,,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級(jí),,第三級(jí),,第四級(jí),,第五級(jí),,*,*,*,,第一章 氣象學(xué)基礎(chǔ)知識(shí),第一節(jié) 大氣概況,,第二節(jié) 氣溫,,第三節(jié) 氣壓,,第四節(jié) 空氣水平運(yùn)動(dòng),--,風(fēng),,第五節(jié) 大氣環(huán)流,,第六節(jié) 大氣濕度,,,第八節(jié) 云和降水,,第九節(jié) 霧和能見(jiàn)度,,第十節(jié) 船舶海洋水文氣象觀測(cè),第一節(jié) 大氣概況,基本概念和知識(shí)點(diǎn)：,大氣成分；大氣污染,；大氣垂直結(jié)構(gòu),。,,,重點(diǎn)：,大氣中的易變成分及其作用；對(duì)流層主要特征；,摩擦層和自由大氣。,大氣概況,一、大氣成分：,主要由多種氣體,(,氮、氧、氬、二氧化碳和臭氧等,),、水汽和懸浮的雜質(zhì)構(gòu)成。,,干空氣,（,Dry air,）,:,除水汽和雜質(zhì)以外的混合氣體。,,干空氣主要成分,:,氮（,78.09%,）、氧,(20.95%,）、氬（,0.93%,）三項(xiàng)約占總體積的,99.97%,。,,次要成分,:,二氧化碳（,0.03,％）、氫、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有氣體（,0.01,％）。,大氣是可壓縮氣體，大氣密度隨高度增加而迅速減少。,,觀測(cè)表明，,10,公里以內(nèi)集中了大氣質(zhì)量的,75%,，,35,公里以下則達(dá),99%,，近地面空氣標(biāo)準(zhǔn)密度為,1.293kg/m,-3,,,大氣的總質(zhì)量為,5.3ⅹ 10,18,kg,，約為地球質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。,,其中影響天氣、氣候變化的主要大氣易變成分為二氧化碳、臭氧和水汽。,大氣中的易變成分,1.,二氧化碳,:,平均含量,0.03%,，,二氧化碳能強(qiáng)烈地吸收和放射長(zhǎng)波輻射。,,2.,臭氧,：,主要存在于,20-40,公里氣層中，又稱臭氧層。,臭氧是吸收太陽(yáng)紫外線的唯一大氣成分,大氣中的易變成分,3.,水汽,：,水汽能強(qiáng)烈地吸收和放出長(zhǎng)波輻射，并在相變過(guò)程中吸收和放出潛熱能。,濕空氣在同一氣壓和溫度下，只有干空氣密度的,62.2,％。大氣中水汽含量范圍在,0,～,4,％，它也是造成云、雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象的主要物質(zhì)條件。,,4.,雜質(zhì),：,懸浮在空氣中的固體或液體微粒，主要包括塵埃、煙粒、細(xì)菌、病毒、花粉和微小鹽粒等。它們主要集中在大氣的低層，影響能見(jiàn)度，能吸收部分太陽(yáng)輻射，并對(duì)太陽(yáng)輻射具有散射作用。在水汽相變過(guò)程中，,雜質(zhì)可以作為凝結(jié)核。,大氣污染,大氣污染：,二氧化碳的逐年增多將導(dǎo)致地球變暖并引起全球天氣和氣候的異常變化。導(dǎo)致極冰融化、海面上升、一些陸地和港口將被淹沒(méi)。另外，大氣中的粉塵、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氫、碳?xì)浠衔锖桶钡?。?yán)重污染大氣，對(duì)人類造成極大危害。,,全球,141,個(gè)國(guó)家和地區(qū)簽署的旨在遏制全球氣候變暖的,《,京都議定書(shū),》,于,2005,年,2,月,16,日正式生效。,,2009,年,12,月,7—18,日,192,個(gè)國(guó)家在丹麥?zhǔn)锥几绫竟匍_(kāi),《,聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約,》,第１５次締約方會(huì)議，旨在遏制全球氣候變暖，溫家寶總理出席會(huì)議。,二、大氣垂直結(jié)構(gòu),大氣上界,,大氣上界的高度，常常因科學(xué)家們根據(jù)和目的不同而結(jié)果相差很大，因此要精確劃定 大氣層上界的高度并為眾人公認(rèn)，始終是科學(xué)研究的一個(gè)難題。,,,一般以物理現(xiàn)象發(fā)生的最高高度為上界。極光發(fā)生在高緯度不同高度上，最高達(dá)到,1000-1200Km,稱為大氣的物理上界。由衛(wèi)星探測(cè)的大氣上界為,2000-3000Km,。,大氣垂直分層,根據(jù)氣溫、水汽的垂直分布、大氣擾動(dòng)程度和電離現(xiàn)象等不同等特點(diǎn)，自下而上將大氣分為五個(gè)層次。（,P5,）,,1.,,對(duì)流層,（,Troposphere,）：下界為地面，上界隨緯度和季節(jié)變化，平均厚度,10-12km,。通常在高緯為,6-8km,，中緯度,10-12km,，低緯度,17-18km,。夏季對(duì)流層的厚度比冬季高。對(duì)流層集中了大氣質(zhì)量的,80,％和全部水汽，與人類關(guān)系最為密切，大氣中幾乎所有的物理和化學(xué)過(guò)程都發(fā)生在該層。對(duì)流層具有三個(gè)主要特征。,對(duì)流層中三個(gè)主要特征,⑴,,氣溫隨高度而降低。平均幅度為,-0.65℃/100m,。,,即,γ,＝,0.65℃/100m,稱,γ,為對(duì)流層中氣溫垂直遞減率。,,⑵ 具有強(qiáng)烈的對(duì)流和湍流運(yùn)動(dòng)。是引起大氣上下層動(dòng)量、熱量、能量和水汽等交換的主要方式。,,⑶ 氣象要素沿水平方向分布不均勻。如溫度、濕度等。,,根據(jù)大氣運(yùn)動(dòng)的不同特征通常將對(duì)流層分為：,,摩擦層,(friction layer),：摩擦層又稱邊界層，從地面到,,,1-1.5km,高度。,其厚度夏季高于冬季，白天高于夜間，大風(fēng)和擾動(dòng)強(qiáng)烈的天氣高于平穩(wěn)天氣。湍流輸送是該層的基本運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，多渦動(dòng)，各種氣象要素都有明顯的日變化。該層水汽、雜子含量多，因而低云、霧、霾、浮塵等出現(xiàn)頻繁。,,,自由大氣,(free atmosphere),：摩擦層以上稱自由大氣。摩擦作用,忽略不計(jì)，大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較簡(jiǎn)單和清楚。自由大氣的基本運(yùn)動(dòng)形式是層流，氣流多波狀系統(tǒng)。,,對(duì)流層頂,：厚度約為,1-2km,，溫度隨高度呈等溫或逆溫狀態(tài)。,2.,平流層,（,Stratosphere,）：厚度：自對(duì)流層頂?shù)酱蠹s,55km,。,特點(diǎn)：空氣主要是水平運(yùn)動(dòng)；水汽含量少；氣溫隨高度升高而遞增（,20,～,40km,氣溫突增，形成臭氧層）；氣層穩(wěn)定利于飛機(jī)飛行。,,3.,,中間層,（,Mesosphere,）：厚度：自平流層頂?shù)?85km,左右。,特點(diǎn)：氣溫隨高度迅速下降；又稱高空對(duì)流層。,,4.,,熱層,（,Thermosphere,）：厚度：,85-800km,。,特點(diǎn)：氣溫隨高度迅速增加；空氣處于高度電離狀態(tài)，又叫電離層。,,,5.,逸散層,（,Exosphere,）,:,厚度： 熱層頂以上?？筛哌_(dá),3000,km,，地球大氣向宇宙空間,逸散,的過(guò)渡區(qū)域。,第二節(jié) 氣溫,基本概念和知識(shí)點(diǎn)：,氣溫的概念；,太陽(yáng)、地面和大氣輻射；空氣增熱和冷卻方式；氣溫隨時(shí)間的變化；氣溫的空間分布。,,重點(diǎn)：,常用的,溫標(biāo)及其換算；氣溫的日年變化；氣溫的空間分布；,氣溫垂直遞減率,。,一、氣溫的定義和溫標(biāo),氣溫,（,Air Temperature,）是大氣的重要狀態(tài)參數(shù)之一，是天氣預(yù)報(bào)的直接對(duì)象。