空氣的水平運動

1、風(fēng)的形成是空氣流動的結(jié)果，常指空氣相對地面風(fēng)的形成是空氣流動的結(jié)果，常指空氣相對地面的水平運動，是一個矢量的水平運動，是一個矢量,用風(fēng)向和風(fēng)速表示。用風(fēng)向和風(fēng)速表示。在北半球，氣流向右偏轉(zhuǎn)，在南半球使氣流向左在北半球，氣流向右偏轉(zhuǎn)，在南半球使氣流向左偏轉(zhuǎn)。所以，地球大氣的運動，除受到氣壓梯度偏轉(zhuǎn)。所以，地球大氣的運動，除受到氣壓梯度力的作用外，還受地轉(zhuǎn)偏向力的影響。力的作用外，還受地轉(zhuǎn)偏向力的影響。第四章第四章 氣氣 象象 一、風(fēng)的表示和測量 二、風(fēng)的形成 三、風(fēng)的變化 四、風(fēng)對飛行的影響主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、風(fēng)的表示和測量一、風(fēng)的表示和測量n1.風(fēng)的表示n氣象上的風(fēng)向是指 風(fēng)的來向，n常用36

2、0或16個方位來表示氣象臺常用八個方位發(fā)布風(fēng)向的預(yù)報，氣象臺常用八個方位發(fā)布風(fēng)向的預(yù)報，即東（即東（E）、）、南（南（S）、西（）、西（W）、北（）、北（N）、東南（）、東南（SE）、西）、西南（南（SW）、西北（）、西北（NW）和東北（）和東北（NE）。風(fēng)向觀）。風(fēng)向觀測是用十六個方位來表示的，即在上述八個方位測是用十六個方位來表示的，即在上述八個方位中間再增加北東北（中間再增加北東北（NNE）、東東北（）、東東北（ENE）、）、東東南（東東南（ESE）、南東南（）、南東南（SSE）、南西南）、南西南（SSW）、西西南（）、西西南（WSW）、西西北（）、西西北（WNW）和北西北（和北西北（N

3、NW）。）。實際測風(fēng)報告中還經(jīng)常用實際測風(fēng)報告中還經(jīng)常用0360范圍內(nèi)的數(shù)字范圍內(nèi)的數(shù)字表示表示風(fēng)向，以風(fēng)向，以0為北，為北，90為東，為東，180為南，為南，270為西，余類推。為西，余類推。在天氣預(yù)報中有時還用偏北風(fēng)、偏南風(fēng)等名稱，在天氣預(yù)報中有時還用偏北風(fēng)、偏南風(fēng)等名稱，偏字表示風(fēng)向圍繞某個方位作小范圍擺動。偏字表示風(fēng)向圍繞某個方位作小范圍擺動。風(fēng)的16個方位表示風(fēng)速n風(fēng)速是指單位時間內(nèi)空氣微團的水平位移，常用的風(fēng)速單位是： 米/秒（m/s）， 千米/小時（km/h）， 海里/小時（nm/h） 1海里/小時也稱為節(jié)（KT）2.風(fēng)的測量n（1）儀器測量 風(fēng)向風(fēng)速儀、 測風(fēng)氣球、 風(fēng)袋、 多

4、普勒測風(fēng)雷達(dá)等。風(fēng)向風(fēng)速儀測風(fēng)氣球風(fēng)袋多普勒測風(fēng)雷達(dá)測風(fēng)雷達(dá)是測風(fēng)的專用雷達(dá)。氣球攜帶回答器（或反射靶）升空，當(dāng)雷達(dá)天線對準(zhǔn)氣球時，發(fā)出詢問脈沖，能立即接收到回答脈沖（或反射脈沖）。根據(jù)回答脈沖和詢問脈沖的時間間隔可確定氣球距雷達(dá)的直線距離，加上天線的方位和仰角，即可確定氣球的空間位置。由氣球運動軌跡可計算得到各高度風(fēng)向和風(fēng)速。測風(fēng)雷達(dá)的探測高度可達(dá)30km，且不受天氣條件限制，但測角精度低于光學(xué)經(jīng)緯儀，設(shè)備龐大。中國氣象部門使用的是國產(chǎn)701測風(fēng)雷達(dá)。2.目視估計-風(fēng)力等級表風(fēng)力風(fēng)力等級等級陸地地物象征陸地地物象征相當(dāng)風(fēng)速相當(dāng)風(fēng)速m/skm/h范圍范圍中數(shù)中數(shù)0靜，煙直上靜，煙直上0.00.

