第5章

氣壓與空氣運動5.1、

氣壓5.2、風的形成5.3、大氣環流5.4、近地面層空氣的湍流運動5.5、風于農業生產5.1、氣壓5.1.1氣壓及其單位大氣受地球引力場作用而具有重量，地球表面單位面積上所承受的大氣柱的重量稱為大氣壓強

單位：帕斯卡（Pa）或百帕（hPa），1N·m-2=1PaP=hgρ

標準大氣壓P0：氣溫0℃，45°NS的海平面上，單位面積上的空氣重量

如ρ=1.293kg·m-3,g=9.80665m·s-2，P0為1013.25hPa換算：

1hPa=1mb；

760mm水銀柱高=1013.25hPa。5.1.1、氣壓的變化5.1.1.1氣壓隨高度的變化1．不同高度上的氣壓

2．壓高公式及其應用

ΔZ為兩地（或兩個高度）的高度差

Z1、Z2為兩地的海拔高度P1為較低處氣壓

P2為較高處氣壓tm為兩地（或兩個高度）的平均溫度。應用：不同高度上氣壓、溫度互算

推論：壓差一定氣層厚度與溫度成正比3、氣壓隨溫度的變化：溫度越高氣壓隨高度變化越慢海拔高度km0.01.53.05.59.016.0氣壓值hpa10008507005003001005.1.1.2、氣壓隨時間的變化氣壓的周期性變化是指在氣壓隨時間變化的曲線上呈現出有規律的周期性波動，明顯的是以日為周期和以年為周期的波動。（1）日變化：單峰型雙峰型其中以雙峰型最普遍單峰型：原因是溫度日變化

雙峰型：與一日間的增、降溫交替所產生的大氣半日振動周期和日月引起的大氣潮有關

氣壓日變幅隨緯度增高而減小，低緯度為3～5hPa,在緯度50°附近小于1hPa。我國低緯度地區為2.5～4hPa，中緯度地區為1～2.5hPa。(2)年變化大陸冬高夏低海洋冬低夏高。

影響：氣溫年變化，緯度，海陸性質、海拔高度及地形地勢等。通常，年變幅是大陸>海洋，高緯>低緯，低地勢>高地勢5.1.3氣壓場的表示方法（1826）氣壓的空間分布稱為氣壓場。氣壓場通常用等壓線或等壓面來表示。

5.1.3.1、等高面圖等高面海拔高度處處相等的面稱為等高面。等高面上氣壓相等的各點連成的曲線稱為等壓線：

5.1.3.2、等壓面圖：空間氣壓相等的點組成的曲面。850、700、500、300、200hPa標準等壓面。等壓面上等高線：將某一等壓面上高度相等的各點的連線稱為等高線。等壓線和水平氣壓分布的關系1、凡同一條等壓線經過的各地氣壓相等2、等壓線數值愈大的地方氣壓愈高：反之，則愈低。3、等壓線愈密的地方，表示該地氣壓在水平方向的變化愈大。等高線與氣壓的關系1、凡同一條等高線經過的各地氣壓相等2、等高線數值愈大的地方氣壓愈高：反之，則愈低。3、等高線愈密的地方，表示該地氣壓在水平方向的變化愈大。5.13.3、氣壓系統氣壓系統一般由等高面上的等壓線的分布特征確定。海平面上等壓線的各種組合形式稱為氣壓系統

1、低壓：由閉合等壓線構成的中心氣壓比四周低的區域

范圍強度加強減弱2、高壓：由閉合等壓線構成的中心氣壓比四周高的區域范圍強度加強減弱3低壓槽(簡稱槽)

是低壓向外伸出的狹長部分，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的方突出的部分。在槽中，各等壓線彎曲最大處的連線叫槽線。氣壓沿槽線最低，向兩邊遞增。槽的尖端，可以指向各個方向，但在北半球中緯度地區大多指向南方。因此，尖端指向北的稱為倒槽，指向東西的稱為橫槽，槽附近的空間等壓面類似山谷。

