n n长海峡的潮波潮流 1)1)前进波前进波 2)2)高低潮高低潮, ,流速达最大流速达最大; ;高潮与波向同高潮与波向同, , 低潮与波向反低潮与波向反 3) 3) 半潮面：半潮面：v=0v=0 4) 4)沿潮波方向看，北半球右岸的潮差大于左岸的潮差;南半球相反n n窄长半封闭海湾的潮波潮流（海湾长度不大于/4）1 1））驻波驻波2 2）高、低潮时，潮流流速处处为）高、低潮时，潮流流速处处为0 03 3））涨潮期间，潮流向湾内，涨至半潮面，流速最大；退潮期间，潮流向湾外，退至半潮面，流速最大4）湾口潮差比湾顶潮差小Review 定量结果注意： x起算点为坐标系原点，若x’表示某地距湾顶的长度，则x=x’- /4; t=0的时刻为湾顶低潮的时刻 （五）各种形态海区中潮波潮流特性的比较窄长半封闭海湾窄长半封闭海湾半封闭宽海湾（北半球）半封闭宽海湾（北半球）长海峡（北半球）长海峡（北半球）潮波潮波驻波驻波( (湾顶反射湾顶反射) )两驻波叠加两驻波叠加 湾顶反射湾顶反射 C作用前进波前进波潮流潮流来复流来复流涨向里涨向里 半潮半潮 顶顶(0) (0) 高潮高潮(0)(0) 口口(max) (max) 退向外退向外 半潮半潮 顶顶(0) (0) 低潮低潮(0)(0) 口口(max)(max)旋转流（流矢量逆时针旋旋转流（流矢量逆时针旋转）转）来复流来复流 高潮与波向同高潮与波向同 低潮与波向反低潮与波向反高低潮：最大高低潮：最大半潮面：半潮面：v=0v=0等潮时等潮时线线各地同时达到高低潮各地同时达到高低潮逆时针方向旋转（北）逆时针方向旋转（北）一组与潮波波向相垂直的线一组与潮波波向相垂直的线各地发生高潮时刻取决于潮各地发生高潮时刻取决于潮波的波速和波向波的波速和波向潮差潮差顶（大），口（小），离湾顶（大），口（小），离湾顶顶/4处为处为0 0岸边（大），中间（小），岸边（大），中间（小），有无潮点有无潮点Δ右> Δ左计算式计算式0ⅢⅤⅦ重点：a)各种海区潮汐、潮流的定性解释 b)计算：窄长半封闭海湾的潮位、潮流计算 6.用八分算潮法列出农历二十二日厦门和大连的高、低潮时厦门的高潮间隙0002 大连1055高潮时=[农历日期-1(或16)]0.8+高潮间隙厦门：(22-16) 0.8+0002=0450 0450+0612=11020450+1224=17141714+0612=2326高潮时：0450、1714低潮时：1102、2326大连： (22-16) 0.8+1055=1543 1543+0612=21551543-0612=09311543-1224=0319高潮时：0319、1543低潮时：0931、21557. 已知某正规半日潮港湾每当月中天时出现低潮，请列出该港农历初八的各次高、低潮时高潮间隙：0612(8-1) 0.8+0612=1148 1148-0612=05361148+0612=18001148+1224=2412高潮时：1148低潮时：0536、1800书书书书P232P232 8. 某年学生到某一正规半日潮海湾实习，初到之日(农历四月初五)观测得知该海湾18时26分为高潮时，请计算出第二天和农历二十日该海湾的高、低潮时，(5-1) 0.8+x=1826x=1514高潮间隙：1514-1224=0250 (6-1) 0.8+0250=0650 0650-0612=00380650+0612=13020650+1224=1914初六：高潮时：0650、1914低潮时：0038、1302二十：(20-16) 0.8+0250=0602 0602+1224=18260602+0612=12140602-0612=-0010高潮时：0602、1826低潮时：1214 六、中国近海的潮波性质，，其判断其判断标标准准为为：： F F＜＜0 0.5 5时时 正正规规半日潮半日潮 0.5≤F＜＜2时 不正不正规半日潮半日潮 2≤F＜＜4时 不正不正规日潮日潮 F≥4时 正正规日潮日潮分别为分别为M2、、K1、、O1分潮的振幅分潮的振幅。
渤海：渤海：不正规半日潮不正规半日潮黄海：黄海：正规半日潮、不正规半日潮正规半日潮、不正规半日潮东海：东海：正规半日潮、不正规半日潮正规半日潮、不正规半日潮南海：南海：不正规日潮、正规日潮不正规日潮、正规日潮 中国近海的潮差分布中国近海的潮差分布中国近海的潮差分布中国近海的潮差分布有以下特点：有以下特点：（（1））近近岸岸大大，，外外海海小小，，潮潮差差随随岸岸边边到到海海区区中央的距离增大而减小；中央的距离增大而减小；（（2））旋旋转转潮潮波波系系统统中中心心潮潮差差小小，，边边缘缘潮潮差差大；大；（（3）海湾顶端的潮差比湾口要大；）海湾顶端的潮差比湾口要大；（（4））潮潮波波传传播播方方向向，，右右岸岸的的潮潮差差比比左左岸岸的的要大要大；；（（5）黄、东海潮差大，渤、南海潮差小黄、东海潮差大，渤、南海潮差小渤海：渤海：中部中部2m2m，近岸，近岸3m3m，渤海湾顶，渤海湾顶4m4m以上以上黄黄海海：：中中央央2 2~3m3m，，辽辽东东南南岸岸3 3~8m8m，，山山东东、、江苏沿岸江苏沿岸4m4m以上以上东东海海：：浙浙江江、、福福建建沿沿岸岸7m7m以以上上，，杭杭州州湾湾8 8~9m9m南海：南海：南海北岸南海北岸3.5m3.5m，海南岛东岸，海南岛东岸1.8m1.8m M2 tidal constituentAmplitudePhase 七七 风暴潮风暴潮 （一）定义（一）定义1. 1.风暴潮（风暴潮（storm surges)storm surges)指由于强烈的大气扰动指由于强烈的大气扰动(strong air disturbance)(strong air disturbance)————如强风如强风(strong (strong wind)wind)和气压和气压(air pressure)(air pressure)骤变所招致的海面异常升高骤变所招致的海面异常升高(sea (sea levellevel‘ ‘s abnormal elevation) s abnormal elevation) 现象。
