航海氣象和海洋學(xué)基礎(chǔ)模塊一--航海氣象基礎(chǔ)-PPT課件

1、 模塊一 航海氣象基礎(chǔ)Basic Knowledge of Meteorology 學(xué)習(xí)與訓(xùn)練總目標(biāo)掌握氣象要素的定義、分類和原理掌握氣象要素在實(shí)際中的表現(xiàn)形式了解氣象要素與天氣的關(guān)系掌握氣象要素觀測(cè)的基本方法模塊導(dǎo)學(xué) 航海氣象（Maritime Meteorology）是為航海服務(wù)的應(yīng)用氣象知識(shí)。學(xué)習(xí)航海氣象的目的在于充分利用有利的天氣和水文條件，避離或克服不利的氣象和水文條件，使船舶航行安全、省時(shí)、經(jīng)濟(jì)，使客船旅客舒適，并將因?yàn)?zāi)害性天氣造成的損失減小到最低限度。 中國(guó)明代張一厚所著的中國(guó)沿海航路指南海道經(jīng)一書，專輯有海上天氣歌謠，按征兆預(yù)測(cè)天氣演變，闡明氣候的特點(diǎn)和規(guī)律，影響至今。 180

2、5年，英國(guó)人蒲福根據(jù)海面征象擬定風(fēng)力等級(jí)，自0到12共分13個(gè)等級(jí)，稱為“蒲福風(fēng)級(jí)”。 1847年1852年，美國(guó)人M.莫利根據(jù)遠(yuǎn)洋船舶所記錄風(fēng)和流的資料，繪制成北大西洋風(fēng)和海流圖，使船舶橫越北大西洋的時(shí)間大為縮短，開現(xiàn)代航路圖的先河。 1857年，荷蘭氣象學(xué)家白貝羅發(fā)現(xiàn)根據(jù)風(fēng)向判斷高壓和低壓的中心方位的法則，被稱為白貝羅定律。 航海氣象學(xué)將大氣、氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云、霧、能見度等統(tǒng)稱為氣象要素（Meteorological Elements），氣象要素是表征大氣狀態(tài)的物理量或物理現(xiàn)象。海洋表層水溫、海浪、海流、海冰等都是水文要素，但也可以被看成是廣義的氣象要素。 天氣（Weather）是

3、一定區(qū)域在較短時(shí)間內(nèi)各種氣象要素的綜合表現(xiàn)。氣候（Climate）是某一區(qū)域各種氣象要素的多年平均特征，其中包括極值。天氣表示大氣運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)狀態(tài)，而氣候表示長(zhǎng)時(shí)間統(tǒng)計(jì)平均的結(jié)果。 思考題： 1.為什么要學(xué)習(xí)航海氣象知識(shí)？ 2.天氣和氣候的區(qū)別是什么？ 子模塊一 大 氣Atmosphere 學(xué)習(xí)與訓(xùn)練子目標(biāo)掌握影響天氣氣候變化的主要大氣成分及雜質(zhì)的作用掌握大氣的垂直結(jié)構(gòu)了解大氣各層的特征 重要知識(shí) 一、大氣成分：主要由多種氣體、水汽和懸浮的雜質(zhì)構(gòu)成。 1.干潔空氣（Dry air）:（除水汽和雜質(zhì)以外的氣體） 氣體主要成分:氮（78.09%）、氧(20.95%）、氬（0.93%）；氣體次要成分:

4、二氧化碳（0.03）、氫、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有氣體（不超過0.01）。 2. 水汽（Vapour） 大氣成分唯一相變的成分。氣溫、氣壓相同時(shí)，干空氣的密度大于濕空氣的密度；氣壓相同時(shí)，干冷空氣的密度比暖濕空氣大得多。 3. 雜質(zhì)（Impurities） 大氣中的雜質(zhì)除水滴、冰晶等水汽凝結(jié)物之外，還包括大量塵埃、煙粒、細(xì)菌、病毒、植物花粉，以及海洋上飛濺在空中的浪花蒸發(fā)后留下的微小鹽粒等。大氣中的固體雜質(zhì)有利于水汽的凝結(jié)，稱為凝結(jié)核。大氣中的易變成分的作用 1.二氧化碳:平均含量0.03%，二氧化碳能強(qiáng)烈地吸收和放射長(zhǎng)波輻射。 2.臭氧：主要存在于20-40公里氣層中，又稱臭氧層。臭氧

5、是吸收太陽紫外線的唯一大氣成分。 3.水汽：水汽能強(qiáng)烈地吸收和放出長(zhǎng)波輻射，并在相變過程中吸收和放出潛熱能。大氣中水汽含量范圍在04，具有固、氣、液三態(tài)變化，它也是造成云、雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象的主要物質(zhì)條件。 4.雜質(zhì)：懸浮在空氣中的固體或液體微粒，主要包括塵埃、煙粒、細(xì)菌、病毒、花粉和微小鹽粒等。它們主要集中在大氣的低層，影響能見度，能吸收部分太陽輻射，并對(duì)太陽輻射具有散射作用。在水汽相變過程中，雜質(zhì)可以作為凝結(jié)核。大氣雜質(zhì)還有削弱太陽輻射、阻擋地面輻射、保持地面溫度的作用。 二、大氣的垂直分層 根據(jù)世界氣象組織的建議，通常根據(jù)氣溫和水汽的垂直 分布、大氣的擾動(dòng)程度和電離現(xiàn)象等不同特點(diǎn)，自下

6、而上將大氣劃分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層（暖層）和散逸層5個(gè)層次 1. 對(duì)流層（Troposphere）：對(duì)流層的平均高度為10km左右，它的下界為地表面，上界隨緯度和季節(jié)的不同而有變化，低緯度17km18km，中緯度平均10km12km，高緯度6km8km，夏季比冬季高些。夏季對(duì)流層的厚度比冬季高。對(duì)流層集中了大氣質(zhì)量的80和全部水汽，與人類關(guān)系最為密切，大氣中幾乎所有的物理和化學(xué)過程都發(fā)生在該層。對(duì)流層具有三個(gè)主要特征。對(duì)流層中三個(gè)主要特征 氣溫隨高度而降低。平均幅度為-0.65/100m。 即 0.65/100m 稱為對(duì)流層中氣溫垂直遞減率。 具有強(qiáng)烈的對(duì)流和湍流運(yùn)動(dòng)。是引起大氣上下

7、層動(dòng)量、熱量、能量和水汽等交換的主要方式。 氣象要素沿水平方向分布不均勻。如溫度、濕度等。 根據(jù)大氣運(yùn)動(dòng)的不同特征通常將對(duì)流層分為： 摩擦層(friction layer) ：摩擦層又稱邊界層，從地面到 11.5Km高度。其厚度夏季高于冬季，白天高于夜間，大風(fēng)和擾動(dòng)強(qiáng)烈的天氣高于平穩(wěn)天氣。湍流輸送是該層的基本運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，多渦動(dòng)，各種氣象要素都有明顯的日變化。該層水汽、雜子含量多，因而低云、霧、霾、浮塵等出現(xiàn)頻繁。 自由大氣(free atmosphere) ：摩擦層以上稱自由大氣。摩擦作用忽略不計(jì)，大氣運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較簡(jiǎn)單和清楚。尤其是處于對(duì)流層中部5.5km的氣流狀況，可以代表整個(gè)對(duì)流層空氣的基本

8、運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，因此是考慮天氣預(yù)報(bào)時(shí)備受關(guān)注的主要?dú)鈱印?對(duì)流層頂：厚度約為12Km，溫度隨高度呈等溫或逆溫狀態(tài)。 2. 平流層（Stratosphere）：厚度：自對(duì)流層頂?shù)酱蠹s55Km。特點(diǎn)：空氣主要是水平運(yùn)動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)弱；水汽含量少；（3）氣溫隨高度升高而遞增（最初等溫，到2045Km氣溫突增，主要是臭氧吸收太陽紫外線所致）；（4）氣層穩(wěn)定利于飛機(jī)飛行。 3. 中間層（Mesosphere）：厚度：自平流層頂?shù)?5Km左右。特點(diǎn)：（1）溫度隨高度升高迅速下降；（2）大約在65 km處是電離層D，白天出現(xiàn)，夜間消失。 4. 熱層（Thermosphere）：厚度：85-800Km。又叫電離層。 5

