chapter 7 大气环流

1、大气环流模式大气环流模式大气活动中心大气活动中心季风和地方性风季风和地方性风 大气环流大气环流：是指大范围的大气运动状态及其随时空是指大范围的大气运动状态及其随时空的变化过程，是大范围的大气层内具有一定稳定性的的变化过程，是大范围的大气层内具有一定稳定性的各种气流运动的综合现象。各种气流运动的综合现象。 大气环流构成了全球大气运动的大气环流构成了全球大气运动的基本形势基本形势，是全，是全球气候特征和大范围天气形势的球气候特征和大范围天气形势的主导因子主导因子，也是各，也是各种尺度天气系统活动的背景种尺度天气系统活动的背景 按水平尺度划分：按水平尺度划分：区域、半球或全球的大气环流区域、半球或全

2、球的大气环流 按时间尺度划分按时间尺度划分：日、月、季、半年、一年至多年：日、月、季、半年、一年至多年的平均大气环流的平均大气环流大气环流模式大气环流模式一、单圈环流模式一、单圈环流模式 在赤道和极地之间构成了南北向一个闭合环流圈，在赤道和极地之间构成了南北向一个闭合环流圈，称为称为单圈环流单圈环流 假设假设地表面是均匀的地表面是均匀的(不考虑海陆分布及地形起伏不考虑海陆分布及地形起伏的影响的影响)，也不考虑地，也不考虑地转偏向力转偏向力，仅考虑，仅考虑水平气压梯水平气压梯度力度力0 30 N60 N90 N考虑：高低纬间热量差异考虑：高低纬间热量差异 单圈环流单圈环流 引起大气运动的因素为引

3、起大气运动的因素为高低纬间的高低纬间的受热不均受热不均，赤，赤道因纬度低，太阳高度大道因纬度低，太阳高度大而终年炎热，大气因受热而终年炎热，大气因受热膨胀上升膨胀上升，两极因纬度高，两极因纬度高，太阳斜射而终年严寒，大太阳斜射而终年严寒，大气气冷却收缩下沉冷却收缩下沉。进而在。进而在赤道与两极之间形成单圈赤道与两极之间形成单圈闭合环流闭合环流 南半球北半球单圈环流示意图单圈环流示意图 实际上赤道与极地间的这种闭合环流实际上赤道与极地间的这种闭合环流是不存在是不存在的，的，因为地球时刻不停地自转着，大气一开始运动，马因为地球时刻不停地自转着，大气一开始运动，马上就上就受到地转偏向力受到地转偏向力

4、的影响，从而形成了三圈环流的影响，从而形成了三圈环流 在赤道和极地之间构成了南北向三个闭合环流圈，称为在赤道和极地之间构成了南北向三个闭合环流圈，称为三圈环流三圈环流 假设地表面是均匀的假设地表面是均匀的(不考虑海陆分布及地形起伏的影不考虑海陆分布及地形起伏的影响响)，但，但考虑了水平地转偏向力考虑了水平地转偏向力，和水平气压梯度力，和水平气压梯度力 二、三圈环流模式二、三圈环流模式赤赤 道道 低低 压压 带带极地高压带极地高压带副热带高压带副热带高压带东北信风带东北信风带35副极地低压带副极地低压带中纬西风带中纬西风带极地东风带极地东风带67Ferrel cellPolar cell1428

5、910考虑考虑-高低纬间热量不均，地转偏向力高低纬间热量不均，地转偏向力三圈环流三圈环流三圈环流示意图三圈环流示意图低纬环流低纬环流中纬环流中纬环流高纬环流高纬环流 近地面，副热带高气压带一部分气流向赤道低压带流去。另一近地面，副热带高气压带一部分气流向赤道低压带流去。另一部分气流向北流，在地转偏向力影响下，由部分气流向北流，在地转偏向力影响下，由南风逐渐向右偏形成南风逐渐向右偏形成西南风西南风，也叫盛行西风，也叫盛行西风(画箭头画箭头)。与此同时，从极地高气压带。与此同时，从极地高气压带向南流的气流，逐渐向右偏形成东北风，又叫极地东风向南流的气流，逐渐向右偏形成东北风，又叫极地东风(画箭头画

6、箭头)。盛行西风与极地东风这两支冷暖不同的气流，在。盛行西风与极地东风这两支冷暖不同的气流，在60N附近附近相遇，形成上升气流，在低空形成副极地低压带。上升气流到高相遇，形成上升气流，在低空形成副极地低压带。上升气流到高空，一部分流向副热带高气压带上空空，一部分流向副热带高气压带上空(画箭头画箭头)为补充副热带高为补充副热带高气压带下沉气流的来源气压带下沉气流的来源(画箭头画箭头)。这样在。这样在30N与与60N之间形之间形成一个中纬环流圈成一个中纬环流圈1. 低纬环流低纬环流 中纬环流：中纬环流：北纬北纬60附近的上升气流，另一部分流附近的上升气流，另一部分流向极地上空向极地上空(画箭头画箭