氣溫的分布和變化與氣壓場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)、大氣穩(wěn)定度以及云、霧、降水等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。,,1.,定義,：氣溫是表示空氣冷熱程度的物理量。,空氣的冷熱程度，實(shí)質(zhì)上是反映空氣分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。當(dāng)空氣獲得熱量時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速度增大，平均動(dòng)能增加，氣溫升高。反之當(dāng)空氣失去熱量時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)平均速度減小，平均動(dòng)能隨之減少，氣溫就降低。氣溫,可以通過(guò)溫度表或溫度計(jì)直接測(cè)得。,溫 標(biāo),2,．溫標(biāo)：,溫度的數(shù)值表示法稱溫標(biāo)。常用的溫標(biāo)有三種。,,,① 攝氏溫標(biāo) ℃,：把水的冰點(diǎn)溫度定為,0℃,，沸點(diǎn)為,100℃,，多數(shù)非英語(yǔ)國(guó)家使用。,,,② 華氏溫標(biāo),?,Ｆ,：水的冰點(diǎn)溫度定為,32,?,F,，沸點(diǎn),212,?,F,。一些英語(yǔ)國(guó)家多使用。,,攝氏與華氏的關(guān)系：,,,③ 絕對(duì)溫標(biāo),(K,氏溫標(biāo),) K,：水的冰點(diǎn)溫度定為,273K,，沸點(diǎn)為,373K,（由英國(guó)物理學(xué)家,Kelvin,提出）。多用于理論計(jì)算。,,關(guān)系：,K,＝,273,＋,C,或,T,=,t,+273,二、太陽(yáng)、地面和大氣輻射,輻射的基本特性,,自然界中凡溫度高于絕對(duì)零度的物體均以電磁波（輻射）的方式進(jìn)行能量交換。電磁波按其波長(zhǎng)分為,γ,射線、,X,射線、可見(jiàn)光、紅外線和無(wú)線電波。溫度高，輻射強(qiáng)，多為短波；溫度低，輻射弱，多為長(zhǎng)波。物體因放射輻射消耗內(nèi)能而使本身的溫度降低，同時(shí)又因吸收其它物體放射的輻射能并轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能而使本身的溫度增高。,,太陽(yáng)表面溫度約為,6000K,，輻射波長(zhǎng),0.15,～,4μm,，太陽(yáng)是短波輻射。,,地面和大氣的溫度約為,300K,，放出長(zhǎng)波輻射,4,～,120μm,，稱長(zhǎng)波輻射。,,太陽(yáng)輻射是地球和大氣的唯一能量來(lái)源。,太陽(yáng)、地面和大氣輻射,若將太陽(yáng)對(duì)地球大氣系統(tǒng)的輻射作為,100,個(gè)單位，其中地氣系統(tǒng)反射和散射占,30%,，大氣吸收占,19%,，地表吸收,51%,。地球表面通過(guò)長(zhǎng)波輻射占,21%,、熱傳導(dǎo)占,7%,、水汽相變占,23%,等過(guò)程釋放能量。使地球大氣系統(tǒng)的溫度保持恒定。,,大氣受熱的主要直接熱源是地球表面。,三、空氣增熱和冷卻方式,空氣的增熱和冷卻受下墊面的影響很大。,下墊面,是泛指不同性質(zhì)的地球表面。下墊面與空氣之間的熱量交換途徑有以下幾種：,,1.,,熱傳導(dǎo),（,Conduction,）：空氣與下墊面之間，通過(guò)分子熱傳導(dǎo)過(guò)程交換熱量，又稱感熱。地面和大氣都是不良的熱導(dǎo)體。僅在貼近地面幾厘米以內(nèi)明顯，故通常不予考慮。,2.,輻射,（,Radiation,）：地氣系統(tǒng)熱量交換的主要方式。地面吸收太陽(yáng)短波輻射，放射出長(zhǎng)波輻射加熱大氣。如白天輻射增溫，夜間輻射冷卻。,,3.,水相變化,：水有液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間的變化。液體水蒸發(fā)，吸收熱量；水汽凝結(jié)放出熱量。一般下墊面水蒸發(fā)，吸收熱量；上空水凝結(jié)放出熱量。從而通過(guò)水相變化將下墊面的熱量傳給上層大氣。,4.,對(duì)流,（,Convection),：一般將垂直運(yùn)動(dòng)稱對(duì)流，對(duì)流分熱力對(duì)流和動(dòng)力對(duì)流。由于空氣受熱不均引起有規(guī)則的暖濕空氣上升、干冷空氣下沉，稱熱力對(duì)流。由于動(dòng)力作用造成的對(duì)流運(yùn)動(dòng)稱動(dòng)力對(duì)流，如空氣遇山爬升等。,,5.,平流,（,Advection),：某種物理量的水平輸送稱平流。它是大氣中異地間熱量傳輸?shù)淖钪匾绞剑秶?，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。如溫度平流、濕度平流等。,“,南風(fēng)暖、北風(fēng)寒、東風(fēng)濕、西風(fēng)干,”,。,6.,湍流：,又稱亂流（,Turbulence,），是空氣不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。湍流是摩擦層中熱量、能量和水汽交換的主要方式。,綜上所知，空氣與下墊面之間的熱量交換是通過(guò)多種途徑進(jìn)行的。,,通常，地面與大氣之間的熱量交換以輻射為主，亂流和水相變化次之；,,各地空氣之間的熱量交換以平流為主。,,上下層空氣之間的熱量交換以對(duì)流和亂流為主。,,以上均為,非絕熱過(guò)程,。,空氣的增熱和冷卻主要是非絕熱過(guò)程引起的。,四、氣溫隨時(shí)間的變化,大氣的熱量主要來(lái)自下墊面，所以氣溫具有與下墊面溫度類似的周期性變化。如冬寒夏暖、午熱晨涼反映了氣溫日、年變化的一般規(guī)律。,1.,氣溫的日變化,,diurnal variation of temperature,日變化,:,一天中氣溫有一個(gè)最低溫度和最高溫度。陸地上最低氣溫出現(xiàn)在日出前，最高氣溫夏季出現(xiàn)在,14,～,15,點(diǎn)，冬季出現(xiàn)在,13,～,14,點(diǎn)。海洋上最高值滯后陸地,1,～,2,小時(shí)。,,氣溫的日較差：,一日中最高氣溫與最低氣溫之差。其大小與緯度、季節(jié)、下墊面性質(zhì)、海撥高度及天氣狀況有關(guān)。一般有：低緯＞高緯；陸上＞海上；夏季＞冬季；晴天＞陰天；低海撥＞高海撥。（吐魯番海拔,-154m,，日較差大）,2.,氣溫的年變化,,,annual variation of temperature,年變化：,一年中月平均氣溫有一個(gè)最高值和一個(gè)最低值。,,陸地：,北半球,:,最高在七月份,,,最低在一月份。,,南半球,:,最高在一月份,,,最低在七月份。,,海洋：,比陸地遲后一個(gè)月,,,即最高在八月,,,最低在二月,,年較差：,一年中月平均最高氣溫與月平均最低氣溫之差。它與下熱面的性質(zhì)、緯度和海拔等有關(guān)。,,高緯＞低緯； 陸上＞海上； 海拔低＞海拔高,五、氣溫的空間分布,1,.,氣溫的水平分布,,海平面平均氣溫從赤道向高緯遞減，南半球等溫線大約與緯圈平行，北半球由于海陸分布不均勻，等溫線不與緯圈平行。,,① 夏半球的等溫線比較稀疏，冬半球較密集,,②,冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，而夏季相反。這是因?yàn)樵谕痪暥壬?，冬季大陸溫度比海洋溫度低，夏季大陸溫度比海洋溫度高的緣故?,③,北半球冬季大洋西部從低緯向東北方向伸出一個(gè)暖脊直達(dá)大洋東部中高緯海域。這是兩個(gè)強(qiáng)大暖流黑潮、灣流所致。,7,月海平面平均氣溫分布,1,月海平面平均氣溫分布,灣流,黑潮,溫度脊,“,寒極,”,和,“,熱赤道,”,④,在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現(xiàn)在南極地區(qū)，而在北半球只有夏季在北極，冬季在西伯利亞?wèn)|北部（佛科揚(yáng)斯克）和格陵蘭，稱為,“,寒極,”,(Cold Pole),。,,⑤ 近赤道附近存在一個(gè)高溫帶,,1,月和,7,月平均氣溫均高于,25,℃,，,稱這個(gè)高溫帶稱為,“,熱赤道,”,(Heat Equator),。平均在,10,?,N,左右。