第六章 大气的运动 第一节 气压 第二节 空气的水平运动—风 第三节 地方性风.

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1 第六章 大气的运动 第一节 气压 第二节 空气的水平运动—风 第三节 地方性风

2 第一节 气压 一、气压的定义和单位 二、气压随高度的变化 三、气压的水平分布

3 斜穿等压线 平行等压线 地面天气图 高空天气图

4 一、气压的定义和单位 一个标准大气压=1000hpa=760mmHg
单位面积上所承受的大气柱重量称为大气压强。简称为气压。 定义 一个地方的气压的高低决定于大气柱的长短和大气柱中的空气密度；海拔高度愈高，大气柱愈短，空气密度愈小，气压就愈低。 一个地方的气压值经常有变化，变化的根本原因是其上空大气柱中空气质量的增减。 单位 hPa、mmHg、mb 一个标准大气压=1000hpa=760mmHg

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6 长方体气块质量为m，下底面的气压为P，上底面的气压为P+dP。
二、气压随高度的变化 大气静力平衡方程 F2=（P+dP）dxdy 假设： 长方体气块质量为m，下底面的气压为P，上底面的气压为P+dP。 dx dy dz F1=Pdxdy G=mg=ρgdxdydz

7 上式即为大气静力平衡方程 负号表示气压随高度的增加而减小。
由于大气处于静力平衡状态，所以有： F1-F2=G Pdxdy-（P+dP）dxdy=mg -dPdxdy=ρgdxdydz 气压随高度递减的快慢主要决定于空气的密度。在密度大的气层里，气压随高递减得快，反之则递减得慢。实践证明，静力学方程虽是静止大气的理论方程，但除在有强烈对流运动的局部地区外，其误差仅有1％，因而得到广泛应用。 上式即为大气静力平衡方程 负号表示气压随高度的增加而减小。

8 铅直气压梯度 由静力平衡方程可知 dP=-ρgdz 推出 指高度每变化单位距离，气压的改变值 其值大，表示气压随高度递减愈快。
单位高度气压差 指高度每变化单位距离，气压的改变值 其值大，表示气压随高度递减愈快。 单位：hPa/100m 或 hPa/m

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11 三、气压的水平分布 等压面 等压面和等高面的关系

12 等压线

13 气压系统 由于各地气压高低不一，而且还时刻变化着，所以在等高面图和等压面图上反映出来的气压型式是多种多样的。基本型式可概括为以下五种： 高压
高压脊 鞍形场 低压 低压槽

14 由闭合等压线构成的中心气压比四周低的区域，形如盆地，又叫气旋
低压 低压及低压的空间等压面图示 L

15 在低压槽中，各条等压线曲率最大处的连线称为槽线
低压向外伸出的狭长部分或一组未闭合的等压线向气压较高的一方凸出的部分叫低压槽，形如山谷 低压槽 在低压槽中，各条等压线曲率最大处的连线称为槽线 槽后 槽前

16 由闭合等压线构成的中心气压比四周高的区域，形如山丘，又叫反气旋
高压 H

17 在高压脊中各条等压线曲率最大处的连线称为脊线
从高压向外伸出的狭长部分或一组未闭合的等压线向气压低的一方凸出的部分叫高压脊。形如山脊 高压脊 在高压脊中各条等压线曲率最大处的连线称为脊线

18 相对的两个高压和两个低压组成的中间区域叫鞍形场。

19 注意：在等压面图上，常按系统移动方向把槽脊分成槽前、槽后、脊前、脊后。
运动方向 （自西向东） 脊后 偏南风，阴雨天 L H 槽前 偏南风，阴雨天 槽后脊前 偏北风，晴好天气

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21 第二节 空气的水平运动—风 一、作用于空气的力 二、自由大气层的风 三、摩擦层的风 风餐露宿 风尘仆仆 风驰电掣 风吹草动
风餐露宿 风尘仆仆 风驰电掣 风吹草动 风吹雨打 风风火火 风风雨雨 风和日丽 风花雪月 风华绝代 风华正茂 风景秀丽 风平浪静 风流才子 风流倜傥 风流人物 风马牛不相及 风里来雨里去 风声鹤唳 一、作用于空气的力 二、自由大气层的风 三、摩擦层的风 风看得见、摸得着吗？ 你能感着得到风的存在？ 你能说出几个带风字的成语吗？