现象 2. 2. 风暴潮水位风暴潮水位从验潮曲线中把天文潮从验潮曲线中把天文潮(astronomic tide)(astronomic tide)和风暴和风暴潮潮(storm surges)(storm surges)分离开是首要任务从动力学分离开是首要任务从动力学观点，二者是非线性耦合，分离开很难通观点，二者是非线性耦合，分离开很难通常做法采用线性叠加原则分离法常做法采用线性叠加原则分离法 ( (二二) ) 分类分类按照诱发风暴潮的大气扰动按照诱发风暴潮的大气扰动(air disturbance)(air disturbance)的特征分类：的特征分类： 1. 1. 热带风暴（热带风暴（tropical stormtropical storm即台风即台风(typhoon)(typhoon)、飓风、飓风(hurricane)(hurricane)）：夏秋季常见）：夏秋季常见 三个阶段：先兆波、主振阶段、余震阶段三个阶段：先兆波、主振阶段、余震阶段2. 2. 温带气旋温带气旋(cyclone)(cyclone)：主要发生于冬、春季主要发生于冬、春季3. 3. 风潮风潮(wind tide)(wind tide)：： 中国北方黄渤海地区所特有，在春、秋过渡季节，中国北方黄渤海地区所特有，在春、秋过渡季节，由寒潮由寒潮(cold wave)(cold wave)或冷空气或冷空气(cold air)(cold air)所激发的风暴潮是所激发的风暴潮是显著的显著的 (三三) 风暴潮预报风暴潮预报(Forecast of storm surges) 分两大类： 1）经验统计预报；）经验统计预报；2）动力）动力-数值预报。
简称数值预报简称“经验预报经验预报”和和“数值预报数值预报”1.经验预报：经验预报： 用回归分析和统计相关建立风用回归分析和统计相关建立风(wind)和气压和气压(air pressure)与特定港口的经验预报方程或相关图表与特定港口的经验预报方程或相关图表2. 数值预报：数值预报： The National Hurricane Center forecasts storm surge using the SLOSH model, which stands for Sea, Lake and Overland Surges from Hurricanes. The model is accurate to within 20 percent.[SLOSH inputs include the central pressure of a tropical cyclone, storm size, the cyclone's forward motion, its track, and maximum sustained winds. Local topography, bay and river orientation, depth of the sea bottom, astronomical tides, as well as other physical features are taken into account, in a predefined grid referred to as a SLOSH basin. §7 The Atmosphere and the Ocean 大气与海洋大气与海洋 主要内容主要内容n n大气垂直分层n n大气成分n n大气运动n n大气环流n n台风n n海-气相互作用 1.Structure of the Atmosphere地球大气的垂直分层地球大气的垂直分层n nLayered (~ approximate thickness of layers)(~ approximate thickness of layers)n nTroposphereTroposphere对流层对流层 (weather zone) (~15 km)(weather zone) (~15 km)n nStratosphereStratosphere平流层平流层(~35 km)(~35 km)n nMesosphereMesosphere中层中层 (~30 km)(~30 km)n nThermosphere Thermosphere 热成层热成层(~415 km)(~415 km)n nExosphere Exosphere 逸散层逸散层( beyond 500 km from Earth)( beyond 500 km from Earth)n nBased on temperature variations n nTroposphere(Troposphere(对流层）对流层）n n温度随高度降低温度随高度降低n n大气铅直混合强大气铅直混合强n n气象要素水平分布不气象要素水平分布不均均n n主要天气现象和过程主要天气现象和过程的源地的源地n nStratosphereStratosphere（平流层）（平流层）n n底层温度变化不大，底层温度变化不大，上部温度随高度增加上部温度随高度增加而明显增高而明显增高n n大气层结稳定，铅直大气层结稳定，铅直运动很弱运动很弱n nMesosphere（中层）n n温度随高度升高降温度随高度升高降低得很快低得很快n n最冷层最冷层n nThermosphere（热成层）n n温度随高度增加而温度随高度增加而增加增加n n温度最高的层温度最高的层n n温度日变化可达上温度日变化可达上百度百度 20n n太阳的能量驱动着大气中的所有变化：冷暖和太阳的能量驱动着大气中的所有变化：冷暖和太阳的能量驱动着大气中的所有变化：冷暖和太阳的能量驱动着大气中的所有变化：冷暖和刮风、下雨。
