氣象學(xué)第4周教案

1、第4周教案（第三章 第七、八節(jié) 第四章 第一至五節(jié)）課時：4教學(xué)目標(biāo)：1.通過學(xué)習(xí)重點掌握大氣中的逆溫。2理解并會運用作用在氣塊上的力。3.熟練掌握自由大氣中的風(fēng)（包括地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)）。4.掌握地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變化熱成風(fēng)。周教案內(nèi)容分配：第一次課：（第三章 7、8節(jié)）2014.09.22第二次課：（第四章 1節(jié)）2014.09.251.本周教學(xué)學(xué)生課下學(xué)習(xí)量：22.本周大作業(yè)設(shè)計：思考題第四周 第一次課（2課時）第三章 第七、八節(jié) 第四章 第一節(jié)時間：（具體時間2014年 月 日）課時目標(biāo)：通過學(xué)習(xí)重點掌握大氣中的逆溫，理解并會運用作用在氣塊上的力。備注：師生互動：采用問答式講授教學(xué)重點：大氣中

2、的逆溫。教學(xué)難點：作用在氣塊上的力。教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)與提問：回顧上次課主要內(nèi)容，提問：1.什么是濕絕熱？2.什么是焚風(fēng)？新課導(dǎo)入：通過本次課我們學(xué)習(xí)大氣中的逆溫，大氣中的逆溫是一種強穩(wěn)定的大氣層節(jié)，他可以阻礙空氣垂直運動的發(fā)生發(fā)展，使近地面大量的煙、塵、水汽凝結(jié)物聚集在它的下面，能見度變壞。因此，逆溫也是對農(nóng)業(yè)資源環(huán)境影響較大的一種天氣現(xiàn)象。新課講授 以教師講授與課堂提問學(xué)生回答相結(jié)合的方式進行 第三章 第七、八節(jié) 第四章 第一節(jié)內(nèi)容的教學(xué)活動。本次課內(nèi)容主要包括以下幾部分：第三章 大氣熱力學(xué)第七節(jié) 局地溫度變化的影響因素分析與判斷第八節(jié) 大氣中的逆溫第四章 大氣的運動第一節(jié) 作用在氣塊上的

3、力課程小結(jié)：總結(jié)本次課主要內(nèi)容，強調(diào)本次課重點與難點部分。布置課下活動內(nèi)容及下次課課前預(yù)習(xí)內(nèi)容課時內(nèi)容（教學(xué)內(nèi)容）：詳案附后教學(xué)參考資料推薦：氣象學(xué)與氣候?qū)W教程葛朝霞學(xué)生課下活動設(shè)計：1. 真正使空氣質(zhì)點運動的力有哪些？哪些力可使得已經(jīng)運動的空氣質(zhì)點的運動方向發(fā)生改變？2. 水平地轉(zhuǎn)偏向力具有哪些性質(zhì)？3. 什么是氣壓梯度力？它的大小方向如何？時間限制：1課時；考核方式：作業(yè)。課后反思：課時內(nèi)容（教學(xué)內(nèi)容）：課前給出問題，學(xué)生自學(xué)，課堂以提問方式總結(jié)主要知識點3.7局地溫度變化的影響因素分析與判斷一、熱流量方程熱力學(xué)第一定律：熱流量方程：其中， 為單位時間內(nèi)流入氣塊的熱量，即熱流量。氣溫個別變

4、化： 表示某一（運動）空氣質(zhì)點（微團）氣溫隨時間的變化率，又稱氣溫隨體導(dǎo)數(shù)。氣溫局地變化： 固定空間點處氣溫度隨時間的變化率。結(jié)論：氣溫局地變化=個別變化+平流變化+對流變化3.8大氣中的逆溫1、逆溫對流運動的阻擋層，即隨高度升高氣溫也升高。a0幾種情況：輻射逆溫（經(jīng)常發(fā)生，日出后消失）平流逆溫（冬季沿海）暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上，會發(fā)生接觸冷卻作用，愈近地表面的空氣降溫愈多，而上層空氣受冷地表面的影響小，降溫較少，于是產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象。這種因空氣的平流而產(chǎn)生的逆溫，稱平流逆溫（圖2·37）。但是平流逆溫的形成仍和湍流及輻射作用分不開。因為既是平流，就具有一定風(fēng)速，這就產(chǎn)生了空氣