9、. 散逸層（Exosphere）: 厚度：800Km以上。地球大氣向宇宙空間逸散的過渡區(qū)域。三、大氣污染大氣污染：二氧化碳的逐年增多將導(dǎo)致地球變暖并引起全球天氣和氣候的異常變化。導(dǎo)致極冰融化、海面上升、一些陸地和港口將被淹沒。另外，大氣中的粉塵、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氫、碳?xì)浠衔锖桶钡取?yán)重污染大氣，對(duì)人類造成極大危害。全球149個(gè)國(guó)家和地區(qū)簽署的旨在遏制全球氣候變暖的京都議定書于2019年2月16日正式生效。子模塊二 氣 溫Air Temperature 學(xué)習(xí)與訓(xùn)練子目標(biāo)掌握氣溫溫標(biāo)、空氣增熱和冷卻方式掌握氣溫的日、年變化了解氣溫的水平分布 一、氣溫的定義和溫標(biāo) 1.氣溫（Ai

10、r Temperature）是大氣的重要狀態(tài)參數(shù)之一，是天氣預(yù)報(bào)的直接對(duì)象。 氣溫是表示空氣冷熱程度的物理量?？諝獾睦錈岢潭?，實(shí)質(zhì)上是反映空氣分子運(yùn)動(dòng)的平均動(dòng)能。當(dāng)空氣獲得熱量時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)的平均速度增大，平均動(dòng)能增加，氣溫升高。反之當(dāng)空氣失去熱量時(shí)，其分子運(yùn)動(dòng)平均速度減小，平均動(dòng)能隨之減少，氣溫就降低。氣溫可以通過溫度表或溫度計(jì)直接測(cè)得。重要知識(shí) 2溫標(biāo)：溫度的數(shù)值表示法稱溫標(biāo)。常用的溫標(biāo)有3種。 攝氏溫標(biāo) ：把水的冰點(diǎn)溫度定為0，沸點(diǎn)為100，多數(shù)非英語國(guó)家使用。 華氏溫標(biāo) ：水的冰點(diǎn)溫度定為32F，沸點(diǎn)212F。一些英語國(guó)家多使用。 攝氏與華氏的關(guān)系： 絕對(duì)溫標(biāo)(K氏溫標(biāo)) K：水的冰點(diǎn)

11、溫度定為273K，沸點(diǎn)為373K（由英國(guó)物理學(xué)家Kelvin提出）。多用于理論計(jì)算。 關(guān)系： T273t二、太陽、地面和大氣輻射 1.輻射 在自然界中凡溫度高于絕對(duì)零度的物體均發(fā)出電磁波，電磁波按其波長(zhǎng)分為射線、X射線、可見光、紅外線和無線電波。溫度高，輻射強(qiáng)，多為短波；溫度低，輻射弱，多為長(zhǎng)波。物體因放射輻射消耗內(nèi)能而使本身的溫度降低，同時(shí)又因吸收其它物體放射的輻射能并轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能而使本身的溫度增高。 2.太陽輻射、地面輻射和大氣輻射 太陽表面溫度約為6000K，輻射波長(zhǎng)0.154m，太陽是短波輻射。 地面和大氣的溫度約為300K，放出長(zhǎng)波輻射4120m，稱長(zhǎng)波輻射。 太陽輻射是地球和大氣的唯

12、一能量來源。太陽、地面和大氣輻射 3. 地球大氣系統(tǒng)的熱收支平衡 若將太陽對(duì)地球大氣系統(tǒng)的輻射作為100份，其中地球大氣系統(tǒng)反射和散射占30份，大氣吸收占19份，地球表面吸收51份。地球表面通過長(zhǎng)波輻射（21份）、熱傳導(dǎo)（7份）和水汽相變（23份）等過程釋放能量，大氣在吸收太陽短波輻射和地面長(zhǎng)波輻射的同時(shí)又放出長(zhǎng)波輻射（19份），最終向外層空間的輻射總量也為100份，使地球大氣系統(tǒng)的溫度保持恒定。 大氣受熱的主要直接熱源是地球表面,而不是太陽輻射。三、空氣增熱和冷卻方式 空氣的增熱和冷卻主要是非絕熱過程引起的，受下墊面的影響很大。下墊面是泛指不同性質(zhì)的地球表面。下墊面與空氣之間的熱量交換途徑有

13、以下幾種： 1. 熱傳導(dǎo)（Conduction）：空氣與下墊面之間，通過分子熱傳導(dǎo)過程交換熱量，又稱感熱?？諝馐菬岬牟涣紝?dǎo)體。僅在貼近地面幾厘米以內(nèi)明顯，故通常不予考慮。 2.對(duì)流（Convection) ：一般將垂直運(yùn)動(dòng)稱對(duì)流，對(duì)流又分熱力對(duì)流和動(dòng)力對(duì)流。由于空氣受熱不均引起有規(guī)則的暖空氣上升冷空氣下沉稱熱力對(duì)流。由于動(dòng)力作用造成的對(duì)流運(yùn)動(dòng)稱動(dòng)力對(duì)流，如空氣遇山爬升等。 3.平流（Advection)：水平運(yùn)動(dòng)稱平流。平流是大氣中最重要的熱量傳輸方式，范圍大，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。如南風(fēng)暖、北風(fēng)寒、東風(fēng)濕、西風(fēng)干。平流是指某種物理量的水平輸送，如溫度平流、濕度平流等。 4.亂流或湍流（Turbulen

14、ce）：是空氣不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。湍流是摩擦層中熱量、能量和水汽交換的主要方式。5.水相變化：水有液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間的變化。液體水蒸發(fā)，吸收熱量；水汽凝結(jié)放出熱量。一般下墊面水蒸發(fā)，吸收熱量；上空水凝結(jié)放出熱量。從而通過水相變化將下墊面的熱量傳給上層大氣。 6.輻射（Radiation）：地氣系統(tǒng)熱量交換的主要方式。地面吸收太陽短波輻射，放射出長(zhǎng)波輻射加熱大氣。如白天輻射增溫，夜間輻射冷卻。綜上所知，空氣與下墊面之間的熱量交換是通過多種途徑進(jìn)行的。 通常，地面與大氣之間的熱量交換以輻射為主，亂流和水相變化次之； 各地空氣之間的熱量交換以平流為主。 上、下層空氣之間的熱量交換以對(duì)流和亂流為主。以上均

15、為非絕熱過程。四、氣溫的日、年變化 大氣底層空氣的熱量主要來自下墊面，所以氣溫具有與下墊面溫度類似的周期性變化，越靠近地面的氣層，這種變化越顯著。如冬寒夏暖、午熱晨涼反映了氣溫日、年變化的一般規(guī)律。 1.氣溫的日變化 Diurnal Variation of Temperature日變化:一天中氣溫有一個(gè)最低溫度和最高溫度。陸地上最高值氣溫夏季出現(xiàn)在1415點(diǎn)，冬季出現(xiàn)在1314點(diǎn)。海洋上最高值氣溫出現(xiàn)在中午12:30左右。海洋上和陸地上出現(xiàn)的最低氣溫均接近日出前后。氣溫的日較差：一日中最高氣溫與最低氣溫之差。其大小與緯度、季節(jié)、下熱面性質(zhì)、海撥高度及天氣狀況有關(guān)。一般有：低緯高緯；陸上海上；