,,全球平均氣溫為,14.3,℃,,，極端最高氣溫,63 ℃,（索馬里），極端最低氣溫,-94 ℃,（南極附近）。,2.,氣溫的垂直分布,在對(duì)流層中氣溫隨高度上升而降低,,,氣溫隨高度遞減的快慢可用,氣溫垂直遞減率,γ,表示 ：,,,γ = 0.65℃/100m,,式中： ?,T,表示高度增加 ?,Z,時(shí)，相應(yīng)的氣溫變化量。,,?,Z,的單位通常取,100m.,負(fù)號(hào)表示氣溫隨高度增加而減小。通常,γ,＞,0,。當(dāng),γ=0,時(shí)表示,等溫,。,,當(dāng),γ,＜,0,時(shí)表示,逆溫,。逆溫既在某一氣層中，氣溫隨高度增加而升高。,,氣溫對(duì)人體的影響,研究指出，人體對(duì)周?chē)鷾囟鹊母杏X(jué)與介質(zhì)是大氣還是水有關(guān)。在大氣中，氣溫為,28~29 ℃,時(shí)，人體皮膚不感溫，這個(gè)溫度稱為生理零度。人體皮膚對(duì)氣溫的感覺(jué)是：低于,25 ℃,有冷感，,25~28 ℃,時(shí)有溫感，高于,29 ℃,時(shí)有熱感。,,人體的感溫還與風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越大，感溫越低，風(fēng)速約在,33kn,時(shí)人體感溫達(dá)最低值。當(dāng)氣溫,5 ℃,時(shí)，,3,級(jí)風(fēng)時(shí)感溫在,0 ℃,左右；,6,級(jí)風(fēng)時(shí)，對(duì)裸露的肌膚的作用相當(dāng)于,-12 ℃,時(shí)的溫度；同樣風(fēng)速，當(dāng)氣溫為,-5 ℃,時(shí)，對(duì)裸露的肌膚的作用相當(dāng)于靜風(fēng)條件下,-23.3 ℃,，,這時(shí)只需,1min,即可造成凍傷。,,濕度也影響人體感溫，濕度大感覺(jué)溫度偏高、悶熱。,一、氣壓概述,,1.,氣壓與天氣,,氣壓與天氣之間有著密切的關(guān)系，有時(shí)稱氣壓表為晴雨表。如高壓控制下是，晴朗、少云、微風(fēng)好天氣；低壓控制下是陰雨、大風(fēng)和低能見(jiàn)度壞天氣。,,第三節(jié) 氣 壓,,,(Atmosphere Pressure),2.,氣壓的定義和單位,氣壓：,指單位截面積上大氣柱的重量稱大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱氣壓。,,在標(biāo)準(zhǔn)情況下（即氣溫為,0℃,，緯度為,45,°,的海平面上），,760mm,水銀柱高的大氣壓稱一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，相當(dāng)于,1013.25hPa(,百帕,)(,hecto-pascal,),。,,,Ｐ＝,w/s,＝,ρghs/s,＝,ρgh,,（大氣壓強(qiáng)公式）,,Ｐ：氣壓,ρ,：水銀密度,;,ｈ：水銀柱高度,;,ｇ：重力加速度,;,,,ｓ：水銀柱截面積,;,ｗ＝,ρghs,,水銀柱重量。,,1hPa=3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa,,1mb=1hPa,二、氣壓的變化,1.,影響氣壓變化的因素,,熱力因素：,溫度高，空氣受熱膨脹，空氣密度變小，氣壓下降；溫度低，空氣冷卻收縮，空氣密度變大，氣壓升高。,,動(dòng)力因素：,包括水平氣流的輻合和輻散、空氣密度變化和空氣的垂直運(yùn)動(dòng)。,,水平運(yùn)動(dòng)：,氣流水平輻合時(shí)，空氣聚積，導(dǎo)致氣壓上升；水平輻散時(shí)，空氣離散，導(dǎo)致氣壓下降。,垂直運(yùn)動(dòng)：,當(dāng)空氣有垂直運(yùn)動(dòng)而氣柱內(nèi)質(zhì)量沒(méi)有外流時(shí)，其總質(zhì)量沒(méi)有改變，地面氣壓不會(huì)發(fā)生變化。但氣柱中質(zhì)量的上下傳輸，可造成氣柱中某一層次空氣質(zhì)量改變，從而引起氣壓變化。圖中位于,A,、,B,、,C,三地上空某一高度上,a,、,b,、,c,三點(diǎn)的氣壓，在空氣沒(méi)有垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣質(zhì)量不變，則,Pa,不變；在空氣有上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，上層空氣質(zhì)量增多，,Pb,變大；在空氣有下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，上層空氣質(zhì)量減少，,Pc,變小。,空氣垂直運(yùn)動(dòng)和氣壓變化關(guān)系,不變,變大,變小,水平氣流輻合、輻散與垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,,大氣中氣壓變化往往是幾種情況綜合作用的結(jié)果，它們之間是相互聯(lián)系、相互制約、相互補(bǔ)償?shù)?。上層有水平氣流輻合、下層有水平氣流輻散的區(qū)域必然會(huì)有空氣從上層向下層補(bǔ)償，從而出現(xiàn)空氣的下沉運(yùn)動(dòng)。反之，則會(huì)出現(xiàn)空氣上升運(yùn)動(dòng)。同理，在出現(xiàn)空氣垂直運(yùn)動(dòng)的區(qū)域也會(huì)在上層和下層出現(xiàn)水平氣流的輻合和輻散。,水平氣流輻合、輻散,,與垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,2.,氣壓隨高度的變化,,根據(jù)氣壓的定義，隨著高度的增加，氣柱變短，空氣密度變小，氣壓減小。在海平面上氣壓最大（約,1000hPa,），到大氣上界減為零。下表給出了氣象上所用各標(biāo)準(zhǔn)等壓面所對(duì)應(yīng)的高度。,氣壓與高度的對(duì)應(yīng)關(guān)系,大氣靜力方程,為了表達(dá)氣壓隨高度變化的定量關(guān)系。假設(shè)：大氣處于靜止?fàn)顟B(tài)。,,,,,,,,,-,Δp,=w=,ΔZ,×,s,×,ρg,=,ρgΔZs,,,Δp,= -,ρgΔZ,,,Δp,/ΔZ = -,ρg,,(,靜力方程,),,公式說(shuō)明：在靜力平衡下，氣壓隨高度的變化主要取決于空氣密度。,單位氣壓高度差,單位氣壓高度差：,h=-ΔZ/,Δp,=1/ρg=RT/Pg,,其中：,g=9.8m/s,2,,R=287m,2,/s,2,,T=273(1+αt),,代人,,h≈ 8000,（,1+t/273,）,/P,,當(dāng)溫度為,0℃,，氣壓為,1000hpa,時(shí)，,h=8m/hPa,。,,h,與,t,成正比，與,P,成反比。,不同氣壓、氣溫條件下的單位氣壓高度差,氣壓訂正,,P0=P1+H/h,,,其中：,P0,海平面氣壓，,P1,本站氣壓，,H,駕駛臺(tái)距海面高度，,,海平面氣壓,=,本站氣壓（經(jīng)刻度、溫度和補(bǔ)充訂正）,+,高度訂正,,3.,氣壓隨時(shí)間的變化,日變化,(diurnal variation of pressure),,：,氣壓的日變化以,12h,為周期，一日內(nèi)有兩個(gè)高值和兩個(gè)低值。,,最高值：,上午,9-10,時(shí)；,次高值：,晚間,21-22,時(shí)。,,最低值：,下午,15-16,時(shí)；,次低值：,凌晨,3-4,時(shí)。,,最高和最低與氣溫的變化有關(guān)，日較差低緯＞高緯。,氣壓的日變化,氣壓的年變化,(annual variation of pressure) :,,,氣壓的年變化隨緯度增大而增大，在中高緯度最明顯，概括為以下幾種類型：,,大陸型：,冬季氣壓高，夏季氣壓低，年較差大。,,海洋型：,冬季氣壓低，夏季氣壓高，年較差小。,,高山型：,最高值出現(xiàn)在夏季，最低值出現(xiàn)在冬季。,1.,高壓,（,High Pressure,）,:,由閉合等壓線圍成,,,中心氣壓比周?chē)叩南到y(tǒng)?？臻g等壓面向上凸起，形似山丘。,三、海平面氣壓場(chǎng)的基本形式,2.,,低壓,（,Low Pressure,，,Depression,）,：,由閉合等壓線圍成，中心氣壓比周?chē)偷南到y(tǒng)?？臻g等壓面向下凹，形如盆地。