高师：第三章：大气的动力学基础说课讲解

1、高师：第三章：大气的动力学基础 气压随高度的变化(Perpendicular distribution of air pressure)高度（ km )0.01.53.05.59.016.0气压（hpa或mb)1000850700500300100气压随高度的分布 二、二、气压场（气压的水平分布）气压场（气压的水平分布） D DG G p p x x p p x x p p x x p p x x p p x x p p x x A A2 2 V sin V sin V V2 2r r 1、地转风地转风 （ 1）地转风的概念和形成）地转风的概念和形成 在自由大气中空在自由大气中空气作水平运动时

2、会受到水平气压梯度力和水平气作水平运动时会受到水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用，当这两力达到平衡时，空地转偏向力的作用，当这两力达到平衡时，空气会作水平等速直线运动，此时的风叫做气会作水平等速直线运动，此时的风叫做地转地转风，风，以以Vg表示。表示。地转风形成示意图地转风形成示意图 （2）地转风的方向）地转风的方向 地转风的方向与水平气压地转风的方向与水平气压场之间的关系是，在北半球，背风而立，高压在场之间的关系是，在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反，这个规律称为右，低压在左；南半球相反，这个规律称为白贝白贝罗风压定律。罗风压定律。 （3）地转风的大小）地转风的大小A=G

3、即即 -npD DD Dr r1=2Vgsin Vg= - F Fsin21wrwrnPD DD D 地转风的风速与水平气压梯度成正比，与空气地转风的风速与水平气压梯度成正比，与空气密度及地理纬度的正弦成反比。并可得出以下密度及地理纬度的正弦成反比。并可得出以下几几点结论：点结论： 当空气密度和地理纬度一定时当空气密度和地理纬度一定时，地转风的，地转风的风速与气压梯度成正比。即地转风的风速随等压风速与气压梯度成正比。即地转风的风速随等压线的疏密程度而变，当等压线愈密时，地转风的线的疏密程度而变，当等压线愈密时，地转风的风速愈大，等压线愈稀疏，地转风的风速愈小。风速愈大，等压线愈稀疏，地转风的风

4、速愈小。 当空气的密度与气压梯度一定时当空气的密度与气压梯度一定时，地转风的，地转风的风速与地理纬度的正弦成反比，即低纬度地转风风速与地理纬度的正弦成反比，即低纬度地转风大于高纬度。但由于低纬度气压梯度力很小，地大于高纬度。但由于低纬度气压梯度力很小，地转风也很小。转风也很小。 当气压梯度和地理纬度不变时当气压梯度和地理纬度不变时，地转风的风，地转风的风速与空气密度成反比。速与空气密度成反比。 2、梯度风、梯度风 概念概念 在自由大气中，当空气作水平曲线运在自由大气中，当空气作水平曲线运动时，作用于空气上的力，除了气压梯度和地动时，作用于空气上的力，除了气压梯度和地转偏向力外，还有惯性离心力，

5、三力达到平衡转偏向力外，还有惯性离心力，三力达到平衡的风，称为的风，称为梯度风。梯度风。见图见图4-9图图4-9 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 综上分析，可得出以下结论：综上分析，可得出以下结论： (1)梯度风是气压梯度力、惯性离心力和地转梯度风是气压梯度力、惯性离心力和地转偏向力偏向力三力达到平衡时的风三力达到平衡时的风。北半球，。北半球，低压区低压区的梯度风按逆时针方向吹，的梯度风按逆时针方向吹，高压区的梯度风按高压区的梯度风按顺时针方向吹；顺时针方向吹；南半球则相反。南半球则相反。 (2)在等压线为曲线的气压场中，在等压线为曲线的气压场中，梯度风是

6、平梯度风是平行于等压线作等速运动。行于等压线作等速运动。 (3)北半球，梯度风与水平气压场之间的关系北半球，梯度风与水平气压场之间的关系仍为：在北半球，背风而立，高压在右，低压仍为：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球则相反。即在左；南半球则相反。即遵循白贝罗风压定律。遵循白贝罗风压定律。4 4、 摩擦层的风摩擦层的风 摩擦风：摩擦风：有摩擦力参与，水平气压梯度力与有摩擦力参与，水平气压梯度力与水平地转偏向力，摩擦力保持平衡条件下所产水平地转偏向力，摩擦力保持平衡条件下所产生的风称为生的风称为摩擦风。摩擦风。见图见图 4-10摩擦风形成示意图摩擦风形成示意图 在摩擦层里，运动着的空气