刮风、下雨刮风、下雨刮风、下雨n n我们平常关心的大气层是对流层，我们平常关心的大气层是对流层，我们平常关心的大气层是对流层，我们平常关心的大气层是对流层，0-100-100-100-10公里大气越往上越稀薄，最后融合到宇宙空间大气越往上越稀薄，最后融合到宇宙空间大气越往上越稀薄，最后融合到宇宙空间大气越往上越稀薄，最后融合到宇宙空间n n虽然大气层没有真正的顶，一般我们认为大气虽然大气层没有真正的顶，一般我们认为大气虽然大气层没有真正的顶，一般我们认为大气虽然大气层没有真正的顶，一般我们认为大气层的厚度为层的厚度为层的厚度为层的厚度为1000100010001000公里n n如果没有特殊原因，大气温度也应该随高度单如果没有特殊原因，大气温度也应该随高度单如果没有特殊原因，大气温度也应该随高度单如果没有特殊原因，大气温度也应该随高度单调递减但现在有些层次温度是上升的，必须调递减但现在有些层次温度是上升的，必须调递减但现在有些层次温度是上升的，必须调递减但现在有些层次温度是上升的，必须有热源在平流层温度升高是臭氧的吸收，在有热源在平流层温度升高是臭氧的吸收，在有热源在平流层温度升高是臭氧的吸收，在有热源。
在平流层温度升高是臭氧的吸收，在热层是氧分子的吸收热层是氧分子的吸收热层是氧分子的吸收热层是氧分子的吸收 212、大气的成分n n大气的成份主要是氮（大气的成份主要是氮（大气的成份主要是氮（大气的成份主要是氮（N2,N2,占占占占78%)78%)，氧，氧，氧，氧 （（（（O2,O2,占占占占21%)21%)还有少量的还有少量的还有少量的还有少量的 HH2 2O, COO, CO2 2, O, O3 3, CH, CH4 4, N, N2 2O O 以以以以及惰性气体及惰性气体及惰性气体及惰性气体Ar, He, Ke,Ar, He, Ke,…….. ..n n如果只考虑大气中数量最多的气体，如果只考虑大气中数量最多的气体，如果只考虑大气中数量最多的气体，如果只考虑大气中数量最多的气体， NN2 2, O, O2 2, , 那那那那么这二种成分的比值一直到么这二种成分的比值一直到么这二种成分的比值一直到么这二种成分的比值一直到8080公里还是不变的，公里还是不变的，公里还是不变的，公里还是不变的，称为均匀混合层称为均匀混合层称为均匀混合层称为均匀混合层n n大气中变化最大的气体是大气中变化最大的气体是大气中变化最大的气体是大气中变化最大的气体是HH2 2OO和和和和OO3 3。
22大气的成分 23人类活动对以下大气成分的改变影响显著1.1.1.1.化石燃料和生物体的燃烧导致大气中化石燃料和生物体的燃烧导致大气中化石燃料和生物体的燃烧导致大气中化石燃料和生物体的燃烧导致大气中COCO2 2含量升高，含量升高，含量升高，含量升高，煤的燃烧导致煤的燃烧导致煤的燃烧导致煤的燃烧导致SOSO2 2含量升高含量升高含量升高含量升高2.2.2.2.汽车等的大量使用导致大气中废气增加和气溶胶含量汽车等的大量使用导致大气中废气增加和气溶胶含量汽车等的大量使用导致大气中废气增加和气溶胶含量汽车等的大量使用导致大气中废气增加和气溶胶含量增加3.3.3.3.人工固氮导致大气中氮的减少人工固氮导致大气中氮的减少人工固氮导致大气中氮的减少人工固氮导致大气中氮的减少4.4.4.4.人工制造的制冷剂人工制造的制冷剂人工制造的制冷剂人工制造的制冷剂CFCs(CFCs(氟氟氟氟里昂里昂里昂里昂) )的泄漏导致大气中的泄漏导致大气中的泄漏导致大气中的泄漏导致大气中CFCsCFCs含量增加，含量增加，含量增加，含量增加，CFCsCFCs在大气平流层分解后产生的氯在大气平流层分解后产生的氯在大气平流层分解后产生的氯在大气平流层分解后产生的氯造成平流层造成平流层造成平流层造成平流层OO3 3减少。
减少5. 5.COCO2 2等温室气体的增加导致气候变暖，温度升高后大等温室气体的增加导致气候变暖，温度升高后大等温室气体的增加导致气候变暖，温度升高后大等温室气体的增加导致气候变暖，温度升高后大气中水汽含量增加气中水汽含量增加气中水汽含量增加气中水汽含量增加工业革命（工业革命（1860年）之后，人类对大气或环境的改变影响在加大，而且，这种影年）之后，人类对大气或环境的改变影响在加大，而且，这种影响是达到了无法忽略的程度响是达到了无法忽略的程度 24CO2含量的增加 25最近1000年的温度变化（最近150年温度升高很快） 26最近130年的温度变化（最近30年温度升高很快） 27自上个世纪70年代末，平流层臭氧急剧减少 28右图：南极臭氧洞在加强左图：在2000年臭氧洞的面积是有记录以来最大的一次，已经延伸到了南美大陆 3. Atmospheric variables（气象要素）（气象要素）n nTemperature（气温）n nPressure (weight of overlying air, 1in Hg=33.86 mbweight of overlying air, 1in Hg=33.86 mb)- average surface pressure = 1013mbaverage surface pressure = 1013mb （气压）n nWater vapor-humidity/dew point/RH（湿度）n nWind-speed and direction（风） 3.1 Temperaturen nTemperature is a measure of the hotness or coldness of a substance.n nTemperature typically is measured in either Fahrenheit(华氏温标), Celsius(摄氏温标), or Kelvin(开氏温标). n nFahrenheit (1714, Germany): Fahrenheit (1714, Germany): n nFreezing of water at sea level = 32 degrees Fahrenheit Freezing of water at sea level = 32 degrees Fahrenheit n nBoiling = 212 degrees Fahrenheit Boiling = 212 degrees Fahrenheit n nThe scale is linear.The scale is linear.n nCelsius (1742, Sweden): Celsius (1742, Sweden): n nFreezing = 0 degrees Celsius Freezing = 0 degrees Celsius n nBoiling = 100 degrees Celsius Boiling = 100 degrees Celsius n nThe scale is linear. The scale is linear. n nKelvin (1800's, Lord Kelvin) Kelvin (1800's, Lord Kelvin) n nFreezing = 273 Kelvin Freezing = 273 Kelvin n nBoiling = 373 Kelvin Boiling = 373 Kelvin n nThe scale is linear. The scale is linear. n nK = degrees Celsius + 273 K = degrees Celsius + 273 l三种不同温标之间换算三种不同温标之间换算 3.2 Atmospheric pressure(气压气压)n n观测高度到大气上界单位面积上铅直空气柱的重量n n1hPa=1000dyn/cm2 ~1mb1mmHg=1.33hPa 1hPa=0.75mmHg气象学上规定：温度为０气象学上规定：温度为０ C，纬度为，纬度为45度的海平面的气度的海平面的气压作为标准大气压，称为压作为标准大气压，称为1个大气压，其值相当于个大气压，其值相当于760mmHg，或相当于，或相当于1013.25hPa n nMeteorologists generally measure air pressure in millibars (mb). n nAverage sea level pressure = 1013 mb Average sea level pressure = 1013 mb n nThe highest measured sea level pressure on Earth was The highest measured sea level pressure on Earth was 1084 mb (Agata, Siberia). 1084 mb (Agata, Siberia). n nThe lowest measured sea level pressure on Earth was The lowest measured sea level pressure on Earth was 870 mb (within a typhoon). 870 mb (within a typhoon). Isobars are in millibars• •Low pressure zone is where air density is lower than in Low pressure zone is where air density is lower than in surrounding areas because the air is warmer or has a higher surrounding areas because the air is warmer or has a higher moisture content.moisture content.• •High pressure zone is where air pressure is higher than in High pressure zone is where air pressure is higher than in surrounding area because of cooling or lower moisture content.surrounding area because of cooling or lower moisture content.水平气压场水平气压场 3.3 Humidityn nVapor pressure (e,水汽压)：湿空气中，由水汽所引起的那一部分压强n nSaturation vapor pressure (E,饱和水汽压)：当温度一定时，若从纯水的水表面逸入空气中的水分与从空气中进入水面的水分在数量上相同，此时水汽所造成的那部分压强．