,3.,低壓槽和槽線,（,Trough,）：由低壓向外延伸出來(lái)的狹長(zhǎng)區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的一方凸出的部分，簡(jiǎn)稱槽。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處的連線，稱槽線,(Trough- Line),?？臻g等壓面類似山谷。,槽線,4.,高壓脊和脊線,（,Ridge,）：,由高壓向外延伸出來(lái)的狹長(zhǎng)區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的一方凸出的部分，簡(jiǎn)稱脊，脊中曲率最大點(diǎn)的連線稱脊線,(,Righe,Line),?？臻g等壓面類似山脊。,脊線,5.,,鞍形區(qū)：,相對(duì)兩高壓和兩低壓組成的中間區(qū)域，簡(jiǎn)稱鞍。,,6.,,低壓帶 ：,兩高壓之間的狹長(zhǎng)區(qū)域。,,7.,,高壓帶：,兩低壓之間的狹長(zhǎng)區(qū)域。,鞍形區(qū),四、氣壓梯度,(pressure gradient),定義,：,在水平方向上單位距離內(nèi)氣壓的改變量稱水平氣壓梯度，用,,,-ΔP/,Δn,,表示。,,方向：,垂直于等壓線，由高壓指向低壓。其物理意義表示了由于空間水平氣壓分布不均勻而作用在單位體積空氣上的力。,,大?。?取決于等壓線的疏密程度。等壓線愈密，,-ΔP/,Δn,愈大，氣壓梯度越大，風(fēng)力愈大，反之亦然。,,單位：,百帕,/,赤道度。,,,1,赤道度≈,111 Km≈60,n.mile,P,4,P,3,P,2,P,1,P,1,P,2,1012,1008,1004,1000,1004,1000,H,H,L,L,氣壓梯度,五、氣壓系統(tǒng)隨高度的變化,溫壓場(chǎng)對(duì)稱的系統(tǒng)：,溫壓場(chǎng)對(duì)稱是指溫度中心與氣壓中心基本重合。,淺薄系統(tǒng)是指氣壓系統(tǒng)的強(qiáng)度,隨,高,度增加而,減弱，,即高低空的高低壓中心不一致。這種系統(tǒng)有冷高壓（,cold high,）,和 暖低壓,(heat low),。,深厚系統(tǒng)是指氣壓系統(tǒng)的強(qiáng)度,隨,高,度增加,不變或增強(qiáng)，,即高低空的高低壓中心一致。這種系統(tǒng)有暖高壓（,warm high,）,和冷低壓,(cold low),。,暖高壓,冷低壓,冷高壓,暖低壓,溫壓場(chǎng)不對(duì)稱的系統(tǒng)：,溫壓場(chǎng)不對(duì)稱是指溫度中心與氣壓中心不重合。在中高緯度地區(qū)，,不對(duì)稱的低壓總是東暖西冷，低壓中心軸線向冷區(qū)傾斜；不對(duì)稱的高壓總是東冷西暖，高壓中心軸線向暖區(qū)傾斜。,中心軸線隨高度傾斜,基本概念和知識(shí)點(diǎn)：,風(fēng)的概念；,作用于空氣質(zhì)點(diǎn)上的力；,自由大氣中的平衡運(yùn)動(dòng)；摩擦層中的大氣運(yùn)動(dòng)；地形對(duì)風(fēng)的影響。,,重點(diǎn)：,風(fēng)的表示方法；各種力的表示方法及其物理意義；地轉(zhuǎn)風(fēng)；梯度風(fēng)；,摩擦層中的風(fēng)；風(fēng)壓定律。,,第四節(jié) 空氣水平運(yùn)動(dòng),--,風(fēng),風(fēng),,（,Wind),一、概述,,定義,:,,空氣相對(duì)于下墊面的水平運(yùn)動(dòng)，稱為風(fēng)（,Wind),。它是矢量，有大小和方向。,,風(fēng)速,(Wind Speed),：,風(fēng)速是指單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上的位移。單位有：,m/s,、,Km/h,、,n mile/h,、,Kn,(,節(jié),),等。,,換算關(guān)系：,1Km/h=0.28m/s,；,1m/s=3.6Km/h,；,1Kn=1.852Km/h≈0.5m/s,；,1m/s≈2Kn,風(fēng)向（,Wind Direction,）：,風(fēng)向是指風(fēng)的來(lái)向，常用,16,個(gè)方位,(E W S N NE SE NW SW NNE ENE ESE SSE SSW WSW WNW NNW),或度數(shù),(0,?,～,360,?,),來(lái)表示。,,風(fēng)力,(Wind,Force,),：,根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面的影響程度又劃出風(fēng)力等級(jí)。國(guó)際上采用的風(fēng)力等級(jí)從,0,～,12,共,13,個(gè)等級(jí)（,Beaufort Scale of Wind Force,）。,我國(guó)現(xiàn)采用從,0,～,17,共,18,個(gè)等級(jí)。參見(jiàn),P19《,風(fēng)力等級(jí)表,》,。,,風(fēng)壓,(Wind Pressure),：,風(fēng)壓是指與風(fēng)向垂直的單位面積所受的壓力。近似表示為,: P=0.0625V,2,。,風(fēng)的陣性和日、年變化,陣性：,在摩擦層中，由于湍流作用，風(fēng)表現(xiàn)為忽大忽小的陣性。實(shí)際上風(fēng)的陣性就是小尺度的湍渦迭加在大型流場(chǎng)上造成的結(jié)果。因此在測(cè)風(fēng)時(shí)，要求取其平均值。一日內(nèi)陣性最強(qiáng)在午后，一年中陣性最強(qiáng)在夏季。,,日變化：,通常在近地面午后風(fēng)速大，夜間清晨風(fēng)速小。風(fēng)的日變化幅度，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大。,,年變化：,因地而異。,二、 作用于大氣的力和運(yùn)動(dòng)方程,一、作用在空氣微團(tuán)上的力,,重力,(gravity),；,大小為,g≈9.8m/s,2,，方向向下，指向地心。,,水平氣壓梯度力,(pressure gradient force):,由于作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力在水平方向上分布不均勻，引起氣壓梯度力。,Gn,表示,。,,,大小為：,；,方向：,垂直等壓線從高壓指向低壓。,,,(1),Gn,與,ρ,成反比，,Gn,與氣壓梯度 成正比。,,,(2) ρ,一定時(shí)， 大，等壓線密集，,Gn,大。,,,(3),一定時(shí)，,ρ,大，空氣濃密，,Gn,小。,,,(4),若,=0,,兩地沒(méi)有氣壓差,Gn,=0,無(wú)風(fēng)。,,Gn,是使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。,水平地轉(zhuǎn)偏向力,(deflection force of earth rotation),,,由于地球自轉(zhuǎn),,,作用在運(yùn)動(dòng)物體上產(chǎn)生使運(yùn)動(dòng)物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，稱地轉(zhuǎn)偏向力，又稱可科利奧里力,(,Coriolis,force),或科氏力。,An,大小為：,A,n,= 2ωVsinφ,ω=7.292,×,10,-5,/s,,ω:,地轉(zhuǎn)角速度,V:,風(fēng)速,φ:,緯度,,方向,：北半球，恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè),90,度，南半球相反,.,,討論,：,,(1) A,n,是物體相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生的，靜止物體不受其作用。,,(2) A,n,是虛擬力， 只改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度。,,(3) A,n,在北半球恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)的右方，南半球相反。,,(4) A,n,與,sinφ,成正比，兩極最大，赤道上為零 。