7、质点除受水平气在摩擦层里，运动着的空气质点除受水平气压梯度力，地转偏向力，惯性离心力的作用外，压梯度力，地转偏向力，惯性离心力的作用外，还受摩擦力的作用。还受摩擦力的作用。 风向：风向：在北半球，背摩擦风而立，高气压在在北半球，背摩擦风而立，高气压在右后方，低气压在左前方。南半球相反。右后方，低气压在左前方。南半球相反。摩擦层低压（摩擦层低压（a）和高压（）和高压（b）中的气流）中的气流 4、地方性风、地方性风(Regional wind)（1）海（岸）陆风(sea-shore wind)（2）山谷风(mountain-valley wind)（3）峡谷风(gorge wind) 二、大气环流

8、 (General circulation)（一）大气环流的概念地球上各种规模大气运动的综合状况，称为大气环流。（二）二种大气环流模式 (Two general circulation models) 1、单圈（简单）环流模式 过程：赤道上空的空气受热膨胀上升，至对流层顶受阻后分别向南、北二个方向流去，并在南、北两极下沉，流至地面附近后，又流回赤道，形成单圈环流。 2、三圈环流模式 (Three-circle circulation model) 三圈环流示意图三圈环流的形成过程三圈环流的形成过程： （1）赤道上空的空气受热膨胀上升，）赤道上空的空气受热膨胀上升，到对流层顶后受阻，空气分别向南

9、、北到对流层顶后受阻，空气分别向南、北方向流去；流向北方的气流，受地转偏方向流去；流向北方的气流，受地转偏向力的作用，逐步转为向东流动并在向力的作用，逐步转为向东流动并在30N附近堆积下沉；气流下沉到低层附近堆积下沉；气流下沉到低层后，受地面阻挡，分成南北两支，向南后，受地面阻挡，分成南北两支，向南的一支流到赤道后，与赤道的上升气流的一支流到赤道后，与赤道的上升气流汇合，形成汇合，形成热带环流圈热带环流圈。 （2）极地寒冷，空气受冷收缩下沉，）极地寒冷，空气受冷收缩下沉，低层的空气从北极流出，流至低层的空气从北极流出，流至60 N附附近遇到从低纬流来的暖空气；冷暖气流近遇到从低纬流来的暖空气；

10、冷暖气流相遇，空气被强迫抬升到高空，至对流相遇，空气被强迫抬升到高空，至对流层顶后分别向极地和低纬流去；流向极层顶后分别向极地和低纬流去；流向极地的气流汇合到极地上空的高层的下沉地的气流汇合到极地上空的高层的下沉气流，气流， 形成形成极地环流圈极地环流圈。 （3）热带环流圈的下沉气流分支和）热带环流圈的下沉气流分支和极地环流圈的上升气流极地环流圈的上升气流分支，分支，形成形成中纬中纬度环流圈度环流圈。大气活动中心三、季风环流(Monsoon circulation) 1、季风的概念、季风的概念 大范围盛行风系随季节而改变方向的大范围盛行风系随季节而改变方向的风，称为季风。风，称为季风。 2、季

11、风区、季风区 盛行季风的区域，称为季风区。盛行季风的区域，称为季风区。 3、季风环流、季风环流 由于地球表面性质不均匀，由海陆热由于地球表面性质不均匀，由海陆热力差异所引起的大范围的东西方向的垂直力差异所引起的大范围的东西方向的垂直环流，称为季风环流。环流，称为季风环流。冬季风冬季风夏季风夏季风第三节 风与生物 一、风与生物生长发育一、风与生物生长发育 1、强风常降低植物的生长量，并使植物受到机械损伤。 2、微风造成得热量、水汽和二氧化碳输送，对植物的生长发育有利。 3、风能把植物的花粉和种子传播到远处，帮助植物授粉和繁殖。二、风与病虫害 1、风对病害及其流行的主要作用是、风对病害及其流行的主