温度越高，E越大． 饱和饱和n n空气中水汽含量达到最大值的状空气中水汽含量达到最大值的状空气中水汽含量达到最大值的状空气中水汽含量达到最大值的状态态态态n n饱和时水汽含量只是饱和时水汽含量只是饱和时水汽含量只是饱和时水汽含量只是温度温度温度温度的函数的函数的函数的函数n n饱和时的水汽压叫饱和时的水汽压叫饱和时的水汽压叫饱和时的水汽压叫饱和水汽压饱和水汽压饱和水汽压饱和水汽压 e es sn n当当当当e = e = e es s, ,表示该温度下水汽压的表示该温度下水汽压的表示该温度下水汽压的表示该温度下水汽压的最大值最大值最大值最大值n蒸发和凝结速率相等n大气不是海绵：饱和不是指空气象海绵那样有容纳水汽的能力n饱和指蒸发和凝结处于平衡状态，多余的水汽将打破这一平衡。
n高温蒸发速率高，需要更多的水汽达到平衡因此饱和与温度有关 饱和水汽压与温度的关系饱和水汽压与温度的关系n n空气饱和时水汽分子产生的压力n n饱和需要的水汽分子数目虽温度增加而增加n n饱和水汽压与温度有关，但不是线性关系冰面与水面不同！Clausius-Clapeyron curve n nRelative Humidity (RH，相对湿度，相对湿度): 空气中实际水气压e与同温度下的饱和水气压E之比 RH=e/E*100%n nDew point (Td，露点，露点): 湿空气等压降温达到饱和时的温度 3.4 Windn nWind is simply the velocity of the air with respect to the earth. （空气相对于地面作水平运动）n nIn meteorology, we refer to the wind direction as the direction from which the wind is blowing. 蒲福风级表 风力等级划分标准（蒲福风级表）风力等级划分标准（蒲福风级表） 蒲福风级是英国人蒲福（蒲福风级是英国人蒲福（Francis Beaufort）于）于1805年根据风对地面（或年根据风对地面（或海面）物体影响程度而定出的风力等级。
常用以估计风速的大小后几经修海面）物体影响程度而定出的风力等级常用以估计风速的大小后几经修改，分成改，分成13个风级（个风级（0～～12级）1964年后，增至年后，增至18个等级（个等级（0～～17级） 4. The atmosphere in motion（大气（大气运动）运动）n nWarm air is less dense than cold air and moist air is less dense than dry air.n nLow air density results in rising air and low surface pressure n nHigh air density results in descending air and high surface pressure. 4.1 Density differences in the atmosphere result in pressure differences at the surface. 地面冷高压，高空低压地面暖低压，高空高压51 52 53气压梯度力和科氏力平衡下的气块运动气压梯度力和科氏力平衡驱动的空气运动称为气压梯度力和科氏力平衡驱动的空气运动称为地转风地转风 大尺度水平运动基本上是在水平气压梯度力和科氏力相平衡下维持的地转平衡运动。
大尺度水平运动基本上是在水平气压梯度力和科氏力相平衡下维持的地转平衡运动 4.2 Atmospheric Processesn nFluids (air and water) flow from areas of high pressure to areas of low pressure.n nChange in pressure across a horizontal distance is a pressure gradient.n nGreater the difference in pressure and the shorter the distance Greater the difference in pressure and the shorter the distance between them, the steeper the pressure gradient and the between them, the steeper the pressure gradient and the stronger the wind.stronger the wind.n nMovement of air across a pressure gradient parallel to Earth’s surface is called a wind n nwinds are named for the direction from which they come. In winds are named for the direction from which they come. In contrast, ocean currents are named for the direction towards contrast, ocean currents are named for the direction towards which they travel.which they travel. 低压涡旋的力和风向56离心力离心力 高压涡旋的力和风向57离心力离心力 58北半球和南半球的气旋运动北半球北半球南半球南半球 北半球气压梯度力、科氏力和摩擦力的作用下的运动59上图代表较高层大气的运动受力情况，在没有摩擦力的情况下，大气运动基本上图代表较高层大气的运动受力情况，在没有摩擦力的情况下，大气运动基本上是气压梯度力和科氏力平衡下的运动。
