气压和风解析课件

Chapter6气压与风引言风的基本概念第一节

气压第二节

作用于空气的力第三节

风2020年9月28日1风能使大范围的热量和水汽混合、均衡，调节空气的温度和湿度；能把云雨送到遥远的地方，使地球上的水分循环得以完成植物的一生都离不开风的帮助风，又推动风车旋转，使帆船加速行驶……2020年9月28日2第一节气压大气受到地球引力的作用，具有一定重量。地面上单位面积上所承受的大气柱的重量称为大气压强,简称气压(Pa、hPa)

单位：气压的单位用水银柱高度毫米数表示(mmHgh)。气象上常用一种力的单位——毫巴(mb)作为气压单位：1hPa=1毫巴≈0.75毫米水银柱高；760mm水银柱高＝1013.25hpa=一个标准大气压2020年9月28日3气压

气压随时间的变化：分为周期性变化和非周期性变化：在通常情况下，日变化：出现单峰型、双峰型、三峰型等。年变化：冬季气压最高；夏季气压最低(大陆)。但有时候，如在一次寒潮影响时，气压会很快升高，冷空气一过，气压又慢慢降低(非周期性)海洋？？？2020年9月28日4气压气压的水平分布——等压线、等压面等压线(isobaricline)：在海拔高度相同的平面上，气压相等各点的连线。2.5hPa等压面(isobaricsurface)：空间气压相等的各点组成的面。等压面水平面海平面A'C'B'BCA气压高的地方等压面向上凸，气压低的地方等压面向下凹。2020年9月28日5等压面和等高面的关系等压面形势与等压面图2020年9月28日6气压气压随高度的变化：由于空气层的厚度随高度增加而变薄，同时，空气密度也随高度增高而迅速减小。所以，气压随高度的增高而急剧减小气压差和高度差的关系气压(毫巴)10101000900800700600500400相应高度(米)01001,0002,0003,0004,0005,5007,200高度(米)10.511.212.213.315.016.919.523.32020年9月28日7

气压随高度上升，气压递减，其递减速度主要决定于空气密度和重力加速度的大小静止大气中：为气柱中空气的平均密度重力加速度气柱厚度取两点之间的海拔高度Z1与Z2之差气体膨胀系数,等于1/273拉普拉斯压高公式：两点间气柱的平均温度2020年9月28日8压高公式的应用测定相近两地同时间的气压和温度后，求算两地的高度差。若一地的海拔高度已知，可求得另一地的海拔高度（气压测高法）如果一测站某一高度上的气压、温度为已知，可计算出已知另一高度温度时的气压。如某地某高度的海拔高度z2已知，并测定了两个不同高度的气压和温度，代入式中就可求出z1=0处，即海平面上的气压。2020年9月28日9例：已知某山脚处海拔高度为130.0米，在山脚下测得气压为1006毫巴．气温为17.8℃;同时,在山顶测得气压为873毫巴，气温为11.2℃。求该山顶的海拔高度是多少米?解：已知P1＝1006mb，t1＝17.8℃，Z1＝130.0米;P2＝873毫巴，t2＝11.2℃，求Z2＝?先求得两点的平均温度t＝14.5℃，代人公式Z2-130.0＝l8,400(1十14.5/273)log(1006/873)解得Z2=？？米，即该山的海拔高度2020年9月28日10单位气压高度差单位气压高度差是气压降低1hPa时高度升高的距离，单位为m/hPa①温度一定时，气压越高，单位气压高度差越小，气压随高度递减越快，反之相反；②气压一定时，空气温度越高，气压高度差越大，气压随高度减小越慢，反之则相反2020年9月28日11气压测定2020年9月28日12气压测定水银槽上面有一个象牙针，它的尖端向下接触水银面，针尖是测量的零点2020年9月28日13第二节作用于空气的力

水平气压梯度力水平地转偏向力惯性离心力摩擦力什么因素可影响气压高低呢？气温的高低、空气的运动和海拔的高低

2003年5月10日刚果民主共和国：机舱门突然打开，机上120多名乘客大部分被吸出机外遇难丧身??2020年9月28日14水平气压梯度力

水平气压梯度是由高压指向低压的方向上(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Δp为Δn距离内气压的改变量。水平气压梯度力的数值为：气压差水平面上两条等压线间的垂直距离单位体积空气质量密度2020年9月28日15由于地球自转作用而产生的使运动空气偏离气压梯度力方向的力，叫做地转偏向力，水平分力叫水平地转偏向力水平地转偏向力（A）地转偏向力示意图2020年9月28日16方向：水平地转偏向力的方向同物体运动方向相垂直，在北半球，水平地转偏向力指向运动方向的右方。在南半球，则相反。其大小：A=2ω·V·sinφ式中ω为地球自转角速度，等于7.292×10-5s-1；V为风速，φ为纬度。综上所述，水平地转偏向力的特点可归纳为：