5、的湍流，較強的湍流作用常使平流逆溫的近地面部分遭到破壞，使逆溫層不能與地面相聯(lián)，而且湍流的垂直混合作用使逆溫層底部氣溫降得更低，逆溫也愈加明顯。另外，夜間地面輻射冷卻作用，可使平流逆溫加強，而白天地面輻射增溫作用，則使平流逆溫減弱，從而使平流逆溫的強度具有日變化。湍流逆溫（舉例，計算）由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫，稱為湍流逆溫。其形成過程可用圖2·36來說明。圖中AB為氣層原來的氣溫分布，氣溫直減率（）比干絕熱直減率（d）小，經(jīng)過湍流混合以后，氣層的溫度分布將逐漸接近于干絕熱直減率。這是因為湍流運動中，上升空氣的溫度是按干絕熱直減率變化的，空氣升到混合層上部時，它的溫度比周圍的

6、空氣溫度低，混合的結(jié)果，使上層空氣降溫?？諝庀鲁?xí)r，情況相反，會使下層空氣增溫。所以，空氣經(jīng)過充分的湍流混合后，氣層的溫度直減率就逐漸趨近干絕熱直減率。圖中CD是經(jīng)過湍流混合后的氣溫分布。這樣，在湍流減弱層（湍流混合層與未發(fā)生湍流的上層空氣之間的過渡層）就出現(xiàn)了逆溫層DE。（4）鋒面逆溫冷暖空氣團相遇時，較輕的暖空氣爬到冷空氣上方，在界面附近也會出現(xiàn)逆溫，稱之為鋒面逆溫。（5）下沉逆溫如圖2·38所示，當(dāng)某一層空氣發(fā)生下沉運動時，因氣壓逐漸增大，以及因氣層向水平方向的輻散，使其厚度減?。╤h）。如果氣層下沉過程是絕熱的，而且氣層內(nèi)各部分空氣的相對位置不發(fā)生改變，這樣空氣層頂部下沉的距

7、離要比底部下沉的距離大，其頂部空氣的絕熱增溫要比底部多。于是可能有這樣的情況：當(dāng)下沉到某一高度上，空氣層頂部的溫度高于底部的溫度，而形成逆溫。例如，設(shè)某氣層從空中下沉，起始時頂部為3500m，底部為3000m（厚度500m），它們的溫度分別為12和10，下沉后頂部和底部的高度分別為1700m和1500m（厚度200m）。假定下沉是按干絕熱變化的，則它們的溫度分別增高到6和5，這樣逆溫就形成了。這種因整層空氣下沉而造成的逆溫，稱為下沉逆溫。下沉逆溫多出現(xiàn)在高氣壓區(qū)內(nèi)，范圍很廣，厚度也較大，在離地數(shù)百米至數(shù)千米的高空都可能出現(xiàn)。冬季，下沉逆溫常與輻射逆溫結(jié)合在一起，形成一個從地面開始有著數(shù)百米的深

8、厚的逆溫層。由于下沉的空氣層來自高空，水汽含量本來就不多，加上在下沉以后溫度升高，相對濕度顯著減小，空氣顯得很干燥，不利于云的生成，原來有云也會趨于消散，因此在有下沉逆溫的時候，天氣總是晴好的。第四章 大氣的運動第四章 大氣的運動一、氣壓隨高度的變化：由于大氣質(zhì)量的3/4集中于大氣的低層，因此氣壓與高度是成反比，即隨著高度的升高，氣壓是逐漸降低的。但由于空氣質(zhì)量分布不均，氣壓隨著高度減小的快慢程度不一。（一）靜力學(xué)方程：大氣靜力平衡狀態(tài)，垂直受力為零：dp=-gdz意義：負號：表示氣壓隨著高度是降低的因重力加速度變化小，因此氣壓在垂直方向上減小的快慢程度主要決定于空氣密度，低層空氣密度大，氣壓