5、2 0.1小于小于11煙能表示風(fēng)向煙能表示風(fēng)向0.31.5 0.9152人面感覺有風(fēng)，樹葉有微響人面感覺有風(fēng)，樹葉有微響1.63.3 2.56113樹葉及微枝搖動不息，旌旗展開樹葉及微枝搖動不息，旌旗展開3.45.4 4.412194能吹起地面灰塵及紙張，小樹枝搖動能吹起地面灰塵及紙張，小樹枝搖動5.57.96.720285有葉的小樹搖擺，內(nèi)陸的水面有小波有葉的小樹搖擺，內(nèi)陸的水面有小波8.010.79.429386大樹枝搖動，電線呼呼有聲，張傘困難大樹枝搖動，電線呼呼有聲，張傘困難10.813.812.339497全樹搖動，大樹枝下彎，迎風(fēng)步行不便全樹搖動，大樹枝下彎，迎風(fēng)步行不便13.91

6、7.115.550618可折壞樹枝，迎風(fēng)步行感覺阻力甚大可折壞樹枝，迎風(fēng)步行感覺阻力甚大17.220.719.062749煙囪及平屋房頂受到破壞，小屋受破壞煙囪及平屋房頂受到破壞，小屋受破壞20.824.422.6758810陸上少見，可使樹木拔起，建筑物吹壞陸上少見，可使樹木拔起，建筑物吹壞24.528.426.58910211陸上很少，有則必有重大損毀陸上很少，有則必有重大損毀28.532.630.610311712陸上絕少，其摧毀極大陸上絕少，其摧毀極大32.736.934.8118133二、風(fēng)的形成（一）形成風(fēng)的力1.水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力n由水平氣壓梯度引起的作用在單位質(zhì)量空氣

7、上的壓力差就是水平水平氣壓梯度力氣壓梯度力水平氣壓梯度的意義水平氣壓梯度的意義VFSNSPNPGnn水平氣壓梯度可以表示單位體積的空氣塊受到的水平靜壓力水平氣壓梯度力的大小和方向水平氣壓梯度力的大小和方向n大?。捍笮。号c水平氣壓梯度成正比，與空氣密度成反比n方向：方向：垂直于等壓線由高壓指向低壓NPG12.地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力 n定義：由地球自轉(zhuǎn)引起的使相對于 地球運動的物體偏離原來運 動方向的力地球旋轉(zhuǎn)的作用水也一樣水也一樣地轉(zhuǎn)偏向力的大小和方向地轉(zhuǎn)偏向力的大小和方向n地轉(zhuǎn)偏向力的大?。簄地轉(zhuǎn)偏向力的方向垂直于物體運動的方向，在北半球指向右，在南半球指向左。 sin2VA 3.摩擦力摩擦力

8、VKR三種力與風(fēng)向的關(guān)系三種力與風(fēng)向的關(guān)系4.慣性離心力慣性離心力 n空氣在地球表面上作圓周運動時要受到慣性離心力的作用。 n慣性離心力的方向與速度V垂直，由曲率中心指向外緣。n慣性離心力的大小為rVmC2（二）風(fēng)的形成及風(fēng)壓定理 1.自由大氣中風(fēng)的形成及風(fēng)壓定理2.摩擦層中風(fēng)的形成及風(fēng)壓定理 1.自由大氣中風(fēng)的形成地轉(zhuǎn)風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)是指自由大氣中空氣的水平等速直線運動，是指無加速度、慣性離心力不起作用情況下的運動。自由大氣中的風(fēng)壓定理n風(fēng)沿著等壓線吹，在北半球背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左，等壓線越密，風(fēng)速越大。n南半球風(fēng)的運動方向與北半球相反。自由大氣中低壓區(qū)和高壓區(qū)的風(fēng)結(jié) 論n北半球低壓區(qū)空氣逆

9、時針旋轉(zhuǎn) n高壓區(qū)空氣順時針旋轉(zhuǎn) n在北半球穿過低壓區(qū)飛行，先碰到左側(cè)風(fēng)，后碰到右側(cè)風(fēng)。n在北半球穿過高壓區(qū)飛行，先碰到右側(cè)風(fēng)，后碰到左側(cè)風(fēng)。應(yīng) 用2.摩擦層中風(fēng)的形成及風(fēng)壓定理摩擦層是指從地面到1500米高度的氣層圖2-10 摩擦層中風(fēng)的形成 摩擦層中的風(fēng)壓定理n摩擦層中的風(fēng)壓定理： 風(fēng)斜穿等壓線吹，在北半球背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方，等壓線越密，風(fēng)速越大。n南半球風(fēng)的運動方向與北半球相反摩擦層大氣中作曲線運動的空氣塊n低壓附近的風(fēng)是沿逆時針方向向內(nèi)吹n高壓附近的風(fēng)是沿順時針方向向外吹已知氣壓場，判斷風(fēng)場（摩擦層）風(fēng)壓定理的應(yīng)用已知氣壓場，判斷風(fēng)場（自由大氣）三、風(fēng) 的 變 化（一

