農(nóng)業(yè)氣象學之大氣環(huán)流

農(nóng)業(yè)氣象學之大氣環(huán)流第一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

大氣環(huán)流：是指大范圍的大氣運動狀態(tài)及其隨時空的變化過程，是大范圍的大氣層內(nèi)具有一定穩(wěn)定性的各種氣流運動的綜合現(xiàn)象。大氣環(huán)流構(gòu)成了全球大氣運動的基本形勢，是全球氣候特征和大范圍天氣形勢的主導因子，也是各種尺度天氣系統(tǒng)活動的背景

按水平尺度劃分：區(qū)域、半球或全球的大氣環(huán)流

按時間尺度劃分：日、月、季、半年、一年至多年的平均大氣環(huán)流大氣環(huán)流模式第二頁，共三十六頁，2022年，8月28日一、單圈環(huán)流模式

在赤道和極地之間構(gòu)成了南北向一個閉合環(huán)流圈，稱為單圈環(huán)流

假設地表面是均勻的(不考慮海陸分布及地形起伏的影響)，也不考慮地轉(zhuǎn)偏向力，僅考慮水平氣壓梯度力第三頁，共三十六頁，2022年，8月28日030N60N90N考慮：高低緯間熱量差異——單圈環(huán)流

引起大氣運動的因素為高低緯間的受熱不均，赤道因緯度低，太陽高度大而終年炎熱，大氣因受熱膨脹上升，兩極因緯度高，太陽斜射而終年嚴寒，大氣冷卻收縮下沉。進而在赤道與兩極之間形成單圈閉合環(huán)流南半球北半球第四頁，共三十六頁，2022年，8月28日單圈環(huán)流示意圖

實際上赤道與極地間的這種閉合環(huán)流是不存在的，因為地球時刻不停地自轉(zhuǎn)著，大氣一開始運動，馬上就受到地轉(zhuǎn)偏向力的影響，從而形成了三圈環(huán)流第五頁，共三十六頁，2022年，8月28日

在赤道和極地之間構(gòu)成了南北向三個閉合環(huán)流圈，稱為三圈環(huán)流假設地表面是均勻的(不考慮海陸分布及地形起伏的影響)，但考慮了水平地轉(zhuǎn)偏向力，和水平氣壓梯度力

二、三圈環(huán)流模式第六頁，共三十六頁，2022年，8月28日赤道低壓帶極地高壓帶副熱帶高壓帶東北信風帶35副極地低壓帶中緯西風帶極地東風帶67Hadley環(huán)流信風環(huán)流FerrelcellPolarcell1428910考慮---高低緯間熱量不均，地轉(zhuǎn)偏向力----三圈環(huán)流第七頁，共三十六頁，2022年，8月28日三圈環(huán)流第八頁，共三十六頁，2022年，8月28日三圈環(huán)流示意圖低緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)流第九頁，共三十六頁，2022年，8月28日

近地面，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，由南風逐漸向右偏形成西南風，也叫盛行西風(畫箭頭⑤)。與此同時，從極地高氣壓帶向南流的氣流，逐漸向右偏形成東北風，又叫極地東風(畫箭頭⑥)。盛行西風與極地東風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⑦)為補充副熱帶高氣壓帶下沉氣流的來源(畫箭頭⑧)。這樣在30°N與60°N之間形成一個中緯環(huán)流圈1.低緯環(huán)流第十頁，共三十六頁，2022年，8月28日

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⑨)，補充極地高氣壓帶下沉氣流(箭頭⑩)。這樣在60°N與極地之間形成一個高緯環(huán)流圈

高緯環(huán)流：在南半球，同樣存在著低緯、中緯、高緯三個環(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個氣壓帶和6個風帶(2)中緯環(huán)流

(3)高緯環(huán)流第十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日赤道低壓帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶極地高壓帶極地高壓帶東北信風中緯西風極地東風東南信風中緯西風極地東風地球上的氣壓帶和風帶氣壓帶成因：①赤道低壓帶與極地高壓帶是由于冷熱不均引起空氣運動而形成的，屬熱力原因②副熱帶高壓帶與副極地低壓帶是由于大氣運動引起空氣質(zhì)量變化而形成的，屬動力原因第十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.三圈環(huán)流是：哈得萊環(huán)流圈(低緯環(huán)流圈)、中緯度環(huán)流圈(費雷爾環(huán)流圈)、極地環(huán)流圈

2、四個氣壓帶：赤道低壓帶(00)、副熱帶高壓帶(300)、副極地低壓帶(600)、和極地高壓帶(900)3、三個風帶：東北信風帶(NE)(00-300N)、盛行西風帶(SW)(300-600N)、極地東風帶(NE)(600-900N)第十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

考慮海陸分布及地形起伏的影響，以及水平地轉(zhuǎn)偏向力和水平氣壓梯度力的影響。大氣環(huán)流變得更加復雜。海陸的熱力差異切斷了氣壓帶，使氣壓帶變成了高低氣壓中心

三、實際環(huán)流第十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日第二節(jié)大氣活動中心