,慣性離心力,（,Centeifugal,Force,）,,C,,,指物體在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一種虛擬力。,,大小：與向心力相等 。 表達(dá)式,：,C = V,2,/r,,,,方向：與向心力相反。,r,為曲率半徑,,摩擦力,（,Friction Force,）,,R,,,運(yùn)動(dòng)物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生的力。,,表達(dá)式：,R = -,μV,,,,方向與運(yùn)動(dòng)物體相反。,,式中,V,為物體運(yùn)動(dòng)速度；,μ,為摩擦系數(shù),總結(jié)：,,氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力和摩擦力都是在水平方向上作用于空氣的力，其影響各異。,,Gn,是空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力，其他力在空氣運(yùn)動(dòng)后才有。,,A,對(duì)中高緯度或大尺度空氣運(yùn)動(dòng)影響較大，低緯赤道附近影響小。,,C,只在空氣做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)在起作用，一般很小，靜止或直線運(yùn)動(dòng)時(shí)為零。,,R,只在摩擦層中起作用，對(duì)自由大氣中的空氣運(yùn)動(dòng)可以忽略不計(jì)。,,A,n,、,C,和,R,不能驅(qū)動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)，,但卻能影響大,氣運(yùn)動(dòng)方向和速度。,三、自由大氣中典型的水平平衡運(yùn)動(dòng),1.,地轉(zhuǎn)風(fēng),(,Geostrophic,Wind),,在自由大氣中,,,當(dāng)水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí),(,G,n,+A,n,=0),，空氣沿等壓線作無(wú)磨擦的等速直線運(yùn)動(dòng)，稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。,地轉(zhuǎn)風(fēng),地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速公式：,,,,G,n,+A,n,,= 0,（,1,）,Vg,與水平氣壓梯度成正比，即等壓線密集，,Vg,大。,,（,2,）,Vg,與空氣密度成反比，氣壓梯度一定時(shí)，高空的,Vg,大于 低空的,Vg,。,,（,3,）,Vg,與緯度的正弦成反比，低緯,Vg,大于高緯,Vg,。,,（,4,）赤道及其附近不遵守地轉(zhuǎn)風(fēng)原則。,在北半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，測(cè)者背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左。,,在南半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，,測(cè)者,背風(fēng)而立，高壓在左，低壓在右。,,它明確地揭示了氣壓場(chǎng)與風(fēng)場(chǎng)之間的關(guān)系。,風(fēng)壓定律,(,Buysballot,’,s,law),北半球地轉(zhuǎn)風(fēng),南半球地轉(zhuǎn)風(fēng),地轉(zhuǎn)風(fēng)速計(jì)算方法,,,,,在海圖上，取一個(gè)緯距,Δn,=60 n mile,，,ρ=1293g/m,3,，,ω=7.29,×,10,-5,s,-1,；若取,ΔP=1hPa,，帶入公式則得：,,,m/s,,,當(dāng),ΔP≠1hPa,時(shí)， （,m/s,）,,,2.,梯度風(fēng),,(Gradient Wind),定義,:,在自由大氣中，當(dāng)水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力達(dá)到平衡時(shí)，空氣沿等壓線作水平、無(wú)摩擦、等速作曲線運(yùn)動(dòng)。,,在自由大氣中，空氣的水平圓周運(yùn)動(dòng)稱為梯度風(fēng)（,Gradient Wind,）。梯度風(fēng)可以看成是水平氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三者平衡時(shí)的水平運(yùn)動(dòng)。,,即,:,低壓（氣旋）中的梯度風(fēng),北半球在低壓區(qū)（氣旋）中風(fēng)繞中心逆時(shí)針?lè)较虼?，氣壓梯度力沿半徑指向中心，地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都沿半徑指向外緣。三力平衡時(shí),,,,,,,或,低壓中梯度風(fēng),低壓（氣旋）中的梯度風(fēng),,則,,,,式中,Vc,,表示低壓中的梯度風(fēng)速，解這個(gè)以,,Vc,,為未知數(shù)的一元二次方程，得：,,,,,,根號(hào)前應(yīng)取正號(hào)才有意義。,高壓（反氣旋）中的梯度風(fēng),,,,,根號(hào)前應(yīng)取負(fù)號(hào)才有意義。,,氣壓梯度和梯度風(fēng)的大小受反氣旋曲率限制。曲率愈大（,r,愈?。瑲鈮禾荻扔。荻蕊L(fēng)也小。反之相反。,高壓中梯度風(fēng),氣旋和反氣旋的梯度風(fēng)公式：,氣旋,反氣旋,反氣旋,中,此為,反氣旋,梯度風(fēng)速的極限值,梯度風(fēng)的討論,（,1,）最大水平氣壓梯度的分布，高壓邊緣較大，越近中心越小。曲率小處等壓線密集，曲率大處等壓線稀疏。,,（,2,）緯度越高，空氣密度越大，水平氣壓梯度最大可能值越大。冬季，中高緯陸上高壓等壓線密。,,（,3,）高壓邊緣風(fēng)速較大，中心風(fēng)速小或無(wú)風(fēng)。,,（,4,）中高緯度,高壓風(fēng)速較大，低,緯度,高壓風(fēng)速較小。,,梯度風(fēng)仍遵守風(fēng)壓定律。,梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較,地轉(zhuǎn)風(fēng)：,,低壓中的梯度風(fēng)：,,高壓中的梯度風(fēng)：,,因此，在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時(shí)，,,,Va,＞,Vg,＞,Vc,,實(shí)際上低壓中的風(fēng)比高壓大，原因是低壓中 不受限制,,,風(fēng)可以很大。,四、摩擦層中的風(fēng),(Friction Layer Wind),在地面天氣圖上，由于地面的摩擦作用，實(shí)際風(fēng)不沿等壓線吹，而與等壓線存在一個(gè)交角，并偏向低壓。此時(shí)的平衡為,:,,,地面實(shí)際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，方向偏低壓一側(cè)。,摩擦層中的風(fēng),摩擦層中的風(fēng),地轉(zhuǎn)風(fēng),摩擦層中的風(fēng)壓定律,在北半球摩擦層中，風(fēng)斜穿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方。在南半球高壓在左后方，低壓在右前方。,,由于摩擦力的作用，北半球，低壓中風(fēng)斜穿等壓線以逆時(shí)針?lè)较蛳蛑行妮椇?，高壓中的風(fēng)斜穿等壓線以順時(shí)針?lè)较蛳蛲廨椛ⅰ?北半球摩擦層中低壓和高壓的氣流,在摩擦層中，地面實(shí)際風(fēng)與等壓線的夾角取決于下墊面的粗糙度、大氣穩(wěn)定度和緯度。,通常在中緯度陸地上夾角為,35-45,?,，海面上為,10-20,?,。在陸地上實(shí)際風(fēng)速約為相應(yīng)地轉(zhuǎn)風(fēng)速的,1/3-1/2(35-50,％,),，在海上約為地轉(zhuǎn)風(fēng)速的,3/5-2/3(60-70,％,),。,,在氣壓梯度不隨高度變化的前提下，風(fēng)隨高度的變化主要取決于摩擦力隨高度的變化。