1、水平地转偏向力只是在物体相对于地面有运动时才产生。静止的物体，不受水平地转偏向力的作用。2020年9月28日17

2、水平地转偏向力的方向同物体运动方向相垂直，它只能改变物体运动的方向，不能改变物体运动速度的大小3、在北半球，水平地转偏向力指向运动方向的右方，使物体向原来运动方向的右方偏转；在南半球，则相反4、水平地转偏向力的大小同风速和所在的纬度成正比。在风速相同的情况下，水平地转偏向力随纬度的增高而増大，极地最大，而赤道上的水平地转偏向力等于零。地球表面运动速度为V的物体，所受水平地转偏向力的大小变化于0~2Vω之间2020年9月28日18惯性离心力(C)当空气质点作曲线运动时，时刻受到了一个离开曲率中心向外的作用力，这个作用力叫做惯性离心力。以C表示。见下图惯性离心力示意图2020年9月28日19惯性离心力(C)

方向：惯性离心力的方向与空气运动的方向相垂直，并自曲率中心指向外缘惯性离心力空气质点的线速度运动轨迹的曲率半径2020年9月28日20摩擦力空气运动时因受地面的阻滯和气层的相互牵制作用使运动速度减慢，这种因摩擦而产生的阻力称为摩擦力。方向：与运动速度方向相反。大小：R=-K·V

内摩擦力是在速度不同或方向不同的互相接触的两空气层之间所产生的相互牵制力

外摩擦力是指下垫面对空气运动的阻力外摩擦力＋内摩擦力＝总摩擦力摩擦力外摩擦力方向与空气运动的方向相反摩擦系数风速2020年9月28日21第三节风风的基本概念自由大气中的风摩擦层中的风2020年9月28日22风的基本概念空气相对于地面的运动称为风。一般情况下，风是指空气运动的水平分量。风向是指风吹来的方向，常用十六方位表示。风速是空气在单位时间内移动的水平距离，常用m·s-1为单位2020年9月28日23风的基本概念

大气中的风速：大气中水平风速一般为100～102m·s-1，最大可达百米以上。垂直运动速度比水平风速小两个量级，为10-2～100m·s-1，仅在局部范围短时间内才出现每秒几米、十几米的数值

风的基本特性：空气运动时，总是带有乱流性的，在固定的空间位置上，表现出风向和风速的明显变动，此现象称为风的阵性。因此，在风向、风速的仪器测定和资料使用上，就有瞬时值和平均值两种2020年9月28日24风向方位图风向通常用16个方位来表示，有的是用方位度(共分360度)2020年9月28日25风力等级表2020年9月28日26风力等级表2020年9月28日27风力等级表2020年9月28日28零级无风炊烟上；一级软风烟稍斜；

二级轻风树叶响；三级微风树枝晃；

四级和风灰尘起；五级清风水起波；

六级强风大树摇；七级疾风步难行；

八级大风树枝折；九级烈风烟囱毁；

十级狂风树根拔；十一级暴风陆罕见；

十二级飓风浪滔天2020年9月28日29自由大气中的风（一）地转风（二）梯度风2020年9月28日30怎样判断风向？

自由大气受气压梯度力、地转偏向力和惯性离心力三个力作用。空气运动遵循风压定律：风速与水平气压梯度成正比，风向与等压线平行，在北半球，背风而立，高压在右，低压在左。南半球则相反如北京附近等压线呈西南到东北走向，高气压在东南侧，低气压在西北侧，按风压定律就可以知道北京吹西南风。反过来，如知道北京吹西南风，则可以推知北京的东南侧一定气压高，而西北侧一定是压低2020年9月28日31地转风的概念和形成：在自由大气中空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，空气会作水平等速直线动，此时的风叫做地转风，以Vg表示(一)地转风地转偏向力等压线2020年9月28日322.地转风的方向：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，高压在右，低压在左；南半球相反，这个规律称为白贝罗风压定律3.地转风的大小

(一)地转风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。并可得出以下几点结论P1222020年9月28日33

