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1、第三节 大气运动和天气系统,一、大气的运动 二、大气环流 三、主要天气系统,大气运动,能量来源：太阳辐射,类型：垂直运动热力环流 水平运动风,一、 大气的运动,气压（同一水平面）,气压与海拔的关系,海拔 气压,气压与空气密度的关系,密度 气压,水平面上风总是从高压吹向低压,原因：,地面受热不均,（一）大气垂直运动的最简单形式热力环流,作用于空气的力：水平气压梯度力、地转偏向力、地面摩擦力、惯性离心力。,（一）大气的水平运动,水平气压梯度力,水平气压梯度力使空气从高压区流向低压区，是大气水平运动的原动力，其表达式为：,G 水平气压梯度力； 空气密度； p 两条等压线之间的气压差； n 两条等压线
2、之间的垂直距离； p n 为水平气压梯度； “ ” 负号表示方向由高压指向低压。,1007,1005,1003,1001,气压梯度大,气压梯度小,等压线疏密与气压梯度大小,气压梯度,地转偏向力,指由于地球的自转而使地表上运动的物体发生方向偏转的力。它包括水平和垂直两个分力。水平地转偏向力为：,m ：空气质量； v ：风速； ：地球自转角速度； j ：地理纬度。 在北半球，它使风向右偏；它的大小与风速和纬度成正比，在赤道为零，随纬度而增大，在两极达最大。,惯性离心力,离心力是指空气作曲线运动时，受到一个离开曲率中心而沿曲率半径向外的作用力。这是空气为了保持惯性方向运动而产生的，所以称为惯性离心力
3、。它的方向与空气运动方向垂直。,C 离心力；V 空气运动度；r 曲率半径。,摩擦力,摩擦力指地面与空气之间，不同运动状况的空气层之间相互作用而产生的阻力。气层之间的阻力，称为内摩擦力；地面对空气的阻力，称为外摩擦力。 摩擦力方向与风向相反，使风速减小，导致地转偏向力也相应减弱。陆地表面摩擦力总是大于海洋表面。 摩擦力以近地面层最显著，随高度增加而迅速减弱，一般到 1-2 km 以上就可以忽略不计了，此高度以上气层称为自由大气。,自由大气中的空气运动,在自由大气中，空气运动规律比在摩擦层中简单得多。当空气作直线运动时，只须考虑G和A的作用；当空气作曲线运动时，则考虑G、A、C三者之间的关系。,指
4、自由大气中空气作等速、直线水平运动。,地转风出现时，A=G,地转风,自由大气中的空气作曲线运动时，作用于空气的气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力达到平衡时的风称为梯度风。,梯度风,风随高度的变化,地转风随高度的变化热成风,水平温度分布不均导致气压梯度随高度发生变化，风相应的随高度发生变化。由水平温度梯度引起的上下层风的向量差，称为热成风。,摩擦层中，风随高度的变化受摩擦力和气压梯度随高度变化的影响。在气压梯度不随高度变化的情况下，离地面愈远，风速愈大，风向与等压线的交角愈小。把北半球摩擦层中不同高度上风的向量投影到同一水平面上，可得到一条风向风速随高度变化的螺旋曲线，称为埃克曼螺线。,摩擦层中
5、风随高度的变化,二、 大气环流,定义,大范围内具有稳定性的各种气流运行的综合现象。,30S,30N,全球环流,全球环流,季风环流,定义：大范围地区盛行的、以一年为周期随季节改变风向的风。,冬季风：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，风从大陆吹向海洋，称为大陆风或冬季风。,夏季风：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，风由海洋吹向大陆，称为海洋风或夏季风。,分布,亚洲季风区,非洲季风区,澳洲季风区,约在 30W 170E，20S 35N的范围。,其中以东亚和南亚的季风最显著。 东亚季风范围广、强度大，冬季风强于夏季风。 南亚季风（印度季风