4高壓脊(簡稱脊)

是高壓向外伸出的狹長部分，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的方突出的部分。在脊中，各等壓線彎曲最大處的連線叫脊線。氣壓沿脊線最高，向兩邊遞減。脊附近的空間等壓面，類似山脊5鞍形氣壓區(簡稱鞍部)，是兩個低壓與兩個高壓交錯組成的中間區域，其附近空間等壓面形如馬鞍5.1.3.4、氣壓系統隨高度變化與溫度的關系1冷高壓：中心是冷區隨高度增加而減弱（蒙古高壓）2暖低壓：中心是暖區隨高度增加而減弱（臺風）3冷低壓：中心是冷區隨高度增加而加強（東北低壓）4暖高壓：中心是暖區隨高度增加而加強（西太平洋副熱帶高壓）5、溫壓場不對稱的氣壓系統:地面天氣圖上冷暖中心和高低氣壓中心不重合的氣壓系統.一般高壓軸線向暖區傾斜.低壓中心向冷區傾斜

5.2風的形成

5.21.風的概念空氣的運動可分為水平運動、垂直運動、環流運動、湍流運動等形式風：空氣的水平運動。風向（16方位）風速m/s（分級：蒲福風級13（17）級）風速與風級的關系VN=0.1+0.824N1.505

VNmax

=0.2+0.824N1.505+0.5N0.56

VNmin=0.824N1.505–0.5N0.56中央氣象局（十分鐘平均風速）

級數蒲福風級公尺／秒風級風速（m/s)0無風0.0-0.2靜,煙直上平靜0.00.0

1軟風

0.3-1.5煙示風向微波峰無飛沫0.10.1

2輕風

1.6-3.3感覺有風小波峰未破碎0.20.3

3微風

3.4-5.4旌旗展開小波峰頂破裂0.61.0

4和風

5.5-7.9吹起塵土小浪白沫波峰1.01.5

5勁風

8.0-10.7小樹搖擺中浪折沫峰群2.02.5

6強風

10.8-13.8電線有聲大浪白沫離峰3.04.0

7疾風

13.9-17.1步行困難破峰白沫成條4.05.5

8大風17.2-20.7折毀樹枝浪長高有浪花5.57.5

9烈風20.8-24.4小損房屋浪峰倒卷7.010.0

10狂風

24.5-28.4拔起樹木海浪翻滾咆哮9.012.5

11暴風

28.5-32.6損毀重大波峰全呈飛沫11.516.0

12颶風

32.7-36.9摧毀極大海浪滔天14.0-

1337.0-41.4

1441.5-46.1

1546.2-50.91651.0-56.0---

1756.1-61.25.2.2作用于空氣的力：氣壓梯度力，地轉偏向力，摩擦力，慣性離心力，1、氣壓梯度力：風的原動力，決定了風的方向

水平氣壓梯度：在水平方向上，垂直愈等壓線，由高壓指向低壓，單位距離的氣壓差。水平氣壓梯度力：由于水平氣壓梯度的存在，作用于單位質量空氣上的力。水平氣壓梯度力G的方向就是水平氣壓梯度的方向，即垂直與等壓線由高壓指向低壓。大小與水平氣壓梯度成正比。----------------------------------------------2、地轉偏向力

A=2VωSinφ

（1）地轉偏向力只是在物體相對于地面有運動時才產生。

（2）方向：在北半球，地轉偏向力垂直指向物體運動方向的右方。

（3）地轉偏向力只能改變物體運動的方向，不改變速度。

（4）水平地轉偏向力的大小同風速與所在緯度的正弦成正比。3、慣性離心力

V是空氣運動的線速度

ω是空氣運動的角速度

r是曲線的曲率半徑方向：與空氣的運動方向垂直，自曲率中心沿曲率半徑指向外緣。4、摩擦力R=-k·V

這四個力對空氣運動的影響是不一樣的。通常G是使空氣產生運動的直接動力，是最基本的力；低緯地區不考慮A，直線運動不考慮C，1～2公里以上，摩擦力K影響可以忽略不計。