16、夏季冬季；晴天陰天；低海撥高海撥。（吐魯番海拔-154m，日較差大）2.氣溫的年變化 Annual Variation of Temperature年變化：一年中月平均氣溫有一個(gè)最高值和一個(gè)最低值。 陸地：北半球:最高在七月份,最低在一月份。 南半球:最高在一月份,最低在七月份。 海洋：最高與最低值的月份均比陸地滯后一個(gè)月.年較差：一年中月平均最高氣溫與月平均最低氣溫之差。它與下熱面的性質(zhì)、緯度和海拔等有關(guān)。 高緯低緯； 陸上海上； 海拔低海拔高3氣溫的非周期性變化某地氣溫除了由太陽輻射而引起的周期性變化外，還有大氣的運(yùn)動(dòng)引起的非周期性變化。例如3月以后，我國(guó)江南正是春暖花開的時(shí)節(jié)，卻常常因?yàn)?/p>

17、冷空氣的活動(dòng)而有突然轉(zhuǎn)冷的現(xiàn)象。秋季，正是秋高氣爽的時(shí)候，往往也會(huì)因?yàn)榕諝獾膩砼R而突然回暖。實(shí)際氣溫的變化，就是這兩個(gè)方面共同作用的結(jié)果。如果前者的作用大，則氣溫呈周期性變化；相反，就呈非周期性變化。但從總的趨勢(shì)來看，氣溫日、年變化的周期性還是主要的。五、氣溫的垂直分布在對(duì)流層中氣溫隨高度上升而降低,氣溫隨高度遞減的快慢可用氣溫垂直遞減率表示 ： = 0.65/100m式中： T 表示高度增加 Z 時(shí)，相應(yīng)的氣溫變化量。 Z 的單位通常取100m.負(fù)號(hào)表示氣溫隨高度增加而減小。通常0。當(dāng)=0時(shí)表示等溫。當(dāng)0時(shí)表示逆溫。逆溫既在某一氣層中，氣溫隨高度增加而升高。 六、海平面平均氣溫的分布 海平

18、面平均氣溫從赤道向高緯遞減，南半球等溫線大約與緯圈平行，北半球由于海陸分布不均勻，等溫線不與緯圈平行。夏半球的等溫線比較稀疏，冬半球較密集冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，而夏季相反。這是因?yàn)樵谕痪暥壬?，冬季大陸溫度比海洋溫度低，夏季大陸溫度比海洋溫度高的緣故。北半球冬季大洋西部從低緯向東北方向伸出一個(gè)暖脊直達(dá)大洋東部中高緯海域。這是兩個(gè)強(qiáng)大暖流黑潮、灣流所致。1月海平面平均氣溫分布溫度脊溫度脊灣流黑潮7月海平面平均氣溫分布“寒極”和 “熱赤道” 在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現(xiàn)在南極地區(qū)，而在北半球只有夏季在北極，冬季在西伯利亞東北部（佛科揚(yáng)斯克）和格陵蘭，稱為

19、“寒極”(Cold Pole)。 近赤道附近存在一個(gè)高溫帶,1月和7月平均氣溫均高于25，稱這個(gè)高溫帶稱為“熱赤道”(Heat Equator)。平均在10N左右。全球平均氣溫為14.3 ，極端最高氣溫63 （索馬里），極端最低氣溫-94 （南極附近）。七、海陸熱力性質(zhì)差異及其對(duì)氣溫變化的影響 海面和陸面是兩種熱屬性很不相同的下墊面，如果吸收同樣的熱量，海面溫度與陸面溫度的變化有很大不同，海面變化緩和，陸面變化劇烈，這是因?yàn)椋?1. 海水的容積熱容量大約為土壤容積熱容量的2倍、約為空氣容積熱容量的3100倍。因此，在熱量收支相同的情況下，水面溫度變化比土壤溫度小很多。 2. 水具有流動(dòng)性。通過

20、對(duì)流和亂流向較深層次傳播，還有水平方向的流動(dòng)，熱量向較大的范圍傳播。 3. 太陽輻射穿透陸地只限于表面1個(gè)薄層，在海洋上太陽輻射卻可達(dá)幾十米深。同樣多的太陽輻射在海洋中被分配在相當(dāng)深的水層中，但引起水層溫度升高不會(huì)太大；而大陸上太陽輻射集中在淺層，能引起溫度較大幅度升高。子模塊三 氣 壓Atmosphere Pressure 學(xué)習(xí)與訓(xùn)練子目標(biāo)掌握氣壓的定義及單位、單位氣壓高度差及船用壓高公式熟悉氣壓隨高度變化的特點(diǎn)及氣壓梯度掌握海平面氣壓場(chǎng)的基本型式、氣壓的日年變化規(guī)律了解等高面和等壓面的相關(guān)知識(shí) 重要知識(shí)一、氣壓的定義和單位 1.氣壓的定義 氣壓是指單位截面積上大氣柱的重量稱大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱氣

21、壓,有時(shí)也稱其為大氣壓（Air Pressure），一般用P來表示。 在標(biāo)準(zhǔn)情況下（即氣溫為0，緯度為45的海平面上），760mm水銀柱高的大氣壓稱一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，等于1013.25hPa(百帕)。 w/sghs/sgh （大氣壓強(qiáng)公式） ：氣壓 ：水銀密度; ：水銀柱高度; ：重力加速度; ：水銀柱截面積; ghs 水銀柱重量。 2.氣壓的單位 在國(guó)際單位制中，氣象采用“百帕”（hPa）作為氣壓?jiǎn)挝?。如：lhPa= 100Pa或用1百帕=100帕表示。1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓用P0 =1013.25hPa表示。 hPa和mmHg（毫米水銀汞柱）單位之間的關(guān)系如下： 1hPa=3/4mmHg 1mmHg

22、=4/3hPa 現(xiàn)在國(guó)際上許多國(guó)家仍然繼續(xù)使用毫巴（mb或MB）作為氣壓?jiǎn)挝?，這氣象傳真圖上也可見到。根據(jù)巴（b）的定義：1b=100kPa=1000hPa，而1b=1000mb，因此，1hPa=lmb或1百帕=1毫巴。二、氣壓的變化1.影響氣壓變化的因素?zé)崃σ蛩兀簻囟雀?，空氣受熱膨脹，空氣密度變小，氣壓下降；溫度低，空氣冷卻收縮，空氣密度變大，氣壓升高。動(dòng)力因素：包括水平氣流的輻合和輻散、空氣密度變化和空氣的垂直運(yùn)動(dòng)。氣流水平輻合時(shí)，空氣聚積，產(chǎn)生空氣的堆積，導(dǎo)致氣壓上升；水平輻散時(shí)，空氣離散，產(chǎn)生空氣的擴(kuò)散，導(dǎo)致氣壓下降。 根據(jù)氣壓的定義，隨著高度的增加，氣柱變短，空氣密度變小，氣壓減小。

23、在海平面上氣壓最大（約1000hPa），到大氣上界減為零。下表給出了氣象上所用各標(biāo)準(zhǔn)等壓面所對(duì)應(yīng)的高度。 2.氣壓隨高度的變化3.大氣靜力方程 為了表達(dá)氣壓隨高度變化的定量關(guān)系。假設(shè)：大氣處于靜止?fàn)顟B(tài)。F1-F2 = P1S-P2S = -gZS = W (P1-P2) S =-gZS P =-gZ 或P/Z=-g (靜力方程)式中“負(fù)號(hào)”表示當(dāng)Z0時(shí)，P0，即高度增加時(shí)，氣壓是下降的。 公式說明：在靜力平衡下，氣壓隨高度的變化主要取決于空氣密度。4.單位氣壓高度差 在鉛直氣柱中，氣壓變化1hPa時(shí)所對(duì)應(yīng)的高度差稱為單位氣壓高度差，以h表示，代入靜力方程可得： 單位氣壓高度差：h=-Z/p=1

