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文檔簡介
航海氣象學(xué)與海洋學(xué)2大氣環(huán)流影響航海的海洋環(huán)境要素3船舶海洋水文氣象觀測4課程結(jié)構(gòu)1氣象學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)影響航海的主要天氣系統(tǒng)及其天氣特征56船舶氣象信息的分析和應(yīng)用氣壓氣溫大氣概況大氣水平運(yùn)動(dòng)風(fēng)第一章氣象學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)大氣濕度云降水霧能見度大氣概況知識(shí)點(diǎn):一、大氣成分二、大氣垂直結(jié)構(gòu)重點(diǎn):大氣中的易變成分及其作用;對流層主要特征;摩擦層和自由大氣。幾個(gè)重要的專業(yè)術(shù)語大氣(Atmosphere):包圍地球表面的整個(gè)大氣層。氣象要素(Meteorology
elements):反映大氣狀態(tài)的物理量或物理現(xiàn)象,主要有:氣溫、氣壓、風(fēng)、濕度、云、能見度和天氣現(xiàn)象。天氣(Weather):指一定區(qū)域在較短時(shí)間內(nèi)各種氣象要素的綜合表現(xiàn)。天氣表示大氣運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)狀態(tài)。氣候(Climate):指某一區(qū)域天氣的多年平均特征,其中包括各種氣象要素的多年平均及極值。氣候表示長時(shí)間的統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果。一、大氣成分大氣主要由多種氣體(氮、氧、氬、二氧化碳和臭氧等)、水汽和懸浮的雜質(zhì)構(gòu)成。干空氣(Dryair):除水汽和雜質(zhì)以外的混合氣體。干空氣主要成分:氮(78.09%)、氧(20.95%)、氬(0.93%)三項(xiàng)約占總體積的99.97%。次要成分:二氧化碳(0.03%)、氫、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有氣體(0.01%)。大氣是可壓縮氣體,大氣密度隨高度增加而迅速減少。觀測表明,10公里以內(nèi)集中了大氣質(zhì)量的75%,35公里以下則達(dá)99%,近地面空氣標(biāo)準(zhǔn)密度為1.293kg/m-3,大氣的總質(zhì)量為5.3ⅹ1018kg,約為地球質(zhì)量的百萬分之一。其中影響天氣、氣候變化的主要大氣易變成分為二氧化碳、臭氧和水汽。大氣中的易變成分1.二氧化碳(carbondioxide):平均含量0.03%,若達(dá)到0.2%以上,就對人體有害。二氧化碳能強(qiáng)烈地吸收和放射長波輻射,對地面和大氣的溫度分布有重要影響,類似溫室效應(yīng),直接影響氣候變遷。含量城市多于農(nóng)村,冬季多于季夏,室內(nèi)多于室外。大氣中的易變成分2.臭氧(ozone):主要存在于20-40公里氣層中,又稱臭氧層(Ozonsphere)。臭氧是吸收太陽紫外線的唯一大氣成分,若沒有臭氧層,人類和動(dòng)物、植物將受到紫外線的傷害。臭氧空洞臭氧層空洞是大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空域。1985年英國南極考察隊(duì)在南緯60°地區(qū)觀測發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞,引起世界各國極大關(guān)注。
成因:一種學(xué)說認(rèn)為,人類大量使用的氯氟烷烴化學(xué)物質(zhì)使臭氧濃度減少,從而造成臭氧層的嚴(yán)重破壞。另一種認(rèn)為太陽活動(dòng)南極臭氧層空洞是一種自然現(xiàn)象。關(guān)于臭氧層空洞的成因,尚有待進(jìn)一步研究。大氣中的易變成分3.水汽(vapour):含水汽的空氣叫做濕空氣(wetair)。空氣中的水汽含量隨緯度、時(shí)間、地點(diǎn)而變化。濕空氣在同一氣壓和溫度下,只有干空氣密度的62.2%。大氣中水汽含量范圍在0~4%,具有固、氣、液三態(tài),是常溫下發(fā)生相變的唯一大氣成分,它也是造成云、雨、雪、霧等現(xiàn)象的主要物質(zhì)條件。水汽能強(qiáng)烈地吸收和放出長波輻射,并在相變過程中吸收和放出潛熱能,對地面和空氣的溫度影響很大。大氣中的易變成成分4.雜質(zhì):懸浮在空氣中的固體或液體微粒,主要包括塵埃、煙粒、細(xì)菌、病毒、花粉和微小鹽粒等。它們主要集中在大氣的低層,影響能見度,能吸收部分輻射,并對太陽輻射具有散射作用。在水汽相變過程中,雜質(zhì)可以作為凝結(jié)核。二、大氣垂直結(jié)構(gòu)大氣上界:大氣上界的高度,常常因科學(xué)家們根據(jù)和目的不同而結(jié)果相差很大,因此要精確劃定大氣層上界的高度并為眾人公認(rèn),始終是科學(xué)研究的一個(gè)難題。
一般以物理現(xiàn)象發(fā)生的最高高度為上界。極光發(fā)生在高緯度不同高度上,最高達(dá)到1000-1200Km稱為大氣的物理上界。由衛(wèi)星探測的大氣上界為2000-3000Km。大氣的垂直分層根據(jù)氣溫、水汽的垂直分布、大氣擾動(dòng)和電離現(xiàn)象等要素的變化規(guī)律,可以將大氣分為五個(gè)層次。1.對流層(Troposphere)2.平流層(Stratosphere)3.中間層(Mesosphere)4.熱層(Thermosphere)5.逸散層(Exosphere)大氣垂直分層1.
對流層(Troposphere):下界為地面,上界隨緯度和季節(jié)變化,平均厚度10-12km。通常在高緯為6-8km,中緯度10-12km,低緯度17-18km。夏季對流層的厚度比冬季高。對流層集中了大氣質(zhì)量的80%和全部水汽,與人類關(guān)系最為密切,大氣中幾乎所有的物理和化學(xué)過程都發(fā)生在該層。對流層具有三個(gè)主要特征。對流層中三個(gè)主要特征⑴
氣溫隨高度而降低。平均幅度為-0.65℃/100m。即=0.65℃/100m稱γ為對流層中氣溫垂直遞減率。⑵具有強(qiáng)烈的對流和湍流運(yùn)動(dòng)。是引起大氣上下層動(dòng)量、熱量、能量和水汽等交換的主要方式。⑶氣象要素沿水平方向分布不均勻。如溫度、濕度等。根據(jù)大氣運(yùn)動(dòng)的不同特征通常將對流層分為:摩擦層(frictionlayer):摩擦層又稱邊界層,從地面到
1-1.5km高度。其厚度夏季高于冬季,白天高于夜間,大風(fēng)和擾動(dòng)強(qiáng)烈的天氣高于平穩(wěn)天氣。湍流輸送是該層的基本運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),多渦動(dòng),各種氣象要素都有明顯的日變化。該層水汽、雜子含量多,因而低云、霧、霾、浮塵等出現(xiàn)頻繁。
自由大氣(freeatmosphere):摩擦層以上稱自由大氣。摩擦作用忽略不計(jì),大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較簡單和清楚。自由大氣的基本運(yùn)動(dòng)形式是層流,氣流多波狀系統(tǒng)。對流層頂:厚度約為1-2km,溫度隨高度呈等溫或逆溫狀態(tài)。2.平流層(Stratosphere):厚度:自對流層頂?shù)酱蠹s55km。特點(diǎn):空氣主要是水平運(yùn)動(dòng);水汽含量少;氣溫隨高度升高而遞增(20~40km氣溫突增,形成臭氧層);氣層穩(wěn)定利于飛機(jī)飛行。3.
中間層(Mesosphere):厚度:自平流層頂?shù)?5km左右。特點(diǎn):氣溫隨高度迅速下降;又稱高空對流層。4.
熱層(Thermosphere):厚度:85-800km。特點(diǎn):氣溫隨高度迅速增加;空氣處于高度電離狀態(tài),又叫電離層。
5.逸散層(Exosphere):厚度:熱層頂以上??筛哌_(dá)3000km,地球大氣向宇宙空間逸散的過渡區(qū)域。大氣的垂直結(jié)構(gòu)氣溫(AirTemperature)基本概念和知識(shí)點(diǎn):氣溫的概念;太陽、地面和大氣輻射;空氣增熱和冷卻方式;氣溫隨時(shí)間的變化;氣溫的空間分布。重點(diǎn):常用的溫標(biāo)及其換算;氣溫的日年變化;氣溫的空間分布;氣溫垂直遞減率。一、氣溫的定義和溫標(biāo)氣溫(AirTemperature)是大氣的重要狀態(tài)參數(shù)之一,是天氣預(yù)報(bào)的直接對象。氣溫的分布和變化與氣壓場、風(fēng)場、大氣穩(wěn)定度以及云、霧、降水等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。1.定義:氣溫是表示空氣冷熱程度的物理量??諝獾睦錈岢潭?,實(shí)質(zhì)上是反映空氣分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。當(dāng)空氣獲得熱量時(shí),其分子運(yùn)動(dòng)的平均速度增大,平均動(dòng)能增加,氣溫升高。反之當(dāng)空氣失去熱量時(shí),其分子運(yùn)動(dòng)平均速度減小,平均動(dòng)能隨之減少,氣溫就降低。氣溫可以通過溫度表或溫度計(jì)直接測得。干、濕球溫度表溫標(biāo)2.溫標(biāo):溫度的數(shù)值表示法稱溫標(biāo)。常用的溫標(biāo)有三種。
①攝氏溫標(biāo)℃:把水的冰點(diǎn)溫度定為0℃,沸點(diǎn)為100℃,多數(shù)非英語國家使用。
②華氏溫標(biāo)
F:水的冰點(diǎn)溫度定為32
F,沸點(diǎn)212
F。一些英語國家多使用。攝氏與華氏的關(guān)系:③絕對溫標(biāo)(K氏溫標(biāo))K:水的冰點(diǎn)溫度定為273K,沸點(diǎn)為373K(由英國物理學(xué)家Kelvin提出)。多用于理論計(jì)算。關(guān)系:K=273+C或T=t+273太陽、地面和大氣輻射射輻的基本特性:在自然界中凡高于絕對零度的物體均發(fā)出電磁波,電磁波按其波長分為γ射線、X射線、可見光、紅外線和無線電波。物體因放射輻射消耗內(nèi)能而使本身的溫度降低,同時(shí)又因吸收其它物體放射的輻射能并轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能而使本身的溫度增高。短波輻射(0.15~4μm);長波輻射(3~120μm)太陽、地面和大氣輻射輻射能量的大體分配地球表面凈輻射收支隨緯度變化地球表面接收到的太陽輻射隨緯度是不均勻的,而地球表面放出的長波輻射隨緯度變化不大,因此,全年平均而言,赤道熱帶地區(qū)得到熱量,極地高緯地區(qū)失去熱量。大氣和海洋中熱量的經(jīng)向交換,使各緯度帶的年平均氣溫變化保持恒定。三、空氣增熱和冷卻方式空氣的增熱和冷卻受下墊面的影響很大。下墊面是泛指不同性質(zhì)的地球表面。下墊面與空氣之間的熱量交換途徑有以下幾種:1.