6、），夏季风强于东季风。,亚洲季风,南亚和东南亚是世界最著名的季风区，其环流特征主要表现为冬季盛行东北季风，夏季盛行西南季风，且两者的转换有暴发性突变过程。冬季，南亚和东南亚的东北季风，是陆地吹向海洋的分量，是亚洲大陆冷高压南部的气流。降水稀少。,局地环流,定义：由局部环境如地形起伏、地表受热不均等引起的小范围气流。,类型,海陆风 山谷风 焚风,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，这种风向昼夜交替的地方性风称为海陆风。,海陆风,在山区，白天，风从山谷吹向山上，叫做谷风，夜间风从山上向山下吹，叫做山风。这种风向昼夜交替的地方性风称为山谷风。,山谷风,是由于空气下沉运动，而
7、使空气温度升高，湿度降低的一种干而热的风。通常指气流越过山顶后由山上吹下来的热而干燥的风。,焚风,三、主要的天气系统,定义,大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统。 一般多指温压场和风场中的大气长波、气旋、反气旋、锋面、台风、龙卷风等。,气团,气团指在广大区域内水平方向上温度、湿度、铅直稳定度等物理属性较均匀的大块空气团。,比下垫面气温低,比下垫面气温高,大,小,大,小,晴朗,晴朗,按其热力性质可分为冷气团和暖气团。气团向比它暖的下垫面移动，称为冷气团；向比它冷的下垫面移动，称为暖气团。,锋面系统,定义：冷暖气团的交界面叫锋面；锋与地面的交线叫锋线。锋面附近常伴有云、雨、大风等天气。,类型,冷
8、锋 暖锋 准静止锋 锢囚锋,冷暖锋与天气,冷锋：冷气团主动向暖气团靠近，冷气团长驱直入，暖气团被迫抬升。,暖锋：暖气团主动向冷气团靠近，冷气团被迫回转，暖气团徐徐爬升。,城市,冷锋过境前的天气情况？,暖气团控制，气温高、气压低、晴朗,城市,冷锋过境时的天气情况？,冷锋控制，阴天、降水、大风、降温,暖气团控制，气温高、气压低、晴朗,冷锋过境前的天气情况？,城市,冷锋过境后的天气情况？,冷气团控制，气温降低、气压升高、天气转晴,冷锋过境前的天气情况？,暖气团控制，气温高、气压低、晴朗,冷锋过境时的天气情况？,冷锋控制，阴天、降水、大风、降温,城市,暖锋过境前的天气情况？,冷气团控制，气温低、气压高
9、、晴朗,城市,暖锋过境时的天气情况？,暖锋控制，连续性降水,暖锋过境前的天气情况？,冷气团控制，气温低、气压高、晴朗,城市,暖锋过境后的天气情况？,暖气团控制，气温升高、气压降低、天气转晴,暖锋过境前的天气情况？,冷气团控制，气温低、气压高、晴朗,暖锋过境时的天气情况？,暖锋控制，连续性降水,冷气团长驱直入，暖气团被迫抬升,暖气团主动爬升，冷气团被迫回转,主要在锋后,锋前,阵雨,连续性降雨,单一暖气团控制，温暖晴朗,单一冷气团控制，低温晴朗,阴天、下雨、刮风、 降温等天气现象,云层加厚，多为连续性降水,天气转晴，气温下降，气压上升。,天气转晴，气温升高，气压下降。,暖 锋,当冷暖气团的势力相当
10、，锋面移动很慢或长时间在一地徘徊，这种锋面称准静止锋。在它的控制下，常造成该地长时间的阴雨天气。,准静止锋与天气,准静止锋符号,准静止锋云系,我国主要的准静止锋 江淮准静止锋 昆明准静止锋 华南准静止锋 ：主要活动于南岭山脉或南海地区。一年四季都可见到，但多出现于冬春两季，秋季出现最少。冬季降水不强，春夏季可发生暴雨，持续数天，甚至10天以上。华南准静止锋的位置，随季节不同而有所变化。冬半年，锋面北侧冷高压势力强大，锋区位置偏南；夏半年，锋面南侧副热带高压势力强大 ，使锋区位置偏北。 天山准静止锋：不太强的冷锋进入准噶尔盆地后，被天山阻挡，使冷锋停滞不前，常形成地形锋性质的天山准静止锋，造成阴
11、雾或微雪天气。天山北坡和北疆大部分地区冬、春降水较多就与天山准静止锋活动有关。,锢囚锋是两个移动的锋面形成的，其云系具有两种锋面的特征，锋面两侧都有降水区，锢囚锋降水，保留了原来锋段的降水特点，由于锢囚作用，气流上升运动进一步发展，使云层变厚，降水量增加，降水区扩大。,锢囚锋与天气,低压、高压：,指气压分布状况(静态描述),气旋、反气旋：,指气流运动状况（动态描述）,低压、高压与气旋、反气旋的区别:,气旋（低压）和反气旋（高压）系统,低,1005.0,1002.5,1000,地 面,低压与气旋：,北半球逆时针,以阴雨天气为主,低,1005.0,1002.5,1000,南半球顺时针,生成和活动在