24、/g h主要隨密度r的改變而改變。h的大小表示氣壓隨高度變化的快慢。在實(shí)際大氣中，密度總是隨高度遞減的，因此，高空的h比低空的大。在水平方向上，溫度是影響h值的主要因素。溫度高時(shí)，空氣密度小，h值大；溫度低時(shí)，空氣密度大，h值小。在暖的地方，單位氣壓高度差比冷的地方要大。在暖的地方空間等壓面疏散，在冷的地方空間等壓面收縮。 海平面氣壓=本站氣壓（經(jīng)刻度、溫度和補(bǔ)充訂正）+高度訂正 5.船用壓高公式 h=-Z/p=1/g=RT/Pg =8000 (1+at)/P 式中：g=9.8m/s2，R=287m2/s2，T=273 (1+at)，a=1/273 P0=P1+H/h 式中：P0海平面氣壓，P

25、1本站氣壓，H船臺(tái)距海面高度，h單位氣壓高度差。當(dāng)溫度為0，氣壓為1000hPa時(shí)，h=8m/hPa。 三、海平面氣壓場(chǎng)的基本形式 1.低壓（Low Pressure，Depression）：由閉合等壓線圍成，中心氣壓比周圍低的系統(tǒng)?？臻g等壓面向下凹，形如盆地。 2.高壓（High Pressure）:由閉合等壓線圍成,中心氣壓比周圍高的系統(tǒng)。空間等壓面向上凸起，形似山丘。 3.低壓槽和槽線（Trough）：由低壓向外延伸出來的狹長(zhǎng)區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的一方凸出的部分，簡(jiǎn)稱槽。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處的連線，稱槽線(Trough- Line)。空間等壓面類似山谷。槽線 4

26、.高壓脊和脊線（Ridge）：由高壓向外延伸出來的狹長(zhǎng)區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的一方凸出的部分，簡(jiǎn)稱脊，脊中曲率最大點(diǎn)的連線稱脊線(Righe Line)?？臻g等壓面類似山脊。脊線 5.鞍形區(qū)：相對(duì)兩高壓和兩低壓組成的中間區(qū)域，簡(jiǎn)稱鞍。 6.低壓帶：兩高壓之間的狹長(zhǎng)區(qū)域。 7.高壓帶：兩低壓之間的狹長(zhǎng)區(qū)域。四、氣壓隨時(shí)間的變化日變化(diurnal variation of pressure) ：氣壓的日變化以12h為周期，一日內(nèi)有兩個(gè)高值和兩個(gè)低值。最高值：上午9-10時(shí)；次高值：晚間21-22時(shí)。最低值：下午15-16時(shí)；次低值：凌晨3-4時(shí)。最高和最低與氣溫的變化有關(guān)，日變化

27、低緯大于高緯。氣壓日較差隨緯度的增高而減小。 氣壓的日變化氣壓的年變化(annual variation of pressure) : 氣壓的年變化隨緯度增大而增大，在中高緯度最明顯，概括為以下幾種類型：大陸型：冬季氣壓高，夏季氣壓低，年較差大。海洋型：冬季氣壓低，夏季氣壓高，年較差小。 氣壓的非周期性變化 氣壓的非周期變化與天氣變化密切相關(guān)，因此，它是天氣預(yù)報(bào)的重要課題。例如，冬季強(qiáng)冷空氣南下時(shí)，其所經(jīng)之地氣壓明顯上升；在夏季受熱帶氣旋的影響時(shí)，氣壓明顯下降等。氣壓的非周期變化的幅度大于周期性日變化的幅度。一般在當(dāng)天氣轉(zhuǎn)變（變壞）后，正常的氣壓日變化和年變化規(guī)律將遭到破壞。 五、水平氣壓梯度

28、 (pressure gradient)1.水平氣壓梯度的方向和大小 在水平方向上單位距離內(nèi)氣壓的改變量稱水平氣壓梯度，用-P/n表示。方向：垂直于等壓線，由高壓指向低壓。其物理意義表示了由于空間水平氣壓分布不均勻而作用在單位體積空氣上的力。大小：取決于等壓線的疏密程度。等壓線愈密，-P/n愈大，風(fēng)力愈大，反之亦然。單位：百帕/赤道度。 1赤道度=60 n mile111Km 2.水平氣壓梯度的物理意義 水平氣壓梯度（-P/n）的大小等于單位容積空氣在氣壓場(chǎng)中所受到的水平方向的凈壓力。在實(shí)際大氣中水平氣壓梯度的值是很小的，平均約為1hPa/l00km，只有垂直氣壓梯度（-P/n）的萬分之一。但

29、它是風(fēng)的起動(dòng)力，對(duì)大氣的運(yùn)動(dòng)具有重要的作用。 六、氣壓系統(tǒng)隨高度的變化 （一）溫度場(chǎng)對(duì)稱的系統(tǒng) 1. 暖高壓（Warm High Pressure） 暖高壓中心是暖中心，在高壓中心兩等壓面間的厚度比周圍大時(shí)，暖高壓隨高度的增大而加強(qiáng)。例如，西太平洋副熱帶高壓和阻塞高壓就具有這種特點(diǎn)。 2. 冷高壓（Cold High Pressure） 冷高壓中心是冷中心，兩等壓面間的厚度在高壓中心較薄，而四周則較厚時(shí)，冷高壓隨高度的增加而減弱，到一定高度后反而轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛪?。冬季北方冷空氣爆發(fā)時(shí)，冷高壓就具有這種結(jié)構(gòu)。 3. 熱低壓（Heat Low Pressure） 熱低壓中心是暖中心，兩等壓面間的厚度在低

30、壓中心比四周厚時(shí)，熱低壓隨高度的增加而減弱，到一定高度后低壓消失，再向上則轉(zhuǎn)化為高壓。 4. 冷低壓（Cold Low Pressure） 冷低壓中心是低溫中心，兩等壓面間的厚度在低壓中心比四周小時(shí)，冷低壓隨高度增大而加強(qiáng)。高空冷渦屬于這種類型。 特別指出:臺(tái)風(fēng)或其他較強(qiáng)熱帶氣旋雖然也是暖性低壓，但它在地面上的氣壓很低，等壓面坡度較大，通常達(dá)到300hPa（9km）以上高度后才轉(zhuǎn)變成高壓。因此，它不屬于淺薄系統(tǒng)。 （二）溫度場(chǎng)不對(duì)稱的系統(tǒng) 高 壓 低 壓 在中高緯地區(qū)，不對(duì)稱的低壓總是東暖西冷，不對(duì)稱的高壓總是東冷西暖。因此，高、低壓中心軸線通常都隨高度分別向西南和西北傾斜。 七、等高面圖和等

31、壓面圖 用平面表示氣壓場(chǎng)的三度空間分布，最常用的有等高面圖和等壓面圖。前者通常用于地面或海平面，后者用于高空各層次。 1. 等高面：平面 地面圖：等高面圖，海平面氣壓場(chǎng)-等壓線 2. 等壓面：高低起伏的曲面 高空?qǐng)D：等壓面圖，特定等壓面高低起伏-等高線子模塊四 風(fēng) Wind學(xué)習(xí)與訓(xùn)練子目標(biāo)掌握風(fēng)的定義、風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)力定義及單位掌握作用在空氣微團(tuán)上的力掌握地轉(zhuǎn)風(fēng)、梯度風(fēng)、摩擦層中風(fēng)的概念及形成原理重要知識(shí) 一、風(fēng) 空氣相對(duì)于下墊面的水平運(yùn)動(dòng)，稱為風(fēng)（Wind) 。風(fēng)是矢量，有大小和方向，分別用風(fēng)速和風(fēng)向來表示。 1.風(fēng)速(Wind Speed) 風(fēng)速是指單位時(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上的位移。單位有

