第五章氣壓與風(fēng)第一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四定義單位

大氣受到地球引力的作用，具有一定重量。地面上每平方米大約要承受十噸重的大氣柱的壓力，這個(gè)壓力、就是大氣壓力。我們常說某地氣壓多少，就是指該地的單位面積上所受到的大氣壓力或單位面積上大氣柱的重量。

一、氣壓概念和單位氣壓的單位用水銀柱高度毫米數(shù)表示(mmHg)。氣象上常用一種力的單位－毫巴(mb)作為氣壓?jiǎn)挝唬?hPa=1毫巴≈0.75毫米水銀柱高=3/4毫米水銀柱高。第二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、氣壓的變化氣壓大小——空氣柱重——空氣柱長(zhǎng)短（和觀測(cè)點(diǎn)位置有關(guān)）、密度（空氣柱溫度、水汽含量有關(guān)，溫度有周期變化），所以氣壓也有周期變化。（一）氣壓隨時(shí)間變化

1、周期變化因?yàn)門↓ρ↑P↑；T↑ρ↓P↓

所以一天中P夜>P白,P上午>P下午,一年中P冬>P夏2、非周期變化暖空氣到來P↓；當(dāng)冷空氣來臨，P↑這和天氣系統(tǒng)活動(dòng)有關(guān)。（二）氣壓隨高度變化大氣主要集中在低層，因此氣壓隨高度的增加而急劇遞減，如果海平面為1013hpa，那么在5.5km為500hpa,在20km為50hpa以下。

第三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四氣壓階

表示氣壓隨高度變化快慢的程度。指在垂直方向上氣壓改變1hpa時(shí)，高度變化的數(shù)值,也就是單位氣壓高度差。公式：h=8000×(1+αt)÷P

其中P：大氣壓(hpa)；T：氣柱溫度；α=1/273=0.0037

根據(jù)公式可計(jì)算出不同氣壓和不同溫度情況下的氣壓階:(1)當(dāng)T相同時(shí),氣壓越高地方,單位氣壓高度差越小，氣壓隨高度遞減越快(2)當(dāng)P相同時(shí)空氣柱T越高單位氣壓高度差越大，氣壓隨高度遞減越慢-40℃-20℃0℃20℃40℃1000hpa6.87.48.08.69.2500hpa13.714.816.017.218.3100hpa68.374.180.085.991.7第四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四P1—P2＝ρ·g·H－為氣柱中空氣的平均密度

靜止大氣中：重力加速度

氣柱厚度

所取兩點(diǎn)的高度Z1與Z2之差

氣體膨脹系數(shù)，等于1/273拉普拉斯壓高公式：Z＝18400(1+at)·lg(P1/P2)－兩點(diǎn)之間氣柱的平均溫度

第五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四例：已知某山腳處海拔高度為130米，在山腳下測(cè)得氣壓為1006hpa．氣溫為17.8℃;同時(shí),在山頂測(cè)得氣壓為873hpa，氣溫為11.2℃。求該山頂?shù)暮０胃叨仁嵌嗌倜?

解：已知P1＝1006hpa，t1＝17.8℃，Z1＝130m;

P2＝873hpa，t2＝11.2℃，求Z2＝?先求得兩點(diǎn)的平均溫度t＝14.5℃，代人公式Z2-130.0＝l8400(1十14.5/273)lg(1006/873)

解得Z2=1300米，即該山的海拔高度約為1300米．第六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、氣壓場(chǎng)（氣壓的空間分布）與氣壓系統(tǒng)（各種不同的氣壓形勢(shì)）1、等壓面

空間氣壓相等各點(diǎn)連接而成的面叫等壓面，通常用來表示氣壓的分布形式。2、氣壓場(chǎng)的基本形式

低壓：由一系列閉合等壓線構(gòu)成的，中心氣壓低，類似于凹陷盆地。（氣旋）

高壓：由一系列閉合等壓線構(gòu)成的，中心氣壓高，類似于凸起山丘。（反氣旋）

低壓槽（或槽）：從低壓向外伸出的狹長(zhǎng)區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的一方突出的部分。低壓槽中各等壓線彎曲最大處的連線稱為槽線，類似山谷。

高壓脊（或脊）：由高壓向外伸出的狹長(zhǎng)區(qū)域或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的一方突出部分。脊的各等壓線彎曲最大處的連線稱為脊線，類似山脊。鞍形場(chǎng)（鞍）：由兩個(gè)高壓與兩個(gè)低壓交錯(cuò)相對(duì)而形成的中間區(qū)域。第七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、氣壓系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)依據(jù)溫度場(chǎng)與氣壓場(chǎng)配置是否重合，即溫度場(chǎng)的高溫、低溫中心是否分別與氣壓場(chǎng)的高壓、低壓中心重合。（1）溫壓場(chǎng)對(duì)稱系統(tǒng)暖性高壓、冷性低壓、暖性低壓、冷性高壓；（2）溫壓場(chǎng)不對(duì)稱系統(tǒng)