在北半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸右偏；在南半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸左偏。,五、實(shí)際風(fēng)的確定和風(fēng)隨高的變化,風(fēng)隨高度的變化,地轉(zhuǎn)風(fēng),地面風(fēng),六、地形動(dòng)力作用對(duì)風(fēng)的影響,當(dāng)氣流遇到孤立的山峰與島嶼時(shí)，有繞山峰兩側(cè)而過(guò)的現(xiàn)象，并且在迎風(fēng)面風(fēng)速增強(qiáng)，在背風(fēng)面風(fēng)速減弱。在背風(fēng)面還會(huì)產(chǎn)生氣旋式和反氣旋式渦流，如圖所示。,,山脈的阻擋作用和繞流，使實(shí)際風(fēng)向與根據(jù)大范圍氣壓場(chǎng)確定的風(fēng)向之間可能發(fā)生顯著偏差，其差值可達(dá),90,0,，甚至,180,0,。因此在背風(fēng)面常形成低壓或低壓槽,。,繞流和阻擋作用,繞流,岬角效應(yīng),因陸地（如山脈盡頭或半島附近）向海中突出造成氣流輻合，流線密集，風(fēng)力明顯增強(qiáng)，稱為岬角效應(yīng)，如圖所示。,,如南非的好望角，是個(gè)令航海者生畏的地方，因岬角效應(yīng)而助長(zhǎng)了那里的狂風(fēng)惡浪。我國(guó)山東半島的成山頭附近海面，偏北風(fēng)通常比周?chē)?1—2,級(jí)左右，有中國(guó)“好望角”之稱。,岬角效應(yīng),海岸效應(yīng),,,因摩擦作用，當(dāng)氣流沿海岸線方向流動(dòng)時(shí)，如果陸地在氣流方向的右側(cè)，流線會(huì)變密，氣流增強(qiáng)；反之，如果陸地在氣流方向的左側(cè)，流線會(huì)變疏，氣流減弱。如圖所示。,基本概念和知識(shí)點(diǎn)：,影響大氣環(huán)流形成的因子；三圈環(huán)流；氣壓帶和行星風(fēng)帶；季風(fēng)環(huán)流；局地環(huán)流。,,重點(diǎn)：,三圈環(huán)流的成因；氣壓帶和行星風(fēng)帶分布及特征；,大氣活動(dòng)中心；,東亞季風(fēng)；南亞季風(fēng)；海陸風(fēng)；山谷風(fēng)；峽谷風(fēng)。,第五節(jié) 大氣環(huán)流,大氣環(huán)流,（,General Circulation,）,：,一般是指具有全球性、大范圍空的氣運(yùn)行現(xiàn)象。它的水平尺度在數(shù)千公里，垂直尺度在十公里以上，時(shí)間尺度大于,24,小時(shí)。,,大氣環(huán)流反映了大氣運(yùn)動(dòng)的基本狀態(tài)和基本特征，是各種不同尺度天氣系統(tǒng)活動(dòng)的基礎(chǔ)。同時(shí)也是氣候形成和演變的重要背景條件。,,一、影響大氣環(huán)流的主要因子：,太陽(yáng)輻射、地球自轉(zhuǎn)、海陸分布不均勻和高大地形等因素影響。,1.,太陽(yáng)輻射,——,單圈環(huán)流,假設(shè),：地球是靜止的，下墊面性質(zhì)均一。只考慮太陽(yáng)輻射隨緯度的不均勻性，赤道低緯由于空氣受熱垂直上升，極地高緯冷卻下沉，高層空氣由赤道流向極地，低層空氣由極地流向赤道，從而產(chǎn)生了一個(gè)簡(jiǎn)單的一圈環(huán)流，稱單圈環(huán)流。,,2.,地球自轉(zhuǎn),——,三圈環(huán)流,假設(shè),：,下墊面性質(zhì)均一。在太陽(yáng)輻射隨緯度不均勻和地球自轉(zhuǎn)（地轉(zhuǎn)偏向力）二個(gè)因子的作用下，從赤道到極地形成三圈環(huán)流，即赤道環(huán)流（哈德萊環(huán)流）、極地環(huán)流和中間環(huán)流（費(fèi)雷爾環(huán)流）。,極地環(huán)流,赤道環(huán)流,中間環(huán)流,極鋒,二、氣壓帶和行星風(fēng)帶,氣壓帶,,1.,赤道低壓帶,（,Equatorial Low,）,,平均位于南北緯,10,?,范圍內(nèi)，隨季節(jié)南北移動(dòng)。,,2.,副熱帶高壓帶,(Subtropical High),,平均位于南北緯,30,?,附近。,,3.,副極地低壓帶,(,Subpolar,Low),,平均位于南北緯,60,?,附近。,,4.,極地高壓,(Polar High),,位于兩極附近。,行星,風(fēng)帶,1.,赤道無(wú)風(fēng),（,Doldrums,）,,平均位于南北緯,10º,范圍內(nèi)。,,特征：,對(duì)流旺盛、平流微弱、云量多、溫高、濕大、多雷雨、風(fēng)微弱不定向，位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。,赤道無(wú)風(fēng)帶,2,．信風(fēng)帶,（,Trades Wind Zone,）,,位于副熱帶高壓帶與赤道低壓帶之間，平均位置在南北緯,10--28º,附近。北半球吹,NE,信風(fēng)，南半球,SE,信風(fēng)。,,特征：,風(fēng)向常年穩(wěn)定少變，風(fēng)力一般,3—4,級(jí)，天氣晴朗，大洋西部降水較多，位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。,,3.,,副熱帶無(wú)風(fēng)帶,（,Horse Latitudes,）,,位于信風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間，平均位于南北緯,30º,附近。,,特征：,內(nèi)部多下沉氣流，天氣晴朗、少云、微風(fēng)、陸上干燥、海上潮濕，位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。,信風(fēng)帶,盛行西風(fēng)帶,副熱帶無(wú)風(fēng)帶,極地風(fēng)帶,4,．盛行西風(fēng)帶,（,Westerlies,）,,位于副熱帶高壓帶與副極地低壓帶之間，在南北緯,30--60º,之間。大氣主要自西向東運(yùn)動(dòng)，北半球主要為,SW,風(fēng)，南半球?yàn)?NW,風(fēng)。,,特征：,此區(qū)域氣旋活動(dòng)頻繁，天氣十分復(fù)雜，常有大風(fēng)和雷雨，風(fēng)速較大，南半球在此范圍內(nèi)，除南美尖端外幾乎沒(méi)有陸地，常年盛行強(qiáng)勁的西風(fēng)，,7,級(jí)以上的大風(fēng)頻率每月可達(dá),10,天以上，故有“咆哮西風(fēng)帶”之稱。位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。,,5,．極地東風(fēng)帶,（,Polar Easterlies,）,,位于南北緯,60--90º,之間，北半球吹,NE,風(fēng)，南半球吹,SE,風(fēng),。,三、海平面平均氣壓場(chǎng)基本特征,海陸分布不均勻的影響,,冬季大陸是冷源，容易形成高壓。而海洋是熱源，容易形成低壓。夏季相反。,,高大地形影響,,高大地形對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)能產(chǎn)生動(dòng)力的和熱力作用。冬季它是一個(gè)冷源，夏季是熱源。熱力作用使大氣產(chǎn)生擾動(dòng)，因此地形對(duì)大氣環(huán)流的狀態(tài)必定發(fā)生重要作用。,,冬季：,北半球受四個(gè)大的氣壓系統(tǒng)（又稱大氣活動(dòng)中心）控制，它們是,阿留申低壓，冰島低壓，蒙古高壓和北美高壓,。蒙古高壓前部的偏北氣流就是亞洲穩(wěn)定的冬季季風(fēng)。南半球在南太平洋，南大西洋和南印度洋分別是三個(gè)高壓中心，在南非，澳大利亞和南美大陸上是熱低壓組成的低壓帶。,夏季：,北半球的大氣活動(dòng)中心有,印度低壓，北美低壓，太平洋副高和大西洋副高,，同時(shí)冰島低壓和阿留申低壓明顯減弱，范圍大大縮小。南半球大陸上的高壓加強(qiáng)伸展，在副熱帶緯度上，高壓帶環(huán)繞全球。,,春秋兩季屬于過(guò)渡季節(jié)，北半球春季，原有的四個(gè)大氣活動(dòng)中心減弱，副熱帶高壓開(kāi)始增強(qiáng)。