32、：m/s、Km/h、n mile/h、Kn(節(jié))等。 關(guān)系： 1Km/h=0.28m/s ； 1m/s=3.6Km/h ； 1Kn=1.852Km/h0.5m/s ；1m/s2Kn 2.風(fēng)向（Wind Direction） 風(fēng)向是指風(fēng)的來向，常用16個(gè)方位(E W S N NE SE NW SW NNE ENE ESE SSE SSW WSW WNW NNW)或度數(shù)(0360)來表示。 3.風(fēng)級(jí)(Wind Scale) 根據(jù)風(fēng)對(duì)地面或海面的影響程度又劃出風(fēng)力等級(jí)。目前國(guó)際上采用的風(fēng)力等級(jí)從012共13個(gè)等級(jí)。我國(guó)現(xiàn)采用18個(gè)等級(jí)（017） ，參見風(fēng)力等級(jí)表P31 。 4.風(fēng)壓(Wind Pre

33、ssure) 風(fēng)壓是指與風(fēng)向垂直的單位面積所受的壓力。近似表示為: P=0.0625V2 5.風(fēng)的脈動(dòng)性（陣性） 在觀測(cè)風(fēng)時(shí)發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速表現(xiàn)為時(shí)大時(shí)小，風(fēng)力時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，風(fēng)向不停變化，這種現(xiàn)象稱為風(fēng)的陣性。主要是由于大氣湍流運(yùn)動(dòng)的作用，實(shí)際上風(fēng)的陣性就是小尺度的湍渦迭加在大型流場(chǎng)上造成的結(jié)果。一日內(nèi)陣性最強(qiáng)在午后，一年中陣性最強(qiáng)在夏季。 6.風(fēng)的日變化、年變化 日變化：通常在近地面午后風(fēng)速大，夜間清晨風(fēng)速小。風(fēng)的日變化幅度，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大。 年變化：因地而異。二、 作用于大氣的力和運(yùn)動(dòng)方程 1.水平氣壓梯度力(pressure gradient force) 由于作用在單位

34、質(zhì)量空氣上的壓力在水平方向上分布不均勻，引起氣壓梯度力。用Gn表示。 大小為： ； 方向：垂直等壓線從高壓指向低壓。 (1) Gn與成反比， Gn與氣壓梯度 成正比。 (2) 一定時(shí)， 大，等壓線密集，Gn大。 (3) 一定時(shí)，大，空氣濃密，Gn小。 (4) 若 =0, 兩地沒有氣壓差 Gn=0 無風(fēng)。 (5) Gn是使空氣產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)的原動(dòng)力。 2.水平地轉(zhuǎn)偏向力(deflection force of earth rotation) 由于地球自轉(zhuǎn),作用在運(yùn)動(dòng)物體上產(chǎn)生使運(yùn)動(dòng)物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，稱地轉(zhuǎn)偏向力，又稱可科利奧里力或科氏力。用An表示。 大小為： =7.29210-5/s :地轉(zhuǎn)角速

35、度 V:風(fēng)速 :緯度 方向：北半球，恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)方向的右側(cè)90度，南半球相反. 討論： (1) An是物體相對(duì)于地球運(yùn)動(dòng)才產(chǎn)生的，靜止物體不受其作用。 (2) An是虛擬力， 只改變物體的運(yùn)動(dòng)方向，不改變速度。 (3) An在北半球恒垂直于物體運(yùn)動(dòng)的右方，南半球相反。 (4) An與sin成正比，兩極最大，赤道上為零 。An = 2Vsin 3.慣性離心力（Centeifugal Force） 物體在作曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的一種虛擬力，用C表示。 大?。号c向心力相等 。 表達(dá)式： 方向：與向心力相反。 r為曲率半徑 4.摩擦力（Friction Force） 運(yùn)動(dòng)物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生的力，

36、用R表示。 表達(dá)式： 方向與運(yùn)動(dòng)物體相反。 式中V為物體運(yùn)動(dòng)速度；為摩擦系數(shù), 它的大小取決于地面粗糙程度。 C = V2/rR = -V三、自由大氣中典型的水平平衡運(yùn)動(dòng)（一）地轉(zhuǎn)風(fēng)(Geostrophic Wind)在自由大氣中,當(dāng)水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí)(Gn+An=0)，空氣沿等壓線作無磨擦的等速直線運(yùn)動(dòng)，稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。1.地轉(zhuǎn)風(fēng)形成過程 在等壓線平直分布的情況下，原來靜止的微團(tuán)受水平氣壓梯度力Gn的作用。它剛一開始運(yùn)動(dòng)，水平地轉(zhuǎn)偏向力An立即產(chǎn)生，并迫使它向右偏轉(zhuǎn)（在北半球）。在Gn的作用下，空氣運(yùn)動(dòng)的速率越來越大，地轉(zhuǎn)偏向力也隨著空氣速率的增大而增大，并且迫使空氣微團(tuán)向右

37、偏離的程度也越來越大，最后水平地轉(zhuǎn)偏向力增大到與水平氣壓梯度力大小相等、方向相反，即達(dá)到平衡狀態(tài)。地轉(zhuǎn)風(fēng)就由此形成。 地轉(zhuǎn)風(fēng)2. 地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)速 Gn+An = 0（1）Vg與水平氣壓梯度成正比，即等壓線密集，Vg大。（2）Vg與空氣密度成反比，氣壓梯度一定時(shí)，高空的Vg大于 低空的Vg。（3）Vg與緯度的正弦成反比，低緯Vg大于高緯Vg。（4）赤道及其附近不遵守地轉(zhuǎn)風(fēng)原則。 在北半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，測(cè)者背風(fēng)而立，高壓在右，低壓在左。 在南半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，測(cè)者背風(fēng)而立，高壓在左，低壓在右。 上面就是著名的風(fēng)壓定律，又稱白貝羅定律它明確地揭示了氣壓場(chǎng)與風(fēng)場(chǎng)之間的關(guān)系。 3.

38、地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)向北半球地轉(zhuǎn)風(fēng)南半球地轉(zhuǎn)風(fēng)4.地轉(zhuǎn)風(fēng)速計(jì)算 在海圖上，取一個(gè)緯距n=60 n mile，=1293g/m3，=7.2910-5s-1；若取P=1hPa，帶入公式則得： m/s 當(dāng)P1hPa時(shí)， （m/s） （二）梯度風(fēng) (Gradient Wind) 在自由大氣中，等壓線常呈閉合形狀，在忽略有摩擦力作用的情況下，沿圓形或彎曲等壓線運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)不僅受水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力的作用，而且還要受慣性離心力的作用，如果當(dāng)三力達(dá)到平衡時(shí)，即變?yōu)榉€(wěn)定的運(yùn)動(dòng)。因此，在沒有摩擦力作用的條件下沿圓形或彎曲等壓線穩(wěn)定的水平運(yùn)動(dòng)稱為梯度風(fēng)。 受力表達(dá)式:1. 空氣質(zhì)點(diǎn)受力分析 （1）低壓（氣旋）中

39、的梯度風(fēng) 北半球在低壓區(qū)（氣旋）中風(fēng)繞中心逆時(shí)針方向吹，氣壓梯度力沿半徑指向中心，地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都沿半徑指向外緣。三力平衡時(shí) 低壓中梯度風(fēng)低壓（氣旋）中的梯度風(fēng) 可得： 式中 Vc 表示低壓中的梯度風(fēng)速，解這個(gè)以 Vc 為未知數(shù)的一元二次方程，得： 注：根號(hào)前應(yīng)取正號(hào)才有意義。（2）高壓（反氣旋）中的梯度風(fēng) 根號(hào)前應(yīng)取負(fù)號(hào)才有意義。高壓中梯度風(fēng)此為高壓梯度風(fēng)速的極限值。 2.梯度風(fēng)的風(fēng)速討論在高壓區(qū)： （1）最大水平氣壓梯度的分布，高壓邊緣較大，越近中心越小。曲率小處等壓線密集，曲率大處等壓線稀疏。 （2）緯度越高，空氣密度越大，水平氣壓梯度最大可能值越大。冬季，中高緯陸上高壓等壓線密

