11大气运动2.ppt

自由大气中空气的平衡运动自由大气中空气的平衡运动在自由大气里, 摩擦力对大气运动的作用可以忽略不计,大气运动十分接近于水平运动,且空气运动的加速度很小,接近于等速运动。可以用地转风或梯度风来近似自由大气的实际风。 地转风 V g地转风是气压梯度力和地转偏向力相平衡时,空气作的等速直线水平运动。其受力平衡式为 ngA=F ??一、地转风形成: 在平直等压线的气压场中,由水平气压梯度力而引起风。当梯度力与偏向力达大小相等,方向相反时,进入相对平衡状态。二、地转风大小: 其绝对值 ngA=F ?? sin φ 2v =x pρ 1 gω??n p sin φω2 1ρ 1=V g??三、地转风特点 1、方向: (白贝罗风压定律) 地转风在平直等压线气压场中形成,风沿等压线吹。北半球,人背风而立,高压在右,低压在左。南半球相反。 2、大小: ◇ v g与水平气压梯度成正比。等压线越密集(气压的空间变化越大),v g越大;反之愈小。◇ v g与大气密度成反比。若气压梯度相同,大气越稀薄,v g越大;反之愈小。(高层风比低层风大) ◇ v g与sin φ成反比。若气压梯度相同,低纬比高纬风大。但实际上除热带风暴外,低纬度的气压梯度通常很小。 梯度风(V c ,V ac) 当空气质点作曲线运动时,除受气压梯度力和地转偏向力作用外,还受惯性离心力的作用,当这三个力达到平衡时的风,称为梯度风。由于力的平衡组合不同,分为气旋式环流和反气旋式环流。一、梯度风方程: 1、气旋性环流 V c(逆时针) 受力平衡因为气旋是低压系统,所以气旋梯度风方程: C+A=F ng??? sin φv2+r v=n pρ 1 c 2cω??解上方程得:令则,根号前只能取正号。所以,气旋梯度风的大小为?? n prrrv c??????????? 2 sin sin 0???n p 0? cv?? n prrrv c??????????? 2 sin sin 0???n p2、反气旋式环流 V ac(顺时针) 反气旋环流是高压系统,反气旋梯度风方程解得:令则,根号前只能取负号。: ??? sin 2 1 2 ac acvr vn p??????? n prrrv ac?????????? 2 sin sin?? n prrrv ac?????????? 2 sin sin n gACF ???=+0???n p0? acv