①当空气密度和地理纬度一定时，其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，地转风的风速愈大，等压线愈稀疏，地转风的风速愈小②当空气的密度与气压梯度一定时，地转风的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，地转风也很小。实际上，在赤道附近由于无地转偏向力(A＝0)与气压梯度力相平衡，不存在地转风③当气压梯度和地理纬度不变时，地转风的风速与空气密度成反比。一般高空空气密度小，地转风的风速大，而低层由于空气密度大，地转风风速小2020年9月28日341.概念：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，除了气压梯度和地转偏向力外，还有惯性离心力，三力达到平衡的风，称为梯度风

(二)梯度风高压和低压中的梯度风与地转风的比较G=A+CG+C=A990hpa995hpa1005hpa1000hpa地转偏向力与气压梯度力和惯性离心力平衡气压梯度力与惯性离心力和地转偏向力平衡2020年9月28日35综上分析，可得出以下结论：

(1)梯度风是气压梯度力、惯性离心力和地转偏向力三力达到平衡时的风。北半球，低压区的梯度风按逆时针方向吹，高压区的梯度风按顺时针方向吹；南半球则相反(2)在等压线为曲线的气压场中，梯度风是平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仍为：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球则相反2020年9月28日36

摩擦风：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生的风称为摩擦风摩擦层的风

摩擦风形成示意图气压梯度力摩擦力地转偏向力G=F(R+A)2020年9月28日37风向：在摩擦层中风与气压场的关系：在北半球，背摩擦风而立，高气压在右后方，低气压在左前方。南半球相反摩擦层低压（a）和高压（b）中的气流

摩擦层的风在弯曲的气压场中，在北半球摩擦层中。低压中空气沿逆时针方向流动，并有向内流的分量；高压中则相反大气的空间运动2020年9月28日38“台风”是热带气旋，中心气压为低压，气压变化是由中心向外逐渐增大，而且呈对称分布，并且气压变化大，所以正确的是B台风2020年9月28日392020年9月28日40一、风的成因

(一)形成风的直接原因：气压在水平方向上分布不均匀，是形成风的直接原因。所以，水平气压梯度的存在是产生风的直接原因

(二)形成风的间接原因：水平气压梯度，可以是由于温度在水平方向上分布不均匀而产生的。由于地表性质的差异，得到太阳辐射后，增热效应不同，温度有高有低，使水平面上温度分布不均匀，就会产生风第三节风2020年9月28日41图1静风时的等压面等压面形势与等压面图用来表示空间等压面起伏形势的图称为等压面形势图，简称等压面图空间气压相等的点所组成的曲面，称为等压面2020年9月28日42图2热力环流形成2020年9月28日43海陆风夜间，陆地上空气很快冷却，气压升高；海面降温比较迟缓，因此比起陆面来仍要温暖得多，这时海面是相对的低气压区。但到一定高度之后，海面气压又高于陆地。因此，在下层的空气从陆地流向海上，在上层的空气便从海上流向陆地。在这个完整的垂直环流的下层，从陆地流向海洋，方向大致垂直海岸的气流，便是陆风。上图给出了陆风形成的过程2020年9月28日44图3风的成因2020年9月28日45空气流动遇山受阻时会出现爬坡或绕流。气流上升温度降低。空气上升到一定高度时，水汽遇冷凝结，以雨雪形式降落。空气到达山脊附近后，变得干燥，然后下降，并以干绝热率增温,气温升高2020年9月28日46山风和谷风2020年9月28日47谷风：由于白天山坡接受太阳光热较多，空气增温较多；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。下层风由谷底吹向山坡，称为谷风山风：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，并从上面向山顶上空流去，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向谷地，称为山风

2020年9月28日48空气在运动中流经地面时，由于地面对空气发生了阻力，低层风速减小，而上层不变，这就使空气发生扰动。它不仅前进，且会下降。有时在空气流经的方向上，因为有丘陵、建筑物和森林等障碍物阻挡而产生回流，这就会造成许多不规则的涡旋。这种涡旋会使空气流动速度产生变化。当涡旋的流动方向与总的空气流动方向一致时，就会加大风速(阵风)；相反，则会减小风速夏天，北方的冷空气到来时，由于地面太阳辐射增温，中午到下午这段时间，地面温度增高较多，造成高空与地面温度差加大，于是造成强烈的阵风2020年9月28日492020年9月28日50怎样读天气图上的风向风速？2020年9月28日51怎样读天气图上的风向风速？

1Knot(哩/小时)=1.15英里/小时

1Knot=1.9公里/小时2020年9月28日52Windblo