9、隨高度降的快；高層空氣密度小，氣壓隨高度降的慢。條件：大氣是靜止的，無水平和垂直運動。（二）單位高度氣壓差：每改變一個單位高度時氣壓的變化量 單位：mb/100m、hpa/100m 公式：Gz=-dp/dz=-(-gdz)/dz=g 意義：Gz愈大，氣壓隨高度降得愈快。（三）單位氣壓高度差：氣壓每改變1mb所需要上升或下降的高度 單位：m/mb、m/hpa 公式：h=-dz/dpdz/ -gdz=1/g 意義：單位氣壓高度差與空氣密度成反比；低層空氣密度大，單位氣壓高度差小，氣壓隨高度降的快；高層空氣密度小，單位氣壓高度差大，氣壓隨高度降的慢。二、氣壓隨時間的變化：大氣具有流動性和連續(xù)性，因此

10、氣壓變化的實質(zhì)就是空氣柱內(nèi)空氣質(zhì)量的增多或減少。（一）影響空氣運動的因素： 1、熱力因素：溫度高，空氣受熱膨脹，空氣密度變小，空氣發(fā)生輻散現(xiàn)象，氣壓下降。溫度低，空氣冷卻收縮，空氣密度變大，空氣發(fā)生輻合現(xiàn)象，氣壓升高。 2、動力因素：水平氣流的輻合和輻散輻合：空氣聚積，且前面的運動速度小于后面的運動速度，產(chǎn)生空氣的堆積，導(dǎo)致氣壓上升。輻散：背離。且前面的運動速度大于后面的運動速度，產(chǎn)生空氣的擴散，導(dǎo)致空氣的氣壓下降。總體上看，高空的輻合、輻散量大于低空的輻合、輻散量。空氣密度：移來的氣團密度大，空氣質(zhì)量增多，氣壓上升（如冷空氣南下）移來的氣團密度小，空氣質(zhì)量減少，氣壓下降（如暖空氣北上）空氣的

11、垂直運動a：無運動，空氣質(zhì)量不變，則Pa不變b：有下沉運動，上層空氣質(zhì)量減少，Pb變小c：有上升運動，上層空氣質(zhì)量增多，Pc變大（二）氣壓的變化：1、氣壓的日變化：一天中有兩個高值，兩個低值。2、氣壓的年變化：陸地上：最大在冬季，最小在夏季 海洋上：最大在夏季，最小在冬季 高原上：最大在夏季，最小在冬季三、氣壓場（一）氣壓場的表示方法： 氣壓場：氣壓的空間分布等高面圖：在等高面上用等壓線表示水平方向上的氣壓分布狀況1、等壓線：同一水平面上氣壓相等各點的連線2、等高面：空間海拔高度相等各點連成的面3、等高面圖：等高面與一組等壓面在空間相割，在等高面上有許多交線，即等高面上的等壓線所組成的圖。高壓

12、區(qū)：等高面與上凸的等壓面相割得到一組氣壓值遞減的閉合區(qū)低壓區(qū)：等高面與下凹的等壓面相割得到一組氣壓值遞增的閉合區(qū)4、海平面圖：把同一時刻各測站的海平面氣壓值填在一張空白的地形圖上，結(jié)合風(fēng)向，把氣壓值勤相等的各點用平滑的曲線連接起來，構(gòu)成當(dāng)時的海平面圖，即高度為零的等高面圖。等壓面圖：在等壓面上用等高線表示等壓面空間起伏特征的圖1、等高線：空間高度相等各點的連線2、等壓面：空間氣壓相等各點連成的曲面。 特點：不是平面，而是曲面或傾斜的面 等壓面上凸：中心數(shù)字大于四周 等壓面下凹：中心數(shù)字小于四周3、等壓面圖：用不同高度的等高面截等壓面，在等高面上得到許多交線（等高線），將各高度上的截線投影到水平