40、。 （3）高壓邊緣風(fēng)速較大，中心風(fēng)速小或無風(fēng)。 （4）中高緯度高壓風(fēng)速較大，低緯度高壓風(fēng)速較小。在低壓區(qū)： 低壓（氣旋）中心氣壓梯度和風(fēng)速可以任意大。低壓（氣旋）中心等壓線密集，越往外等壓線越稀疏。 無論在低壓區(qū)，還是在高壓區(qū)所形成的梯度風(fēng)仍遵守風(fēng)壓定律。 3.梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較 地轉(zhuǎn)風(fēng)： 低壓中的梯度風(fēng)： 高壓中的梯度風(fēng)： 因此，在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時(shí)， VaVgVc 實(shí)際上低壓中的風(fēng)比高壓大，原因是低壓中 不受限制,風(fēng)可以很大。(三)摩擦層中的風(fēng) (Friction Layer Wind) 1.受力分析 在地面天氣圖上，由于地面的摩擦作用，實(shí)際風(fēng)不沿等壓線吹，而與等壓線存在一個(gè)交角

41、，并偏向低壓。此時(shí)的平衡為: 地面實(shí)際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，方向偏低壓一側(cè)。摩擦層中的風(fēng)摩擦層中的風(fēng)地轉(zhuǎn)風(fēng)2.摩擦層中的風(fēng)壓定律 在北半球摩擦層中，風(fēng)斜穿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在右后方，低壓在左前方。在南半球高壓在左后方，低壓在右前方。 由于摩擦力的作用，北半球低壓中風(fēng)斜穿等壓線以逆時(shí)針方向向中心輻合，高壓中的風(fēng)斜穿等壓線以順時(shí)針方向向外輻散。 北半球摩擦層中低壓和高壓的氣流 3實(shí)際風(fēng)向的確定 在摩擦層中，地面實(shí)際風(fēng)與等壓線的夾角取決于地面的粗糙度、大氣穩(wěn)定度和緯度3個(gè)因素。地面粗糙度越大，大氣穩(wěn)定度越大，緯度越低時(shí)，交角越大；反之，交角越小。陸地粗糙度比海面大，因此陸地上的交角比海面大很多。通常在

42、中緯度陸地上交角為3545，海面上為1020。浪大時(shí)，海面粗糙度增大，交角也有所增加。 4. 實(shí)際風(fēng)速的計(jì)算 在陸地上實(shí)際風(fēng)速約為相應(yīng)地轉(zhuǎn)風(fēng)速的1/31/2（35%50%），在海上約為地轉(zhuǎn)風(fēng)速的3/52/3（60%70%）。 海上經(jīng)驗(yàn)公式 V0Vg65% 四、風(fēng)隨高度的變化 在氣壓梯度不隨高度變化的前提下，風(fēng)隨高度的變化主要取決于摩擦力隨高度的變化。在北半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸右偏；在南半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸左偏。 風(fēng)隨高度的變化地轉(zhuǎn)風(fēng)地面風(fēng)子模塊五 大氣環(huán)流General Circulation學(xué)習(xí)與訓(xùn)練子目標(biāo)掌握大氣環(huán)流的概念及影響大氣環(huán)流的因素、單圈環(huán)流及三圈環(huán)流掌握行星風(fēng)

43、帶和氣壓帶、海陸熱力性質(zhì)的差異掌握大氣活動(dòng)中心的概念、海平面平均氣壓場(chǎng)的冬、夏季特征掌握季風(fēng)的概念、成因及分布熟悉各類局地環(huán)流 重要知識(shí) 一、大氣環(huán)流的概述 1.大氣環(huán)流的概念 大氣環(huán)流，一般是指具有世界規(guī)模的、大范圍的大氣運(yùn)行現(xiàn)象，既包括平均狀態(tài)，也包括瞬時(shí)現(xiàn)象。其水平尺度在數(shù)千公里以上，垂直尺度在10km以上，時(shí)間尺度在數(shù)天以上。 大氣環(huán)流反映了大氣運(yùn)動(dòng)的基本狀態(tài)和基本特征，是各種不同尺度天氣系統(tǒng)活動(dòng)的基礎(chǔ)。同時(shí)也是氣候形成和演變的重要背景條件。 2. 大氣環(huán)流影響因素 影響因素包括太陽輻射不均勻、地球自轉(zhuǎn)、海陸分布不均勻和地形差異等，其中太陽輻射不均勻是產(chǎn)生大氣環(huán)流最基本的因子，也可以說

44、是大氣環(huán)流的原動(dòng)力。 二、大氣環(huán)流形式 （一）太陽輻射單圈環(huán)流 假設(shè)：地球是靜止的，地表平坦，下墊面性質(zhì)均一。只考慮太陽輻射隨緯度的不均勻性，赤道低緯由于空氣受熱垂直上升，極地高緯冷卻下沉，高層空氣由赤道流向極地，低層空氣由極地流向赤道，從而產(chǎn)生了一個(gè)簡(jiǎn)單的一圈環(huán)流，稱單圈環(huán)流。（二）地球自轉(zhuǎn)三圈環(huán)流 假設(shè)：地表平坦、下墊面性質(zhì)均一。在太陽輻射隨緯度不均勻和地球自轉(zhuǎn)（地轉(zhuǎn)偏向力）二個(gè)因子的作用下，從赤道到極地形成三圈環(huán)流，即赤道環(huán)流（哈德萊環(huán)流）、中間環(huán)流（費(fèi)雷爾環(huán)流）和極地環(huán)流。極地環(huán)流赤道環(huán)流中間環(huán)流極鋒三圈環(huán)流和行星風(fēng)帶極地環(huán)流費(fèi)雷爾環(huán)流哈德萊環(huán)流二、行星風(fēng)帶和氣壓帶 （一）行星風(fēng)帶 行

45、星風(fēng)帶有赤道無風(fēng)帶，信風(fēng)帶，副熱帶無風(fēng)帶，西風(fēng)帶和極地東風(fēng)帶。由于南北半球?qū)ΨQ，因此，在赤道南北兩側(cè)均存在行星風(fēng)帶。 1. 赤道無風(fēng)（Doldrums） 平均位于南北緯10范圍內(nèi)。 特征：對(duì)流旺盛、平流微弱、云量多、溫高、濕大、多雷雨、風(fēng)微弱不定向，位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。 2信風(fēng)帶（Trades Wind Zone） 位于副熱帶高壓帶與赤道低壓帶之間，平均位置在南北緯10-28附近。北半球吹東北信風(fēng)，南半球吹東南信風(fēng)。 特征：風(fēng)向常年穩(wěn)定少變，風(fēng)力一般34級(jí)，天氣晴朗，大洋西部降水較多，位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。 3. 副熱帶無風(fēng)帶（Horse Latitudes） 位于信風(fēng)帶和西風(fēng)帶之間，平均位于南

46、北緯30附近。 特征：內(nèi)部多下沉氣流，天氣晴朗、少云、微風(fēng)、陸上干燥、海上潮濕，位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。信風(fēng)帶盛行西風(fēng)帶副熱帶無風(fēng)帶赤道無風(fēng)帶極地風(fēng)帶 4盛行西風(fēng)帶（Westerlies） 位于副熱帶高壓帶與副極地低壓帶之間，在南北緯30-60之間。大氣主要自西向東運(yùn)動(dòng)，北半球主要為 SW風(fēng)，南半球?yàn)镹W風(fēng)。 特征：此區(qū)域氣旋活動(dòng)頻繁，天氣十分復(fù)雜，常有大風(fēng)和雷雨，風(fēng)速較大，南半球在此范圍內(nèi)，除南美尖端外幾乎沒有陸地，常年盛行強(qiáng)勁的西風(fēng)，7級(jí)以上的大風(fēng)頻率每月可達(dá)10天以上，故有“咆哮西風(fēng)帶”之稱。位置隨季節(jié)南北移動(dòng)。 5極地東風(fēng)帶（Polar Easterlies） 位于南北緯60-90之間，北