22 一、作用与空气的力 上升运动 天气变化 垂直运动 下沉运动 大气运动 水平运动 风（热量和水汽的输送）
空气在水平方向上的运动是由于作用于空气的力决定的，主要受到的力有： 水平气压梯度力 地转偏向力 假想力 惯性离心力 摩擦力 真实力

23 水平气压梯度是指单位水平距离内的气压差，-dP/dn
当水平面上存在着气压梯度，单位质量的空气受到的由高压区流向低压区的力，叫水平气压梯度力。 水平气压 梯度力 G （hPa） 1000 1005 1010 低压 课件12：水平气压梯度力(认识等压线及水平气压梯度力的方向和作用) 问题1、等压线及其与等压面的区别：在同一水平面上（同一高度）气压相等的各点连接成的线叫等压线。把（一定高度）空间气压值相同的各点组合而成的面叫做等压面。 问题2、气压梯度的概念：对于同一水平面上的大气来说，有的地方气压高，有的地方气压低。这样，在地区之间就出现了气压差。我们把单位距离间的气压差叫做气压梯度。 问题3、水平气压梯度力：表示在同一水平面上的气压变化情况，所以也称为水平气压梯度。只要水平面上存在着气压梯度，就产生了促使大气由高压区流向低压区的力，这个力称为水平气压梯度力。 问题4、风的形成：在水平气压梯度力的作用下，大气由高压区向低压区作水平运动，这就形成了风。可见，水平气压梯度力是大气产生水平运动的原动力，是形成风的直接原因。　 问题5、水平气压梯度力的方向：水平气压梯度力是垂直于等压线，并指向低压线的。如果没有受到其他外力影响，风向应该与气压梯度力的方向一致，即风向垂直于等压线，作加速运动。 问题5、水平气压梯度力的大小：等压线愈密集，气压梯度力愈大，风速也越大。 a.垂直于 等压线 与密度成反比 与水平气压梯度成正比 b.由高压 指向低压 高压

24 A B A′ B′ 1030 1020 1010 （hPa） 根据公式G=-dP/ρdn G< G′
风向 1030 1020 1010 （hPa） 风向 根据公式G=-dP/ρdn G< G′ 特点：等压线越密集，水平气压梯度力越大，风速越大

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26 总结 气压梯度 高压 水平气压梯度力 气压差 大气水平运动 (风) 直接原因 低压 水平气压梯度力是空气运动的原始动力

27 大气水平运动各力关系 只考虑水平气压梯度力 1004 V 1006 1008 1010 1012 hPa

28 站在圆盘外观察的人看来，小球保持惯性沿着直线OB而行，圆盘的转动对小球运动的方向和速度都没有影响，
A1 站在圆盘外观察的人看来，小球保持惯性沿着直线OB而行，圆盘的转动对小球运动的方向和速度都没有影响， 但是如果人站在圆盘上，并和圆盘一起转动，就必然以他立足的圆盘作为衡量小球运动的标准。当小球到达圆盘边缘时，站在圆盘上A点的人，已同圆盘一起转动到A1点了，因而在他看来，小球并不是沿着圆盘上的直线OA方向运动的，而好象是小球的直线运动时刻受到一个同它相垂直并指向它的右方的作用力，使它不断地向着原来运动方向的右方偏转，这就是由于圆盘转动而产生的偏向力

29 在地转偏向力的作用下，空气运动方向在北半球向右偏，在南半球向左偏。
水平地转偏向力 初始方向 北半球偏转方向 南半球偏转方向 左 右 在地转偏向力的作用下，空气运动方向在北半球向右偏，在南半球向左偏。

30 只有在物体相对于地面运动时才存在水平地转偏向力
a.北半球向右偏， 南半球向左偏； b.垂直于空气的运动 方向(即风向)； 水平气压 梯度力G c.由低纬向 高纬增大； （hPa） 1000 1005 1010 v d.特点： 只改变方向， 不改变速度大小 （北半球） 地转偏向力A =2ωvsinφ 只有在物体相对于地面运动时才存在水平地转偏向力