熱傳導(dǎo)(Conduction):空氣與下墊面之間,通過分子熱傳導(dǎo)過程交換熱量,又稱感熱。地面和大氣都是不良的熱導(dǎo)體。僅在貼近地面幾厘米以內(nèi)明顯,故通常不予考慮。2.輻射(Radiation):地氣系統(tǒng)熱量交換的主要方式。地面吸收太陽短波輻射,放射出長波輻射加熱大氣。如白天輻射增溫,夜間輻射冷卻。3.水相變化:水有液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間的變化。液體水蒸發(fā),吸收熱量;水汽凝結(jié)放出熱量。一般下墊面水蒸發(fā),吸收熱量;上空水凝結(jié)放出熱量。從而通過水相變化將下墊面的熱量傳給上層大氣。4.對流(Convection):一般將垂直運(yùn)動(dòng)稱對流,對流分熱力對流和動(dòng)力對流。由于空氣受熱不均引起有規(guī)則的暖濕空氣上升、干冷空氣下沉,稱熱力對流。由于動(dòng)力作用造成的對流運(yùn)動(dòng)稱動(dòng)力對流,如空氣遇山爬升等。5.平流(Advection):某種物理量的水平輸送稱平流。它是大氣中異地間熱量傳輸?shù)淖钪匾绞?,范圍大,持續(xù)時(shí)間長。如“南風(fēng)送暖、北風(fēng)送寒、東風(fēng)送濕、西風(fēng)送干”,前者是溫度平流,后者是濕度平流。6.湍流(Turbulence):曾稱亂流,是空氣不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。湍流是摩擦層中熱量、能量和水汽交換的主要方式。綜上所知,空氣與下墊面之間的熱量交換是通過多種途徑進(jìn)行的。通常,地面與大氣之間的熱量交換以輻射為主,湍流和水相變化次之;各地空氣之間的熱量交換以平流為主。上下層空氣之間的熱量交換以對流和湍流為主。以上均為非絕熱過程。空氣的增熱和冷卻主要是非絕熱過程引起的。四、氣溫隨時(shí)間的變化大氣的熱量主要來自下墊面,所以氣溫具有與下墊面溫度類似的周期性變化。如午熱晨涼、夏暖冬寒反映了氣溫日、年變化的一般規(guī)律。1.氣溫的日變化
diurnalvariationoftemperature日變化:一天中氣溫有一個(gè)最低溫度和最高溫度。陸地上最低氣溫出現(xiàn)在日出前,最高氣溫夏季出現(xiàn)在14~15點(diǎn),冬季出現(xiàn)在13~14點(diǎn)。海洋上最高值滯后陸地1~2小時(shí)。氣溫的日較差:一日中最高氣溫與最低氣溫之差。其大小與緯度、季節(jié)、下熱面性質(zhì)、海撥高度及天氣狀況有關(guān)。一般有:低緯>高緯;陸上>海上;夏季>冬季;晴天>陰天;低海撥>高海撥2.氣溫的年變化
annualvariationoftemperature年變化:一年中月平均氣溫有一個(gè)最高值和一個(gè)最低值。陸地:北半球:最高在七月份,最低在一月份。南半球:最高在一月份,最低在七月份。海洋:比陸地遲后一個(gè)月,即最高在八月,最低在二月年較差:一年中月平均最高氣溫與月平均最低氣溫之差。它與下熱面的性質(zhì)、緯度和海拔等有關(guān)。高緯>低緯;陸上>海上;海拔低>海拔高3.氣溫的非周期性變化氣溫的變化時(shí)刻受著大氣運(yùn)動(dòng)的影響,所以有時(shí),氣溫的實(shí)際變化并不像上述周期性日年變化那樣簡單,而表現(xiàn)出明顯的非周期性變化。例如3月以后,我國江南正是春暖花開的時(shí)節(jié),卻常常因?yàn)槔淇諝獾幕顒?dòng)而有突然轉(zhuǎn)冷的現(xiàn)象。秋季,正是秋高氣爽的時(shí)候,往往也會(huì)因?yàn)榕諝獾膩砼R而突然回暖。所以,某地氣溫除了由太陽輻射而引起的周期性變化外,還有大氣的運(yùn)動(dòng)引起的非周期性變化。實(shí)際氣溫的變化,就是這兩個(gè)方面共同作用的結(jié)果。如果前者的作用大,則氣溫呈周期性變化;相反,就呈非周期性變化。但從總的趨勢來看,氣溫日、年變化的周期性還是主要的。五、氣溫的空間分布1.氣溫的水平分布海平面平均氣溫從赤道向高緯遞減,南半球等溫線大約與緯圈平行,北半球由于海陸分布不均勻,等溫線不與緯圈平行。①夏半球的等溫線比較稀疏,冬半球較密集②冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向極地,而夏季相反。這是因?yàn)樵谕痪暥壬希敬箨憸囟缺群Q鬁囟鹊?,夏季大陸溫度比海洋溫度高的緣故。③北半球冬季大洋西部從低緯向東北方向伸出一個(gè)暖脊直達(dá)大洋東部中高緯海域。這是兩個(gè)強(qiáng)大暖流黑潮、灣流所致。7月海平面平均氣溫分布1月海平面平均氣溫分布灣流黑潮溫度脊“寒極”和“熱赤道”④在南半球不論冬夏,最低氣溫均出現(xiàn)在南極地區(qū),而在北半球只有夏季在北極,冬季在西伯利亞東北部(佛科揚(yáng)斯克)和格陵蘭,稱為“寒極”(ColdPole)。⑤近赤道附近存在一個(gè)高溫帶,1月和7月平均氣溫均高于25℃,稱這個(gè)高溫帶稱為“熱赤道”(HeatEquator)。平均在10
N左右。全球平均氣溫為14.3℃
,極端最高氣溫63℃(索馬里),極端最低氣溫-94℃(南極附近)。2.氣溫的垂直分布在對流層中氣溫隨高度上升而降低,氣溫隨高度遞減的快慢可用氣溫垂直遞減率γ表示:
γ=0.65℃/100m式中:?T表示高度增加?Z時(shí),相應(yīng)的氣溫變化量。?Z的單位通常取100m.負(fù)號(hào)表示氣溫隨高度增加而減小。通常γ>0。當(dāng)γ=0時(shí)表示等溫。當(dāng)γ<0時(shí)表示逆溫。逆溫既在某一氣層中,氣溫隨高度增加而升高。
氣壓AtmospherePressure
問題1何謂氣壓?2氣壓如何變化?3為什么高壓對應(yīng)晴好天氣、低壓對應(yīng)陰雨天氣?3海平面氣壓場的基本形式1氣壓梯度(pressuregradient)4氣壓系統(tǒng)隨高度的變化5氣壓概述1氣壓講座結(jié)構(gòu)2氣壓的變化1氣壓的變化影響氣壓變化的因素氣壓隨高度的變化氣壓隨時(shí)間的變化氣壓概述氣壓與天氣氣壓與天氣之間有著密切的關(guān)系,有時(shí)稱氣壓表為晴雨表。如高壓控制下是,晴朗、少云、微風(fēng)好天氣;低壓控制下是陰雨、大風(fēng)和低能見度壞天氣。氣壓單位在標(biāo)準(zhǔn)情況下(即氣溫為0℃,緯度為45°的海平面上),760mm水銀柱高的大氣壓稱一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,相當(dāng)于1013.25hPa(百帕)(hecto-pascal)P=w/s=ρghs/s=ρgh
(大氣壓強(qiáng)公式)P:氣壓;ρ:水銀密度;h:水銀柱高度;g:重力加速度;s:水銀柱截面積。1hPa=3/4mmHg1mmHg=4/3hPa
1mb=1hPa
氣壓定義
指單位截面積上大氣柱的重量稱大氣壓強(qiáng),簡稱氣壓。氣壓的變化影響氣壓變化的因素?zé)崃σ蛩兀簻囟雀?,空氣受熱膨脹,空氣密度變小,氣壓下降;溫度低,空氣冷卻收縮,空氣密度變大,氣壓升高。動(dòng)力因素:包括水平氣流的輻合和輻散、空氣密度變化和空氣的垂直運(yùn)動(dòng)。氣流水平輻合時(shí),空氣聚積,產(chǎn)生空氣的堆積,導(dǎo)致氣壓上升;水平輻散時(shí),空氣離散,產(chǎn)生空氣的擴(kuò)散,導(dǎo)致氣壓下降。垂直運(yùn)動(dòng)和氣壓變化關(guān)系水平輻合、輻散與垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)系氣壓的變化氣壓隨高度的變化根據(jù)氣壓的定義,隨著高度的增加,氣柱變短,空氣密度變小,氣壓減小。在海平面上氣壓最大(約1000hPa),到大氣上界減為零。氣壓總是隨著高度的增加而降低。高度km01.535.59121620.524313648氣壓hPa100085070050030020010050301051單位氣壓高度差在垂直氣柱中,氣壓每改變一個(gè)單位所對應(yīng)的高度變化值稱為單位氣壓高度差。在同一氣壓下,氣溫越高,密度越小,單位氣壓高度差越大。因此,若氣壓變化1hPa,則高溫處高度差大于低溫處高度差。在同一氣溫下,氣壓越高,密度越大,單位氣壓高度差越小。航海實(shí)際工作中,近似認(rèn)為高度每增加8米,氣壓下降1hpa。氣壓的變化氣壓隨時(shí)間的變化日變化:氣壓的日變化以12h為周期,一日內(nèi)有兩個(gè)高值和兩個(gè)低值。最高值:上午9-10時(shí);次高值:晚間21-22時(shí)。最低值:下午15-16時(shí);次低值:凌晨3-4時(shí)。最高和最低與氣溫的變化有關(guān),日較差低緯>高緯。年變化:氣壓的年變化隨緯度增大而增大,在中高緯度最明顯,概括為以下幾種類型:大陸型:冬季氣壓高,夏季氣壓低,年較差大。