7、头)，补充极地高气压带下沉气流，补充极地高气压带下沉气流(箭箭头头)。这样在。这样在60N与极地之间形成一个高纬环流圈与极地之间形成一个高纬环流圈 高纬环流：高纬环流：在南半球，同样存在着低纬、中纬、高在南半球，同样存在着低纬、中纬、高纬三个环流圈。由于南半球的地转偏向力使气流向左偏纬三个环流圈。由于南半球的地转偏向力使气流向左偏转，所以环流的方向与北半球不同转，所以环流的方向与北半球不同 这样，在近地面，全球共形成这样，在近地面，全球共形成7个气压带和个气压带和6个风带个风带(2)中纬环流中纬环流(3)高纬环流高纬环流赤赤 道道 低低 压压 带带副热带高压带副热带高压带副热带高压带副热带高压

8、带副极地低压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带极地高压带极地高压带极地高压带极地高压带东东北北信信风风中中纬纬西西风风极地东风极地东风东东南南信信风风中中纬纬西西风风极极 地地 东东 风风地球上的气压带和风带地球上的气压带和风带气压带成因：气压带成因：赤道赤道低压带低压带与与极地极地高压带高压带是由于是由于冷热不冷热不均均引起空气运引起空气运动而形成的，动而形成的，属热力原因属热力原因副热带副热带高压高压带与副极地低带与副极地低压带是由于大压带是由于大气运动引起气运动引起空空气质量变化气质量变化而而形成的，属动形成的，属动力原因力原因 1. 三圈环流是：三圈环流是：哈得莱环流圈哈得莱环流圈

9、(低纬环流圈低纬环流圈)、中、中纬度环流圈纬度环流圈(费雷尔环流圈费雷尔环流圈)、极地环流圈、极地环流圈 2、四个气压带：四个气压带：赤道低压带赤道低压带(00)、副热带高压带、副热带高压带(300)、副极地低压带、副极地低压带(600)、和极地高压带、和极地高压带(900) 3、三个风带：三个风带：东北信风带东北信风带(NE)(00-300N)、盛行、盛行西风带西风带(SW)(300-600N)、极地东风带、极地东风带(NE)(600-900N) 考虑海陆分布及地形起伏的影响，以及水平地考虑海陆分布及地形起伏的影响，以及水平地转偏向力和水平气压梯度力的影响。大气环流变转偏向力和水平气压梯度力

10、的影响。大气环流变得更加复杂。海陆的热力差异切断了气压带，使得更加复杂。海陆的热力差异切断了气压带，使气压带变成了气压带变成了高低气压中心高低气压中心 三、实际环流三、实际环流第二节大气活动中心第二节大气活动中心由于海陆分布割断了气压带而由于海陆分布割断了气压带而形成的高低气压中心称为大气活动中心形成的高低气压中心称为大气活动中心高高高高高高高高高高北北0102030405060708090东风东风东风东风西风西风北北0102030405060708090东风东风东风东风西风西风： 1. 季风：季风：是指大范围地区盛行的、以一年为周期随是指大范围地区盛行的、以一年为周期随季节改变风向的风，称为

11、季风。季风带来的天气现象季节改变风向的风，称为季风。季风带来的天气现象有明显的差别。有明显的差别。 海陆的热力差异而引起的季风示意图海陆的热力差异而引起的季风示意图 冬季风冬季风(大陆季风大陆季风)：冬季，大陆冷却比海洋剧烈，：冬季，大陆冷却比海洋剧烈，大陆上形成高压，海洋上形成低压，于是，风从大大陆上形成高压，海洋上形成低压，于是，风从大陆吹向海洋，称为陆吹向海洋，称为大陆风或冬季风大陆风或冬季风 夏季风夏季风(海洋风海洋风)：夏季，大陆増热比海洋剧烈，：夏季，大陆増热比海洋剧烈，大陆上形成低气压，海洋上形成高气压，于是，风大陆上形成低气压，海洋上形成高气压，于是，风由海洋吹向大陆，称为由海

12、洋吹向大陆，称为海洋风或夏季风海洋风或夏季风2. 季风的分类季风的分类2. 季风的分类季风的分类3、我国盛行的季风、我国盛行的季风 冬季为强大的冬季为强大的蒙古高压蒙古高压控制，海上为阿留申低压控制，海上为阿留申低压控制，盛行控制，盛行寒冷而干燥的西北风寒冷而干燥的西北风。造成晴朗寒冷干燥。造成晴朗寒冷干燥的天气的天气 夏季，大陆为印度低压控制，海上为太平洋高压夏季，大陆为印度低压控制，海上为太平洋高压控制，盛行温暖而控制，盛行温暖而湿润的东南风湿润的东南风。我国。我国西南地区西南地区因受因受印度季风的影响，印度季风的影响，夏季吹西南风夏季吹西南风。造成湿热多云雨的。造成湿热多云雨的天气天气

