大氣環(huán)流和氣壓帶

1、 加油哈！熱力環(huán)流的形成：熱力環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單的形式，由于地面的冷熱不均而形成的空氣環(huán)流。其形成過程為：受熱地區(qū)大氣膨脹上升，近地面形成低氣壓，而高空形成高氣壓；受冷地區(qū)相反，從而在近地面和高空的水平面上形成了氣壓差，促使大氣的水平運(yùn)動(dòng)，形成高低空的熱力環(huán)流。 熱的地方空氣受熱膨脹上升，冷處收縮下沉。于是上空相同高度處，熱地方單位面積空氣柱重量（即氣壓）大，冷地方高空氣壓小，高空形成熱冷的氣流。熱處氣流流失后，整個(gè)空氣柱減輕，地面形成低壓，冷處則形成高壓，近地面形成冷熱的氣流。加上上升、下沉氣流，構(gòu)成了熱力環(huán)流。 總結(jié)：熱力環(huán)流在現(xiàn)實(shí)生活中存在較為廣泛，例如山谷風(fēng)、海陸風(fēng)、城市風(fēng)等都是熱力

2、環(huán)流的具體體現(xiàn)城市風(fēng)山谷風(fēng)一、水平氣壓梯度力 基本概念地表受熱不均，使同一水平面上產(chǎn)生了氣壓差異我們把單位距離間的氣壓差叫做氣壓梯度只要水平面上存在著氣壓梯度，就產(chǎn)生了促使大氣由高氣壓區(qū)流向低氣壓區(qū)的力，這個(gè)力稱為水平氣壓梯度力在這個(gè)力的作用下，大氣由高氣壓區(qū)向低氣壓區(qū)做水平運(yùn)動(dòng)，這就形成了風(fēng) 可見，水平氣壓梯度力是形成風(fēng)的主要原因二、形成原因與特征 氣壓梯度力產(chǎn)生原因示意圖氣壓梯度力 在大氣中由于氣壓在空間的分布不均勻，而作用于氣塊上的力。對(duì)單位質(zhì)量的氣塊而言，氣壓梯度力的方向與等壓面垂直，且從高氣壓指向低氣壓；它的大小與氣壓梯度的數(shù)值成正比，與空氣密度成反比。水平方向上的氣壓梯度力在水平面

3、上垂直于等壓線，且由高氣壓指向低氣壓。在地面天氣圖上，經(jīng)常存在一些高、低氣壓中心。通常在高氣壓區(qū)內(nèi)，氣塊所受的水平氣壓梯度力垂直于等壓線且由高氣壓中心指向外；而在低氣壓區(qū)內(nèi)，氣塊所受的水平氣壓梯度力垂直于等壓線且指向低氣壓中心。由于在大氣中氣壓隨高度的增加而減少，因此通常鉛直方向上的氣壓梯度力與重力的方向相反。 因?yàn)闅鈮翰罹喽a(chǎn)生的力,稱為氣壓梯度力   氣壓梯度計(jì)算公式 氣壓與空氣密度成正比，密度愈大，氣壓愈高；只要?dú)鈮河懈摺⒌偷牟顒e，就會(huì)有種力量使氣壓高處的空氣，往氣壓低的方向流，就像水由高處往低處流一樣。這種因?yàn)闅鈮翰罹喽a(chǎn)生的力，稱為氣壓梯度力，因此，高氣壓內(nèi)的空氣

4、應(yīng)該從中心往外流，而低氣壓則由外向內(nèi)流。然而事實(shí)上，氣流并非直接由中心向外流或向中心流入，在北半球，高氣壓的氣流是以順時(shí)針方向向外旋出；低氣壓的氣流則以逆時(shí)針方向向內(nèi)旋入。在南半球，高氣壓的氣流為逆時(shí)針方向旋出，而低氣壓則以順時(shí)針方向旋入。    氣壓梯度力方向氣壓梯度力方向 (氣壓梯度:在同一水平面上氣壓高低不同,同地區(qū)之間產(chǎn)生的氣壓差也稱水平氣壓梯度.) 結(jié)合一下.氣壓帶的形成：氣壓帶，由于地球表面緯度高低不同，接受太陽輻射的多少不同，于是形成不同的氣壓區(qū)域，這些區(qū)域就是氣壓帶。 假設(shè)地球表面是平滑、均勻的，氣壓水平分布表現(xiàn)出緯向帶狀。地球上的水平氣壓帶有七個(gè)，它們是：