海洋型:冬季氣壓低,夏季氣壓高,年較差小。高山型:最高值出現(xiàn)在夏季,最低值出現(xiàn)在冬季。低壓槽和槽線低氣壓低壓高氣壓高壓高壓脊和脊線鞍型場均壓區(qū)低壓帶海平面氣壓場的基本型式高壓帶高壓(HighPressure)由閉合等壓線圍成,中心氣壓比周圍高的系統(tǒng)??臻g等壓面向上凸起,形似山丘。低壓(LowPressure,Depression)由閉合等壓線圍成,中心氣壓比周圍低的系統(tǒng)。空間等壓面向下凹,形如盆地。低壓槽和槽線(Trough)由低壓向外延伸出來的狹長區(qū)域,或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的一方凸出的部分,簡稱槽。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處的連線,稱槽線(Trough-Line)??臻g等壓面類似山谷。槽線槽線高壓脊和脊線(Ridge)由高壓向外延伸出來的狹長區(qū)域,或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的一方凸出的部分,簡稱脊,脊中曲率最大點(diǎn)的連線稱脊線(RigheLine)??臻g等壓面類似山脊。脊線低壓帶、高壓帶、鞍形區(qū)低壓帶:兩高壓之間的狹長區(qū)域。高壓帶:兩低壓之間的狹長區(qū)域。鞍形區(qū):相對兩高壓和兩低壓組成的中間區(qū)域,簡稱鞍。鞍形區(qū)氣壓梯度(pressuregradient)定義:在水平方向上單位距離內(nèi)氣壓的改變量稱水平氣壓梯度,用
-ΔP/Δn表示。方向:垂直于等壓線,由高壓指向低壓。其物理意義表示了由于空間水平氣壓分布不均勻而作用在單位體積空氣上的力。大?。喝Q于等壓線的疏密程度。等壓線愈密,-ΔP/Δn愈大,風(fēng)力愈大,反之亦然。單位:百帕/赤道度。
1赤道度≈111Km≈60e大氣的水平運(yùn)動(dòng)—風(fēng)基本概念和知識(shí)點(diǎn):風(fēng)的概念;作用于空氣質(zhì)點(diǎn)上的力;自由大氣中的平衡運(yùn)動(dòng)。重點(diǎn):風(fēng)的表示方法;各種力的表示方法及其物理意義;地轉(zhuǎn)風(fēng);梯度風(fēng)。
一、風(fēng)(Wind)概述定義:
空氣相對于下墊面的水平運(yùn)動(dòng),稱為風(fēng)(Wind)。它是矢量,有大小和方向。風(fēng)速(WindSpeed):風(fēng)速是指單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上的位移。單位有:m/s、Km/h、nmile/h、Kn(節(jié))等。換算關(guān)系:1Km/h=0.28m/s;1m/s=3.6Km/h;1Kn=1.852Km/h≈0.5m/s;1m/s≈2Kn風(fēng)向(WindDirection):風(fēng)向是指風(fēng)的來向,常用16個(gè)方位(EWSNNESENWSWNNEENEESESSESSWWSWWNWNNW)或度數(shù)(0
~360
)來表示。風(fēng)力(WindForce):根據(jù)風(fēng)對地面或海面的影響程度又劃出風(fēng)力等級(jí)。國際上采用的風(fēng)力等級(jí)從0~12共13個(gè)等級(jí),(BeaufortScaleofWindForce)我國現(xiàn)采用17個(gè)等級(jí)。參見P19《風(fēng)力等級(jí)表》。風(fēng)壓(WindPressure):風(fēng)壓是指與風(fēng)向垂直的單位面積所受的壓力。近似表示為:P=0.0625V2。風(fēng)的陣性和日、年變化陣性:在摩擦層中,由于湍流作用,風(fēng)表現(xiàn)為忽大忽小的陣性。實(shí)際上風(fēng)的陣性就是小尺度的湍渦迭加在大型流場上造成的結(jié)果。因此在測風(fēng)時(shí),要求取其平均值。一日內(nèi)陣性最強(qiáng)在午后,一年中陣性最強(qiáng)在夏季。日變化:通常在近地面午后風(fēng)速大,夜間清晨風(fēng)速小。風(fēng)的日變化幅度,晴天比陰天大,夏季比冬季大,陸地比海洋大。年變化:因地而異。二、作用于大氣的力重力(gravity):大小為g≈9.8m/s2,方向向下,指向地水平氣壓梯度力(pressuregradientforce):
由于作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力在水平方向上分布不均勻,引起氣壓梯度力。大小為:;方向:垂直等壓線從高壓指向低壓。
(1)Gn與ρ成反比,Gn與氣壓梯度成正比。
(2)ρ一定時(shí),大,等壓線密集,Gn大。
(3)一定時(shí),ρ大,空氣濃密,Gn小。
(4)若=0,兩地沒有氣壓差Gn=0無風(fēng)。Gn是使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。水平地轉(zhuǎn)偏向力(deflectionforceofearthrotation)
由于地球自轉(zhuǎn),作用在運(yùn)動(dòng)物體上產(chǎn)生使運(yùn)動(dòng)物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力,稱地轉(zhuǎn)偏向力,又稱可科利奧里力(Coriolisforce)或科氏力。大小為:An=2ωVsinφω=7.292×10-5/sω:地轉(zhuǎn)角速度V:風(fēng)速φ:緯度方向:北半球,恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)90度,南半球相反.討論:(1)An是物體相對于地球運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生的,靜止物體不受其作用。(2)An是虛擬力,只改變物體的運(yùn)動(dòng)方向,不改變速度。(3)An在北半球恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)的右方,南半球相反。(4)An與sinφ成正比,兩極最大,赤道上為零。慣性離心力(CenteifugalForce)
C
指物體在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一種虛擬力。大小:與向心力相等。表達(dá)式:C=V2/r
方向:與向心力相反。r為曲率半徑摩擦力(FrictionForce)
R
運(yùn)動(dòng)物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生的力。表達(dá)式:R=-μV
方向與運(yùn)動(dòng)物體相反。式中V為物體運(yùn)動(dòng)速度;μ為摩擦系數(shù)三、自由大氣中典型的水平平衡運(yùn)動(dòng)1.地轉(zhuǎn)風(fēng)(GeostrophicWind)
在自由大氣中,當(dāng)水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí)(Gn+An=0),空氣沿等壓線作無磨擦的等速直線運(yùn)動(dòng),稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。地轉(zhuǎn)風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速公式:
Gn+An=0(1)Vg與水平氣壓梯度成正比,即等壓線密集,Vg大。(2)Vg與空氣密度成反比,氣壓梯度一定時(shí),高空的Vg大于低空的Vg。(3)Vg與緯度的正弦成反比,低緯Vg大于高緯Vg。(4)赤道及其附近不遵守地轉(zhuǎn)風(fēng)原則。風(fēng)壓定律(Buysballot’slaw)在自由大氣中,風(fēng)沿等壓線吹,背風(fēng)而立,北半球高壓在右,低壓在左;南半球高壓在左,低壓在右。它明確地揭示了氣壓場與風(fēng)場之間的關(guān)系。地轉(zhuǎn)風(fēng)速計(jì)算方法在地面圖上,取一個(gè)緯距Δn≈111Km=60nmile,
ρ=1293g/m3,ω=7.29×10-5s-1;若取ΔP=1hPa
則:(m/s)當(dāng)ΔP≠1hPa時(shí),(m/s)等壓面上的地轉(zhuǎn)風(fēng)
2.梯度風(fēng)
(GradientWind)定義:在自由大氣中,當(dāng)水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力達(dá)到平衡時(shí),空氣沿等壓線作水平、無摩擦、等速作曲線運(yùn)動(dòng)。在自由大氣中,空氣的水平圓周運(yùn)動(dòng)稱為梯度風(fēng)(GradientWind)。梯度風(fēng)可以看成是水平氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三者平衡時(shí)的水平運(yùn)動(dòng)。即:低壓(氣旋)中的梯度風(fēng)北半球在低壓區(qū)(氣旋)中風(fēng)繞中心逆時(shí)針方向吹,氣壓梯度力沿半徑指向中心,地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都沿半徑指向外緣。三力平衡時(shí)
或低壓(氣旋)中的梯度風(fēng)
則式中表示低壓中的梯度風(fēng)速,解這個(gè)以為未知數(shù)的一元二次方程,得:根號(hào)前應(yīng)取正號(hào)才有意義。高壓(反氣旋)中的梯度風(fēng)三力平衡:根號(hào)前應(yīng)取負(fù)號(hào)才有意義。氣壓梯度和梯度風(fēng)的大小受反氣旋曲率限制。曲率愈大(r愈小),氣壓梯度愈小,梯度風(fēng)也小。反之相反。氣旋和反氣旋的梯度風(fēng)公式:
即:高壓中:
此為高壓梯度風(fēng)速的極限值梯度風(fēng)的討論1.在氣旋中:G=A+C,只要?dú)鈮禾荻群吞荻蕊L(fēng)按一定比例增大,三力的平衡總可建立。因此,氣旋中氣壓梯度和風(fēng)速可以任意大。2.在反氣旋中:A=G+C,當(dāng)氣壓梯度和梯度風(fēng)按一定比例增大時(shí),C比A增大的快,三力不能保持平衡。只有使氣壓梯度和梯度風(fēng)減小,才能三力保持平衡。3.最大水平氣壓梯度的分布,高壓邊緣較大,越近中心越小。曲率小處等壓線密集,曲率大處等壓線稀疏。4.在中高緯度高壓風(fēng)速大,低緯風(fēng)速小。梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較地轉(zhuǎn)風(fēng):低壓中的梯度風(fēng):高壓中的梯度風(fēng):因此,在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時(shí),Va>Vg>Vc。實(shí)際上低壓中的風(fēng)比高壓大,原因是低壓中大,不受限制。緯度30°60°90°低壓梯度風(fēng)8.15.24.6地轉(zhuǎn)風(fēng)9.65.54.8高壓梯度風(fēng)14.36.05.1梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較hPa/赤道度低壓(氣旋)平直等壓線高壓(反氣旋)r(km)r(km)10020050010002000-2000-1000-500-25014.55.15.75.96.16.26.46.67.29.427.58.910.511.311.812.513.314.318.7不存在39.912.114.816.317.318.720.723.8不存在在標(biāo)準(zhǔn)空氣密度下,緯度50處梯度風(fēng)風(fēng)速(m/s)梯度風(fēng)和地轉(zhuǎn)風(fēng)(m/s)隨緯度變化四、摩擦層中的風(fēng)(FrictionLayerWind)在地面天氣圖上,由于地面的摩擦作用,實(shí)際風(fēng)不沿等壓線吹,而與等壓線存在一個(gè)交角,并偏向低壓。此時(shí)的平衡為:地面實(shí)際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小,方向偏低壓一側(cè)。摩擦層中的風(fēng)摩擦層中的風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)摩擦層中的風(fēng)壓定律在北半球摩擦層中,風(fēng)斜穿等壓線吹,背風(fēng)而立,高壓在右后方,低壓在左前方。在南半球高壓在左后方,低壓在右前方。摩擦層中的風(fēng)由于摩擦力的作用,北半球,低壓中風(fēng)斜穿等壓線以逆時(shí)針方向向中心輻合,高壓中的風(fēng)斜穿等壓線以順時(shí)針方向向外輻散。北半球摩擦層中低壓和高壓的氣流在摩擦層中,地面實(shí)際風(fēng)與等壓線的夾角取決于下墊面的粗糙度、大氣穩(wěn)定度和緯度。通常在中緯度陸地上夾角為35-45
,海面上為10-20
。在陸地上實(shí)際風(fēng)速約為相應(yīng)地轉(zhuǎn)風(fēng)速的1/3-1/2(35-50%),在海上約為地轉(zhuǎn)風(fēng)速的3/5-2/3(60-70%)。在氣壓梯度不隨高度變化的前提下,風(fēng)隨高度的變化主要取決于摩擦力隨高度的變化。在北半球,風(fēng)速隨高度增大,風(fēng)向逐漸右偏;在南半球,風(fēng)速隨高度增大,風(fēng)向逐漸左偏。五、實(shí)際風(fēng)的確定和風(fēng)隨高的變化地轉(zhuǎn)風(fēng)地面風(fēng)氣壓場與風(fēng)場
地面圖高空圖六、地形動(dòng)力作用對風(fēng)的影響當(dāng)氣流遇到孤立的山峰與島嶼時(shí),有繞山峰兩側(cè)而過的現(xiàn)象,并且在迎風(fēng)面風(fēng)速增強(qiáng),在背風(fēng)面風(fēng)速減弱。在背風(fēng)面還會(huì)產(chǎn)生氣旋式和反氣旋式渦流,如圖所示。山脈的阻擋作用和繞流,使實(shí)際風(fēng)向與根據(jù)大范圍氣壓場確定的風(fēng)向之間可能發(fā)生顯著偏差,其差值可達(dá)900,甚至1800。因此在背風(fēng)面常形成低壓或低壓槽。繞流和阻擋作用繞流岬角效應(yīng)因陸地(如山脈盡頭或半島附近)向海中突出造成氣流輻合,流線密集,風(fēng)力明顯增強(qiáng),稱為岬角效應(yīng),如圖所示。如南非的好望角,是個(gè)令航海者生畏的地方,因岬角效應(yīng)而助長了那里的狂風(fēng)惡浪。我國山東半島的成山頭附近海面,偏北風(fēng)通常比周圍要大1—2級(jí)左右,有中國“好望角”之稱。岬角效應(yīng)海岸效應(yīng)
因摩擦作用,當(dāng)氣流沿海岸線方向流動(dòng)時(shí),如果陸地在氣流方向的右側(cè),流線會(huì)變密,氣流增強(qiáng);反之,如果陸地在氣流方向的左側(cè),流線會(huì)變疏,氣流減弱。如圖所示。大氣濕度基本概念和知識(shí)點(diǎn):濕度的概念;濕度的表示方法;濕度的變化;大氣中水汽凝結(jié)途徑。重點(diǎn):濕度的表示方法;濕度的日年變化。大氣濕度一、濕度的定義和表示方法濕度(Humidity):是表示大氣中水汽含量多少或空氣潮濕程度的物理量。大氣中的水汽是形成云、霧和降水等天氣現(xiàn)象的主要因子,同時(shí)對船運(yùn)貨物是否受潮變質(zhì)有很大的影響。通常表示大氣濕度的物理量有下列幾種。絕對濕度(absolutehumidity)a
:單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量(實(shí)際上就是水汽密度)。單位為g/cm3,g/m3。它直接表示空氣中含水汽的多少,絕對濕度大,水汽含量多,絕對濕度小,水汽含量少。絕對濕度不能直接測量,一般通過查算<濕度查算表>獲得。水汽壓(vapourpressure)e
:指大氣中水汽所引起的那部分壓強(qiáng)稱水汽壓。單位與氣壓相同。它表示空氣中水汽含量的多少,水汽壓大,水汽含量多,水汽壓小,水汽含量少。水汽壓也不能直接測得,查算<濕度查算表>獲得。飽和水汽壓(saturationvapourpressure)E:指空氣達(dá)到飽和時(shí)的水汽壓。飽和空氣中的水汽壓是溫度的函數(shù),即E=E(T),隨著溫度的升高而增大。它表示空氣“吞食”水汽的能力,不反映空氣中水汽含量的多少。相對濕度(relativehumidity)f
:指空氣中的實(shí)際水汽壓(e)與同溫度下的飽和水汽壓的百分比,即:f=e/E×100%。當(dāng)f<100%未飽和;當(dāng)f=100%飽和;當(dāng)f>100%過飽和。它表示空氣距離飽和的程度,不直接反映空氣中水汽含量的多少。露點(diǎn)
(dewpoint)td
:指空氣中水汽含量不變且氣壓一定時(shí),降低溫度使其空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度,稱為露點(diǎn)溫度。單位與氣溫相同。它表示空氣中水汽含量的多少,水汽含量多,露點(diǎn)高;水汽含量少,露點(diǎn)低。通常以e為引數(shù)查算<露點(diǎn)查算表>獲得。溫度—露點(diǎn)差(t-td)
:它的大小反映空氣距離飽和程度。t-td=0飽和;t-td>0未飽和;t-td愈大,f愈小。另外,若濕球溫度趨于干球溫度,說明相對濕度大,一般有霧或降水。二、大氣中水汽的分布大氣中的水汽主要來自下墊面的蒸發(fā),水汽的凝結(jié)或凝華改變水汽的含量,其分布是不均勻的。垂直分布:絕對濕度隨高度的增加而迅速減小。在2公里高度處不足地面的1/2,5公里處減到地面1/10,90%的水汽集中在3公里以下的低層大氣中。水平分布:絕對濕度的水平分布與氣溫的水平分布基本一致。它與下墊面性質(zhì)(如海面、陸地、沙漠、冰面等)關(guān)系密切。赤道地區(qū)大,隨緯度的增高而遞減。三、濕度的日年變化水汽壓的日年變化:日變化與氣溫的一致,最高值出現(xiàn)在午后,最低值在清晨。年變化與氣溫的年變化相似,最高值出現(xiàn)在7~8月份,最低值出現(xiàn)在1~2月份。絕對濕度的日年變化:日變化與溫度的日變化一樣,最高值出現(xiàn)在午后,最低值出現(xiàn)在清晨。年變化與溫度的年變化趨勢一致,極大值出現(xiàn)在夏季(7月,8月),極小值出現(xiàn)在冬季(1月,2月)。相對濕度的日年變化:日變化與氣溫的日變化相反,最大值在清晨,最小值在午后。相對濕度的年變化在季風(fēng)盛行時(shí),夏季大冬季小,而內(nèi)陸相反。四、大氣中水汽凝結(jié)途徑水汽含量不變降低溫度:大氣存在許多冷卻過程可以降低溫度,除上升運(yùn)動(dòng)中的絕熱冷卻外,還有輻射冷卻、平流冷卻、湍流冷卻和接觸冷卻等過程。氣溫不變增加水汽:增加水汽的途徑主要是蒸發(fā),如水面蒸發(fā)和云雨滴在下降過程中的蒸發(fā)等。蒸發(fā)量的大小主要取決于水面上空氣的飽和差(Ew-e)和風(fēng)速的大小。飽和差和風(fēng)速越大時(shí),蒸發(fā)量越大。兩者同時(shí)作用:若增加水汽和降低溫度同時(shí)進(jìn)行,將加速凝結(jié)過程。濕度與貨運(yùn)某些海上運(yùn)輸貨物因受潮而遭受貨損。貨損的原因是貨艙“出汗”和貨物“出汗”,前者水滴凝結(jié)于艙頂、艙壁,而后者水滴凝結(jié)于貨物上。