,1,月海平面平均氣壓場(chǎng),冰島低壓,北美高壓,西伯利亞高壓,阿留申低壓,7,月海平面平均氣壓場(chǎng),北大西洋副高,,(,亞速爾高壓,),北美低壓,北太平洋副高,,(,夏威夷高壓,),印度低壓,大氣活動(dòng)中心,(Atmospheric Center of Action),永久性大氣活動(dòng)中心,：,指常年存在的大范圍氣壓區(qū)。如赤道低壓帶、海上副熱帶高壓、南極高壓、 冰島低壓、阿留申低壓和南半球副極地低壓帶。,,半永久性大氣活動(dòng)中心,：,指大范圍的氣壓區(qū)隨季節(jié)改變。如蒙古高壓、北美高壓、印度低壓、北美低壓、澳大利亞高壓、南美高壓、非洲高壓、澳大利亞低壓、南美低壓和非洲低壓。,,影響我國(guó)天氣和氣候的大氣活動(dòng)中心主要有：,西伯利亞高壓、阿留申低壓、西太平洋副高、印度低壓。,,大氣活動(dòng)中心的季節(jié)變化必然引起大氣環(huán)流的季節(jié)變化，而大氣活動(dòng)中心的短期變化對(duì)大范圍的天氣造成重大影響，它們是制作天氣預(yù)報(bào)的背景條件。,四、,,季風(fēng)環(huán)流,（,Monsoons,）,季風(fēng)定義,：大范圍地區(qū)的風(fēng)向隨季節(jié)而有規(guī)律改變的盛行風(fēng)，稱為季風(fēng)。要求盛行風(fēng)的方向至少改變,120,°,，盛行風(fēng)頻率 ＞,40,％。,,1,、季風(fēng)的成因,（,Formation of Monsoons,）：,,海陸季風(fēng),(Sea-Land Monsoon),：由海陸之間熱力異差引起的風(fēng)系隨季節(jié)有極明顯的變化，稱海陸季風(fēng)。,,行星季風(fēng),(,Plantary,Monsoon),：由于行星風(fēng)帶隨季節(jié)移動(dòng)而引起的風(fēng)系變化，稱行星季風(fēng)。,,青藏高原的地形作用,：青藏高原在夏季的熱源作用和冬季的冷源作用對(duì)維持和加強(qiáng)南亞季風(fēng)起了重要的作用。,季風(fēng)的分布,季風(fēng)主要分布在東亞、南亞、東南亞和赤道非洲四個(gè)區(qū)域。,2,、,東亞季風(fēng),成因,:,,主要是由于海陸間的熱力差異引起的。,,范圍,：我國(guó)大部分地區(qū)，朝鮮半島和日本附近洋面。,,冬季風(fēng)特征,：蒙古高壓盤(pán)踞亞洲大陸，寒潮和冷空氣不斷爆發(fā)南下，高壓前緣的偏北風(fēng)成為東亞的冬季風(fēng)。我國(guó)大部、朝鮮半島和日本附近洋面吹西北風(fēng)，東海南部、南海、臺(tái)灣海峽吹東北風(fēng)，風(fēng)力均在,5-6,級(jí)，最大可達(dá),8-9,級(jí)或以上。,,夏季風(fēng)特征,：陸地是印度低壓（亞洲低壓），海上是西太平洋副熱帶高壓。我國(guó)東部沿海、朝鮮、日本吹東南風(fēng)；南海、臺(tái)灣海峽、菲律賓附近洋面吹西南風(fēng)。風(fēng)力一般,3-4,級(jí)。,,季風(fēng)的天氣氣候特征,：夏季風(fēng)：高溫、潮濕、多陰雨，來(lái)臨慢；,,冬季風(fēng)：大風(fēng)、降溫、干冷,,,來(lái)臨快、強(qiáng)度大。冬季風(fēng)大于夏季風(fēng),。,3.,南亞季風(fēng),(,印度季風(fēng),),成因,：主要是行星風(fēng)帶的季節(jié)性位移引起的，也有海陸間的熱力差異和大地形（青藏高原）的作用。,,范圍,：東非、西南亞、南亞、中印半島一帶，又稱印度季風(fēng)。,,夏季風(fēng)特征,：整個(gè)北印度洋上吹強(qiáng)勁的西南風(fēng)，,7-8,月份風(fēng)力常達(dá),8-9,級(jí)以上，并伴有雷雨。,9-10,月份開(kāi)始減弱，阿拉伯海的風(fēng)大于孟加拉灣，尤其是索科特拉島南側(cè)的北印度洋，西南風(fēng)特別大，是世界上最著名的狂風(fēng)惡浪海區(qū)之一。,冬季風(fēng)特征,：行星風(fēng)帶南移，亞洲大陸高壓強(qiáng)大，其南部的東北風(fēng)成為南亞的冬季風(fēng)。北印度洋吹東北風(fēng)，風(fēng)力一般為,3-4,級(jí)，是航海的,“,黃金季節(jié),”,。,,季風(fēng)轉(zhuǎn)換時(shí)間,：,5,月冬季風(fēng)轉(zhuǎn)夏季風(fēng)；,10,月夏季風(fēng)轉(zhuǎn)冬季風(fēng)。,3,、其他地區(qū)的季風(fēng),北澳、印尼和伊里安的季風(fēng)：,冬季（南半球）東南風(fēng)，夏季西北風(fēng)。由于信風(fēng)帶的移動(dòng)引起。,,西非的季風(fēng)：,塞內(nèi)加爾到塞拉利昂沿岸，夏季西南季風(fēng)，潮濕多雨；冬季東北季風(fēng)，干燥少雨。,,北美與南美的季風(fēng)：,北美冬季西北風(fēng)，夏季西南風(fēng)。南美巴西東岸，,7,月份為東南風(fēng)，,1,月份則為東北風(fēng)或東風(fēng)。,五、局地環(huán)流,（地方性風(fēng),Local wind,）,1.,海陸風(fēng),(Sea and Land Breeze),,在海岸附近，由于海陸間熱力差異的日變化引起的。白天：風(fēng)從海洋吹向陸地稱海風(fēng)；夜間：風(fēng)從陸地吹向海洋稱陸風(fēng)。海風(fēng)＞陸風(fēng)，主要出現(xiàn)在中低緯度，氣溫日較差較大，多在夏季晴朗天氣條件下。,2,.,山谷風(fēng),(Mountain and Valley Breeze),,,在山區(qū)，由于山峰山谷的溫度差異產(chǎn)生的局地環(huán)流。白天：風(fēng)從山谷吹向山頂稱谷風(fēng)；夜間：風(fēng)從山頂吹向山谷稱山風(fēng)，谷風(fēng),＞,山風(fēng)。,,在我國(guó)海陸風(fēng)和山谷風(fēng)均盛行的港口是連云港和秦皇島。,3.,峽谷風(fēng),,當(dāng)氣流從開(kāi)闊地區(qū)吹進(jìn)峽口時(shí)，形成的強(qiáng)風(fēng)。如臺(tái)灣海峽、直布羅陀海峽等。,“,峽管效應(yīng),”,4.,布拉風(fēng),（,Bora,）,從山地或高原經(jīng)過(guò)低矮隘道向下傾落寒冷而又干燥的風(fēng)暴，稱布拉風(fēng)。,,典型的布拉風(fēng)出現(xiàn)在黑海的冬季，其破壞力很大，最大平均風(fēng)速可達(dá),40m/s—60m/s,，氣溫可迅速降低到,-27,℃,，,可造成嚴(yán)重的“船舶積冰”。類似現(xiàn)象在土耳其沿海和亞得利亞海均可出現(xiàn)。,,其它地方性風(fēng)甚多。（見(jiàn),P44,表,1-7,）,第六節(jié) 大氣濕度,基本概念和知識(shí)點(diǎn)：,濕度的概念；濕度的表示方法；,濕度的變化；大氣中水汽凝結(jié)途徑。,,重點(diǎn)：,濕度的表示方法；,濕度的日年變化。,一、濕度的定義和表示方法,濕度,(Humidity,）：是表示大氣中水汽含量多少或空氣潮濕程度的物理量。大氣中的水汽是形成云、霧和降水等天氣現(xiàn)象的主要因子，同時(shí)對(duì)船運(yùn)貨物是否受潮變質(zhì)有很大的影響。通常表示大氣濕度的物理量有下列幾種。,絕對(duì)濕度,(absolute humidity),a,,：,,單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量（實(shí)際上就是水汽密度）。單位為,g/cm,3,，,g/m,3,。,,它直接表示空氣中含水汽的多少，,絕對(duì)濕度大，水汽含量多，絕對(duì)濕度小，水汽含量少。絕對(duì)濕度不能直接測(cè)量，一般通過(guò)查算,<,濕度查算表,>,獲得。,,水汽壓,（,vapour,pressure,）,e,,：,,指大氣中水汽所引起的那部分壓強(qiáng)稱水汽壓。單位與氣壓相同。,它表示空氣中水汽含量的多少，,水汽壓大，水汽含量多，水汽壓小，水汽含量少。水汽壓也不能直接測(cè)得，查算,<,濕度查算表,>,獲得。,飽和水汽壓,（,saturation,vapour,pressure,）,E,:,,指空氣達(dá)到飽和時(shí)的水汽壓。飽和空氣中的水汽壓是溫度的函數(shù)，即,E=E(T),，隨著溫度的升高而增大。