13、面上，得到一張有許多等高線的等壓面圖。 等高線中心數(shù)值大對應(yīng)上凸的等壓面 等高線中心數(shù)值小對應(yīng)下凹的等壓面 等高線密集說明空間的等壓面此處坡陡 等高線稀疏說明空間的等壓面此處坡緩 4、等壓面圖上的等高線的單位：位勢高度：單位質(zhì)量（1000g）的物體，從海平面（位勢高度為零）抬升到Z高度時克服重力所作的功。即位勢米。 1位勢米=9.8J/kg 1位勢什米=10位勢米 位勢米與幾何高度的換算：H=g/9.8Z H：位勢米（能量單位，作功的大?。?g：緯度處的重力加速度 Z：幾何高度（高度的單位）空間氣壓場的分布：hpa(mb)1000850700500300100m0150030005500900

14、016000(二)氣壓場的基本形式： 1、低氣壓（低壓）：在流場中稱氣旋 等高面圖：等壓線閉合，中心氣壓值低，空間形狀類似盆地 2、高氣壓（高壓）：在流場中稱反氣旋 等高面圖：等壓線閉合，中心氣壓值高，空間形狀類似倒放的鍋 3、低壓槽：從低壓中心向外伸出的狹長的區(qū)域。槽中曲率最大點的連線就是槽線?？臻g形狀類似狹谷。 4、高壓脊：從高壓中心向外伸出的狹長的區(qū)域。脊中曲率最大點的連線就是脊線?？臻g形狀類似山脊。 5、鞍型氣壓場（鞍）：兩個高壓、兩個低壓相對的中心區(qū)域。類似馬鞍。(三)氣壓場的空間結(jié)構(gòu)： 根據(jù)單位氣壓高度差h=1/g得，單位氣壓高度差與溫度成正比，溫度高，空氣密度小，兩個等壓面的間距

15、大，氣壓降低的慢；溫度低，空氣密度大，兩個等壓面的間距小，氣壓降低的快。根據(jù)氣壓和氣溫的配置關(guān)系，有如下的溫壓系統(tǒng)：深厚的對稱系統(tǒng)溫度場中的暖中心與氣壓場區(qū)中的高壓中心相重合，冷中心與低壓中心相重合，形成暖高壓和冷低壓兩個深厚的對稱系統(tǒng)。1、暖高壓：由于中心溫度高，空氣密度小，則單位氣壓高度差大，而四周相對中心溫度低，空氣密度大，單位氣壓高度差小，越向高空，中心位置的兩個等壓面的間距愈大，四周兩個等壓面的間距變小，等壓面上凸的強烈，形成深厚的暖高壓系統(tǒng)。2、冷低壓：由于中心溫度低，空氣密度高，則兩個等壓面的間距小，而四周相對中心溫度高，空氣密度小，兩個等壓面的間距大，越向高空，中心位置的兩個等

16、壓面的間距愈小，四周兩個等壓面的間距變大，等壓面下凹強烈，形成深厚的冷低壓系統(tǒng)。淺薄的對稱系統(tǒng)溫度場中的暖中心與氣壓場中的冷低壓中心相重合，冷中心與高壓中心相重合，形成暖低壓和冷高壓兩個淺薄的對稱溫壓系統(tǒng)。1、暖低壓：由于中心溫度高，空氣密度小，則兩個等壓面間距大，則四周相對溫度較低，空氣密度大，兩個等壓面的間距小。越向高空，中心位置的兩個等壓面的間距愈大，而四周兩個等壓面的間距越小，等壓面趨于平緩，到一定高度后，低壓中心消失，再向高度發(fā)展則形成暖高壓形勢。2、冷高壓：由于高壓中心溫度低，空氣密度大，兩個等壓面的間距小，而四周相對中心溫度高，空氣密度小，兩個等壓面的間距大，隨著高度的增加，等壓