一般而言,若艙內(nèi)溫度低于艙外露點(diǎn),最好不要通風(fēng);若艙內(nèi)溫度高于艙外露點(diǎn),有必要開艙通風(fēng)。云和降水基本概念和知識(shí)點(diǎn):云的定義;云的形成和分類;降水的性質(zhì);降水量。重點(diǎn):云的物理分類;各種云的特征及伴隨的天氣;云的國際縮寫符號(hào);降水的性質(zhì);降水量。云(Cloud)一、云定義:云是由大量的小水滴、小冰晶或兩者混合物組成的懸浮在空中的可見聚合體。云不僅可以反映當(dāng)時(shí)天氣狀況,同時(shí)也可預(yù)示未來天氣,“看云識(shí)天”就是這個(gè)道理。云層能阻擋太陽和大氣輻射,影響氣溫和風(fēng)的日變化;某些云能產(chǎn)生陣性大風(fēng)、雷雨、冰雹、龍卷等惡劣天氣。云的形成條件:水汽條件:充足的水汽使空氣達(dá)到飽和狀態(tài)。冷卻條件:上升運(yùn)動(dòng)促使未飽和的空氣絕熱上升降溫達(dá)到飽和狀態(tài)。凝結(jié)核:可以促使水汽在一定溫度下凝結(jié)長大。故此,上升運(yùn)動(dòng)+水汽條件→云形成;下沉運(yùn)動(dòng)→云消散。云的物理分類按照大氣中上升運(yùn)動(dòng)的不同特點(diǎn),將云分為積狀云、層狀云和波狀云。積狀云:由不穩(wěn)定層結(jié)的自由對流發(fā)展而形成的云。積狀云是大氣層結(jié)不穩(wěn)定作用的產(chǎn)物,所以又稱對流云。特點(diǎn):塊狀,孤立分散,垂直發(fā)展的云塊,底部水平,頂部隆起呈圓弧狀,云內(nèi)不穩(wěn)定,水平范圍小。種類:積云(Cu)、積雨云(Cb)和卷云(Ci)。晴天陣雨雷雨大風(fēng)冰雹層狀云層狀云:在穩(wěn)定大氣層結(jié)中,由系統(tǒng)性的抬升運(yùn)動(dòng)而形成的云。如暖鋒抬升作用。特點(diǎn):均勻成層,呈薄幕狀,水平范圍大,云頂如云海,云內(nèi)較穩(wěn)定。種類:卷層云(Cs)、高層云(As)、雨層云(Ns)、層云(St)。波狀云波狀云:在穩(wěn)定大氣層結(jié)中,由大氣波動(dòng)作用所產(chǎn)生的云。常形成在逆溫層上下。特點(diǎn):波浪起伏狀的碎云塊和云片,云頂常有逆溫層,水平范圍較大。種類:卷積云(Cc)、高積云(Ac)、層積云(Sc)波狀云的形成按云底高度分類
二、降水(Precipitation)降水:大氣中的水汽凝結(jié)(或凝華)物,從空中降到地面的現(xiàn)象。種類:雨、毛毛雨、凍雨雨夾雪、雪、冰雹、冰粒、冰針等。降水的性質(zhì):連續(xù)性降水:指來自Ns和As的降水,具有持續(xù)穩(wěn)定的性質(zhì),常在10h以上。如暖鋒降水。間歇性降水:指來自Sc和厚薄不均勻的As的降水,降水強(qiáng)度時(shí)大時(shí)小、時(shí)降時(shí)止,變化緩慢。陣性降水:指來自Cb和濃積云的降水,降水強(qiáng)度變化很快,驟降驟止,天空時(shí)明時(shí)暗,持續(xù)時(shí)間較短,幾十分鐘到幾小時(shí),常伴有陣性大風(fēng)。降雨量等級(jí)表(單位:mm)
降雪量等級(jí)表(單位:mm)降水量和降水強(qiáng)度 降水(包括近地面凝結(jié)出的露水)未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失,在水平面上所積聚的水層深度,稱為降水量,以mm為單位表示。單位時(shí)間內(nèi)的降水量,稱為降水強(qiáng)度。常用“mm/h”、“mm/d”等單位表示。我國氣象部門規(guī)定的常用降水量分級(jí)情況如表所示。等級(jí)零星小雨小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨陣雨12小時(shí)總降雨量<0.10.1~4.95.0~14.915.0~29.930.0~69.970.0~139.9≥140.012小時(shí)內(nèi)陣雨累計(jì)時(shí)間小于5小時(shí),降雨量不超過15mm24小時(shí)總降雨量<0.10.1~9.910.0~24.925.0~49.950.0~99.9100.0~199.9≥200.0等級(jí)零星小雪小雪中雪大雪陣雪12小時(shí)總降雪量<0.10.1~0.91.0~2.9≥3.012小時(shí)內(nèi)陣雪累計(jì)時(shí)間不超過5小時(shí),降雪量不超過3mm24小時(shí)總降雪量<0.10.1~2.42.5~4.9≥5.0霧和能見度基本概念和知識(shí)點(diǎn):霧與航海的關(guān)系;霧的分類;我國近海霧的分布;世界海洋霧的分布;船舶測算海霧方法;海面能見度。重點(diǎn):各種霧的定義和特點(diǎn);霧的生消條件;我國近海霧的分布特征;世界海洋霧上的主要霧區(qū);船舶測算海霧方法;海面能見度。霧(Fog)一、霧的定義:由大量小水滴、小冰晶或兩者的混合體所組成懸浮在近地面氣層中,使水平能見度小于0.5海里的天氣現(xiàn)象。水平能見度在0.5~5海里,稱輕霧(Mist)。霧與風(fēng)暴不同,風(fēng)暴伴隨狂風(fēng)、暴雨、巨浪呼嘯而來。霧則是靜悄悄地來,造成一場混亂后,又靜悄悄地離去,霧是航海的天敵。二、霧與航海的關(guān)系據(jù)世界海事組織統(tǒng)計(jì),有60~70%的海事與霧有關(guān)系。霧不僅影響船舶的航行安全,還影響船舶天、地文的定位。霧中含有許多有毒物質(zhì),對人體十分有害。(52年倫敦的大霧,造成4800多人死亡,4個(gè)月后又死亡8000多人。1922年,英郵輪“埃及”號(hào)在法國沿岸霧中與法破冰船“西奈”號(hào)相撞,船上的近百名旅客和8000公斤黃金,3萬公斤白銀一同沉入大海,故稱“吞金奪銀的霧”)。霧在自然界中可以裝點(diǎn)山川,使其呈現(xiàn)千姿百態(tài),在軍事上作隱蔽物等。霧航時(shí)當(dāng)值駕駛員必須切實(shí)做好以下工作
(1)立即報(bào)告船長;(2)通知主機(jī)備車;(3)開啟航行燈,鳴放自動(dòng)霧號(hào);(4)改自動(dòng)舵為手操舵,增加僚望人員;(5)開啟雷達(dá);(6)測定船位;(7)守聽VHF;(8)全船保持肅靜;(9)船長立即上駕駛臺(tái);(10)細(xì)心查核避碰行動(dòng)的有效性;(11)在航海日志、輪機(jī)日志和車鐘記錄簿上認(rèn)真記錄船舶采取的各項(xiàng)霧航措施。確保霧航安全三、平流霧(AdvectionFog)1.定義:暖濕空氣流經(jīng)冷的下墊面,導(dǎo)致氣溫下降,水汽凝結(jié)所形成的霧,稱為平流霧,(又稱海霧seafog)。此霧多形成于冷暖海流交匯處的冷水面一側(cè)。特點(diǎn):(1)濃度、厚度大:霧滴濃密,能見度惡劣,有時(shí)小于50米。厚達(dá)幾十到幾百米。(2)水平范圍廣:遍及整個(gè)海區(qū),最大可達(dá)30萬平方公里。(3)持續(xù)時(shí)間長:可數(shù)日不散。(4)大洋中無明顯的日變化:一天中任何時(shí)刻均可發(fā)生。(5)隨風(fēng)飄移:伸入大陸幾十公里。2.平流霧形成條件冷的海面和適當(dāng)?shù)暮鉁夭?平流霧多形成于冷暖海流交匯處的冷水面(表層水溫低于20℃)一側(cè)。海氣溫差在0~6℃范圍內(nèi),2~3℃時(shí)霧出現(xiàn)的頻率最大。適宜的風(fēng)場:
風(fēng)力2~4級(jí),風(fēng)向與海水等溫線垂直,(如我國近海S-SE-E等)。充沛的水汽:有源源不斷的水汽輸。低層逆溫:層結(jié)穩(wěn)定,抑制對流發(fā)展。3.平流霧消散條件風(fēng)向突變;(冷鋒過境)風(fēng)力增加;(大洋上風(fēng)力再大有時(shí)也不散)暖濕平流中斷;水--汽溫差拉大;近地面層結(jié)不穩(wěn)定。四、輻射霧
(Radiationfog)定義:由下墊面輻射冷卻,使低層氣溫降到露點(diǎn)或以下時(shí)所形成的霧。多見于陸地上,又稱陸地霧。特點(diǎn):四季均可發(fā)生,秋、冬頻。范圍、厚度均較小。日變化明顯,通常,夜間形成,清晨最濃,日出則散;可隨風(fēng)飄到海上10海里左右。形成條件:晴夜,下墊面輻射強(qiáng),水汽含量充沛,低層微風(fēng),層結(jié)穩(wěn)定。多見于晴朗、微風(fēng)、少云的冷高壓中心附近。(十霧九晴)五、鋒面霧(Frontalfog)定義:鋒面上暖氣團(tuán)中的較暖水滴落到冷空氣中,水滴蒸發(fā)所形成的霧。多見于錮囚鋒兩側(cè)、暖鋒前和第一型冷鋒后。特點(diǎn):范圍不大,濃度和厚度均小,隨鋒移動(dòng),持續(xù)時(shí)間短,不受日變化影響。鋒面霧六、蒸汽霧(Steamfog)定義:寒冷的空氣覆蓋在較暖的水面上,由水面蒸發(fā)而形成的霧。多見于水面溫度遠(yuǎn)高于空氣溫度時(shí),冬季較高緯度的早上多見。特點(diǎn):范圍和濃度不大,厚度小,離水面幾米,有時(shí)遮不住大船桅桿,持續(xù)時(shí)間短。形成條件:大的水氣溫差,即水溫、氣溫差不應(yīng)小于15℃,空氣層結(jié)穩(wěn)定,與風(fēng)速無關(guān)。北冰洋蒸汽霧最有名。在我國見于冬季渤海和黃海。蒸汽霧和鋒面霧統(tǒng)稱為蒸發(fā)霧。七、船舶測算海霧方法1.干濕球溫度表法用干濕球溫差來判斷:當(dāng)干球溫度高于濕球溫度,并且差值向增大的趨勢發(fā)展時(shí),不會(huì)出現(xiàn)霧;差值愈來愈小,向成霧的趨勢發(fā)展,差值趨于零出現(xiàn)霧。