5、 2個(gè)極地高壓帶：分布在北極和南極極區(qū)，是空氣受冷收縮、積聚，而高 空氣流輻合，質(zhì)量增多，在低空形成的高壓帶。冬季強(qiáng)度增大，范圍擴(kuò)展；夏季勢(shì)力減弱，范圍收縮。 2個(gè)副極地低壓帶：分布在南、北緯60°及其兩側(cè)，各約五度。由于來自副熱帶高氣壓帶的熱空氣向北移動(dòng)來自極地高氣壓帶的冷空氣南下（北半球）兩者相遇熱空氣被迫抬升地面形成低壓而形成的。 2個(gè)副熱帶高壓帶：分布在南、北緯2030° 的強(qiáng)大高壓帶，是自低緯高空向極流動(dòng)的氣流在地轉(zhuǎn)偏向力作用下發(fā)生質(zhì)量輻合形成。它隨季節(jié)南、北移動(dòng)達(dá)幾十個(gè)緯度，活動(dòng)范圍約占地球的一半，是對(duì)大氣環(huán)流影 響最大的氣壓帶。 1個(gè)赤道低壓帶：分布在赤道附近

6、。由于終年高溫，空氣受    氣壓帶風(fēng)帶與氣候的關(guān)系熱膨脹上升，到高空向兩側(cè)外流，引起氣柱質(zhì)量減少，低空形成低壓帶。全球七個(gè)緯向氣 壓帶排列規(guī)則，而且高、低壓帶交錯(cuò)分布。 氣壓帶可隨太陽直射點(diǎn)位置的變化而南北平移。就北半球而言，氣壓帶的位置大致是夏季偏北，冬季偏南。上下移動(dòng)各約五度。 地球上氣壓帶和風(fēng)帶分布規(guī)律在理解三圈環(huán)流成因的基礎(chǔ)上可采用以下簡(jiǎn)易記法。首先，掌握氣壓帶的分布與名稱。氣壓帶以赤道為中心對(duì)稱分布，高低壓相間。第二，掌握風(fēng)帶名稱、分布及風(fēng)向。相鄰兩個(gè)氣壓帶之間為風(fēng)帶，風(fēng)向總是由高壓指向低壓，并運(yùn)用地轉(zhuǎn)偏向力的知識(shí)來畫風(fēng)向。風(fēng)帶也是以赤道為中心，南北半球?qū)ΨQ分布

7、。第三，高氣壓帶均為下沉氣流，晴天為主；低氣壓帶均為上升氣流，易成云致雨。但通過分析三圈環(huán)流成因可知，赤道低氣壓帶與極地高氣壓帶均是冷熱不均引起的，屬于熱力成因；副熱帶高氣壓帶和副極地低氣壓帶屬于動(dòng)力成因。第四，注意上圖所繪的是太陽直射點(diǎn)在赤道附近時(shí)的風(fēng)、壓狀況，而實(shí)際上氣壓帶、風(fēng)帶隨太陽直射點(diǎn)的季節(jié)移動(dòng)而移動(dòng)。第五，上圖是假設(shè)地表均勻狀況，而事實(shí)上受海陸分布的影響，氣壓帶、風(fēng)帶要復(fù)雜得多。 氣壓帶和風(fēng)帶的季節(jié)移動(dòng)由于地球的公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，太陽直射點(diǎn)隨季節(jié)的變化而在南北回歸線之間移動(dòng)，同時(shí)引起氣壓帶和風(fēng)帶的季節(jié)移動(dòng)。春秋分時(shí)，太陽直射赤道，赤道低氣壓帶位于赤道兩側(cè)南北緯5°之間。從春分到夏