17、面上凸平緩，到一定高度后，高壓中心消失，繼續(xù)發(fā)展則形成冷低壓。溫壓場不對稱系統(tǒng)：即溫度場中的冷暖中心與氣壓場中的高低壓中心不重合，氣壓中心軸線是傾斜的。1、高壓區(qū)：在暖區(qū)上空，因空氣密度小，則兩個等壓面的間距大，愈向高空，溫差愈大，暖區(qū)一側(cè)的等壓面間距愈大，因此中心軸線向暖區(qū)一側(cè)傾斜。北半球的暖空氣來自南方，則軸線傾向西南方向形成脊。2、低壓區(qū)：在冷區(qū)上空，因空氣密度大，則兩個等壓面的間距小，冷區(qū)一側(cè)等壓面愈向高空愈向冷區(qū)一側(cè)傾斜。北半球的冷空氣來自西北，則軸線傾向西北形成槽。4.1、作用在氣塊上的力一、氣壓梯度力：1、氣壓梯度：垂直等壓線方向，單位距離內(nèi)氣壓的改變量。即有方向，又有大小。 方

18、向：垂直等壓線從高壓指向低壓 大小：-dp/dn dp：兩個等壓線間的壓差，為負值dn：兩個等壓線的垂直距離-：表示沿此方向氣壓是降低的 單位：mb/赤道度（1赤道度=111公里） 特點：當(dāng)兩個等壓線間的壓差一定時，兩個等壓線間的垂直距離愈大，即等壓線愈稀疏，氣壓梯度愈小，反之，氣壓梯度愈大。2、氣壓梯度力：周圍空氣介質(zhì)作用在單位質(zhì)量空氣塊表面上壓力的合力。 公式：G =-dp/dn 方向：垂直于等壓線從高壓指向低壓AABO 意義：水平氣壓梯度力與氣壓梯度是成正比的，氣壓梯度越大，水平氣壓梯度力也愈大；當(dāng)氣壓梯度一定時，水平氣壓梯度力與空氣密度成反比，即愈高空，空氣密度愈小，水平氣壓梯度力也就

19、愈大，風(fēng)也就愈大。因此水平氣壓梯度力是空氣運動的原始動力，是實力。實際大氣中，水平氣壓梯度值很小，約為1hPa/100km.垂直氣壓梯度值要大得很多，約為水平氣壓梯度值的104 倍，垂直氣壓梯度值雖大，但由于有重力與它平衡，所以空氣所受的總的垂直分力并不大，水平氣壓梯度力雖小，但大氣水平運動的起動力，起作用是非?？捎^的。 二、水平地轉(zhuǎn)偏向力：若無其它力與水平氣壓梯度力抗衡，則風(fēng)從高壓吹向低壓，風(fēng)速不斷增大，并垂直于等壓線。而實際上風(fēng)是平行于等壓線的，風(fēng)速也受到了限制。主要的原因是地球自轉(zhuǎn)的緣故 1、定義：空氣是在轉(zhuǎn)動的地球上運動的，由于地球的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生作用于空氣的慣性力。它是使空氣運動偏離水平

20、氣壓梯度力方向的主要原因。sin2、水平地轉(zhuǎn)偏向力的形成： 如右圖 3、水平地轉(zhuǎn)偏向力的大?。?OA=Vt AOA=t AA=oAAOA=Vt S=1/2at2 AA S Vt=1/2at2 a=2V F=ma=2mV單位質(zhì)量空氣受到的地轉(zhuǎn)偏向力是 A= -2 V為地球自轉(zhuǎn)角速度224小時 7.29×10-5 秒-1V為水平風(fēng)速北極：地平面軸與地軸相重合，則A=-2 V赤道：地平面軸與地軸垂直，=0，則A=0任一緯度：自轉(zhuǎn)軸與地軸交角大于零小于90º，則=sin A=-2 Vsin4、特點：A是為解釋轉(zhuǎn)動的物體產(chǎn)生偏向而假想的力，只有物體相對于地面有運動時產(chǎn)生的，物體靜止時

21、，沒有AA的方向與空氣運動方向始終是垂直的，只改變空氣運動的方向，不改變運動的速度，在北半球，背風(fēng)而立，偏向運動的右方，南半球則偏向左方。若空氣運動的速度一定時，水平地轉(zhuǎn)偏向力與緯度成正比，緯度愈高水平地轉(zhuǎn)偏向力愈大。（三）慣性離心力：1、定義：在曲線軌道上運動的空氣質(zhì)點時刻受到一個離開曲率半徑中心向外的作用力，這個力是為空氣質(zhì)點保持慣性方向而產(chǎn)生的。2、大小C=V2/r=2r V：空氣運動的線速度 r：空氣運動的曲率半徑 ：空氣運動的角速度3、方向：與空氣運動方向相垂直，指向曲率半徑的處側(cè)。4、特點：慣性離心力是一個假想的力，只改變空氣的方向，不改變空氣運動的速度；此力的值較小，只有在氣旋中