10、）摩擦層中風(fēng)的變化 （二）自由大氣中風(fēng)的變化（三）地方性風(fēng)（一）摩擦層中風(fēng)的變化 1.風(fēng)隨高度的變化2.日變化3.風(fēng)的陣性 1.摩擦層中風(fēng)隨高度的變化在北半球隨高度增加，風(fēng)速增大，風(fēng)向右偏。南半球風(fēng)向變化相反。北半球摩擦層中風(fēng)隨高度變化示意圖 2.摩擦層中風(fēng)的日變化n白天，近地面的風(fēng)風(fēng)速增大，風(fēng)向向右偏轉(zhuǎn)，上層風(fēng)的變化則相反。n晚上，下層風(fēng)風(fēng)速減小，風(fēng)向向左偏轉(zhuǎn)，上層風(fēng)速增大，風(fēng)向右偏轉(zhuǎn)。3.摩擦層中風(fēng)的陣性n亂流渦旋隨大范圍基本氣流一起運動，引起局地風(fēng)向不斷改變，風(fēng)速時大時小，形成風(fēng)的陣性。（二）自由大氣中風(fēng)的變化 1.自由大氣中風(fēng)隨高度變化的原因 由于水平方向上溫度分布不均而造成在一定高度

11、上出現(xiàn)氣壓差，而形引起風(fēng)的變化風(fēng)隨高度的變化風(fēng)隨高度的變化熱成風(fēng)熱成風(fēng)定義：由氣溫的水平差異而形成的風(fēng)稱 為熱成風(fēng)。規(guī)律：風(fēng)沿著等溫線吹，在北半球背熱 成風(fēng)而立，高溫在右，低溫在左 等溫線越密，風(fēng)速越大。西風(fēng)急流的形成n由于北半球南高北低的溫度分布，熱成風(fēng)為西風(fēng)，高度越高，風(fēng)速越大。上升到一定高度后，就可能形成西風(fēng)急流。由熱成風(fēng)的定義和性質(zhì)可知，北半球中緯度地區(qū)的高空風(fēng)由熱成風(fēng)的定義和性質(zhì)可知，北半球中緯度地區(qū)的高空風(fēng)為西風(fēng)的原因正是熱成風(fēng)的存在。因為高空風(fēng)遵循為西風(fēng)的原因正是熱成風(fēng)的存在。因為高空風(fēng)遵循 “準(zhǔn)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡地轉(zhuǎn)平衡”，即水平科氏力，即水平科氏力 和和 “水平氣壓梯度力水平氣壓梯度

12、力”平衡，平衡，所以高空風(fēng)幾乎就是地轉(zhuǎn)風(fēng)。然而，因為自西向東的熱成所以高空風(fēng)幾乎就是地轉(zhuǎn)風(fēng)。然而，因為自西向東的熱成風(fēng)的存在，使得地轉(zhuǎn)風(fēng)從底層到高層漸漸地也自西向東吹，風(fēng)的存在，使得地轉(zhuǎn)風(fēng)從底層到高層漸漸地也自西向東吹，這樣北半球中緯度地區(qū)高空風(fēng)吹的就是西風(fēng)。這就是這樣北半球中緯度地區(qū)高空風(fēng)吹的就是西風(fēng)。這就是 北北半球中緯度地區(qū)高空風(fēng)是西風(fēng)半球中緯度地區(qū)高空風(fēng)是西風(fēng)”的說法的由來。的說法的由來。 （三）地方性風(fēng) 一些特殊的地理條件也會對局地空氣運動產(chǎn)一些特殊的地理條件也會對局地空氣運動產(chǎn)生影響，形成與地方性特點有關(guān)的局部地區(qū)生影響，形成與地方性特點有關(guān)的局部地區(qū)的風(fēng)，稱為地方性風(fēng)。的風(fēng)，稱為