實(shí)際上在海上,相對濕度達(dá)到80%時(shí),就可能出現(xiàn)霧。2.露點(diǎn)水溫圖解法當(dāng)水溫Tw高于露點(diǎn)溫度Td時(shí),不可能出現(xiàn)霧;當(dāng)Td-Tw≥2℃,且其它條件適當(dāng)時(shí),出現(xiàn)海霧的概率為80%。露點(diǎn)水溫曲線圖成霧點(diǎn)消霧點(diǎn)3、天氣形勢判斷法在海霧多發(fā)區(qū),應(yīng)連續(xù)接收地面預(yù)報(bào)圖和表層水溫圖,分析是否存在成霧條件:適當(dāng)?shù)沫h(huán)流條件,充足的水汽來源和冷的海面條件。結(jié)合船舶單站觀測資料進(jìn)行分析和測算。下圖是我國近海出現(xiàn)平流霧的四種典型天氣形勢:入海冷高壓西部氣旋東部副高西伸脊西部冷鋒前部和暖區(qū)我國近海出現(xiàn)平流霧的四種典型天氣形勢八、我國近海霧的分布我國近是北太平洋多霧區(qū)之一。主要以平流霧為主,鋒面霧和輻射霧次之。霧區(qū)分布:自渤海到北部灣基本呈帶狀分布。地理分布:南少北多,南窄北寬。季節(jié)變化:南早北晚,從春到夏由南向北推進(jìn)。南海北部沿岸12-4月為霧季,2-3月最多。東海3-7月為霧季,4-6月最多。黃海4-8月為霧季,6-7月最多。8月,除黃海北部外,我國整個(gè)沿海的霧驟然減少。在渤海和臺(tái)灣海峽東部霧較少,南海南部幾乎沒有霧。我國近海三個(gè)相對多霧區(qū):
1.山東半島南部成山頭到石島一帶,年霧日超過80天,最多95天,曾發(fā)生連續(xù)霧日達(dá)27天,有“霧窟”之稱。
2.閩浙沿岸到長江口一帶,年霧日平均50~60天。
3.瓊州海峽到北部灣一帶,年霧日平均20~30天。我國近海霧的成因成因:主要與我國近海的兩支海流有關(guān)。黑潮暖流:世界著名暖流之一。由北赤道流在菲律賓以東向北,到臺(tái)灣島東南轉(zhuǎn)向東北,分出一支稱臺(tái)灣暖流。在日本西南分出兩支,一支流向日本海,稱對馬暖流。一支流向黃海,繞過老鐵山到渤海,稱黃海暖流。我國近海海流系統(tǒng)沿岸冷流:大陸江河入海徑流,包括遼南沿岸流、遼東沿岸流、渤海沿岸流、蘇北沿岸流和閩浙沿岸流等。夏季弱小僅在渤海灣,冬季強(qiáng)盛時(shí)達(dá)南海沿岸。春、夏東南風(fēng)不斷地將黑潮上空的暖濕空氣輸送到我國近海,便在我國沿岸冷水域上形成霧區(qū)。九、世界海洋霧的分布世界海洋霧區(qū)分布特點(diǎn):春夏多,秋冬少;中高緯多于低緯;大洋西海岸多于東海岸;北大洋多于南大洋;大西洋多于太平洋。日本北海道東部至阿留申群島常年多霧:其成因主要是黑潮和親潮交匯的結(jié)果,夏季最多,出現(xiàn)頻率高達(dá)40%,是世界著名霧區(qū)之一。主要影響中-加和中-美西航線。北美圣勞倫斯至紐芬蘭附近海面終年多霧:春夏最盛,平均每月超過10個(gè)霧日,最大頻率達(dá)40%。成因主要是墨西哥灣流與拉布拉多冷流交匯處,是世界最著名霧區(qū)。主要影響歐-美航線。挪威、西歐沿岸與冰島之間海域常年多霧:夏季霧很頻,成因主要是北大西洋暖流與冰島冷流交匯形成。夏季多平流霧,秋冬季多鋒面霧和蒸汽霧。這一霧區(qū)位于北美與西歐和北歐的主要航道上,尤其是英吉利海峽和多佛爾海峽,來往船舶眾多,水流急且流向多變,再加上霧頻,船舶航行困難。據(jù)統(tǒng)計(jì),此水域霧中撞船事故在世界上首屈一指南半球的整個(gè)西風(fēng)帶上終年有霧。信風(fēng)帶海洋的東岸7月世界海洋霧的頻率(%)北太平洋霧區(qū)北大西洋霧區(qū)1月世界海洋霧的頻率(%)總分布特征:北大洋多于南大洋、大西洋多于太平洋、大洋西部多于大洋東部、中高緯多于低緯、春夏多于秋冬。十、能見度(Visibility)
海面能見度的概念在海面上,正常目力所能看到的最大水平距離,稱為海面能見度,以km或nmile為單位表示。所謂“能見”就是能將目標(biāo)物的輪廓從天空背景上分辨出來。在海洋上,通常以水天線作為目標(biāo)物進(jìn)行觀測。大氣透明度是影響能見度的直接因子,其次是目標(biāo)物和背景的亮度以及人的視覺感應(yīng)能力。
能見度等級(jí):能見度分成0~9共十個(gè)等級(jí),具體見表。但世界各地向船舶發(fā)布的氣象報(bào)告中,采用以下等級(jí):能見度惡劣Visibilitybad0-0.25n.mile能見度不良Visibilitypoor0.25-1.0
n.mile能見度中等Visibilitymoderate1~5
n.mile能見度良好Visibilitygood5~11n.mile能見度很好Visibilityverygood11-27
n.mile能見度極好Visibilityexcellent≥27n.mile大氣環(huán)流(GeneralCirculation)第一節(jié)環(huán)流模式 第二節(jié)實(shí)際環(huán)流 第三節(jié)季風(fēng)環(huán)流 第四節(jié)局地環(huán)流 第五節(jié)海面實(shí)際風(fēng)分布
大氣環(huán)流(GeneralCirculation)大氣環(huán)流:一般是指具有全球性、大范圍空的氣運(yùn)行現(xiàn)象。它的水平尺度在數(shù)千公里,垂直尺度在十公里以上,時(shí)間尺度大于24小時(shí)。大氣環(huán)流反映了大氣運(yùn)動(dòng)的基本狀態(tài)和基本特征,是各種不同尺度天氣系統(tǒng)活動(dòng)的基礎(chǔ)。同時(shí)也是氣候形成和演變的重要背景條件。一、影響大氣環(huán)流的主要因子:太陽輻射、地球自轉(zhuǎn)、海陸分布不均勻和高大地形等因素影響。1.太陽輻射——單圈環(huán)流假設(shè):地球是靜止的,下墊面性質(zhì)均一。只考慮太陽輻射隨緯度的不均勻性,赤道低緯由于空氣受熱垂直上升,極地高緯冷卻下沉,高層空氣由赤道流向極地,低層空氣由極地流向赤道,從而產(chǎn)生了一個(gè)簡單的一圈環(huán)流,稱單圈環(huán)流。2.地球自轉(zhuǎn)——三圈環(huán)流假設(shè):下墊面性質(zhì)均一。在太陽輻射隨緯度不均勻和地球自轉(zhuǎn)(地轉(zhuǎn)偏向力)二個(gè)因子的作用下,從赤道到極地形成三圈環(huán)流,即赤道環(huán)流(哈德萊環(huán)流)、極地環(huán)流和中間環(huán)流(費(fèi)雷爾環(huán)流)。極地環(huán)流赤道環(huán)流中間環(huán)流極鋒三圈環(huán)流和行星風(fēng)帶極地環(huán)流費(fèi)雷爾環(huán)流哈德萊環(huán)流海陸不均勻分布海陸熱力性質(zhì)差異表現(xiàn)在三方面:(1)熱容量差異:海水的熱容量是陸地?zé)崛萘康膬杀?,海洋升溫和降溫速度遠(yuǎn)小于陸地。(2)輻射性質(zhì)差異:太陽輻射在陸地只限于一個(gè)薄層內(nèi),而在海洋里可以達(dá)到幾十米深。(3)海水具有流動(dòng)性:海水的流動(dòng)使熱量在較大范圍和較深的層次內(nèi)均勻分布。海陸熱力性質(zhì)差異形成槽脊示意圖
海陸不均勻分布的影響冬季大陸是冷源,使其上面的空氣變冷,容易形成高壓。而海洋是熱源,使其上面的空氣變暖,容易形成低壓。夏季相反。高大地形影響
高大地形(山脈起伏)在大氣中作為一個(gè)固定的不規(guī)則的邊界必然要對大氣運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱力的和動(dòng)力的作用。動(dòng)力作用動(dòng)力作用強(qiáng)迫氣流過山時(shí)發(fā)生爬升和繞流,哪一種占優(yōu)勢要看山脈的形狀和大氣的穩(wěn)定度而定。在純粹爬越的情況下,在迎風(fēng)坡,由于氣柱的垂直厚度被壓縮,將引起水平輻散,從而導(dǎo)致槽在迎風(fēng)坡變淺,脊變強(qiáng)。熱力作用象青藏高原這樣的大地形矗立在大氣之中,由于其熱力性質(zhì)與四周大氣迥然不同,冬季它是一個(gè)冷源,夏季是熱源。這種熱力作用使大氣溫度場產(chǎn)生擾動(dòng),并進(jìn)而使氣壓場產(chǎn)生相應(yīng)的槽脊。氣壓帶和行星風(fēng)帶氣壓帶1.赤道低壓帶(EquatorialLow)平均位于南北緯10
范圍內(nèi),隨季節(jié)南北移動(dòng)。2.副熱帶高壓帶(SubtropicalHigh)平均位于南北緯30
附近。3.副極地低壓帶(SubpolarLow)平均位于南北緯60
附近。4.極地高壓(PolarHigh)位于兩極附近。行星風(fēng)帶1.赤道無風(fēng)(Doldrums)平均位于南北緯10o范圍內(nèi)。特征:對流旺盛、平流微弱、云量多、溫高、濕大、多雷雨、風(fēng)微弱不定向,位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。赤道無風(fēng)帶2.信風(fēng)帶(TradesWindZone)位于副熱帶高壓帶與赤道低壓帶之間,平均位置在南北緯10--28o附近。北半球吹NE信風(fēng),南半球SE信風(fēng)。特征:風(fēng)向常年穩(wěn)定少變,風(fēng)力一般3—4級(jí),天氣晴朗,大洋西部降水較多,位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。3.