8、至，太陽直射點(diǎn)自赤道逐漸北移至北回歸線。夏至?xí)r，氣壓帶和風(fēng)帶    氣壓帶的季節(jié)移動(dòng)比春分時(shí)北移5°左右。這時(shí)的赤道低氣壓帶北移至赤道與北緯10°之間；由于太陽直射北回歸線的時(shí)間很短，低氣壓帶來不及形成，所以赤道低氣壓帶不可能移到北回歸線附近。但這時(shí)南半球的東南信風(fēng)可以一直吹到赤道，甚至有一部分可越過赤道，吹送到北半球，并偏轉(zhuǎn)成西南風(fēng)。 從夏至到秋分，太陽直射點(diǎn)又逐漸南移至赤道；從秋分到冬至、又南移到南回歸線。這時(shí)地面上的氣壓帶和風(fēng)帶，比秋分時(shí)一般南移5°左右，比夏至?xí)r南移10°左右。例如，赤道低氣壓帶這時(shí)已南移至赤道與南緯10

9、76;之間，北半球的東北信風(fēng)可一直吹送到赤道，并有一部分越過赤道，偏轉(zhuǎn)成西北風(fēng)。由于氣壓帶和風(fēng)帶隨季節(jié)變化而南北移動(dòng)，所以在南北緯5°15°、35°45°、60°70°之間的地帶便成為風(fēng)帶的過渡地帶。 氣壓帶、風(fēng)帶的形成是全球性大氣環(huán)流的結(jié)果，由于大氣環(huán)流的規(guī)律性，使得地球上氣壓帶，風(fēng)帶的分布也具有明顯的規(guī)律性。從全球看，氣壓帶與風(fēng)帶是相間分布的，即兩個(gè)氣壓帶之間必定存在一個(gè)風(fēng)帶。再?gòu)臍鈮簬砜?，全球七個(gè)氣壓帶是高低相間分布的，且以赤道為軸南北對(duì)稱分布。而風(fēng)帶的分布是以赤道為軸南北對(duì)稱分布的，即南北半球的信風(fēng)帶，西風(fēng)帶和極地東風(fēng)帶。各

10、氣壓帶的高低性質(zhì)主要取決于各氣壓帶氣流在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)方式，即上升和下沉，凡盛行下沉氣流的區(qū)域，必定為高氣壓帶，而盛行上升氣流的地區(qū)，則為低氣壓帶。七個(gè)氣壓帶中，三個(gè)低壓帶，四個(gè)高壓帶。關(guān)于風(fēng)向的確定，主要依據(jù)高低氣壓的相對(duì)位置和風(fēng)帶所在的半球(南或北)，因?yàn)轱L(fēng)總是由高壓區(qū)流向低壓區(qū)，并在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下形成的。高壓帶一定是風(fēng)的輻散區(qū)，而低壓帶一定是風(fēng)的輻合地。 氣壓帶分布假設(shè)地球表面是平滑、均勻的，氣壓水平分布表現(xiàn)出緯向帶狀。地球上的水平氣壓帶有七個(gè)，它們是：    氣壓帶按照地理位置，從赤道向兩極依次分為 :赤道低壓帶(分布在赤道附近),副熱帶高壓帶(南北緯30度附

11、近),副極地低壓帶(南北緯60度附近).極地高壓帶(南北極點(diǎn)附近). 赤道低氣壓帶在赤道及其兩側(cè)，是太陽高度角最大的地帶，這里受太陽光熱最多，地面增溫也高，接近地面的空氣受熱膨脹上升，空氣減少，氣壓降低。這樣在南北緯5°之間的地區(qū)，就形成了一個(gè)低氣壓帶一赤道低氣壓帶。 副熱帶高氣壓帶由赤道低氣壓帶上升的氣流，由于氣溫隨高度而降低，空氣漸重，在距地面4-8公里處大量聚集，轉(zhuǎn)向南北方向擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，同時(shí)還受重力影響，故氣流邊前進(jìn)，邊下沉，各在南北緯30°附近沉到近地面，使低空空氣增多，氣壓升高，形成了南北兩個(gè)副熱帶高氣壓帶，它是因?yàn)榭諝饩鄯e，由由動(dòng)力原因形成的，屬暖性高壓。 極地高