31 （百帕） 1000 1005 1010 1015 1020 水平气压梯度力 风向 课件14：高空地转风的形成 (高空大气中的风向，在没有摩擦力的情况下，在水平气压梯度力和地转偏向力的共同作用下，风向可以一直偏转到与等压线平行时为止。大气沿着等压线流动，即风向平行于等压线。) 地转偏向力 风向 水平气压梯度力 地转偏向力 在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风 （北半球高空）

32 惯性离心力 只改变运动方向,不改变运动速度 定义 当空气作曲线运动时，受到的离开曲率中心向外的力。用C表示。 方向
与运动方向垂直，由曲率中心指向边缘 只改变运动方向,不改变运动速度 大小 与空气运动速度平方成正比，与运动的曲率半径成反比

33 A G H C v v G A L C

34 摩擦力 外摩擦力 内摩擦力 粗糙地面对空气运动的阻力 发生在大气内部，气层之间的阻力 方向与空气运动方向相反
方向与上下层风速向量差的方向一致 R1=-k1v R2=-k2v

35 （北半球） 外摩擦力 请依据图中风向，画出空气运动时的受力情况 水平气压 （hPa） 梯度力G 1000 1005 1010 风向
外摩擦力R1 水平地转偏向力A

36 R1 R2 α R 上层空气 下层空气 总摩擦力方向偏向于下层空气运动反方向的左侧成α角。陆地上：30° 海洋上：15° 内摩擦力 V上
V上- V下 V下 V上 下层空气 R1 R2 α R 总摩擦力方向偏向于下层空气运动反方向的左侧成α角。陆地上：30° 海洋上：15°

37 （hPa） 1000 1005 1010 1015 α 摩擦力 摩擦力方向：偏向于风向反方向 左侧成α角 气压梯度力 地转偏向力 风向

38 大气作水平运动所受作用力 空气产生水平 运动的原动力 水平气压梯度力 二力平衡,风向平行于等压线 三种力共同作用下,风向斜穿等压线
(使风向垂直于等压线) 三种力共同作用下,风向斜穿等压线 地转偏向力 (使北半球风向右偏, 南半球风向左偏) 地面摩擦力 （与空气的运动方向相反）

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40 二、自由大气层的风 自由大气层高度为大于1.5km，此层无需考 虑摩擦力 自由大气层的风 地转风 等压线为平直等压线 梯度风
等压线为闭合等压线

41 平直等压线 只考虑水平气压梯度力 1004 V 1006 1008 1010 1012 hpa 不考虑水平地转偏向力 不考虑摩擦力

42 地转风 G=A 水平气压梯度力 地转偏向力 平直等压线 hpa 1004 1006 1008 1010 1012
不考虑摩擦力 考虑水平地转偏向力 G=A

43 地转风 定义 在自由大气层中，平直等压线情况下，运动的空气在G和A达到平衡时，沿等压线所作惯性匀速直线运动称为地转风 方向 垂直于G方向且位于其右方 自由大气层白贝罗风压定律 在北半球，风沿等压线吹，背风而立，高压在右，低压在左 通过风压定律，可由风向判断气压场位置，或由气压场位置判断风向

44 白贝罗风压定律应用 H L V H 判断风向 判断气压场

45 G C L H C A G G=A+C A=G+C A A B 闭合等压线 1030 1020 1010 1010 1020 1030
梯度风 V G A C L H C A G V 梯度风 G=A+C A=G+C A B 水平气压梯度力 惯性离心力 实际风向 水平地转偏向力

46 梯度风 在自由大气中，弯曲等压线的情况下，运动的空气在G、A与C三力达到平衡时所作的匀速曲线运动称为梯度风。 定义
梯度风的风向仍遵循白贝罗风压定律 自由大气层白贝罗风压定律 在北半球，风沿等压线吹，背风而立，高压在右，低压在左

47 近地层风压定律为：在北半球，风斜穿等压线，背风而立，高压在右后方，低压在左前方。
三、摩擦层中的风 在摩擦层中（1.5km以下），摩擦力R大小与G相似，对空气有重要影响，即在近地气层中，运动的空气要受4个力的作用：G、A、C和R。 1004 1006 1008 1010 hPa 水平气压梯度力 摩擦风 平直等压线 β 摩擦力 中纬大陆β=35-45º 海上 β=15-20º 地转偏向力