上是气压梯度力和科氏力平衡下的运动下图代表近地面层的大气运动受力情况，在有摩擦力的情况下，大气运动是气下图代表近地面层的大气运动受力情况，在有摩擦力的情况下，大气运动是气压梯度力、科氏力和摩擦力三者平衡下的运动压梯度力、科氏力和摩擦力三者平衡下的运动 地面低压对应着辅合上升运动，地面高压对应着辅散下沉运动60 61根据风向判断高压和低压 5. 大气环流大气环流n n5.1全球纬向风分布全球纬向风分布纬向风指的是大气风场的纬向（东纬向风指的是大气风场的纬向（东- -西）分西）分量，通常用量，通常用u u来表示相应地，南北方向来表示相应地，南北方向的分量称为经向风，用的分量称为经向风，用v v来表示地面风场和高空风场的分布既相似，也不地面风场和高空风场的分布既相似，也不完全一样完全一样 12-2和6-8月平均近地面风场63在北半球，我们通常在北半球，我们通常在北半球，我们通常在北半球，我们通常用用用用12-212-212-212-2月份的平均月份的平均月份的平均月份的平均代表冬季、代表冬季、代表冬季、代表冬季、6-86-86-86-8月份月份月份月份的平均代表夏季的平均代表夏季的平均代表夏季。
的平均代表夏季右图所示的是近地面右图所示的是近地面右图所示的是近地面右图所示的是近地面风的分布，箭头代风的分布，箭头代风的分布，箭头代风的分布，箭头代表气流的方向无表气流的方向无表气流的方向无表气流的方向无论是冬季或夏季，论是冬季或夏季，论是冬季或夏季，论是冬季或夏季，中高纬度一般吹西中高纬度一般吹西中高纬度一般吹西中高纬度一般吹西风，热带吹东风风，热带吹东风风，热带吹东风风，热带吹东风DJFJJA 平均的纬向风随高度和纬度的分布如果我们对纬向风分量在纬圈上作平均，可以得到纬向风随如果我们对纬向风分量在纬圈上作平均，可以得到纬向风随如果我们对纬向风分量在纬圈上作平均，可以得到纬向风随如果我们对纬向风分量在纬圈上作平均，可以得到纬向风随高度和纬度的变化在对流层，热带为东风，中高纬度为高度和纬度的变化在对流层，热带为东风，中高纬度为高度和纬度的变化在对流层，热带为东风，中高纬度为高度和纬度的变化在对流层，热带为东风，中高纬度为西风在平流层，冬半球是西风，夏半球是东风其中的西风在平流层，冬半球是西风，夏半球是东风其中的西风在平流层，冬半球是西风，夏半球是东风其中的西风在平流层，冬半球是西风，夏半球是东风。
其中的粗实线是东风和西风的分界线粗实线是东风和西风的分界线粗实线是东风和西风的分界线粗实线是东风和西风的分界线64 纬向平均的温度场分布65对流层大气吸收地球的长波辐射，赤道地区温度高，两极温度最低对流层大气吸收地球的长波辐射，赤道地区温度高，两极温度最低在平流层，臭氧吸收太阳紫外辐射，夏半球极地温度高，东半球在平流层，臭氧吸收太阳紫外辐射，夏半球极地温度高，东半球极极地温度最低地温度最低气压梯度力和科实力的平衡造成平流层夏半球吹东风、冬半球吹西风气压梯度力和科实力的平衡造成平流层夏半球吹东风、冬半球吹西风 热带地区为什么是东风？n n热带地区是东风意味着大气运动比地球自转慢，热带地区是东风意味着大气运动比地球自转慢，热带地区是东风意味着大气运动比地球自转慢，热带地区是东风意味着大气运动比地球自转慢，这是可以理解的地球自转带动大气运动，所这是可以理解的地球自转带动大气运动，所这是可以理解的地球自转带动大气运动，所这是可以理解的地球自转带动大气运动，所以，大气运动的速度最多只能等于地球的自转以，大气运动的速度最多只能等于地球的自转以，大气运动的速度最多只能等于地球的自转以，大气运动的速度最多只能等于地球的自转速度，也就是风速为零。
速度，也就是风速为零速度，也就是风速为零速度，也就是风速为零n n如果赤道地区是西风，说明大气运动的速度比如果赤道地区是西风，说明大气运动的速度比如果赤道地区是西风，说明大气运动的速度比如果赤道地区是西风，说明大气运动的速度比地球旋转还要快，这需要其他物理过程提供能地球旋转还要快，这需要其他物理过程提供能地球旋转还要快，这需要其他物理过程提供能地球旋转还要快，这需要其他物理过程提供能量才行n n在金星、木星和土星上，赤道地区确实是存在在金星、木星和土星上，赤道地区确实是存在在金星、木星和土星上，赤道地区确实是存在在金星、木星和土星上，赤道地区确实是存在西风的这种现象称为超级旋转，也就是比地西风的这种现象称为超级旋转，也就是比地西风的这种现象称为超级旋转，也就是比地西风的这种现象称为超级旋转，也就是比地球的自转还要快球的自转还要快球的自转还要快球的自转还要快66 5.2 热带辐合带(Inter-tropical convergence zone, ITCZ)67热带东北信风和东南信热带东北信风和东南信热带东北信风和东南信热带东北信风和东南信风在赤道附近地区形风在赤道附近地区形风在赤道附近地区形风在赤道附近地区形成的辅合区。