5.2.3自由大氣中的風A地轉風自由大氣中在平直等壓線的氣壓場中形成的風。

白貝羅風壓定律：在北半球，背風而立，低壓在左，高壓在右，南半球相反。

B梯度風：自由大氣中空氣在曲線等壓線的氣壓場中形成的風氣壓梯度力、地轉偏向力、慣性離心力三個力達到平衡時的風

5.2.4摩擦層中的風

A、平直等壓線GAR

修正后的風壓定理：在北半球，人背風而立，高壓在右后方，低壓在左前方。

風速減小：中緯度地區陸地上55～65%，海洋上30～40%

風向與等壓線的交角：在陸地上約為25°～35°,海洋上約為10°～20°。B、摩擦層中曲線等壓線空氣質點受力有GACR

摩擦層中風的變化(1)日變化：近地面層白天午后風速最大，夜間和清晨風速小，摩擦層上層則是白天午后風速小，夜間風速大。

分界層約為50～100m；夏季可達300m；冬季20m。

風的日變化，一般晴天比陰天大；陸地比海洋大。(2)年變化

北半球中緯：最大值出現在冬季，最小值出現在夏季

我國大部分地區：春季是冷暖空氣交替時期，所以春季風速最大。(3)隨高度的變化

摩擦層中：風速隨高度升高風速增大。

到摩擦層頂：風速接近于地轉風速，風向與等壓線平行。

（4）風的陣性風向不停變化。風速時大時小5.3大氣環流地球上各種規模大氣運動的綜合表現。它是氣候形成的基本因子，也是天氣變化和氣候演變的重要背景條件。5.3.1太陽輻射和三圈環流單圈環流：哈得來環流圈設:1、地表均勻2、地球不自轉5.3.2地球自轉和三圈環流：1941年，美國氣象學家羅斯貝(Rossby)

設：地表均勻

5.3.2.1地球上的氣壓帶和風帶A氣壓帶7個：風帶7個5.3.3海陸熱力差異和大氣活動中心

概念由于海陸熱力差異，割斷了氣壓帶而形成的高、低氣壓中心。北半球冬季：近地層有兩個低壓中心，冰島低壓、阿留申低壓、大西洋副熱帶高壓、太平洋副熱帶高壓，都是半永久性活動中心。夏季：四個半永久性活動中心仍然存在，不過這時兩個低壓活動中心要比冬季弱一些，位置稍向東移；兩個高壓活動中心則比冬季強，一直伸展到大洋的西部。北半球氣壓帶和大氣活動中心

氣壓帶半永久性活動中心季節性活動中心

7月1月北半球副極地低壓帶冰島、阿留申低壓北美、蒙古高壓副熱帶高壓帶亞速爾、夏威夷高壓印度、北美低壓赤道低壓帶平均位置12～150N平均位置50S南半球副熱帶高壓帶南太平洋高壓南印度洋高壓南大西洋高壓澳洲高壓南非高壓澳洲低壓南美低壓南非低壓5.3.4季風和地方性風5.3.4.1季風：概念大范圍地區盛行風向隨季節轉換有顯著改變的大氣環流稱為季風。（1月和7月盛行風向改變大于120度，1月和7月盛行風向的頻率超過40%，1月和7月至少一個月平均風速超過3m/s)成因：由海陸的分布形成的熱力差異以及行星風帶的季節性移動形成。地理分布：1、東亞季風冬季風:寒冷、晴朗、干燥。夏季風：高溫、濕熱、多雨。冬季風比夏季風強。2、南亞季風11－3月氣溫溫和，降水稀少干季。6－10月盛行西南季風降水充雨季。4－5月降水稀少，氣溫很高酷熱難當熱季。5.4.2地方性風與地理