48 L H A B 风沿逆时针方向向中心辐合 风沿顺时针方向向四周辐散 闭合等压线 1030 1020 1010 1010 1020 1030
水平气压梯度力 实际风向

49 四、风随高度的变化 摩擦层中风随高度的变化 摩擦层 在摩擦层中风随高度的变化，既受摩擦力随高度变化的影响，又受气压梯度力随高度变化的影响
假若各高度上的气压梯度力都相同，由于摩擦力随高度不断减小， 风速将随高度增高逐渐增大，风向随高度增高不断向右偏转（北半球），到摩擦层顶部风速接近于地转风，风向与等压线相平行

50 图中V1、V2、V3…代表自地面起各高度的风向、风速矢量，接连各风矢量终点的平滑曲线，称为埃克曼螺线，是风速矢端迹图。

51 摩擦层中风的日变化 近地面层中，风存在着有规律的日变化。白天风速增大，午后增至最大，夜间风速减小，清晨减至最小。
这是因为在摩擦层中，通常是上层风速大于下层。白天地面受热，空气逐渐变得不稳定，湍流得以发展，上下层间空气动量交换增强，使上层风速大的空气进入下层，致下层风速增大，风向向右偏转。同理，下层风速小的空气进入上层，造成上层风速减小，风向向左偏转。午后湍流发展旺盛，下层风速增至最大值，风向右偏最多，上层风速减到最小值，风向左偏最多，这时上下层风的差异最小。夜间湍流减弱，下层风速变小、风向左偏，上层风速增大、风向右偏。上层与下层的分界线随季节而有变化，夏季湍流最强，可达300m，冬季湍流最弱，低至20m，平均约50—100m。风的日变化，晴天比阴天大，夏季比冬季大，陆地比海洋大。当有强烈天气系统过境时，日变规律可能被扰和或被掩盖。

52 风的阵性 是指风向变动不定、风速忽大忽小的现象。
风的阵性在摩擦层中经常出现，特别是山区更甚。随着高度的增高，风的阵性在逐渐减弱。以夏季和午后最为明显。 图中的实箭头表示大范围气流的方向， 虚箭头表示水平涡旋中气流的方向。 当大气中出现强烈扰动时，空气上下层间交换频繁，这时与空气一起移动的大小涡旋可使局部气流加强、减弱或改变方向。图4·30中的实箭头表示大范围气流的方向，虚箭头表示水平涡旋中气流的方向。在A处两者同向，使风速增大，在B处两者反向，使风速减小，在C处和D处两者垂直，风向发生向左或向右偏转。对于一定地点来说，随着涡旋的过往，该地的风速就会忽大忽小，风向有忽左忽右的变化。

53 第三节 地方性风 一、热力环流 二、常见的地方性风（热力因素引起的） 三、常见的地方性风（动力因素引起的）

54 一、热力环流 由于地形和地表性质不同，不同地区的风也有差异，这种与地方性特点有关的局部地区的风称为地方性风。 常见的地方性风主要有：
因地面热力性质不同引起的： 海陆风，山谷风，城市风，林风 因地形的动力影响引起的： 焚 风，峡谷风

55 垂直运动 B′ A′ C′ B A C 等压面 气压升高 气压 降低 气压 降低 气压 降低 气压升高 气压升高 冷却 受热 冷却
在无其它因素的影响下，理论上同纬度海拔相同的地方，气压值也相同。 BC两地空气下沉，又会使其近地面、高空气压发生什么变化？ A地空气上升，将会使其近地面A、高空A′的气压发生什么变化？ 太阳光照射大地，各地获得太阳光热量是相同的吗？ 冷热不均对空气的上升或下沉运动又会有何影响？

56 水平运动 B′ A′ C′ B A C 气压升高 气压 降低 气压 降低 气压 降低 气压升高 气压升高 冷却 受热 冷却
同一高度的气压不一样会使空气如何流动？ 　

57 热力环流 风 风 风 风 等压面弯曲规律： 高压上凸、低压下凹 C’ A’ B’ C A B 气压 降低 气压 降低 气压升高 气压 降低
冷却 受热 冷却 C A B 此时，ABC三地气压还是一样吗？等压面还是水平的吗？