12、要作用是影响孢子的释放和传播。实验表明，影响孢子的释放和传播。实验表明，增大风速，导致大量的孢子释放。增大风速，导致大量的孢子释放。孢子的长距离传播与气团的移动密孢子的长距离传播与气团的移动密切相关。切相关。 2、害虫的迁飞与大气气流有关，迁、害虫的迁飞与大气气流有关，迁飞害虫多在低压区起飞，在高压区飞害虫多在低压区起飞，在高压区降落。降落。三、防风林及其作用(windbreak) 防风防风(护）林护）林-依一定的方向排列，为保依一定的方向排列，为保护农田、城市，改善气候环境而成行成护农田、城市，改善气候环境而成行成片种植的树林。片种植的树林。 作用：防风；蓄水、固土、改土；防风；蓄水、固土、

13、改土； 净化空气净化空气。Forest webPopulus forest本章小结：一、气压与风水平方向上气压分布的不均匀，一、气压与风水平方向上气压分布的不均匀，是空气产生运动的根本原因。是空气产生运动的根本原因。二、大气环流地球上各种规模大气运动的综合二、大气环流地球上各种规模大气运动的综合状况，称为大气环流。状况，称为大气环流。三、三圈环流及其形成过程：三、三圈环流及其形成过程： （1）赤道上空的空气受热膨胀上升，到对流层）赤道上空的空气受热膨胀上升，到对流层顶后受阻，空气分别向南、北方向流去；流向北顶后受阻，空气分别向南、北方向流去；流向北方的气流，受地转偏向力的作用，逐步转为向东方的

14、气流，受地转偏向力的作用，逐步转为向东流动并在流动并在30N附近堆积下沉；气流下沉到低层附近堆积下沉；气流下沉到低层后，受地面阻挡，分成南北两支，向南的一支流后，受地面阻挡，分成南北两支，向南的一支流到赤道后，与赤道的上升气流汇合，形成热带环到赤道后，与赤道的上升气流汇合，形成热带环流圈。流圈。（2）极地寒冷，空气受冷收缩下沉，低）极地寒冷，空气受冷收缩下沉，低层的空气从北极流出，流至层的空气从北极流出，流至60 N附近遇附近遇到从低纬流来的暖空气；冷暖气流相遇，到从低纬流来的暖空气；冷暖气流相遇，空气被强迫抬升到高空，至对流层顶后分空气被强迫抬升到高空，至对流层顶后分别向极地和低纬流去；流向

15、极地的气流汇别向极地和低纬流去；流向极地的气流汇合到极地上空的高层的下沉气流，合到极地上空的高层的下沉气流， 形成形成极地环流圈。极地环流圈。 （3）热带环流圈的下沉气流分支和）热带环流圈的下沉气流分支和极地环流圈的上升气流分支，形成中纬度极地环流圈的上升气流分支，形成中纬度环流圈。环流圈。三、季风环流1、季风的概念、季风的概念 大范围盛行风系随季节而改变方向的风，大范围盛行风系随季节而改变方向的风，称为季风。称为季风。2、季风区、季风区 盛行季风的区域，称为季风区。盛行季风的区域，称为季风区。3、季风环流、季风环流 由于地球表面性质不均匀，由海陆热力差由于地球表面性质不均匀，由海陆热力差异所

16、引起的大范围的东西方向的垂直环流，异所引起的大范围的东西方向的垂直环流，称为季风环流。称为季风环流。四、地方性风 1、海（岸）陆风(sea-shore wind) 2、山谷风(mountain-valley wind) 3、峡谷风(gorge wind)五、风与生物（一）风与生物生长发育（一）风与生物生长发育1、强风常降低植物的生长量，并使植物受到机械损伤。2、微风造成得热量、水汽和二氧化碳输送，对植物的生长发育有利。3、风能把植物的花粉和种子传播到远处，帮助植物授粉和繁殖。（二）防风林及其作用(windbreak 依一定的方向排列，为保护农田、依一定的方向排列，为保护农田、城市，改善气候环境而成行成片种植城市，改善气候环境而成行成片种植的树林。作用：的树林。作用：1、减轻强风（台风、寒潮大风）、减轻强风（台风、寒潮大风）、 风沙、风沙、 平流霜冻等灾害；平流霜冻等