副熱帶無風(fēng)帶(HorseLatitudes)位于信風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間,平均位于南北緯30o附近。特征:內(nèi)部多下沉氣流,天氣晴朗、少云、微風(fēng)、陸上干燥、海上潮濕,位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。信風(fēng)帶盛行西風(fēng)帶副熱帶無風(fēng)帶極地風(fēng)帶4.盛行西風(fēng)帶(Westerlies)位于副熱帶高壓帶與副極地低壓帶之間,在南北緯30--60o之間。大氣主要自西向東運(yùn)動(dòng),北半球主要為SW風(fēng),南半球?yàn)镹W風(fēng)。特征:此區(qū)域氣旋活動(dòng)頻繁,天氣十分復(fù)雜,常有大風(fēng)和雷雨,風(fēng)速較大,南半球在此范圍內(nèi),除南美尖端外幾乎沒有陸地,常年盛行強(qiáng)勁的西風(fēng),7級(jí)以上的大風(fēng)頻率每月可達(dá)10天以上,故有“咆哮西風(fēng)帶”之稱。位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。5.極地東風(fēng)帶(PolarEasterlies)位于南北緯60--90o之間,北半球吹NE風(fēng),南半球吹SE風(fēng)。實(shí)際環(huán)流—海平面平均氣壓場基本特征冬季:北半球受四個(gè)大范圍的氣壓系統(tǒng)(又稱大氣活動(dòng)中心)控制,它們是阿留申低壓,冰島低壓,蒙古高壓和北美高壓。蒙古高壓前部的偏北氣流就是亞洲穩(wěn)定的冬季季風(fēng)。南半球在南太平洋,南大西洋和南印度洋分別是三個(gè)高壓中心,在南非,澳大利亞和南美大陸上是熱低壓組成的低壓帶。夏季:北半球的大氣活動(dòng)中心有印度低壓,北美低壓,太平洋副高和大西洋副高,同時(shí)冰島低壓和阿留申低壓明顯減弱,范圍大大縮小。南半球大陸上的高壓加強(qiáng)伸展,在副熱帶緯度上,高壓帶環(huán)繞全球。春秋兩季屬于過渡季節(jié),北半球春季,原有的四個(gè)大氣活動(dòng)中心減弱,副熱帶高壓開始增強(qiáng)。1月海平面平均氣壓場冰島低壓北美高壓西伯利亞高壓阿留申低壓7月海平面平均氣壓場北大西洋副高(亞速爾高壓)北美低壓北太平洋副高(夏威夷高壓)印度低壓一月份實(shí)際海平面平均氣壓場七月份實(shí)際海平面平均氣壓場大氣活動(dòng)中心(AtmosphericCenterofAction)永久性大氣活動(dòng)中心:指常年存在的大范圍氣壓區(qū)。如赤道低壓帶、海上副熱帶高壓、南極高壓、冰島低壓、阿留申低壓和南半球副極地低壓帶。半永久性大氣活動(dòng)中心:指大范圍的氣壓區(qū)隨季節(jié)改變。如蒙古高壓、北美高壓、印度低壓、北美低壓、澳大利亞高壓、南美高壓、非洲高壓、澳大利亞低壓、南美低壓和非洲低壓。影響我國天氣和氣候的大氣活動(dòng)中心主要有:西伯利亞高壓、阿留申低壓、西太平洋副高、印度低壓。大氣活動(dòng)中心的季節(jié)變化必然引起大氣環(huán)流的季節(jié)變化,而大氣活動(dòng)中心的短期變化對大范圍的天氣造成重大影響,它們是制作天氣預(yù)報(bào)的背景條件。季風(fēng)環(huán)流(Monsoon)季風(fēng)定義:大范圍地區(qū)的風(fēng)向隨季節(jié)而有規(guī)律改變的盛行風(fēng),稱為季風(fēng)。要求盛行風(fēng)的方向至少改變120°,盛行風(fēng)頻率>40%。1、季風(fēng)的成因(FormationofMonsoon):海陸季風(fēng)(Sea-LandMonsoon):由海陸之間熱力異差引起的風(fēng)系隨季節(jié)有極明顯的變化,稱海陸季風(fēng)。行星季風(fēng)(PlantaryMonsoon):由于行星風(fēng)帶隨季節(jié)移動(dòng)而引起的風(fēng)系變化,稱行星季風(fēng)。青藏高原的地形作用:青藏高原在夏季的熱源作用和冬季的冷源作用對維持和加強(qiáng)南亞季風(fēng)起了重要的作用。季風(fēng)的分布季風(fēng)主要分布在東亞、南亞、東南亞和赤道非洲四個(gè)區(qū)域。2、東亞季風(fēng)成因:主要是由于海陸間的熱力差異引起的。范圍:我國大部分地區(qū),朝鮮半島和日本附近洋面。冬季風(fēng)形成:在亞洲大陸上蒙古高壓盤踞,北太平洋上是強(qiáng)盛的阿留申低壓,氣壓梯度由大陸指向海洋,高壓前緣的偏北風(fēng)成為東亞的冬季風(fēng)。我國大部、朝鮮半島和日本附近洋面吹西北風(fēng),東海南部、南海、臺(tái)灣海峽吹東北風(fēng),風(fēng)力均在5-6級(jí),最大可達(dá)8-9級(jí)或以上。冬季風(fēng)的天氣氣候特征:強(qiáng)度大、來臨快、干燥、低溫,偏北大風(fēng)、少雨雪。2、東亞季風(fēng)夏季風(fēng)形成:陸地是印度低壓(亞洲低壓),海上是西太平洋副熱帶高壓,氣壓梯度由海洋指向大陸。我國東部沿海、朝鮮、日本吹東南風(fēng);南海、臺(tái)灣海峽、菲律賓附近洋面吹西南風(fēng)。風(fēng)力一般3-4級(jí)。夏季風(fēng)的天氣氣候特征:強(qiáng)度弱、來臨慢、高溫、潮濕、偏南風(fēng)、多降水。3.南亞季風(fēng)(印度季風(fēng))成因:主要是行星風(fēng)帶的季節(jié)性位移引起的,也有海陸間的熱力差異和大地形(青藏高原)的作用。范圍:東非、西南亞、南亞、中印半島一帶,又稱印度季風(fēng)。夏季風(fēng)特征:整個(gè)北印度洋上吹強(qiáng)勁的西南風(fēng),7-8月份風(fēng)力常達(dá)8-9級(jí)以上,并伴有雷雨。9-10月份開始減弱,阿拉伯海的風(fēng)大于孟加拉灣,尤其是索科特拉島南側(cè)的北印度洋,西南風(fēng)特別大,是世界上最著名的狂風(fēng)惡浪海區(qū)之一。冬季風(fēng)特征:行星風(fēng)帶南移,亞洲大陸高壓強(qiáng)大,其南部的東北風(fēng)成為南亞的冬季風(fēng)。北印度洋吹東北風(fēng),風(fēng)力一般為3-4級(jí),是航海的“黃金季節(jié)”。季風(fēng)轉(zhuǎn)換時(shí)間:5月冬季風(fēng)轉(zhuǎn)夏季風(fēng);10月夏季風(fēng)轉(zhuǎn)冬季風(fēng)。3、其他地區(qū)的季風(fēng)北澳、印尼和伊里安的季風(fēng):冬季(南半球)東南風(fēng),夏季西北風(fēng)。由于信風(fēng)帶的移動(dòng)引起。西非的季風(fēng):塞內(nèi)加爾到塞拉利昂沿岸,夏季西南季風(fēng),潮濕多雨;冬季東北季風(fēng),干燥少雨。北美與南美的季風(fēng):北美冬季西北風(fēng),夏季西南風(fēng)。南美巴西東岸,7月份為東南風(fēng),1月份則為東北風(fēng)或東風(fēng)。五、局地環(huán)流(地方性風(fēng)Localwind)1.海陸風(fēng)(SeaandLandBreeze)在海岸附近,由于海陸間熱力差異的日變化引起的。白天:風(fēng)從海洋吹向陸地稱海風(fēng);夜間:風(fēng)從陸地吹向海洋稱陸風(fēng)。海風(fēng)>陸風(fēng),主要出現(xiàn)在中低緯度,氣溫日較差較大,多在夏季晴朗天氣條件下。白天夜間海風(fēng)陸風(fēng)2.山谷風(fēng)(MountainandValleyBreeze)