大氣中氣壓系統(tǒng)的溫壓場(chǎng)配置絕大多數(shù)是不對(duì)稱的第八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第二節(jié)風(fēng)一、風(fēng)的基本概念二、作用于運(yùn)動(dòng)空氣的力三、空氣的水平運(yùn)動(dòng)第九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四定義一、風(fēng)的基本概念

風(fēng)的基本特性大氣中的風(fēng)速空氣相對(duì)于地面的運(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)。一般情況下，風(fēng)是指空氣運(yùn)動(dòng)的水平分量。風(fēng)向是指風(fēng)吹來的方向，常用十六方位表示。風(fēng)速是空氣在單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)的水平距離，常用米·秒-1為單位?？諝膺\(yùn)動(dòng)時(shí)，總是帶有亂流性的，在固定的空間位置上，表現(xiàn)出風(fēng)向和風(fēng)速的明顯變動(dòng)，此現(xiàn)象稱為風(fēng)的陣性。因此，在風(fēng)向、風(fēng)速的儀器測(cè)定和資料使用上，就有瞬時(shí)值和平均值兩種。

大氣中水平風(fēng)速一般為10°—102米·秒-1，最大可達(dá)百米以上。垂直運(yùn)動(dòng)速度比水平風(fēng)速小兩個(gè)量級(jí)，為10-2—10°米·秒-1，僅在局部范圍短時(shí)間內(nèi)才出現(xiàn)每秒幾米、十幾米的數(shù)值。第十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖4-2風(fēng)向方位圖

風(fēng)向通常用16個(gè)方位來表示，有的是用方位度(共分360度)。第十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、作用于運(yùn)動(dòng)空氣的力

水平氣壓梯度力

水平地轉(zhuǎn)偏向力

慣性離心力

摩擦力

當(dāng)空氣質(zhì)點(diǎn)作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到慣性離心力的作用。其大小為：

式中C為慣性離心力；V為空氣質(zhì)點(diǎn)的線速度；r為運(yùn)動(dòng)軌跡的曲率半徑。氣壓梯度是由高壓指向低壓的方向上(垂直于等壓線方向)，單位距離內(nèi)氣壓的改變量。其數(shù)值為其中Δp為Δn距離內(nèi)氣壓的改變量。氣壓梯度力的數(shù)值為：摩擦力(R)的方向和運(yùn)動(dòng)方向相反，其大小和運(yùn)動(dòng)速度成正比：R＝-KV式中K是摩擦系數(shù)，V為運(yùn)動(dòng)速度。

第十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四在轉(zhuǎn)動(dòng)的地球上，空氣除了受到氣壓梯度力的作用外，還受到由于地球自轉(zhuǎn)所造成的地轉(zhuǎn)偏向力的作用。水平地轉(zhuǎn)偏向力的大小可由下式表示：

A＝2ω·

V·

sinφ

式中ω

為地球自轉(zhuǎn)角速度，等于7.292xl0-5rad/s，V為風(fēng)速；φ為緯度。

（1）與風(fēng)速成正比

（2）與緯度成正比

（3）不論空氣運(yùn)動(dòng)方向怎樣改變，地轉(zhuǎn)偏向力總是垂直于運(yùn)動(dòng)方向。在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向的右方；在南半球指向左方。地轉(zhuǎn)偏向力只能改變運(yùn)動(dòng)的方向，不改變空氣相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度。第十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力和摩擦力雖然不能使空氣由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但卻能影響空氣運(yùn)動(dòng)的方向和速度。氣壓梯度力和重力既可以改變空氣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，又可以使空氣由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

氣壓梯度力是使空氣產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的直接動(dòng)力，最基本的力。

地轉(zhuǎn)偏向力對(duì)高緯地區(qū)或大尺度的空氣運(yùn)動(dòng)影響較大，而對(duì)低緯地區(qū)特別是赤道附近空氣的運(yùn)動(dòng)，影響甚?。?/p>

慣性離心力是空氣在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)起作用，在空氣做近似于直線運(yùn)動(dòng)時(shí)可以忽略不計(jì)；

摩擦力在摩擦層中起作用，而對(duì)自由大氣中的空氣運(yùn)動(dòng)不予考慮。

第十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四三、空氣的水平運(yùn)動(dòng)