13、由于各种地理条件的影响，常常形成某些地方性由于各种地理条件的影响，常常形成某些地方性的空气环流，称为的空气环流，称为地方性风地方性风 (一一) 海陆风海陆风 1、概念：、概念： 晴稳天气时，海岸附近，白天由海洋晴稳天气时，海岸附近，白天由海洋吹向陆地，夜间由陆地吹向海洋，这种风向昼夜交吹向陆地，夜间由陆地吹向海洋，这种风向昼夜交替的地方性风称为海陆风替的地方性风称为海陆风 2、海陆风的形成：、海陆风的形成：热力因素热力因素是海陆风形成的基是海陆风形成的基本原因。即海陆之间存在有热力差异本原因。即海陆之间存在有热力差异地方性风地方性风海陆风示意图海陆风示意图白天白天夜间夜间 相同点是：相同点是：

14、季风与海陆风都是由于海陆之间的季风与海陆风都是由于海陆之间的热力差异引起的热力差异引起的 不同点是：不同点是： 季风是由于季风是由于海陆之间气压海陆之间气压的季节变化而引起的季节变化而引起的，以的，以一年为周期的风随季节一年为周期的风随季节改变的现象；海陆改变的现象；海陆风是由于海陆之间气压的风是由于海陆之间气压的日变化日变化而引起，以一日而引起，以一日为周期，风向随昼夜改变的现象为周期，风向随昼夜改变的现象 季风的影响范围比海陆风大季风的影响范围比海陆风大季风与海陆风之间的异同季风与海陆风之间的异同F谷风：谷风：由于白天山坡接受太阳光热较多，空气增温由于白天山坡接受太阳光热较多，空气增温较多

15、；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，较多；而山谷上空，同高度上的空气因离地较远，增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升，并在上增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升，并在上层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补层从山坡流向谷地，谷底的空气则沿山坡向山顶补充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。充，这样便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风下层风由谷底吹向山坡，称为谷风由谷底吹向山坡，称为谷风F山风：山风：到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影到了夜间，山坡上的空气受山坡辐射冷却影响，空气降温较多；而谷地上空，同高度的空气因响，空气降温较多；而谷地上空，同高度的空气因离地面较远，降

16、温较少。于是山坡上的冷空气因密离地面较远，降温较少。于是山坡上的冷空气因密度大，顺山坡流入谷地，谷底的空气因汇合而上升，度大，顺山坡流入谷地，谷底的空气因汇合而上升，并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力环流。环流。下层风由山坡吹向谷地，称为山风下层风由山坡吹向谷地，称为山风 （二）山谷风（二）山谷风 1. 焚风焚风 是由于空气下沉运动，而使空气温度升高，是由于空气下沉运动，而使空气温度升高，湿度降低的一种湿度降低的一种干而热的风干而热的风。通常指气流越过山顶后。通常指气流越过山顶后由山上吹下来的热而干燥的风由山上吹下来的热而干燥的风 (三三)

17、 焚焚 风风焚风形成示意图焚风形成示意图2、焚风的形成、焚风的形成 设山高设山高2000米，过山以前，即迎风坡山脚处气米，过山以前，即迎风坡山脚处气温为温为30.0，如果气流上升到，如果气流上升到800米处开始凝结米处开始凝结(此此高度称为凝结高度高度称为凝结高度)，空气上升时不断有水气凝结，空气上升时不断有水气凝结成云致雨成云致雨(湿绝热直减率湿绝热直减率m=0.4/100m)，过山以，过山以后，假设气流中并未携带云块，求背风坡山脚的后，假设气流中并未携带云块，求背风坡山脚的温度？温度？(三三) 焚焚 风风 解：已知解：已知 迎风坡山脚迎风坡山脚t1=30.0 干绝热直减率干绝热直减率d=1

18、.0/100米米 湿绝热直减率湿绝热直减率m=0.4/100米米 迎风坡山脚迎风坡山脚800米处米处(干绝热上升干绝热上升)，800米处米处的温度为的温度为t800则，则， 800米米山顶山顶(湿绝热上升湿绝热上升)，山顶处的温，山顶处的温度度t/则则8001008001 030 080022100.dttCC 00800042000 800221200172100.().mttgCC 山顶山顶背风坡山脚背风坡山脚(干绝热下沉干绝热下沉)，背风坡，背风坡山脚的温度为山脚的温度为t2则则 答：背风坡山脚的温度为答：背风坡山脚的温度为37.2 焚风一年四季都可以出现，春季的焚风可以使积雪融焚风一年四季