22、才很大。（四）摩擦力：1、定義：空氣運動時，因受地面摩擦和氣層間的相互摩擦作用，減緩空氣運動速度，此阻力稱為摩擦力。2、公式：R=-KVR：摩擦力K：摩擦系數(shù)V：風(fēng)速-：R與V方向相反（五）四種力的區(qū)別：1、水平氣壓梯度力是促使空氣運動的原始動力2、水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都是假想的力，只改變空氣運動的方向，而不改變空氣運動的速度。3、水平氣壓梯度力和摩擦力是實力，即改變空氣運動的方向，又改變空氣運動的速度4、在赤道上：A=0，忽視水平地轉(zhuǎn)偏向力的作用直線運動：r=0，忽視慣性離心力的作用在自由大氣中的空氣：K=0，忽視摩擦力的作用第四周 第二次課（2課時）第四章 第二至五節(jié)時間：（具體時間

23、2014年 月 日）課時目標(biāo)：通過本次課學(xué)習(xí)自由大氣中的風(fēng)、熱成風(fēng)。教學(xué)重點：自由大氣中的風(fēng)、熱成風(fēng)。教學(xué)難點：大氣運動方程，p坐標(biāo)系中的運動方程。教學(xué)過程設(shè)計：復(fù)習(xí)與提問：回顧上次課主要內(nèi)容，提問：1.什么是氣壓梯度力？它的大小方向如何？2.水平地轉(zhuǎn)偏向力具有哪些性質(zhì)？新課導(dǎo)入：上一次課我們學(xué)習(xí)了作用在氣塊上的力，本節(jié)課我們重點要學(xué)習(xí)自由大氣中的風(fēng)包括地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)。對這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)為短期氣溫預(yù)報奠定基礎(chǔ)。新課講授 以教師講授與課堂提問學(xué)生回答相結(jié)合的方式進行第四章 第二至五節(jié)內(nèi)容的教學(xué)活動。本次課內(nèi)容主要包括以下幾部分：第二節(jié) 大氣運動方程及其簡化第三節(jié) p坐標(biāo)系中的運動方程第四節(jié) 自由大

24、氣中的風(fēng)第五節(jié) 地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變化熱成風(fēng) 課程小結(jié)：總結(jié)本次課主要內(nèi)容，強調(diào)本次課重點與難點部分。 布置課下活動內(nèi)容及下次課課前預(yù)習(xí)內(nèi)容課時內(nèi)容（教學(xué)內(nèi)容）：詳案附后教學(xué)參考資料推薦：氣象學(xué)與氣候?qū)W教程葛朝霞學(xué)生課下活動設(shè)計：1. 什么是地轉(zhuǎn)風(fēng)？什么是梯度風(fēng)？風(fēng)場與氣壓場關(guān)系如何？梯度風(fēng)什么情況下等于地轉(zhuǎn)風(fēng)？2. 熱成風(fēng)的成因是什么？熱成風(fēng)與平均等溫線有何關(guān)系？熱成風(fēng)在風(fēng)隨高度變化中有些什么作用？3. 地面冷高壓隨高度將會發(fā)生什么變化？高空會是什么系統(tǒng)對應(yīng)？時間限制：1課時；課后反思：課時內(nèi)容（教學(xué)內(nèi)容）：課前給出問題，學(xué)生自學(xué)，課堂以提問方式總結(jié)主要知識點4.2大氣運動方程及其簡化一、運動方