,,它表示空氣,“,吞食,”,水汽的能力，,不反映空氣中水汽含量的多少。,,相對(duì)濕度,（,relative humidity,）,f,,：,,指空氣中的實(shí)際水汽壓,(e),與同溫度下的飽和水汽壓的百分比，即：,f=e/E,×,100,％。 當(dāng),f,＜,100,％ 未飽和；當(dāng),f=100,％飽和；當(dāng),f,＞,100,％過(guò)飽和。,,它表示空氣距離飽和的程度，,不直接反映空氣中水汽含量的多少。,露點(diǎn),,(dew point),t,d,,：,,指空氣中水汽含量不變且氣壓一定時(shí),,,降低溫度使其空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱為露點(diǎn)溫度。單位與氣溫相同。,,它表示空氣中水汽含量的多少，,水汽含量多，露點(diǎn)高,;,水汽含量少,,,露點(diǎn)低。通常以,e,為引數(shù)查算,<,露點(diǎn)查算表,>,獲得。,,溫度,—,露點(diǎn)差,(t-t,d,),,：,,它的大小反映空氣距離飽和程度。,t-t,d,=0,飽和；,t-t,d,＞,0,未飽和；,t-t,d,愈大，,f,愈小。另外，若濕球溫度趨于干球溫度，說(shuō)明相對(duì)濕度大，一般有霧或降水。,二、大氣中水汽的分布,大氣中的水汽主要來(lái)自下墊面的蒸發(fā)，水汽的凝結(jié)或凝華改變水汽的含量，其分布是不均勻的。,,垂直分布：,絕對(duì)濕度隨高度的增加而迅速減小。在,2,公里高度處不足地面的,1/2,，,5,公里處減到地面,1/10,，,90%,的水汽集中在,3,公里以下的低層大氣中。,,水平分布：,絕對(duì)濕度的水平分布與氣溫的水平分布基本一致。它與下墊面性質(zhì)（如海面、陸地、沙漠、冰面等）關(guān)系密切。赤道地區(qū)大，隨緯度的增高而遞減。,三、濕度的日年變化,水汽壓的日年變化：,日變化與氣溫的一致，最高值出現(xiàn)在午后，最低值在清晨。年變化與氣溫的年變化相似，最高值出現(xiàn)在,7,～,8,月份，最低值出現(xiàn)在,1,～,2,月份。,,絕對(duì)濕度的日年變化：,日變化與溫度的日變化一樣，最高值出現(xiàn)在午后，最低值出現(xiàn)在清晨。年變化與溫度的年變化趨勢(shì)一致，極大值出現(xiàn)在夏季（,7,月，,8,月），極小值出現(xiàn)在冬季（,1,月，,2,月）。,,相對(duì)濕度的日年變化：,日變化與氣溫的日變化相反，最大值在清晨，最小值在午后。相對(duì)濕度的年變化在季風(fēng)盛行時(shí)，夏季大冬季小，而內(nèi)陸相反。,四、大氣中水汽凝結(jié)途徑,水汽含量不變降低溫度,:,大氣存在許多冷卻過(guò)程可以降低溫度，除上升運(yùn)動(dòng)中的絕熱冷卻外，還有輻射冷卻、平流冷卻、亂流冷卻和接觸冷卻等過(guò)程。,,氣溫不變?cè)黾铀?:,增加水汽的途徑主要是蒸發(fā)，如水面蒸發(fā)和云雨滴在下降過(guò)程中的蒸發(fā)等。蒸發(fā)量的大小主要取決于水面上空氣的飽和差（,E,w,-e,）和風(fēng)速的大小。飽和差和風(fēng)速越大時(shí),,,蒸發(fā)量越大。,,兩者同時(shí)作用,:,若增加水汽和降低溫度同時(shí)進(jìn)行，將加速凝結(jié)過(guò)程。,五、濕度與貨運(yùn),某些海上運(yùn)輸貨物因受潮而遭受貨損。貨損的原因是貨艙,“,出汗,”,和貨物,“,出汗,”,，前者水滴凝結(jié)于艙頂、艙壁，而后者水滴凝結(jié)于貨物上。,,一般而言，若艙內(nèi)溫度低于艙外露點(diǎn)，最好不要通風(fēng)；若艙內(nèi)溫度高于艙外露點(diǎn)，有必要開(kāi)艙通風(fēng)。,溫濕度計(jì),四、大氣中的逆溫,逆溫定義,：,在對(duì)流層中，某一時(shí)刻某氣層溫度隨高度上升或不變的狀態(tài)稱逆溫。逆溫所在的氣層稱逆溫層。,（,γ,＜,0,或,γ=0,）,γ,＜,0,逆溫層,Z,Z,2,Z,1,0,T,γ=0,逆溫的種類,,（,1,）輻射逆溫；,,（,2,）平流逆溫；,,（,3,）下沉逆溫；,,（,4,）湍流逆溫；,,（,5,）鋒面逆溫。,,逆溫對(duì)天氣的影響,：,逆溫的存在好象一個(gè)蓋子，能有效地抑制對(duì)流的發(fā)展，阻擋水汽和塵埃等向上輸送。低層逆溫，易發(fā)生霧或低云天氣。,基本概念和知識(shí)點(diǎn)：,云的定義；云的形成和分類；降水的性質(zhì)；降水量。,,重點(diǎn)：,云的物理分類；各種云的特征及伴隨的天氣；云的國(guó)際縮寫(xiě)符號(hào)；降水的性質(zhì)；降水量。,第八節(jié) 云和降水,一、云,,(Cloud),定義：,云是由大量的小水滴、小冰晶或兩者混合物組成的懸浮在空中的可見(jiàn)聚合體。,,云不僅可以反映當(dāng)時(shí)天氣狀況，同時(shí)也可預(yù)示未來(lái)天氣，,“,看云識(shí)天,”,就是這個(gè)道理。云層能阻擋太陽(yáng)和大氣輻射，影響氣溫和風(fēng)的日變化；某些云能產(chǎn)生陣性大風(fēng)、雷雨、冰雹、龍卷等惡劣天氣。,云的形成條件：,,水汽條件：充足的水汽使空氣達(dá)到飽和狀態(tài)。,,冷卻條件：上升運(yùn)動(dòng)促使未飽和的空氣絕熱上升降溫達(dá)到飽和狀態(tài)。,,凝結(jié)核：可以促使水汽在一定溫度下凝結(jié)長(zhǎng)大。,,故此，,上升運(yùn)動(dòng)＋水汽條件→云形成；,,下沉運(yùn)動(dòng)→云消散。,云的物理分類,按照大氣中上升運(yùn)動(dòng)的不同特點(diǎn)，將云分為積狀云、層狀云和波狀云。,,積狀云：,由不穩(wěn)定層結(jié)的自由對(duì)流發(fā)展而形成的云。積狀云是大氣層結(jié)不穩(wěn)定作用的產(chǎn)物，所以又稱對(duì)流云。,,特點(diǎn)：,塊狀，孤立分散，垂直發(fā)展的云塊，底部水平，頂部隆起呈圓弧狀，云內(nèi)不穩(wěn)定，水平范圍小。,,種類：,積云,(Cu),、積雨云,(,Cb,),和卷云,(,Ci,),。,晴天,陣雨,雷雨大風(fēng)冰雹,層 狀 云,層狀云：,在穩(wěn)定大氣層結(jié)中，由系統(tǒng)性的抬升運(yùn)動(dòng)而形成的云。如暖鋒抬升作用。,,特點(diǎn)：,均勻成層，呈薄幕狀，水平范圍大，云頂如云海，云內(nèi)較穩(wěn)定。,,種類：,卷層云,(Cs),、高層云,(As),、雨層云,(Ns),、層云,(St),。,波 狀 云,波狀云：,在穩(wěn)定大氣層結(jié)中，由大氣波動(dòng)作用所產(chǎn)生的云。常形成在逆溫層上下。,,特點(diǎn)：,波浪起伏狀的碎云塊和云片，云頂常有逆溫層，水平范圍較大。,,種類：,卷積云,(Cc),、高積云,(Ac),、層積云,(Sc),波 狀 云的形成,按云底高度分類,,二、降水,(Precipitation),降水：,大氣中的水汽凝結(jié)（或凝華）物，從空中降到地面的現(xiàn)象。種類：雨、毛毛雨、凍雨（雨夾雪）、雪、冰雹、冰粒、冰針等。,,降水的性質(zhì)：,,連續(xù)性降水：,指來(lái)自,Ns,和,As,的降水，具有持續(xù)穩(wěn)定的性質(zhì)，常在,10h,以上。如暖鋒降水。,,間歇性降水：,指來(lái)自,Sc,和厚薄不均勻的,As,的降水，降水強(qiáng)度時(shí)大時(shí)小、時(shí)降時(shí)止，變化緩慢。,,陣性降水：,指來(lái)自,Cb,和濃積云的降水，降水強(qiáng)度變化很快，驟降驟止，天空時(shí)明時(shí)暗，持續(xù)時(shí)間較短，幾十分鐘到幾小時(shí)，常伴有陣性大風(fēng)。,降雨量等級(jí)表,（單位：,mm,）,,,降雪量等級(jí)表,(,單位：ｍｍ,),降水量和降水強(qiáng)度,,降水（包括近地面凝結(jié)出的露水）未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失，在水平面上所積聚的水層深度，稱為降水量，以,mm,為單位表示。,,單位時(shí)間內(nèi)的降水量，稱為降水強(qiáng)度。常用“,mm/h”,、,“,mm/d”,等單位表示。我國(guó)氣象部門(mén)規(guī)定的常用降水量分級(jí)情況如表所示。,等級(jí),零星小雨,小雨,中雨,大雨,暴