12、氣壓帶在地球南北兩極及其附近是緯度最高的地區(qū)，這里的太陽高度角最小，接受的太陽光熱也最少，終年低溫，空氣冷重下沉，地面空氣多，氣壓較高，形成南北兩個(gè)極地高氣壓帶，它是由熱力原因形成的冷高壓。 為了區(qū)別以上兩個(gè)高壓，需要指出在一般條件下，氣溫高的地方，因近地面大氣受熱膨脹，到高空堆積起來，使高空空氣密度增大，那里的氣壓比同一水平面上周圍的氣壓都高，形成高氣壓，于是空氣便從高氣壓向周圍氣壓低的地方擴(kuò)散，這樣氣溫高的地方，空氣質(zhì)量就減少了，地面上隨承受的壓力就減低，形成低氣壓；氣溫低的地方空氣收縮下沉，高空空氣密度減小，形成低氣壓，這是周圍的空氣就會(huì)來補(bǔ)充，使氣溫低的地方空氣柱的大氣質(zhì)量增多，地面氣

13、壓因而增高，成為高氣壓。所以近地面空氣受熱，氣壓下降，空氣冷卻，氣壓升高。高空氣壓的高低與地面氣壓經(jīng)常是相反的。因?yàn)闅鉁馗叩牡胤?，空氣上升后在高空堆積，密度增大，形成高壓；氣溫低的地方，空氣下降后，在高空密度減小形成低壓。這是由于熱力原因形成空氣中的高壓和低壓。 副極地低氣壓帶這個(gè)氣壓帶在南北緯60°附近，由于這個(gè)地帶處于副熱帶高氣壓帶和極地高氣壓帶之間，是一個(gè)相對(duì)的低壓帶。 這樣，在假設(shè)不自轉(zhuǎn)的地球上，就形成了上述的七個(gè)氣壓帶。 地球是在一刻也不停地自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)著。因此，在上述七個(gè)氣壓帶的形成過程中就伴隨著空氣的運(yùn)動(dòng)。而空氣運(yùn)動(dòng)的方向總是從高壓指向低壓。因?yàn)榇髿馐蔷o緊圍繞著地球表面，

14、大氣在從高壓區(qū)流向低壓區(qū)的運(yùn)動(dòng)過程中，同時(shí)也隨著地球一同自西向東轉(zhuǎn)動(dòng)著。這樣大氣還要受到一個(gè)由于地球自轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的力的影響，這個(gè)力就是地球自轉(zhuǎn)偏向力，它在北半球總是使運(yùn)動(dòng)著的大氣向右偏斜，在南半球總是向左偏斜。這樣，風(fēng)的運(yùn)動(dòng)方向就不是正直的由高壓指向低壓，而是在北半球發(fā)生了右偏，北風(fēng)變成了東北風(fēng)；南半球發(fā)生了左偏，南風(fēng)變成了東南風(fēng)。 形成原因地球上不同緯度地區(qū)所得到的太陽輻射是不同的。因而氣溫的高低也隨緯度而變化，同時(shí)氣壓也跟著變化。 輻射越強(qiáng)，氣溫越高；輻射越弱，氣溫越低。 緯度越低，氣溫越高；緯度越高，氣溫越低。 氣溫越低，氣壓越高；氣溫越高，氣壓越低。 大氣總是由氣壓高的地方，吹向氣壓低的

15、地方，從而在地球上形成不同的氣壓帶和風(fēng)帶。全球性大氣環(huán)流具有全球性的有規(guī)律的大氣運(yùn)動(dòng)，通常稱為大氣環(huán)流。大氣環(huán)流是大氣運(yùn)動(dòng)的一種主要形式，它使高低緯度之間，海陸之間的熱量和水汽得到交換，調(diào)整了全球的水熱分布，對(duì)全球的熱量平衡和水量平衡有重要作用，也是各地天氣變化和氣候形成的重要因素。本節(jié)課主要講述最具典型意義的兩種環(huán)流形式：三圈環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流。下面我們先來學(xué)習(xí)三圈環(huán)流。一、三圈環(huán)流赤道與極地間的閉合環(huán)流圖為了簡(jiǎn)化起見，假設(shè)大氣是在均勻的地球表面上運(yùn)動(dòng)的，而且不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響，此時(shí)，引起大氣運(yùn)動(dòng)的因素是高低緯度間的受熱不均。因而在終年炎熱的赤道地區(qū)，大氣受熱膨脹上升；在終年嚴(yán)寒的兩極地區(qū)，大

