第三章大 气 压 力大气压力是指单位面积上直至大气 上界整个空气柱的重量气压是大气科学中的一个极其重要的物理量，它的分布和变化与大气运动及天气状况有密切关系 人们早就发现，◇气压降低时，一般多阴雨；◇气压升高时，一般天气转好 (气压表曾被成为晴雨表)低雨晴地面高观测表明:气压值总是随 着海拔高度的增高而减小 低层气压降低的数值 大于高层一般海平面气压值在 980—1040hpa之间变动 确定与气压随高度变化的定量关系，一般是应用静力学方程和压高方程3.1 大气静力学方程和气压－高度公式3.1.1 大气静力学方程大气在垂直方向上受到重力和垂直气压梯度力的作用达到平衡时，称为流体静力平衡状态通常情况下，空气的垂直加速度Gz高层大气◇ Gz干冷空气 Gz暖湿空气◇h高层大气h低层大气◇h暖湿空气 h干冷空气所以，暖气团中的气压比冷气团变化缓慢，高层大气中的气压比低层大气变化缓慢3.1.2 气压－高度公式Gz、h只能定性判断气压的变化快慢，要定量确定气压随高度的关系最常用压高公式 将 由高度z1(P=P1)积分到高度z2(P=P2)：因为在公式中，g和T都随高度而有变化，而且R因不同高度上空气组成的差异也会随高度而变化，因而进行积分是困难的 。
因而积分要在假定条件下采用特殊解这些 特殊解虽然不适用于整个大气层，但却近似符 合某些气层的特性，仍有实用价值一、等温大气压高方程若大气层的温度（虚温）不随高度变化 ，这样的大气称为等温大气忽略重力加速度的变化和水汽影响，并假定气温 不随高度发生变化，此条件下的压高方程，称为 等温大气压高公式又称拉普拉斯压高方程由在等温大气中，上式中的T可视为常数， 对上式积分，将T换成t，自然对数换成 常用对数，并将g、R代入，则上式变成气象上常用的等温大气压高方程：实际大气并非等温大气，所以应用上式计算实际大 气的厚度和高度时，必须将大气划分为许多薄层，求出 每个薄层的tm，然后分别计算各薄层的厚度，最后把各 薄层的厚度求和便是实际大气的厚度说明：◇一般说，在大气低层g随高度的变化不大，但将此式应用到100km以上的高层大气时，必须对g作纬度和高度的订正◇当空气中水汽含量较多时，必须用虚温Tv代替式中的气温T◇气层厚度不大时，用平均温度tm来代替t tm的求法：1、已知上下两层空气的气温t1,t2,则tm＝(t1＋t2)/22、已知测站的气温t和前12小时的气温t12,则tm＝1/2(t＋t12)+h/400 （h为测站的海拔高度）下表是利用等温大气压高方程计算的标准大气中气压与高度的对应值。
二、均质大气压高公式（自学）假设大气密度不随高度变化，而是整层都保持海平面的大气密度值，这就是等密度大气模式，称为均质大气对 进行积分（0-Z，P0-P）得令p=0,则均质大气顶为 z=P0/ρg，说明均质大气的高度是有限此时，均质大气的高度称大气厚度ＨＨ≈RdT0/g0≈8000m均质大气的密度不变，温度却是变化的， 大气的垂 直减温率Γ=3.42K/100m均质大气是一种假设的大气 模式，在处理某些理论问题时有一定意义三、多元大气压高公式（自学）假设大气的温度直减率（Γ）不随高度变化的大气称多元大气其中，温度直减率（Γ）表示温度随高度的变化值 ， 即高度每升高100米，大气温度降低或升高的数值对 进行积分若取海平面的气温为T0，于是任意高度Z处的气温T=T0-ΓZ，令Z0=0，海平面气压为P0，任意高度Z上的气压为Pz ，有 该式表示在多元大气中，气压随高度也是按指数规律递减的 实际大气与多元大气更为接近,将上式变换一个形式，求Z：取p=0,得多元大气的上界高度可见，T0确定后，多元大气的上界高度取决于Γ：◇等温大气： Γ=0，则zt→∞◇均质大气： Γ=g/Rd=3.41℃/100m，T0=273K,zt≈8000m◇多元大气： Γ=0.65℃/100m ，T0=273K,zt≈42Km 实际上，等温大气和均质大气是多元大气的一个特例。
四、标准大气的压高公式（自学）实际大气状态的空间分布是复杂的，但是人们根据探测数据和理论计算，制定一种温度、气压 、密度等大气特性垂直分布比较接近实际大气的平均状况的大气模式，称为标准大气世界气象组织（wmo）对于标准大气的定义：所谓标准大气，就是能够粗略的反映出周年、中 纬度状况的，得到国际上承认的，假定的大气温度、 气压和密度的垂直分布标准大气的典型用途：作为压力高度计校准、飞机性能计算、飞机和火箭设计、弹道制表和气象制图的基准假定：标准大气服从使温度、压力和密度与位势 高度发生关系的理想气体定律和流体静力学方程 在一个时期内，只能规定一个标准大气，这个标 准大气，除相隔多年做修正外，不允许经常变动自1919年以来，国际上增出现过多种标准大气模式现在最具权威的模式是1976年美国的标准大气我国国家标准总局规定，在建立我国自己的标准大气之前，可使用1976年美国的标准大气，取其30km以下部分作为国家标准(p39)，压高公式为：◇11km以下为多元大气， Γ=0.65℃/100m◇11km到20km为等温大气，◇20km-30km为多元大气， Γ=-0.1℃/100m见p41例题3.2，公式中的Z为位势米。
五、压高公式的应用压高公式的应用广泛，在气象工作中一般最常用的是等温大气的压高公式(拉普拉斯压高公式)其中温度t多用气柱的平均温度tm代替 因为不考虑Rd和g的变化，所以压高公式中含有五个 物理量P1,P2,t(或tm), Z2，Z1，如果已知其中四个量， 则可计算另一未知量 压高公式在气象工作中应用有:１、海平面气压订正例：某测站海拔高度100m，某日十四时 测的气压为1012.5hpa,地面气温15.2oC,02时的气温8.4oC，求测站该日十四时的海平面气压２、测压定高在某山山麓Ａ点测得P1=1006.2hpa,t1=17.8oC,山顶Ｂ点同时测得P2=873.7hpa,t2=11.2oC ，问此山的相对高度为多少米？ ３、求气层厚度 ４、求气层的平均温度课外练习：１、已知某小山山脚处气压为1000hpa,气温为30C,山顶处气压为900hpa,气温为-20C,试求该山高 ２、已知某地的海拔高度为12.5m,某日2时和14时的地面气温分别为-20C和４0C, 14时的本站气压为1000hpa,试求该地14时的海平面气压。