一、大氣活動中心：由于海陸分布割斷了氣壓帶而形成的高低氣壓中心稱為大氣活動中心第十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日冬季阿留申低壓高高冰島低壓高第十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日夏季阿留申低壓冰島低壓高高低第十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日二、東風帶和西風帶低緯度，15oN以南800hPa下面，東風較強，8m/s；中緯度，27oN處200hPa，西風最強，40m/s；北0102030405060708090東風東風西風北半球冬季第十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日低緯度，東風范圍變大，10oN處200hPa高空東風增大到10m/s；中緯度西風范圍縮小，最大風速減小到不足20m/s。二、東風帶和西風帶北0102030405060708090東風東風西風北半球夏季第十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、急流急流(jetstream)：風速30m/s以上的狹窄強風帶。根據(jù)現(xiàn)有資料，位于東亞海上各日本上空的急流強度最大，冬季可達150~180m/s;甚至達200m/s。第二十頁，共三十六頁，2022年，8月28日三、急流急流的分類：1.溫帶急流：位于南、北半球中、高緯度地區(qū)的上空，與極鋒相聯(lián)系。2.副熱帶急流：位于200hPa高空副熱帶高壓的北緣，與副熱帶鋒區(qū)相聯(lián)系。3.熱帶東風急流：位于副高南緣的150~100hPa高空，其位置變動在赤道至南北緯20o間，最大風速平均30~40m/s，個別可達50m/s。第二十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日1.季風：是指大范圍地區(qū)盛行的、以一年為周期隨季節(jié)改變風向的風，稱為季風。季風帶來的天氣現(xiàn)象有明顯的差別。海陸的熱力差異而引起的季風示意圖第三節(jié)季風和地方性風第二十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日

冬季風(大陸季風)：冬季，大陸冷卻比海洋劇烈，大陸上形成高壓，海洋上形成低壓，于是，風從大陸吹向海洋，稱為大陸風或冬季風

夏季風(海洋風)：夏季，大陸増熱比海洋劇烈，大陸上形成低氣壓，海洋上形成高氣壓，于是，風由海洋吹向大陸，稱為海洋風或夏季風2.季風的分類季風形成的原因？第二十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日赤道季風區(qū)：有明顯的雨季和旱季，帶來雨量的變化；全年炎熱，沒有明顯的溫度變化。（赤道非洲、印度南部、斯里蘭卡、印度尼西亞、馬來西亞）熱帶季風區(qū)：有明顯的溫度差別，同時有明顯的雨季和旱季的差別，夏季可以受到南半球來的西南季風的直接影響。（南亞、東南亞）東亞季風區(qū)（熱帶季風區(qū)，溫帶季風區(qū)）：冬夏溫度相差劇烈(20℃)，有明顯的雨季。（亞洲東部）2.季風的分類第二十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日3、我國盛行的季風

冬季為強大的蒙古高壓控制，海上為阿留申低壓控制，盛行寒冷而干燥的西北風。造成晴朗寒冷干燥的天氣夏季，大陸為印度低壓控制，海上為太平洋高壓控制，盛行溫暖而濕潤的東南風。我國西南地區(qū)因受印度季風的影響，夏季吹西南風。造成濕熱多云雨的天氣第二十五頁，共三十六頁，2022年，8月28日中國的季風區(qū)劃圖第二十六頁，共三十六頁，2022年，8月28日

由于各種地理條件的影響，常常形成某些地方性的空氣環(huán)流，稱為地方性風

(一)海陸風

1、概念：晴穩(wěn)天氣時，海岸附近，白天由海洋吹向陸地，夜間由陸地吹向海洋，這種風向晝夜交替的地方性風稱為海陸風

2、海陸風的形成：熱力因素是海陸風形成的基本原因。即海陸之間存在有熱力差異地方性風第二十七頁，共三十六頁，2022年，8月28日海陸風示意圖白天夜間第二十八頁，共三十六頁，2022年，8月28日

相同點是：季風與海陸風都是由于海陸之間的熱力差異引起的

不同點是：①季風是由于海陸之間氣壓的季節(jié)變化而引起的，以一年為周期的風隨季節(jié)改變的現(xiàn)象；海陸風是由于海陸之間氣壓的日變化而引起，以一日為周期，風向隨晝夜改變的現(xiàn)象②季風的影響范圍比海陸風大季風與海陸風之間的異同第二十九頁，共三十六頁，2022年，8月28日谷風：由于白天山坡接受太陽光熱較多，空氣增溫較多；而山谷上空，同高度上的空氣因離地較遠，增溫較少。于是山坡上的暖空氣不斷上升，并在上層從山坡流向谷地，谷底的空氣則沿山坡向山頂補充，這樣便在山坡與山谷之間形成一個熱力環(huán)流。下層風由谷底吹向山坡，稱為谷風山風：到了夜間，山坡上的空氣受山坡輻射冷卻影響，空氣降溫較多；而谷地上空，同高度的空氣因離地面較遠，降溫較少。于是山坡上的冷空氣因密度大，順山坡流入谷地，谷底的空氣因匯合而上升，并從上面向山頂上空流去，形成與白天相反的熱力環(huán)流。下層風由山坡吹向谷地，稱為山風

（二）山谷風第三十頁，共三十六頁，2022年，8月28日山風和谷風第三十一頁，共三十六頁，2022年，8月28日

1.焚風是由于空氣下沉運動，而使空氣溫度升高，濕度降低的一種干而熱的風。通常指氣流越過山頂后由山上吹下來的熱而干燥的風

(三)焚風焚風形成示意圖第三十二頁，共三十六頁，2022年，8月28日2、焚風的形成設山高2000米，過山以前，即迎風坡山腳處氣溫為30.0℃，如果氣流上升到800米處開始凝結(jié)(此高度稱為凝結(jié)高度)，空氣上升時不斷有水氣凝結(jié)成云致雨(濕絕熱直減率γm=0.4℃/100m)，過山以后，假設氣流中并未攜帶云塊，求背風坡山腳的溫度？(三)焚風第三十三頁，共三十六頁，2022年，8月28日

解：已知迎風坡山腳t1=30.0℃干絕熱直減率γd=1.0℃/100米濕絕熱直減率γm=0.4℃/100米①迎風坡山腳800米處(干絕熱上升)，800米處的溫度為t800則，②800米——山頂(濕絕熱上升)，山頂處的溫度t/則第三十四頁，共三十六頁，2022年，8月28日③山頂——背風坡山腳