58 高压和低压是针对同一水平面上的气压差异而言的
热力环流模式： 高空：暖地流向冷地 地面：冷地流向暖地 高压和低压是针对同一水平面上的气压差异而言的 规律： 1、近地面，热______压，冷______压；热气流______，冷气流______。 2、同一垂直方向上，近地面和高空气压______(相同、相反)。 3、等压面凸起对应______ （高、低）压，下凹对应______ （高、低）压。 4、同一水平面上，空气由______ （高、低）压流向______ （高、低）压。 低 高 上升 下沉 相反 高 低 高 低

59 风 大气运动产生的原因 总结： 热力环流 空气 水平 运动 空气 垂直 运动 同一水平面气压差异 太阳辐射 冷热不均 根本 原因 直接 原因
导 致 风 热力环流 大气运动最简单形式

60 二、常见的地方性风（热力因素引起的） 海陆风 山谷风 城市风 林风
海陆风引用课件 山谷风 城市风 城市风 林风

61 海陆风 (低压) (高压) 海风 陆地 海洋 升温慢 气温低(高压) 升温快 气温高(低压) 白天风从海上吹向陆地，即海风

62 陆风 夜晚风从陆地吹向海洋，即陆风 在沿海地区发生的昼夜有风向转换现象的风称为海陆风。 陆地 海洋 (高压) (低压) 降温慢
气温高(低压) 降温快 气温低(高压) 夜晚风从陆地吹向海洋，即陆风

63 山谷风 谷风 山风 白天风从山谷吹向山坡，即谷风 白天风从山坡吹向山谷，即山风 增温慢 （冷源） 降温慢 （热源） 增温快 （热源）
降温快 （冷源） 降温快 （冷源） 山谷 山坡 山谷 山坡 山坡 山坡 白天风从山谷吹向山坡，即谷风 白天风从山坡吹向山谷，即山风

64 城市风 热 城市风只有在大气候风速小于3m/s的情况下产生，且在城市边缘地区较为明显。
气流上升 由郊区流向市区 热 城市风只有在大气候风速小于3m/s的情况下产生，且在城市边缘地区较为明显。 郊 区 市 区 郊 区 昼夜，风均从郊区吹向市区，这种城市与郊区间形成的热力环流称为城市风。 64

65 林风 林风只有在静稳天气情况下产生，且产生的风力只有1m/s左右。
升温慢 气温低(高压) 升温快 升温快 林风只有在静稳天气情况下产生，且产生的风力只有1m/s左右。 气温高(低压) 气温高(低压) 空旷地 林 区 空旷地 白天，风从林区吹向空旷地，而夜间相反；这种由于热力差异而形成的空气环流称为林风。

66 三、常见的地方性风（动力因素引起的） 焚风 焚风效应 峡谷风 狭管效应
峡谷风 狭管效应

67 焚风 定义 气流越山时，由于空气作绝热下沉运动，温度升高，湿度降低，而在山的背风坡形成的一种炎热而干燥的风。 形成 此时的温度为露点温度
rd降温 rm降温 迎风坡： 未饱和湿空气 饱和湿空气 饱和湿空气 山脚 凝结高度 山顶 rd升温 背风坡： 饱和湿空气 未饱和湿空气 山顶 山脚

68 迎风坡 背风坡 焚风形成示意图 饱和的湿空气 干绝热过程 湿绝热过程 rd升温 rm降温 凝结高度（露点温度） 饱和的湿空气 干绝热过程
rd降温 未饱和的湿空气 未饱和的湿空气

69 焚风的利弊 利 弊 在我国， 喜马拉雅山， 横断山脉， 太行山等山脉背风坡都有焚风效应 1、加速冬季积雪的溶化，利于灌溉
2、丰富了当地的热量资源 2、夏末促使粮食和水果早熟 弊 使果木和农作物干枯，降低产量 强大的焚风易造成北方小麦空瘪粒现象，在林区易造成森林火灾

70 在我国的台湾海峡、松辽平原等地，两侧都有山岭，地形像喇叭管。当气流直灌管口时，经常出现大风，就是由于这个缘故。
峡谷风 定义 当气流穿越两侧高山或高山之间的峡谷时或空气由开阔地区进入狭窄谷口时，气流的横截面积减小，由于空气质量不可能在这里堆积，于是气流加速前进，从而形成强风，称为峡谷风或“穿堂风”。 在我国的台湾海峡、松辽平原等地，两侧都有山岭，地形像喇叭管。当气流直灌管口时，经常出现大风，就是由于这个缘故。

71 本章结束！

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