自由大氣中的風(fēng)

摩擦層中的風(fēng)地方性風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)梯度風(fēng)第十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、地轉(zhuǎn)風(fēng)

（1）地轉(zhuǎn)風(fēng)的形成（概念）在等壓線平直的氣壓場(chǎng)中，空氣作水平運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力的作用，當(dāng)這兩力達(dá)到平衡，空氣就沿著與等壓線平行的方向作水平等速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的風(fēng)叫做地轉(zhuǎn)風(fēng)。

（2）地轉(zhuǎn)風(fēng)的方向地轉(zhuǎn)風(fēng)的方向與水平氣壓場(chǎng)之間的關(guān)系是，在北半球，背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左；南半球相反，這個(gè)規(guī)律稱為白貝羅風(fēng)壓定律。（一）自由大氣(高層大氣)中空氣的水平運(yùn)動(dòng)第十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四圖5.13地轉(zhuǎn)風(fēng)形成示意圖第十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（3）地轉(zhuǎn)風(fēng)的大小∵A=G即npDDr1=2ω·V·sinφ∴V=·Fsin1rnPDD2ω當(dāng)空氣密度和地理緯度一定時(shí)，地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速與氣壓梯度成正比。即地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速隨等壓線的疏密程度而變，當(dāng)?shù)葔壕€愈密（氣壓階小）時(shí)，地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速愈大。當(dāng)空氣的密度與氣壓梯度一定時(shí)，地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速與地理緯度的正弦成反比，即低緯度地轉(zhuǎn)風(fēng)大于高緯度。但由于低緯度氣壓梯度力很小，地轉(zhuǎn)風(fēng)也很小。

當(dāng)氣壓梯度和地理緯度不變時(shí)，地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速與空氣密度成反比。第十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、梯度風(fēng)

（1）概念在自由大氣中，當(dāng)空氣作水平曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用于空氣上的力，除了氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力外，還有慣性離心力，三力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)，稱為梯度風(fēng)。圖5.14高壓和低壓中的梯度風(fēng)第十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四綜上分析，可得出以下結(jié)論：

1)梯度風(fēng)是氣壓梯度力、慣性離心力和地轉(zhuǎn)偏向力三力平衡時(shí)的風(fēng)。北半球，低壓區(qū)的梯度風(fēng)按逆時(shí)針方向吹，高壓區(qū)的梯度風(fēng)按順時(shí)針方向吹；南半球則相反。

2)在等壓線為曲線的氣壓場(chǎng)中，梯度風(fēng)是平行于等壓線作等速運(yùn)動(dòng)。

3)北半球，梯度風(fēng)與水平氣壓場(chǎng)之間的關(guān)系仍為：在北半球，背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左；南半球則相反。即遵循白貝羅風(fēng)壓定律。第二十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）摩擦層中空氣的水平運(yùn)動(dòng)

在摩擦層里，運(yùn)動(dòng)著的空氣質(zhì)點(diǎn)除受水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、（慣性離心力）的作用外，還受摩擦力的作用。

摩擦風(fēng)：摩擦層中（無論是在等壓線平直的氣壓場(chǎng)，還是在等壓線彎曲的氣壓場(chǎng)），空氣質(zhì)點(diǎn)所受的水平氣壓梯度力與水平地轉(zhuǎn)偏向力、摩擦力、（慣性離心力）保持平衡條件下所產(chǎn)生的空氣水平運(yùn)動(dòng)。第二十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四1、等壓線平直的氣壓場(chǎng)

摩擦風(fēng)形成示意圖風(fēng)速：與水平氣壓梯度力成正比，與地面摩擦系數(shù)成反比。風(fēng)向：在北半球，背風(fēng)而立，高氣壓在右后方，低氣壓在左前方。南半球相反。第二十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

2、等壓線彎曲的氣壓場(chǎng)

由于地面摩擦力的作用，風(fēng)速比氣壓場(chǎng)中所應(yīng)有的梯度風(fēng)風(fēng)速要小，風(fēng)斜穿等壓線吹響低壓區(qū)。故低壓中的空氣是一面旋轉(zhuǎn)，一面向低壓中心輻合；高壓中的空氣則是一面旋轉(zhuǎn)，一面從高壓中心向外輻散。

圖5.16摩擦層低壓（a）和高壓（b）中的氣流第二十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（三）地方性風(fēng)與下墊面性質(zhì)密切相關(guān)的局部地區(qū)的風(fēng)，只有當(dāng)大范圍水平氣壓梯度力較弱才得以表現(xiàn)出來。1、海陸風(fēng)