25、程大氣運動方程是表示作用于空氣微團上的力與其所產(chǎn)生的加速度之間的關(guān)系式。矢量式： 直角坐標(biāo)系中標(biāo)量式：大氣運動類別L(m)H(m)V(m/s)w(m/s)t(s)大尺度10510610410110-2>105中尺度104105103104101100104105小尺度<104103104100101100101<104根據(jù)大氣運動分類及其尺度，對大氣運動方程中各項的量級進行比較，以便簡化方程，稱為尺度分析。首先，討論自由大氣中大尺度水平運動方程：由此可見，自由大氣中大尺度水平運動方程可簡化為：上述簡化方程即為地轉(zhuǎn)風(fēng)方程，也稱地轉(zhuǎn)平衡方程，表示氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力平衡（赤道地

26、區(qū)除外）。該方程考慮速度場的時間變化，不能用于天氣預(yù)報。若要討論速度場時間變化，則必須保留速度時間導(dǎo)數(shù)，即其次，討論自由大氣中大尺度垂直運動方程：由此可見，自由大氣中大尺度垂直運動方程可簡化為：上述簡化方程即為大氣靜力學(xué)方程，表示垂直方向上氣壓梯度力垂直分量與重力平衡。該方程對中、小尺度大氣運動也是成立的，但是對強烈的小尺度大氣運動，則要考慮垂直加速度dw/dt。對于小尺度大氣運動，其水平加速度和氣壓梯度力同量級，而地轉(zhuǎn)偏向力要小一個量級，可不考慮，于是運動方程簡化為：4.3 p坐標(biāo)系中的運動方程（自學(xué)）4.4 自由大氣中的風(fēng)自由大氣中大規(guī)模的水平運動基本是在各種力平衡下，運動速度保持不變的運

27、動，稱之為平衡運動。一、地轉(zhuǎn)風(fēng)（平直等壓線的氣壓場中的風(fēng) C0） 1、定義：在自由大氣中，因氣壓場是平直的，空氣僅受水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力的作用，當(dāng)二力大小相等方向相反時，空氣的水平運動稱為地轉(zhuǎn)風(fēng)。2、形成：在自由大氣中，因氣壓場是平直的，空氣僅受水平氣壓梯度力的作用，從高壓指向低壓。當(dāng)質(zhì)點產(chǎn)生運動時，立刻受到水平地轉(zhuǎn)偏向力的作用，并指向質(zhì)占運動的右方面隨著水平氣壓梯度力的增大，風(fēng)速增大，水平地轉(zhuǎn)偏向力增大，氣流不斷右偏當(dāng)水平地轉(zhuǎn)偏向力增到與水平氣壓梯度力大小相等方向相反時，空氣沿著等壓線平行作直線運動，稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。3、風(fēng)速：條件：水平氣壓梯度力=水平地轉(zhuǎn)偏向力即：G=A -dp/dn=

28、2 Vsin 則：Vg= -dp/dn1/2sin 意義：當(dāng)密度和緯度一定時，風(fēng)速與氣壓梯度力成正比，等壓線愈密，風(fēng)速愈大；當(dāng)水平氣壓梯度力和緯度一定時，風(fēng)速與空氣密度成正比，高空密度小，風(fēng)速大；當(dāng)水平氣壓梯度力和空氣密度一定時，風(fēng)速與緯度成反比，緯度愈高，風(fēng)速愈大。4、白貝羅風(fēng)壓定律：在北半球，風(fēng)是順著等壓線吹的，背風(fēng)而立，低壓在左手邊，高壓在右手邊，南半球則相反。（二）梯度風(fēng)（彎曲等壓線的氣壓場中的風(fēng) C0）1、定義：在自由大氣中，空氣質(zhì)點作曲線運動時，受到水平氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力的共同作用，當(dāng)三個力達到平衡時的空氣運動，稱梯度風(fēng)。2、低壓區(qū)中的風(fēng)速在北半球A+C=G 風(fēng)是逆時針吹 3、高壓區(qū)中的風(fēng)速：在北半球A=G+C 風(fēng)是順時針吹 4、梯度風(fēng)的特性：空氣運動的速度受水平氣壓梯度、緯度和曲率半徑的影響當(dāng)氣壓梯度和緯度在同一氣壓場中時，Vac>Vg>Vc Vg: A=G Vac: A=G+C Vc: A=G-C而實際大氣中則是Vc>Vac在高壓中：如果空氣運動的曲率半徑減小，則慣性離