作用于空气微团水平方向的力

1、12022-2-21项目一项目一 气象学基础知识气象学基础知识作用于空气微团水平方向的力作用于空气微团水平方向的力1、水平气压梯度力Gno由于水平方向气压分布不均匀，由于水平方向气压分布不均匀， 会产生会产生使空气作水平运动的力，称为水平气压梯使空气作水平运动的力，称为水平气压梯度力。度力。o在这个力的作用下，大气由高气压区向低在这个力的作用下，大气由高气压区向低气压区做运动，这就形成了风。气压区做运动，这就形成了风。o水平气压梯度力是水平气压梯度力是使空气产生水平运动的使空气产生水平运动的直接原因，形成风的原动力。直接原因，形成风的原动力。2、水平气压梯度力表示o气象学中，通常研究单位质量的

2、空气微团，其所气象学中，通常研究单位质量的空气微团，其所受的水平气压梯度力表达式为：受的水平气压梯度力表达式为：o与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比。与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比。o与水平气压梯度的方向相同，由高压指向低压。与水平气压梯度的方向相同，由高压指向低压。o若气压梯度值不为零时，则水平气压梯度力不为若气压梯度值不为零时，则水平气压梯度力不为零零，空气在水平气压梯度力的作用下，产生由高，空气在水平气压梯度力的作用下，产生由高压流向低压的运动。压流向低压的运动。np1Gn100010051010水平气压水平气压梯度力梯度力a. 垂直于垂直于等压线等压线b .b .由高压由高

3、压指向低压指向低压气压气压梯度力梯度力：气压梯度力P1、P2为等压线，其中P1气压值较P2大等压线相距越近，气压梯度力越大等压线相距越远，气压梯度力越小低低高高低低高高P1P2P2P1因此在地面天气图上，等压线密集处，因此在地面天气图上，等压线密集处，水平气压梯度和梯度力大，地面风大；水平气压梯度和梯度力大，地面风大；反之，风小。反之，风小。2、水平地转偏向力AnoAn的大小与风速和所在纬度的正弦成正比。的大小与风速和所在纬度的正弦成正比。oAn只有当物体相对于地面运动时才产生，静止只有当物体相对于地面运动时才产生，静止时，不受时，不受An的作用；的作用；oAn与运动方向垂直，北半球偏向运动方

4、向的右与运动方向垂直，北半球偏向运动方向的右方（南半球偏向左方）。方（南半球偏向左方）。oAn的方向恒垂直于运动方向，故它只能改变空的方向恒垂直于运动方向，故它只能改变空气的运动方向，而不能改变运动速度的大小。气的运动方向，而不能改变运动速度的大小。sin2An100010051010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）a.a.北半球向右偏，北半球向右偏， 南半球向左偏；南半球向左偏；b.b.垂直于空气的运动垂直于空气的运动 方向方向( (即风向即风向) )；c.c.由低纬向由低纬向 高纬增大；高纬增大；3、惯性离心力Co当空气质点做曲线运动时，必然要受惯当空气

5、质点做曲线运动时，必然要受惯性离心力的作用，其大小与质点运动的性离心力的作用，其大小与质点运动的线速度成正比，与曲率半径成反比。线速度成正比，与曲率半径成反比。2C 4、摩擦力Ro在摩擦层中，空气质点运动要考虑摩擦在摩擦层中，空气质点运动要考虑摩擦力的作用，主要指外摩擦力，即地表对力的作用，主要指外摩擦力，即地表对空气运动的阻力。其大小与风速成正比，空气运动的阻力。其大小与风速成正比，方向与风速的方向相反。方向与风速的方向相反。R作用于空气的力 当空气质点作曲线运动时，受到惯性离心力的作用。其大小为： 式中C为惯性离心力；V为空气质点的线速度；r为运动轨迹的曲率半径。水平气压梯度是由高压指向低

6、压的方向上(垂直于等压线方向)，单位距离内气压的改变量。其数值为 其中p为n距离内气压的改变量。气压梯度力的数值为： 摩擦力(R)的方向和运动方向相反，其大小和运动速度成正比： R-KV 式中K是摩擦系数，V为运动速度。 在转动的地球上，空气除了受到气压梯度力的作在转动的地球上，空气除了受到气压梯度力的作用外，还受到由于地球自转所造成的地转偏向力的作用外，还受到由于地球自转所造成的地转偏向力的作用。水平地转偏向力的大小可由下式表示：用。水平地转偏向力的大小可由下式表示： A2 V s in 式中式中 为地球自转角速度，等于为地球自转角速度，等于7.292xl0-5秒秒-1，V为风速；为风速；

7、为纬度。为纬度。 （1）与风速成正比）与风速成正比 （2）与纬度的正弦成正比）与纬度的正弦成正比（3）不论空气运动方向怎样改变，地转偏向力总是）不论空气运动方向怎样改变，地转偏向力总是垂直于运动方向。在北半球，地转偏向力指向运动方垂直于运动方向。在北半球，地转偏向力指向运动方向的右方；在南半球指向左方。地转偏向力只能改变向的右方；在南半球指向左方。地转偏向力只能改变运动的方向，不改变空气相对地球的运动速度。运动的方向，不改变空气相对地球的运动速度。5、总结o上述四种力都是在水平方向上作用于空气上述四种力都是在水平方向上作用于空气微团的力，它们对空气运动的影响是不一微团的力，它们对空气运动的影响是不一样