47、半球吹NE風(fēng)，南半球吹SE風(fēng)。 （二）氣壓帶氣壓帶：赤道低壓帶，副熱帶高壓帶，副極地低壓帶和極地高壓，南北半球?qū)ΨQ。1.赤道低壓帶（Equatorial Low）平均位于南北緯10范圍內(nèi)，隨季節(jié)南北移動(dòng)。2.副熱帶高壓帶(Horse Latitudes)平均位于南北緯30附近。3.副極地低壓帶(Subpolar Low)平均位于南北緯60附近。4.極地高壓(Polar High)位于兩極附近。三、海平面平均氣壓場(chǎng)基本特征（一）海平面平均氣壓場(chǎng)基本特征冬季：北半球受四個(gè)大范圍的氣壓系統(tǒng)（又稱大氣活動(dòng)中心）控制，它們是阿留申低壓，冰島低壓，蒙古高壓和北美高壓。蒙古高壓前部的偏北氣流就是亞洲穩(wěn)定的冬

48、季季風(fēng)。南半球在南太平洋，南大西洋和南印度洋分別是三個(gè)高壓中心，在南非，澳大利亞和南美大陸上是熱低壓組成的低壓帶。夏季：北半球的大氣活動(dòng)中心有印度低壓，北美低壓，太平洋副高和大西洋副高，同時(shí)冰島低壓和阿留申低壓明顯減弱，范圍大大縮小。南半球大陸上的高壓加強(qiáng)伸展，在副熱帶緯度上，高壓帶環(huán)繞全球。春秋兩季屬于過渡季節(jié)，北半球春季，原有的四個(gè)大氣活動(dòng)中心減弱，副熱帶高壓開始增強(qiáng)。1月海平面平均氣壓場(chǎng)冰島低壓北美高壓西伯利亞高壓阿留申低壓7月海平面平均氣壓場(chǎng)北大西洋副高(亞速爾高壓)北美低壓北太平洋副高(夏威夷高壓)印度低壓（二）大氣活動(dòng)中心1.永久性大氣活動(dòng)中心：指常年存在的大范圍氣壓區(qū)。如赤道低壓

49、帶、海上副熱帶高壓、南極高壓、 冰島低壓、阿留申低壓和南半球副極地低壓帶。2.半永久性大氣活動(dòng)中心：指大范圍的氣壓區(qū)隨季節(jié)改變。如蒙古高壓、北美高壓、印度低壓、北美低壓、澳大利亞高壓、南美高壓、非洲高壓、澳大利亞低壓、南美低壓和非洲低壓。3.影響我國(guó)天氣和氣候的大氣活動(dòng)中心主要有：西伯利亞高壓、阿留申低壓、西太平洋副高、印度低壓。4.大氣活動(dòng)中心的季節(jié)變化 它的變化必然引起大氣環(huán)流的季節(jié)變化，而大氣活動(dòng)中心的短期變化對(duì)大范圍的天氣造成重大影響，它們是制作天氣預(yù)報(bào)的背景條件。四、 季風(fēng)環(huán)流（Monsoons） （一）季風(fēng)定義 大范圍風(fēng)向隨季節(jié)而有規(guī)律改變的盛行風(fēng)。要求盛行風(fēng)的方向至少改變120，

50、盛行風(fēng)頻率40，平均合成風(fēng)速超過3m/s。 （二）季風(fēng)的成因（Formation of Monsoons）： 1.海陸季風(fēng)(Sea-Land Monsoon)：由海陸之間熱力異差引起的風(fēng)系，隨季節(jié)有極明顯的變化，稱海陸季風(fēng)。 2.行星季風(fēng)(Plantary Monsoon)：由于行星風(fēng)帶隨季節(jié)移動(dòng)而引起的風(fēng)系變化，典型代表是南亞季風(fēng)。 3.青藏高原的地形作用：青藏高原在夏季的熱源作用和冬季的冷源作用對(duì)維持和加強(qiáng)南亞季風(fēng)起了重要的作用。（三）季風(fēng)的分布季風(fēng)主要分布在南亞、東亞、東南亞和赤道非洲四個(gè)區(qū)域。1.東亞季風(fēng)（1）成因: 主要是由于海陸間的熱力差異引起的。（2）范圍：我國(guó)大部分地區(qū)，朝鮮半

51、島和日本附近洋面。（3）冬季風(fēng)特征：蒙古高壓盤踞亞洲大陸，寒潮和冷空氣不斷爆發(fā)南下，高壓前緣的偏北風(fēng)成為東亞的冬季風(fēng)。我國(guó)大部、朝鮮半島和日本附近洋面吹西北風(fēng)，東海南部、南海、臺(tái)灣海峽吹東北風(fēng)，風(fēng)力均在5-6級(jí)，最大可達(dá)8-9級(jí)或以上。冬季風(fēng)盛行時(shí)，我國(guó)東部、朝鮮和日本等地具有低溫、大風(fēng)、干冷和少雨的氣候特征。 （4）夏季風(fēng)特征：陸地是印度低壓（亞洲低壓），海上是西太平洋副熱帶高壓。我國(guó)東部沿海、朝鮮、日本吹東南風(fēng)；南海、臺(tái)灣海峽、菲律賓附近洋面吹西南風(fēng)，風(fēng)力一般3-4級(jí)。夏季風(fēng)盛行時(shí)，為高溫、潮濕、多陰雨和多霧的氣候特征。 冬季風(fēng)爆發(fā)快，夏季風(fēng)來得慢，冬季風(fēng)大于夏季風(fēng)。東亞季風(fēng)西伯利亞高壓阿

52、留申低壓印度低壓北太平洋副高2.南亞季風(fēng) (印度季風(fēng))（1）成因：主要是南半球東南信風(fēng)帶北移引起的，也有海陸間的熱力差異和大地形（青藏高原）的作用。（2）范圍：東非、西南亞、南亞、中印半島一帶，又稱印度季風(fēng)。（3）夏季風(fēng)特征：由南半球東南信風(fēng)越過赤道，在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，變?yōu)槲髂巷L(fēng)，迭加上印度低壓南側(cè)的西南風(fēng)。另外還有高原的阻擋作用，印度半島岬角作用，強(qiáng)勁的西南風(fēng)，7-8月份風(fēng)力常達(dá)8-9級(jí)以上，并伴有雷雨。9-10月份開始減弱，阿拉伯海的風(fēng)大于孟加拉灣，尤其是索科特拉島南側(cè)的北印度洋，西南風(fēng)特別大，是世界上最著名的狂風(fēng)惡浪海區(qū)之一。（4）冬季風(fēng)特征：行星風(fēng)帶南移，亞洲大陸高壓強(qiáng)大，其南部的

53、東北風(fēng)成為南亞的冬季風(fēng)。北印度洋吹東北風(fēng)，風(fēng)力一般為3-4級(jí)，是航海的“黃金季節(jié)”。（5）季風(fēng)轉(zhuǎn)換時(shí)間：5月冬季風(fēng)轉(zhuǎn)夏季風(fēng)；10月夏季風(fēng)轉(zhuǎn)冬季風(fēng)。 印 度 洋 航 線索科特拉島韋島習(xí)慣航線 3.其他地區(qū)的季風(fēng)(1)北澳、印尼和伊里安的季風(fēng)：冬季（南半球）東南風(fēng)，夏季西北風(fēng)。由于信風(fēng)帶的移動(dòng)引起。(2)西非的季風(fēng)：塞內(nèi)加爾到塞拉利昂沿岸，夏季西南季風(fēng)，潮濕多雨；冬季東北季風(fēng)，干燥少雨。(3)北美季風(fēng)：在北美東岸和西北大西洋，冬季具有類似季風(fēng)的西北風(fēng)，夏季轉(zhuǎn)為盛行的西南風(fēng)，冬、夏風(fēng)向轉(zhuǎn)變不甚明顯。 (4)南美季風(fēng)：在南美洲，只有巴西東海岸有較明顯的季風(fēng)，從布立科角到南回歸線，7月份為東南風(fēng)，1月份