在山區(qū),由于山峰山谷的溫度差異產(chǎn)生的局地環(huán)流。白天:風(fēng)從山谷吹向山頂稱谷風(fēng);夜間:風(fēng)從山頂吹向山谷稱山風(fēng),谷風(fēng)>山風(fēng)。在我國海陸風(fēng)和山谷風(fēng)均盛行的港口是連云港和秦皇島。谷風(fēng)山風(fēng)3.峽谷風(fēng)當(dāng)氣流從開闊地區(qū)吹進(jìn)峽口時(shí),形成的強(qiáng)風(fēng)。如臺(tái)灣海峽、直布羅陀海峽等。“峽管效應(yīng)”4.布拉風(fēng)(Bora)從山地或高原經(jīng)過低矮隘道向下傾落寒冷而又干燥的風(fēng)暴,稱布拉風(fēng)。典型的布拉風(fēng)出現(xiàn)在黑海的冬季,其破壞力很大,最大平均風(fēng)速可達(dá)40m/s—60m/s,氣溫可迅速降低到-27℃,可造成嚴(yán)重的“船舶積冰”。類似現(xiàn)象在土耳其沿海和亞得利亞海均可出現(xiàn)。其它地方性風(fēng)甚多。(見P44表1-7)海面實(shí)際風(fēng)分布—世界海洋主要大風(fēng)浪區(qū)冬季北太平洋的中高緯度海域(30oN~60oN)冬季北大西洋的中高緯度海域(30oN~60oN)夏季的北印度洋南半球的咆哮西風(fēng)帶(全年)冬季比斯開灣海域全球1月大風(fēng)(≥7級(jí))的百分率全球7月大風(fēng)(≥7級(jí))的百分率全球1月波高≥6m和波高≥3.5m的百分率全球7月波高≥6m和波高≥3.5m的百分率中國近海風(fēng)浪分布特征冬季,我國海區(qū)盛行偏北風(fēng),風(fēng)力較強(qiáng),自北向南風(fēng)向有由西北向東北順轉(zhuǎn)之趨勢,與海岸線的走向大致平行即渤海、黃海多西北風(fēng)和北風(fēng),東海主要是偏北風(fēng)和東北風(fēng),南海多東北風(fēng)。夏季,我國沿海盛行偏南風(fēng),風(fēng)力不如冬季強(qiáng)。渤海、黃海及東海北部為東南季風(fēng),東海南部及南海為西南季風(fēng)。春秋季為季風(fēng)過渡時(shí)期,盛行風(fēng)不穩(wěn)定,風(fēng)向較紊亂。中國近海風(fēng)浪分布特征從平均風(fēng)力看,秋末和冬季風(fēng)力較大,大風(fēng)出現(xiàn)頻率在一年中最高。春季是渤海、黃海海區(qū)平均風(fēng)力最大的季節(jié),東海北部風(fēng)力也較大,但次于冬季。夏季,沿海盛行風(fēng)的風(fēng)力比冬季小得多。在此季節(jié)內(nèi),熱帶氣旋在中國沿海尤其在東海和南海北部活動(dòng)頻繁,熱帶氣旋侵襲時(shí)風(fēng)力很強(qiáng)。從年平均大風(fēng)(風(fēng)力≥8級(jí))日數(shù)看,東海沿岸最多,黃海、渤海沿岸次之,南海沿岸最少。此外,臺(tái)灣海峽由于狹管效應(yīng)大風(fēng)較多。中國近海風(fēng)浪分布特征冬季,長江口以北海域盛行偏北季風(fēng),渤海和黃海多西北風(fēng),東海和南海盛行東北季風(fēng)。從總的情況看,冬季山東半島成山頭附近、朝鮮濟(jì)州島以南海域、日本琉球島西側(cè)的海域、臺(tái)灣海峽及臺(tái)灣以東的近海海面,風(fēng)力較大。夏季,受東南季風(fēng)和西南季風(fēng)的影響,夏季風(fēng)較小,但是在有熱帶氣旋活動(dòng)時(shí),可造成強(qiáng)風(fēng)大浪。春季,由于氣旋和反氣旋活動(dòng)頻繁,風(fēng)向不穩(wěn)定,浪向也多變,盛行浪向不明顯。海洋學(xué)基本知識(shí)海洋概況海流海浪海溫和海冰海洋概況基本概念和知識(shí)點(diǎn):海洋概況;洋、海;海灣;海峽;運(yùn)河。重點(diǎn):洋、海;海灣;海峽;海洋概況海洋的面積占地表總面積的70.8%,海水的密度一般為1.01~1.03gcm-3,平均鹽度為35‰。洋(Ocean):面積廣,約占海洋總面積的89%,深度大、水色高、透明度大,水文要素相對比較穩(wěn)定,季節(jié)變化小,有獨(dú)自的潮波和強(qiáng)大的洋流系統(tǒng)。世界大洋是互相溝通的。根據(jù)岸線的輪廓、底部起伏和水文特征,將世界大洋分為太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四大洋。太平洋:東西寬約19000km,南北最長約16000km,面積約1.8億平方千米,占世界海洋總面積的50%,超過了世界陸地面積的總和。平均深度為3957m,馬里亞納海溝的最深處可達(dá)11034m。大西洋:面積為9336.3萬平方千米,約占海洋總面積的25.4%。平均深度為3627m,最大深度為9219m。印度洋:總面積7491.7萬平方千米,約為海洋總面積的1/5。平均深度為3897m,最深為7729m。北冰洋:大致以北極圈為中心,面積僅為1500萬平方千米,不到太平洋的十分之一。是世界大洋中最小的平均深度為1097m,最深為5499m。海(Sea):大洋靠近大陸邊緣部分,海的面積只占海洋總面積的11%,一般深度淺,水色低(渾濁),透明度小,季節(jié)變化顯著。沒有獨(dú)立的海流系統(tǒng)和潮波系統(tǒng),多數(shù)受大洋影響,我國東南海岸面臨四海。渤海:為我國的內(nèi)陸海,自老鐵山經(jīng)廟島與蓬萊角聯(lián)線,分割黃海,面積約9萬7千平方千米,平均水深18米。黃海:北起鴨綠江口,南從長江口北岸至濟(jì)州島與東海分開,面積42萬平方千米,平均水深44米。東海:南自南澳島與臺(tái)灣島的鵝鑾鼻分隔南海,面積75萬平方千米,平均水深349米。南海:南靠加里曼丹島,東臨菲律賓,西接印支半島,面積350多萬平方千米,平均深度1000米以上。我國擁有300萬平方千米的海洋國土和約1.9萬千米的海岸線。
海灣
(Gulf、Bay):洋或海的一部分延伸入大陸,其深度和寬度逐漸減小的水域稱為灣。灣內(nèi)潮差大。海峽
(Strait、Channel):海洋中相鄰海區(qū)之間寬度較窄的水道稱為海峽。世界上可通航的海峽約有130個(gè),其中較重要的有40多個(gè)。海峽的特點(diǎn)是流急、速大、多渦旋。海流基本概念和知識(shí)點(diǎn):海流概念;海流的分類;大洋環(huán)流;重點(diǎn):風(fēng)海流;地轉(zhuǎn)流;補(bǔ)償流;世界大洋表層風(fēng)海流的分布;我國近海的海流。海流(OceanCurrent)一、概述海流定義:是指海洋中的海水具有相對穩(wěn)定速度的流動(dòng),它是海水運(yùn)動(dòng)的形式之一。流向:
海流的方向是指去向,常用8個(gè)方位或以度為單位表示。例如,由西向東的流,流向?yàn)?00,稱為東流。海流的主軸是指海流流動(dòng)方向上流速最大點(diǎn)的連線。海流的規(guī)模常用流幅來表示,流幅是指垂于主軸的水平寬度和上下厚度。海流的強(qiáng)弱常用平均流速或平均流量表示。流速:
流速的單位常用Kn(節(jié))和nmile/d(海里/日)表示。海流的分類海流按其成因分為:風(fēng)海流、地轉(zhuǎn)流、補(bǔ)償流和潮流。風(fēng)海流是海洋上最主要的海流,其強(qiáng)度較強(qiáng)。風(fēng)海流是在海面風(fēng)作用下形成的海水流動(dòng)。海流的成因主要是盛行風(fēng)帶、地轉(zhuǎn)偏向力、和海陸地形分布等因子共同作用的結(jié)果。實(shí)際上由單一原因產(chǎn)生的海流極少,往往是幾個(gè)因子共同作用的結(jié)果,但有主次,近海以潮流為主,外海多風(fēng)海流和梯度流。按海流的溫度分類:暖流(WarmCurrent):流動(dòng)水團(tuán)的溫度比它所流經(jīng)海區(qū)的水溫高稱暖流。一般從低緯向高緯流動(dòng)的海流為暖流。冷流(ColdCurrent):流動(dòng)水團(tuán)的溫度比它所流經(jīng)海區(qū)的水溫低稱冷流。一般從高緯向低緯流動(dòng)的海流為冷流。中性流(NeutralCurrent):流動(dòng)水團(tuán)的溫度比它所經(jīng)過海區(qū)的水溫相差不大稱中性流,一般東西向的流。按照海流方向與海岸的相對位置:可以分為向岸流、離岸流和沿岸流。
海流傳真圖海流一般變化緩慢,比較穩(wěn)定,常見的有旬和月兩種海流圖。圖為東京JMH臺(tái)發(fā)布的1989年7月中旬的表層海流圖。圖中箭矢表示流向,不同形式的箭桿表示不同流速。黑潮
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