成的辅合区成的辅合区成的辅合区右图所示的是太平洋地右图所示的是太平洋地右图所示的是太平洋地右图所示的是太平洋地区近地面气流的流线，区近地面气流的流线，区近地面气流的流线，区近地面气流的流线，可以清楚地看出在赤可以清楚地看出在赤可以清楚地看出在赤可以清楚地看出在赤道地区有一个辅合带道地区有一个辅合带道地区有一个辅合带道地区有一个辅合带中高纬度地区有涡旋中高纬度地区有涡旋中高纬度地区有涡旋中高纬度地区有涡旋ITCZ 从降水量看热带辐合带上图，上图，上图，上图，1 1 1 1月份降水；下图，月份降水；下图，月份降水；下图，月份降水；下图，7 7 7 7月份降水月份降水月份降水月份降水热带地区有一个带状的降热带地区有一个带状的降热带地区有一个带状的降热带地区有一个带状的降水区，该降水带对应热水区，该降水带对应热水区，该降水带对应热水区，该降水带对应热带辐合带在热带太平带辐合带在热带太平带辐合带在热带太平带辐合带在热带太平洋东部和大西洋，辅合洋东部和大西洋，辅合洋东部和大西洋，辅合洋东部和大西洋，辅合带很窄在西太平洋和带很窄在西太平洋和带很窄在西太平洋和带很窄在西太平洋和印度洋，降水区由于季印度洋，降水区由于季印度洋，降水区由于季印度洋，降水区由于季风的作用而相对宽阔。
风的作用而相对宽阔风的作用而相对宽阔风的作用而相对宽阔68 5.3 哈德雷环流在在在在1818世纪，航海已相当发达，世纪，航海已相当发达，世纪，航海已相当发达，世纪，航海已相当发达，根据多年航海的经验，人们根据多年航海的经验，人们根据多年航海的经验，人们根据多年航海的经验，人们已知道在赤道的北侧存在东已知道在赤道的北侧存在东已知道在赤道的北侧存在东已知道在赤道的北侧存在东北信风，赤道的南侧存在东北信风，赤道的南侧存在东北信风，赤道的南侧存在东北信风，赤道的南侧存在东南信风18751875年，英国气候学家年，英国气候学家年，英国气候学家年，英国气候学家HadelyHadely根据地面观测到的热带信风根据地面观测到的热带信风根据地面观测到的热带信风根据地面观测到的热带信风推测，由于热带地区较热，推测，由于热带地区较热，推测，由于热带地区较热，推测，由于热带地区较热，空气上升，在大气高层向两空气上升，在大气高层向两空气上升，在大气高层向两空气上升，在大气高层向两极流去，在极地变冷下沉，极流去，在极地变冷下沉，极流去，在极地变冷下沉，极流去，在极地变冷下沉，在地面向赤道流去，构成一在地面向赤道流去，构成一在地面向赤道流去，构成一在地面向赤道流去，构成一个闭合的单圈环流。
个闭合的单圈环流个闭合的单圈环流个闭合的单圈环流69 单圈环流假想 (G. Hadley, 1735)单圈环流是哈德雷根据热力作单圈环流是哈德雷根据热力作单圈环流是哈德雷根据热力作单圈环流是哈德雷根据热力作用的结果提出来的，并没有用的结果提出来的，并没有用的结果提出来的，并没有用的结果提出来的，并没有考虑地球的自转作用考虑地球的自转作用考虑地球的自转作用考虑地球的自转作用如果没有地球自转，大气在经如果没有地球自转，大气在经如果没有地球自转，大气在经如果没有地球自转，大气在经圈方向的环流并是单圈的圈方向的环流并是单圈的圈方向的环流并是单圈的圈方向的环流并是单圈的但由于地球自转，经圈环流并但由于地球自转，经圈环流并但由于地球自转，经圈环流并但由于地球自转，经圈环流并不是单圈的不是单圈的不是单圈的不是单圈的70 三圈环流由于地球的自转，当大气自由于地球的自转，当大气自由于地球的自转，当大气自由于地球的自转，当大气自赤道流向高纬度时，科氏赤道流向高纬度时，科氏赤道流向高纬度时，科氏赤道流向高纬度时，科氏力的作用使得气流逐渐偏力的作用使得气流逐渐偏力的作用使得气流逐渐偏力的作用使得气流逐渐偏向东，再加上辐射形成的向东，再加上辐射形成的向东，再加上辐射形成的向东，再加上辐射形成的南北温度梯度的限制，哈南北温度梯度的限制，哈南北温度梯度的限制，哈南北温度梯度的限制，哈德雷环流只能在大约南北德雷环流只能在大约南北德雷环流只能在大约南北德雷环流只能在大约南北纬纬纬纬30303030度的地方下沉。
度的地方下沉度的地方下沉度的地方下沉在在在在20202020世纪世纪世纪世纪20202020年代人们提出了年代人们提出了年代人们提出了年代人们提出了旋转地球上三圈环流的理旋转地球上三圈环流的理旋转地球上三圈环流的理旋转地球上三圈环流的理论模型论模型论模型论模型: : : :71 5.4 费雷尔环流与哈德雷环流相反，费雷尔环流在较冷的与哈德雷环流相反，费雷尔环流在较冷的地方上升（大约南北纬地方上升（大约南北纬6060度的地方），度的地方），在较热的地方下沉（大约南北纬在较热的地方下沉（大约南北纬3030度的度的地方），这说明费雷尔环流并不是由热地方），这说明费雷尔环流并不是由热力因素驱动的力因素驱动的72 费雷尔环流平均来说，锋面和气旋的平均来说，锋面和气旋的平均来说，锋面和气旋的平均来说，锋面和气旋的多发区是在大约南北纬多发区是在大约南北纬多发区是在大约南北纬多发区是在大约南北纬60606060度的地方，在那里由度的地方，在那里由度的地方，在那里由度的地方，在那里由于锋面的作用，南边来于锋面的作用，南边来于锋面的作用，南边来于锋面的作用，南边来的暖气团平均来说呈上的暖气团平均来说呈上的暖气团平均来说呈上的暖气团平均来说呈上升运动。