16、氣冷卻收縮下沉。這樣，在高空，赤道形成高氣壓，氣壓梯度力的方向指向極地，大氣由赤道上空流向兩極上空。在近面，赤道地區(qū)形成低氣壓，兩極形成高氣壓，氣壓梯度力的方向指向赤道，大氣由兩極流回赤道。因此，在北半球，赤道和極地之間形成了單圈閉合環(huán)流。如上圖。1.全球大氣運(yùn)動(dòng)單圈環(huán)流但實(shí)際上赤道與極地間的這種閉合環(huán)流是不存在的，因?yàn)榈厍驎r(shí)刻不停地自轉(zhuǎn)著，大氣一開始運(yùn)動(dòng)，馬上就受到地轉(zhuǎn)偏向力的影響，從而形成了三圈環(huán)流。2.全球大氣運(yùn)動(dòng)三圈環(huán)流由于地球時(shí)刻不停地自西向東自轉(zhuǎn)著，此時(shí)仍然假設(shè)地表性質(zhì)均一，則引起大氣運(yùn)動(dòng)的因素是高低緯之間的受熱不均和地轉(zhuǎn)偏向力。以北半球?yàn)槔?，說明此時(shí)大氣運(yùn)動(dòng)情況。赤道地區(qū)上升的暖

17、空氣(畫箭頭)，在氣壓梯度力作用下，由赤道上空向北流向北極上空(南風(fēng))，受地轉(zhuǎn)偏向力影響，由南風(fēng)逐漸偏轉(zhuǎn)成西南風(fēng)(畫箭頭)，到30°N附近上空時(shí)，風(fēng)向偏轉(zhuǎn)到與等壓線平行，變成了西風(fēng)。這樣氣流就不能繼續(xù)向北流向北極，而是變成自西向東運(yùn)動(dòng)了。由于赤道地區(qū)上空的空氣源源不斷地流過來，又不能繼續(xù)北進(jìn)，便在30°N附近上空堆積，空氣密度加大產(chǎn)生下沉氣流(畫箭頭)，這樣使得低空氣壓增高，形成副熱帶高氣壓帶。在低空，氣壓梯度力的方向是由副高指向赤道低氣壓帶，大氣在向南流動(dòng)過程中逐漸向右偏轉(zhuǎn)，形成了東北信風(fēng)(畫箭頭)。這樣在赤道與30°N之間形成一個(gè)低緯度環(huán)流圈。(1)低緯環(huán)流近

18、地面，副熱帶高氣壓帶一部分氣流向赤道低壓帶流去。另一部分氣流向北流，在地轉(zhuǎn)偏向力影響下，由南風(fēng)逐漸向右偏形成西南風(fēng)，也叫盛行西風(fēng)(畫箭頭)。與此同時(shí)，從極地高氣壓帶向南流的氣流，逐漸向右偏形成東北風(fēng)，又叫極地東風(fēng)(畫箭頭)。盛行西風(fēng)與極地東風(fēng)這兩支冷暖不同的氣流，在60°N附近相遇，形成上升氣流，在低空形成副極地低壓帶。上升氣流到高空，一部分流向副熱帶高氣壓帶上空(畫箭頭)為補(bǔ)充副熱帶高氣壓帶下沉氣流的來源(畫箭頭)。這樣在30°N與60°N之間形成一個(gè)中緯環(huán)流圈。(2)中緯環(huán)流北緯60°附近的上升氣流，另一部分流向極地上空(畫箭頭)，補(bǔ)充極地高氣壓帶下沉氣流(箭頭)。這樣在60°N與極地之間形成一個(gè)高緯環(huán)流圈。(3)高緯環(huán)流在南半球，同樣存在著低緯、中緯、高緯三個(gè)環(huán)流圈。由于南半球的地轉(zhuǎn)偏向力使氣流向左偏轉(zhuǎn)，所以環(huán)流的方向與北半球不同。這樣，在近地面，全球共形成7個(gè)氣壓帶和6個(gè)風(fēng)帶。(圖)7個(gè)氣壓帶即：赤道低氣壓帶，南、北半球的副熱帶高氣壓帶，南、北半球的副極地低氣壓帶和南、北半球的極地高氣壓帶。在氣壓帶之