空的空气冷却较慢，于是山坡上的冷空气沿山坡下滑，形成与白天相反的热力环流，下层风由山坡吹向山谷，称山风。这种以一日为周期而转换风向的风，称山谷风（图432）。在山区，山谷风是较为普遍的现象，只要大范围气压场的气压梯度比较弱，就可以观测到。如乌鲁木齐市南倚天山、北临准噶尔盆地，山谷风交替的情况便很明显。3焚风焚风是一种翻越高山，沿背风坡向下吹的干热风。当空气翻越高山时，在迎风坡被迫抬升，空气冷却，起初按干绝热直减率（1100m）降温。空气湿度达到饱和时，按湿绝热直减率（0.50.610