所以，费雷尔升运动所以，费雷尔升运动所以，费雷尔升运动所以，费雷尔环流是动力驱动的环流是动力驱动的环流是动力驱动的环流是动力驱动的73 74锋面附近气流的运动情况锋面气旋附近暖空气上升锋面气旋附近暖空气上升 极区环流和哈德雷环流一样，极区环流在较暖的地和哈德雷环流一样，极区环流在较暖的地方上升，在较冷的地方下沉，也是由于方上升，在较冷的地方下沉，也是由于热力驱动的环流热力驱动的环流75 76经圈环流造成的气压，风，雨随纬度的带状分布 不同纬度的带状气候分布77 5.5 季风季风1 1 定义定义季风是大范围盛行风向随季节有显著变化的风系季风是大范围盛行风向随季节有显著变化的风系主要是由于海陆温度对比的季节性变化和地球上主要是由于海陆温度对比的季节性变化和地球上行星风系的季节性南北移动所致行星风系的季节性南北移动所致2 2 特点特点（（1 1）盛行风向随着季节变化有很大不同，甚至反向）盛行风向随着季节变化有很大不同，甚至反向（（2 2）夏季风与冬季风各有不同源地，其气团性质有）夏季风与冬季风各有不同源地，其气团性质有着本质上的差异着本质上的差异（（3 3）能够给天气现象造成明显不同的各种季节）能够给天气现象造成明显不同的各种季节全球三大季风区：印度季风区、东亚季风区、西非季风区全球三大季风区：印度季风区、东亚季风区、西非季风区 3 季风的影响因子n n海陆影响海陆热力性质的差异是季风形成的根本原因。
海海陆热力性质的差异是季风形成的根本原因海洋的比热容比陆地的大，升温降温比较慢，导洋的比热容比陆地的大，升温降温比较慢，导致在同一时间内，海洋与陆地气温不相同致在同一时间内，海洋与陆地气温不相同n n行星环流影响 以低纬度海区最为显著以低纬度海区最为显著n n青藏高原大地形影响 季风80亚洲大陆和海洋分布形成宣明的南北对比，它们之间温差随季节的季亚洲大陆和海洋分布形成宣明的南北对比，它们之间温差随季节的季节变化，使得该地区成为最典型的季风区节变化，使得该地区成为最典型的季风区夏季，陆地相对海洋较暖，气压较低，风自海洋吹向陆地，带来水汽夏季，陆地相对海洋较暖，气压较低，风自海洋吹向陆地，带来水汽和降水冬季，陆地相对海洋较冷，气压较高，风自陆地吹向海洋，和降水冬季，陆地相对海洋较冷，气压较高，风自陆地吹向海洋，气候寒冷干燥气候寒冷干燥 季风和海陆风形成的原理相似季风和海陆风形成的原理季风和海陆风形成的原理季风和海陆风形成的原理季风和海陆风形成的原理相似，但空间尺度和时相似，但空间尺度和时相似，但空间尺度和时相似，但空间尺度和时间尺度均大得多间尺度均大得多间尺度均大得多间尺度均大得多夏季像白天，冬季向晚上。
夏季像白天，冬季向晚上夏季像白天，冬季向晚上夏季像白天，冬季向晚上81 海陆风海陆风白天，由于太阳辐射，陆地上比海上暖，陆地上暖空气上升，海上较凉的空气下沉，形成海风 晚上由于红外辐射，地面降温比海面多，使海上暖，陆地上较凉，空气运动方向与白天相反，形成陆风 青藏高原对季风环流的影响青藏高原的热力作用加强了该地区的季风环流青藏高原的热力作用加强了该地区的季风环流青藏高原的热力作用加强了该地区的季风环流青藏高原的热力作用加强了该地区的季风环流高原的热力作用就像山谷风的原理一样，但空间高原的热力作用就像山谷风的原理一样，但空间高原的热力作用就像山谷风的原理一样，但空间高原的热力作用就像山谷风的原理一样，但空间和时间尺度较大夏季像白天，冬季像晚上和时间尺度较大夏季像白天，冬季像晚上和时间尺度较大夏季像白天，冬季像晚上和时间尺度较大夏季像白天，冬季像晚上83 季风季风不同季节海陆温差引起 夏季陆地比海上热得多，形成强的大陆热低压（季风低压） 夏季风由海洋吹向陆地 冬季陆地比海上冷得多，形成强的大陆冷高压，冬季风由陆地吹向海洋 由于地球自转的作用风向向右偏 夏季陆地比海上热得多，形成强的大陆热低压（季风低压） 冬季陆地比海上冷得多，形成强的大陆冷高压 夏季风由海洋吹向陆地冬季风由陆地吹向海洋 季风的影响Large seasonal temperature variations over land can produce major climatic changes in coastal regions. n nDuring summer months, a large low-pressure system forms over India and Southeast Asia in response to the heating of the land. Counterclockwise airflow around this system carries warm, moist air from the Indian Ocean over the continent where the moisture condenses as the air rises and cools. This results in a steady, heavy rain over the land that is referred to as the wet or summer monsoon.夏季风作用下，天气炎热、湿润、多雨夏季风作用下，天气炎热、湿润、多雨 nDuring winter months, the loss of heat from the land will cool the overlying air, producing a high-pressure system over the continent. Clockwise circulation around this system carries cool, dry air from the interior of the continent over the coastal regions. This is the dry, or winter, monsoon 冬季风作用下，天气寒冷、干燥、少雨冬季风作用下，天气寒冷、干燥、少雨 Seasonal influences: Monsoon climate冬天：东北风，来自陆地水汽少，加上位于低纬，天气热、干燥冬天：东北风，来自陆地水汽少，加上位于低纬，天气热、干燥夏天：西南风，来自海洋，携带大量水汽，降雨丰富夏天：西南风，来自海洋，携带大量水汽，降雨丰富 。