由于海陸受熱不同造成的，以一天為周期隨晝夜交替而改變風(fēng)向的風(fēng)。白天吹海風(fēng)，夜晚吹陸風(fēng)。第二十四頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四2、山谷風(fēng)

指在山區(qū)或山坡由于周圍空氣受熱不同造成的，以一天為周期隨晝夜交替而改變風(fēng)向的風(fēng)。一般上午9-10點(diǎn)左右，由山風(fēng)—谷風(fēng)，正午谷風(fēng)最大，日落后谷風(fēng)—山風(fēng)。第二十五頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四3、焚風(fēng)由于空氣下沉運(yùn)動(dòng)，使空氣溫度升高而形成的又干又熱的風(fēng)。產(chǎn)生原因（1）濕空氣越過高山后，在背風(fēng)坡作下沉運(yùn)動(dòng)；（2）在高壓中，空氣下沉運(yùn)動(dòng)。

第二十六頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四4、峽谷風(fēng)

當(dāng)空氣由開闊地區(qū)進(jìn)入狹窄的谷口時(shí)，風(fēng)速被迫加大而形成的強(qiáng)風(fēng)。氣象稱這種現(xiàn)象為狹管效應(yīng)。峽谷風(fēng)的形成：主要是由于狹管效應(yīng)造成的。第二十七頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四第三節(jié)大氣環(huán)流

地球上各種規(guī)模大氣運(yùn)動(dòng)的綜合表現(xiàn)，稱為大氣環(huán)流一、單圈環(huán)流

假如地球表面是均勻一致的，并且沒有地球自轉(zhuǎn)，那么在赤道與極地之間形成的閉合大氣環(huán)流，這種只在赤道與極地之間才存在的大氣環(huán)流稱為單圈環(huán)流。第二十八頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四二、三圈環(huán)流

只受太陽輻射和地球自轉(zhuǎn)影響形成的環(huán)流稱為三圈環(huán)流。是大氣環(huán)流的理想模式。在地球上形成四個(gè)氣壓帶，即赤道低壓帶、副熱帶高壓帶、副極地低壓帶、極地高壓帶；三個(gè)環(huán)流圈，即熱帶環(huán)流圈（信風(fēng)環(huán)流圈）、中緯度環(huán)流圈、極地環(huán)流圈；四個(gè)行星風(fēng)帶，即赤道無風(fēng)帶、信風(fēng)帶（東北與東南）、西風(fēng)帶（西南與西北風(fēng)）、極地東風(fēng)帶。第二十九頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（一）熱帶環(huán)流圈

太陽輻射，赤道表面得到的熱量多，極地少，因此赤道表面空氣受熱膨脹，形成低壓，即赤道低壓帶；而極地的情況剛好相反形成極地高壓帶?？諝庥沙嗟郎峡昭亟?jīng)圈運(yùn)動(dòng)受地轉(zhuǎn)偏向力的影響，到了緯度30度時(shí)，氣流沿緯圈方向運(yùn)動(dòng)，空氣源源不斷從赤道上空流向緯度30度附近，最后空氣產(chǎn)生下沉運(yùn)動(dòng)，使緯度30度地面氣壓升高，形成副熱帶高壓帶。第三十頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四（二）極地環(huán)流圈由極地流向低緯度的冷空氣在緯度60度，與副熱帶高壓流來的暖空氣相遇，冷空氣居于暖空氣下面形成極鋒面，暖空氣沿鋒面上升到高空，分別向低緯和極地處流出，由于空氣從高空流出所以地面形成低壓帶，即副極地低壓帶。（三）中緯度環(huán)流圈副熱帶高壓（30度）流向副極地低壓（60度）的暖空氣，受極地流向60度的冷空氣抬升，在高空流向低緯。第三十一頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四

三、影響大氣環(huán)流的主要因子

1、太陽輻射；

2、地球自轉(zhuǎn)；

3、海陸分布；

4、地形第三十二頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四四、季風(fēng)由于大范圍的海洋和陸地的熱力差異，引起的大氣的環(huán)流，通常以一年為周期，隨季節(jié)的改變而改變風(fēng)向的風(fēng)。這種風(fēng)冬季由大陸吹向海洋，夏季由海洋吹向大陸。

季風(fēng)的形成除了主要受海陸熱力差異影響外，還受行星風(fēng)帶的季節(jié)位移影響（主要是由于北半球的東北信風(fēng)帶和南半球的東南信風(fēng)帶，會(huì)隨著太陽直射點(diǎn)的南北移動(dòng)也南北移動(dòng)）。第三十三頁(yè)，共三十八頁(yè)，編輯于2023年，星期四我國(guó)的季風(fēng)狀況夏季

歐亞大陸形