13、地方性風(fēng)。主要的地方性風(fēng)有： 1.海陸風(fēng) 2.山谷風(fēng) 3.峽谷風(fēng) 4.焚風(fēng)海陸風(fēng)是因海洋和陸地受熱不均勻而在海岸附近海陸風(fēng)是因海洋和陸地受熱不均勻而在海岸附近形成的一種有日變化的風(fēng)系。在基本氣流微弱時，形成的一種有日變化的風(fēng)系。在基本氣流微弱時，白天風(fēng)從海上吹向陸地，夜晚風(fēng)從陸地吹向海洋。白天風(fēng)從海上吹向陸地，夜晚風(fēng)從陸地吹向海洋。前者稱為海風(fēng)，后者稱為陸風(fēng)，合稱為海陸風(fēng)。前者稱為海風(fēng)，后者稱為陸風(fēng)，合稱為海陸風(fēng)。海 風(fēng)由于山谷與其附近空氣由于山谷與其附近空氣之間的熱力差異而引起之間的熱力差異而引起白天風(fēng)從山谷吹向山坡，白天風(fēng)從山谷吹向山坡，這種風(fēng)稱這種風(fēng)稱“谷風(fēng)谷風(fēng)(valley breez

14、e)”；到夜晚，風(fēng)從；到夜晚，風(fēng)從山坡吹向山谷稱山坡吹向山谷稱“山風(fēng)山風(fēng)(mountain breeze)”。山。山風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)。風(fēng)和谷風(fēng)總稱為山谷風(fēng)。山谷風(fēng)山谷風(fēng)峽谷風(fēng)峽谷風(fēng)當(dāng)氣流從開闊地區(qū)向兩山對峙的峽谷地帶流入時，當(dāng)氣流從開闊地區(qū)向兩山對峙的峽谷地帶流入時，由于空氣質(zhì)量不能在峽谷內(nèi)堆積，于是氣流將加由于空氣質(zhì)量不能在峽谷內(nèi)堆積，于是氣流將加速流過峽谷，風(fēng)速相應(yīng)增大，這種比附近地區(qū)風(fēng)速流過峽谷，風(fēng)速相應(yīng)增大，這種比附近地區(qū)風(fēng)速大得多的風(fēng)叫做峽谷風(fēng)（穿堂風(fēng)）。速大得多的風(fēng)叫做峽谷風(fēng)（穿堂風(fēng)）。焚 風(fēng)焚風(fēng)往往以陣風(fēng)形式出現(xiàn)，從山上沿山坡向下吹。焚風(fēng)現(xiàn)象是由于焚風(fēng)往往以陣風(fēng)形式出現(xiàn)，從山

15、上沿山坡向下吹。焚風(fēng)現(xiàn)象是由于濕空氣越過山脈時，被迫抬升失去水分（一般形成地形雨），并在濕空氣越過山脈時，被迫抬升失去水分（一般形成地形雨），并在山脈背風(fēng)坡一側(cè)下沉?xí)r增溫，形成高溫并且干燥的氣流。因而氣團山脈背風(fēng)坡一側(cè)下沉?xí)r增溫，形成高溫并且干燥的氣流。因而氣團所經(jīng)之地濕度明顯下降，氣溫也會迅速升高。所經(jīng)之地濕度明顯下降，氣溫也會迅速升高。四、地形與障礙物風(fēng)的影響 地表面的粗糙度 地形和大的建筑物會分散風(fēng)的流向，產(chǎn)生會快速改變方向和速度的陣風(fēng)。五、風(fēng)對飛行的影響 （一）風(fēng)對飛機起飛著陸的影響（二）風(fēng)對飛機航行的影響 風(fēng)對飛機起飛著陸的影響地面順風(fēng)地面逆風(fēng)地面?zhèn)蕊L(fēng) 逆風(fēng)，逆風(fēng)，迎面吹向飛機的風(fēng)。由于逆風(fēng)會迎面吹向飛機的風(fēng)。由于逆風(fēng)會增加升力增加升力，飛，飛機大多在逆風(fēng)情況下機大多在逆風(fēng)情況下起飛或降落。起飛或降落。順風(fēng)，順風(fēng)，從飛機后面吹來的風(fēng)。順風(fēng)會從飛機后面吹來的風(fēng)。順風(fēng)會減低升力，減低升力，飛機飛機通常會通常會避免在順風(fēng)情況下起飛或降落。避免在順風(fēng)情況下起飛或降落。側(cè)風(fēng)，側(cè)風(fēng)，從側(cè)面吹來的風(fēng)。飛機降落時如遇到側(cè)風(fēng)劇變，從側(cè)面吹來的風(fēng)。飛機降落時如遇到側(cè)風(fēng)劇變，或會偏離跑道中線或會偏離跑道中線風(fēng)切變，風(fēng)切變，是指逆風(fēng)或順風(fēng)出現(xiàn)持續(xù)多于幾秒的轉(zhuǎn)變而是指逆風(fēng)或順風(fēng)出現(xiàn)持續(xù)多于幾秒的轉(zhuǎn)變而引致浮力產(chǎn)生變化。浮力減少可導(dǎo)致引致浮力產(chǎn)