第四章 大气的运动(王志福气象学与气候学)解析.ppt

第四章 大气的运动 第四节 大气环流 大气环流 General Circulation —— 指大范围大气运动状态 水平尺度上，有某一大地区如欧亚地区、某半球或全球范围的大气运动状态 垂直尺度上，有对流层、平流层或整个大气圈的大气运动状态 时间尺度上，有某时刻的，天、月、季、半年或全年的平均大气运动状态。 气象学与气候学 第四章 大气的运动 第四节 大气环流 大气环流 General Circulation —— 指大范围大气运动状态 纬向环流：大体沿纬圈方向绕地球运行，低纬地区为东风带，中纬度地区为西风带，极地附近低层存在较浅薄的极地东风带 经向环流：低纬度哈得来环流、中纬度弱费雷尔环流、极区弱环流， 中纬与高纬区之间有极锋活动 气象学与气候学 第四章 大气的运动 第四节 大气环流 一、大气环流的成因 1、地表获得的太阳辐射差异 辐射梯度 形成向两极的温度梯度引起气压梯度引发环流 气象学与气候学 理想经圈环流 直接热力环流 一、大气环流的成因 1、地表获得的太阳辐射 第四章 大气的运动 第四节 大气环流 太阳辐射对地气系统的加热不均是大气环流的根本原因 大气在高低纬间热量收支不平衡是大气环流的直接动力 气象学与气候学 一、大气环流的成因 2、地球自转 —— 地转偏向力的影响 第四节 大气环流 纬向气压带形成动力环流并维持大气环流的形成 第四章 大气的运动 气象学与气候学 一、大气环流的成因 3、下垫面作用 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 下垫面的热力作用 下垫面的动力作用 冰雪覆盖效应 冬季——陆冷海热，近地表陆地为冷高压、海洋为暖低压，高空陆地为低压槽、海洋为高压脊，大陆东岸高空为西北风、大陆西岸高空为西南风 夏季——陆热海冷，近地面陆地为热低压、海洋为冷高压，高空陆地为高压脊、海洋为低压槽，大陆东岸高空为西南风、大陆西岸高空为西北风 气象学与气候学 一、大气环流的成因 3、下垫面作用 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 地形抬升、下沉或阻滞造成气流辐合、辐散或分；高地面相对于同高度自由大气则冬冷夏热，产生热力影响 槽 槽 下垫面的热力作用 下垫面的动力作用 冰雪覆盖效应 气象学与气候学 下垫面的热力作用 下垫面的动力作用 冰雪覆盖效应 一、大气环流的成因 3、下垫面作用 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 极地冰的高反射率（夏半年）使极地成为对流层冷源，出现极涡 气象学与气候学 地面摩擦：低纬东风带，地面摩擦力持续给予大气正角动量（自西向东），同时地球角动量减小，近地面东风应渐弱；中高纬西风带，地面摩擦力持续从大气获取正角动量（自西向东），同时地球角动量增加，近地面西风应渐弱 山脉作用：如果东侧气压大于西侧，则山脉给大气力矩，增强大气运动；如果西侧气压大于东侧，则山脉减弱大气运动 一、大气环流的成因 4、地面摩擦作用 —— 角动量平衡 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 角动量描述物体绕轴转动趋势大小，单位质量空气相对于地轴运动的绝对角动量为 ： L ≈ ωR2 cos2φ + u R cosφ 地－气共同运动的ω角动量 大气自身运动的 u 角动量 气象学与气候学 大气西风角动量被消耗 地球向东的角动量获赠加 大气西风角动量获增加 地球向东的角动量被消耗 一、大气环流的成因 4、地面摩擦作用 —— 角动量平衡 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 地面摩擦力 西风带 东风带 地面摩擦力 中高纬度大气低层 低纬度大气低层 中高纬度大气高层 低纬度大气高层 角动量传输 角动量传递（地面摩擦）是维持大气纬向环流的重要机制 气象学与气候学 太阳辐射 地球自转 地表覆盖性质 地面摩擦影响 —— 对大气系统加热不均匀是产生大规模大气运动的根本原因，是大气环流的原动力 —— 全球大气环流形成和维持的重要因子 —— 使低层大气环流复杂化，并使中高层大气环流出现平均槽、脊的趋势 —— 是大气环流中纬向环流和经向环流形成与维持的重要因子 一、大气环流的成因 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 气象学与气候学 二、大气环流的平均状况 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 1、平均纬向环流 对流层中上层 —— 赤道地区为东风，其他纬度地区为西风 近地面层 —— 高纬地区为浅薄极地东风带，冬强夏弱 —— 中纬度地区为盛行西风带，纬距分布随高度增大，风向风速易受海陆分布影响（北半球） —— 低纬度地区为深厚东风带，稳定强盛宽广 气象学与气候学 二、大气环流的平均状况 第四节 大气环流 第四章 大气的运动 1、平均纬向环流 气象学与气候学 东 二、大气环流的平均状况 第四节 大气