54、為東北風(fēng)或東風(fēng)。五、局地環(huán)流（地方性風(fēng),Local wind ）1.海陸風(fēng)(Sea and Land Breeze) 在海岸附近，由于海陸間熱力差異的日變化引起的。白天：風(fēng)從海洋吹向陸地稱海風(fēng)；夜間：風(fēng)從陸地吹向海洋稱陸風(fēng)。海風(fēng)陸風(fēng)，主要出現(xiàn)在中低緯度，氣溫日較差較大，多在夏季晴朗天氣條件下。2.山谷風(fēng)(Mountain and Valley Breeze) 在山區(qū)，由于山峰山谷的溫度差異產(chǎn)生的局地環(huán)流。白天：風(fēng)從山谷吹向山頂稱谷風(fēng)；夜間：風(fēng)從山頂吹向山谷稱山風(fēng)，谷風(fēng)山風(fēng)。在我國(guó)海陸風(fēng)和山谷風(fēng)均盛行的港口是連云港和秦皇島。六、地形動(dòng)力作用和地方性風(fēng)（一）地形的動(dòng)力作用 1.繞流和阻擋作用 當(dāng)氣

55、流遇到孤立的山峰與島嶼時(shí)，有繞山峰兩側(cè)而過的現(xiàn)象，并且在迎風(fēng)面風(fēng)速增強(qiáng)，在背風(fēng)面風(fēng)速減弱。在背風(fēng)面還會(huì)產(chǎn)生氣旋式和反氣旋式渦流。 山脈的阻擋作用和繞流，使實(shí)際風(fēng)向與根據(jù)大范圍氣壓場(chǎng)確定的風(fēng)向之間可能發(fā)生顯著偏差，其差值可達(dá)900，甚至1800。因此在背風(fēng)面常形成低壓或低壓槽。繞 流 2.岬角效應(yīng) 因陸地（如山脈盡頭或半島附近）向海中突出造成氣流輻合，流線密集，風(fēng)力明顯增強(qiáng)，稱為岬角效應(yīng)， 如南非的好望角，是個(gè)令航海者生畏的地方，因岬角效應(yīng)而助長(zhǎng)了那里的狂風(fēng)惡浪。我國(guó)山東半島的成山頭附近海面，偏北風(fēng)通常比周圍要大12級(jí)左右，有中國(guó)“好望角”之稱。岬角效應(yīng) 3.海岸效應(yīng) 因摩擦作用，當(dāng)氣流沿海岸線

56、方向流動(dòng)時(shí)，如果陸地在氣流方向的右側(cè)，流線會(huì)變密，氣流增強(qiáng)；反之，如果陸地在氣流方向的左側(cè)，流線會(huì)變疏，氣流減弱。 4.狹管效應(yīng) 當(dāng)氣流從開闊海面進(jìn)入喇叭口式地形時(shí)，在峽谷中風(fēng)速明顯加大，風(fēng)向被迫改變?yōu)檠貚{谷走向吹，稱為峽谷風(fēng)。如我國(guó)臺(tái)灣海峽就是一個(gè)狹管效應(yīng)顯著的地區(qū)，經(jīng)常出現(xiàn)東北大風(fēng)（冬季）或西南大風(fēng)（夏季）。 （二）地方性風(fēng) 因特殊地理位置、地形或地表性質(zhì)等影響而產(chǎn)生的、帶有地方性特征的局部范圍的風(fēng)稱為地方性風(fēng)。它常由地形動(dòng)力作用或地表熱力作用引起。常見的地方性風(fēng)有海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、峽谷風(fēng)、焚風(fēng)、布拉風(fēng)等。 子模塊六 大 氣 濕 度Atmospherie Humidity學(xué)習(xí)與訓(xùn)練子目標(biāo)掌握

57、大氣濕度的定義及表示方法掌握大氣濕度的日年變化了解大氣中水汽的分布、增加途徑及凝結(jié)條件 一、濕度的定義和表示方法 濕度(Humidity）：是表示大氣中水汽含量多少或空氣潮濕程度的物理量。大氣中的水汽是形成云、霧和降水等天氣現(xiàn)象的主要因子，同時(shí)對(duì)船運(yùn)貨物是否受潮變質(zhì)有很大的影響。通常表示大氣濕度的物理量有下列幾種。重要知識(shí) 1.水汽壓（vapour pressure） e ： 大氣中由于水汽所引起的那部分壓強(qiáng)稱水汽壓。單位與氣壓相同。它表示空氣中水汽含量的多少，水汽壓大，水汽含量多，水汽壓小，水汽含量少。水汽壓也不能直接測(cè)得，查算獲得。 2.飽和水汽壓（saturation vapour pr

58、essure）E: 空氣達(dá)到飽和時(shí)的水汽壓。飽和空氣中的水汽壓是溫度的函數(shù)，即 E=E(T)，隨著溫度的升高而增大。 它表示空氣“吞食”水汽的能力，不反映空氣中水汽含量的多少。 3.絕對(duì)濕度(absolute humidity) a ： 單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量（實(shí)際上就是水汽密度）。單位為 g/cm3，g/m3。 它直接表示空氣中含水汽的多少，絕對(duì)濕度大，水汽含量多，絕對(duì)濕度小，水汽含量少。 4.相對(duì)濕度（relative humidity） f ： 指空氣中的實(shí)際水汽壓(e)與同溫度下的飽和水汽壓的百分比，即：f=e/E100。 當(dāng) f100 未飽和；當(dāng) f=100飽和；當(dāng)f100過飽

59、和。 它表示空氣距離飽和的程度，不直接反映空氣中水汽含量的多少。 5.露點(diǎn) (dew point) td ： 空氣中水汽含量不變且氣壓一定時(shí),降低溫度使其空氣達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱為露點(diǎn)溫度。單位與氣溫相同。 它表示空氣中水汽含量的多少，水汽含量多，露點(diǎn)高;水汽含量少,露點(diǎn)低。通常以e為引數(shù)查算獲得。 6.氣溫露點(diǎn)差 (t-td ) ： 它的大小反映空氣距離飽和程度。t-td=0 飽和；t-td0 未飽和； t-td愈大，f愈小。另外，若濕球溫度趨于干球溫度，說明相對(duì)濕度大，一般有霧或降水。二、濕度的日、年變化 1.水汽壓的日、年變化 日變化：與氣溫的一致，最高值出現(xiàn)在午后，最低值在清晨。 年變

60、化：與氣溫的年變化相似，最高值出現(xiàn)在78月份，最低值出現(xiàn)在12月份。 2.絕對(duì)濕度的日年變化 日變化： 絕對(duì)濕度的日變化出現(xiàn)兩種不同的類型。 第一類：a的日變化與溫度的日變化一致，一日之中有一個(gè)高值和一個(gè)低值。高值出現(xiàn)在中午或午后氣溫最高的時(shí)候，低值出現(xiàn)在清晨。主要出現(xiàn)在海洋、沿海和島嶼上。第二類：一日之中a出現(xiàn)兩個(gè)極大值和兩個(gè)極小值。主要出現(xiàn)在大陸上亂流較強(qiáng)的季節(jié)里。 年變化：與氣溫的年變化趨勢(shì)一致。極大值出現(xiàn)在蒸發(fā)強(qiáng)的夏季7月、8月（南半球?yàn)?月、2月），最小值出現(xiàn)在蒸發(fā)弱的冬季1月、2月（南半球?yàn)?月、8月）。 3.相對(duì)濕度的日年變化 日變化：一日之中f也有一個(gè)極大值和一個(gè)極小值。但其分