12、温带地区的气旋，称为温带气旋。其中，最常见的是带有锋面的温带气旋，所以又称锋面气旋。锋面气旋是温带地区产生大范围云雨天气的主要系统。温带气旋主要出现在东亚、北美、地中海等地区。东亚锋面气旋生成与活动地区一在2535N间，即我国江淮地区，称江淮气旋，处于开始形成阶段；一在4555N间，即蒙古中部至我国大兴安岭一带，称东北低压，中心气压低于995hpa，表示发展成熟，规模大而势力强。,锋面气旋（温带气旋）,生成于热带海洋上的强大而深厚的气旋性涡旋。,热带气旋,南北纬 5 20，年平均水温26.5。,热带气旋按中心附近地面最大风速划分,台风的形成,热带海洋上的空气因受热而对流上升，四周较冷的空气流入
13、补充，然后再受热上升，如此循环往复，形成了热带低压。在夏秋季节，西南季风与东北信风相遇时造成扰动产生旋涡。这种扰动与对流作用相辅相成，使已形成的热带低压的旋涡继续加深，也就是使四周空气流动得更快，风速加大，于是就演变成热带风暴强热带风暴台风。 台风常常带来狂风暴雨，一天的降雨量可达30亿吨，多的甚至超过 200 亿吨。台风是一种严重的灾害天气。,大西洋飓风； 印度洋旋风。,全世界平均每年发生热带气旋和台风为79.8次。我国南部和东南部临近热带气旋多发区，常受台风袭扰，平均每年有7.4个台风登陆，其中华南沿海占58.1%，华东沿海占37.5%。,台风形成过程,台风形成过程,菲律宾,菲律宾,菲律宾
14、,菲律宾,热带扰动，台 风形成前一天,热带低压形成,加强为热带风暴,台风形成,台风的命名,根据世界台风委员会第31届会议的决议，从2000年1月1日起，采用具有亚洲风格的名字对西北大西洋和南海生成的热带气旋进行命名，旨在帮助人们对热带气旋提高警觉，增强警报效果。 由亚太地区的中国、中国香港、中国澳门、日本、柬埔寨、老挝、马来西亚、密克罗尼西亚联邦、菲律宾、朝鲜、韩国、泰国、美国和越南等14个成员一共提供140个名字（每个成员提供10个名字）。 这140个名字分成 10组，每组里的14个名字（每个成员提供 1个名字），按每个成员的字母顺序依次排列。命名表按顺序、循环使用。 由我国提供的10个名字
15、是：龙王、玉兔、风神、杜鹃、海马、悟空、海燕、海神、电母、海棠。,地 面,高压与反气旋：,以晴朗、干燥天气为主,1005.0,1002.5.5,1000.0,高,北半球顺时针,1005.0,1002.5.5,1000.0,高,南半球逆时针,冷性反气旋,冷性反气旋是在下垫面温度极低的条件下，伴随着冷空气的堆积而发展起来的。形成于中、高纬度地区，如北半球格陵兰、加拿大、西伯利亚和蒙古等地。尤其是亚洲大陆北部冬季严寒，积累了大量的冷空气，非常有利于冷性反气旋的形成和发展。所以冷性反气旋冬半年活动频繁，势力强大，影响范围广泛，常常造成降温、大风天气。冷性反气旋受到西风带的牵制，自西向东移动。北半球的冷
16、性反气旋东部边缘，因偏北气流南下出现冷锋，气温较低，风速大，云层较厚，有时还有降水。反气旋的西部，气流自南向北输送，气温相对较高，经常出现暖锋性质天气。,活动在我国境内的冷性反气旋，大多是从亚洲北部、西北部或西部经西伯利亚、蒙古进入我国的。冬季最强，春季最多。冬半年大约每3-5天就有一次冷性反气旋活动。,寒潮,冬半年，冷性反气旋活动频繁。就东亚地区来说，大约每3-5天就有一次冷高压活动。强烈的冷高压南移时，造成大规模的冷空气入侵，引起大范围地区剧烈的降温、霜冻、大风等严重的灾害性天气，称为寒潮。,我国中央气像台规定，长江中下游及其以北的地区48小时内降温10度以上，长江中下游最低气温小于等于4度（春秋季改为江淮地区），陆上3个大行政区有5级以上大风，渤海、黄海、东海先后有7级以上大风，作为寒潮警报标准。由于我国幅员辽阔，有些省分另外制定发布寒潮的标准，以适应当地生产的需要。,从西
