07-大氣環(huán)流的形成、分布和變化～結合相關高考真題

大氣環(huán)流的形成、分布和變化～結合相關高考真題大氣環(huán)流指大范圍的大氣運動。其水平范圍達數(shù)千千米，垂直尺度超10千米，時間尺度在1一2日以上。大氣環(huán)流反映了大氣運動的基本狀態(tài)，并孕育和制約著較小規(guī)模的氣流運動。是各種不同尺度的天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動的背景條件。一、大氣環(huán)流形成的主要因素(一)太陽輻射作用大氣運動需要能量，而能量幾乎都來源于太陽輻射的轉化。大氣不僅吸收太陽輻射、地面輻射和地球給予大氣的其它類型能量，同時大氣本身也向外放射輻射。而這種吸收和放射的差額在大氣中的分布很不均勻，沿緯圈平均在35°S一35°N之間是輻射差額的正值區(qū)，即凈得能量區(qū)。由35°S向南和35°N向北是輻射差額的負值區(qū)，即凈失能量區(qū)。這樣自赤道向兩極形成了輻射梯度，并以中緯度地區(qū)凈輻射梯度最大。這引起地球上高、低緯度間的大氣熱量收支不平衡，使大氣出現(xiàn)有效位能，形成了向極的溫度梯度。大氣是低粘性、可壓縮流體，溫度和氣壓的改變可能引起膨脹或收縮。結果，低緯大氣因凈得熱量不斷增溫并膨脹上升，極地大氣因凈失熱量不斷冷卻并收縮下沉。在這種溫度梯度下，為保持靜力平衡，對流層高層必然出現(xiàn)向極地的氣壓梯度，低層出現(xiàn)向低緯的氣壓梯度。假設地球表面性質(zhì)均一和沒有地轉偏向力，則氣壓梯度力的作用將使赤道和極地間構成大的理想的直接熱力環(huán)流圈，見圖4·31。環(huán)流使高低緯度間不同溫度的空氣得以交換，并把低緯度的凈收入熱量向高緯度輸送，以補償高緯熱量的凈支出，從而維持緯度間的熱量平衡。因此，太陽輻射對大氣系統(tǒng)加熱不均是大氣大規(guī)模運動的根本原因，而大氣在高低緯間的熱量收支不平衡是大氣環(huán)流的直接動力。(二)地球自轉作用大氣在自轉的地球上運動，地球自轉產(chǎn)生的偏轉力使運動空氣的方向偏離氣壓梯度力。在北半球，氣流向右偏轉，使直接熱力環(huán)流圈中自極地低空流向赤道的氣流偏轉成東風，而不能徑直到達赤道；同樣，自赤道高空流向極地的氣流，隨緯度增高，偏轉程度增大，逐漸變成與緯圈相平行的西風?？梢?，在偏轉力的作用下，理想的單一的經(jīng)圈環(huán)流，既不能生成也難以維持，因而形成了幾乎遍及全球（赤道地區(qū)除外）的緯向環(huán)流。緯向風帶的出現(xiàn)，阻擋著經(jīng)向氣流逾越，引起某些地區(qū)空氣質(zhì)量輻合和一些地區(qū)空氣質(zhì)量輻散，使一些地區(qū)的高壓帶和另一些地區(qū)的低壓帶形成并維持。結果，全球氣壓水平分布在熱力和動力因子作用下，呈現(xiàn)出規(guī)則的緯向氣壓帶，且高低氣壓帶交互排列（圖4·34）。氣壓帶的生成和維持是經(jīng)圈環(huán)流形成的必需條件。因而地球自轉是全球大氣環(huán)流形成和維持的重要因子。(三)地表性質(zhì)作用地球表面有廣闊的海洋、陸地，陸地上又有高山、平原、沙漠及極地冷源，因此是一個性質(zhì)不均勻的復雜的下墊面。設問：說明地球自轉對氣壓帶、風帶形成的影響？從對大氣環(huán)流的影響來說，海陸間熱力性質(zhì)的差異所造成的冷熱源分布和山脈的機械阻滯作用，都是重要的熱力和動力因素。設問：說明地球自轉對氣壓帶、風帶形成的影響？海洋與陸地的熱力性質(zhì)差異很大。夏季，陸地上形成相對熱源，海洋上成為相對冷源；冬季，陸地成為相對冷源，海洋卻成為相對熱源。這種冷熱源分布直接影響到海陸間的氣壓分布，使完整的緯向氣壓帶分裂成一個個閉合的高壓和低壓。同時，冬夏海、陸間的熱力差異引起的氣壓梯度驅(qū)動著海陸間的大氣流動，這種隨季節(jié)而轉換的環(huán)流是季風形成的重要因素。北半球陸地遼闊，海陸東西相間分布，在冬季，大陸是冷源，緯向西風氣流流經(jīng)大陸時，氣流溫度逐漸降低，直到大陸東岸降到最低，氣流東流入海后，因海洋是熱源，氣溫不斷升溫，直到海洋東緣溫度升到最高，這樣便形成了圖4·32所示的溫度場。即大陸東岸成為溫度槽，大陸西岸形成溫度脊。夏季時，溫度場相反，大陸東岸為溫度脊，大陸西岸為溫度槽。根據(jù)熱成風原理，與溫度場相適應的高空氣壓場則是，冬季大陸東岸出現(xiàn)低壓槽，西岸出現(xiàn)高壓脊，夏季時相反?？梢?，海陸東西相間分布對高空環(huán)流形勢的建立和變化有明顯影響。地形起伏，尤其是大范圍的高原和高大山脈對大氣環(huán)流的影響非常顯著，其影響包括動力作用和熱力作用兩方面。當大規(guī)模氣流爬越高原和高山時，常在高山迎風側受阻，造成空氣質(zhì)量輻合，形成高壓脊，在高山背風側，則利于空氣輻散，形成低壓槽。東亞沿岸和北美東岸，冬半年經(jīng)常存在的高空大槽，雖然其形成同海陸溫差有關，但同西風氣流爬越巨大青藏高壓和落基山的動力減壓亦有一定關系。如果地形過于高大或氣流比較淺薄，則運動氣流往往不能爬越高大地形，而在山地迎風面發(fā)生繞流或分支現(xiàn)象，在背風面發(fā)生氣流匯合現(xiàn)象。地形對大氣的熱力變化也有影響。比如青藏高原相對于四周自由大氣來說，夏季時高原面是熱源，冬季時是冷源，這種熱力效應對南亞和東亞季風環(huán)流的形成和維持有重要影響。夏季極冰的冷源作用改變了太陽總輻射所形成的夏季經(jīng)向輻射梯度，使對流層大氣的夏季熱源仍維持在低緯，冷源維持在高緯極區(qū)，這種夏季極冰冷源作用是影響大氣環(huán)流運動的又一重要因素。由上可見，海陸和地形的共同作用，不僅使低層大氣環(huán)流復雜化，也使中高層大氣環(huán)流有在特定地區(qū)出現(xiàn)平均槽、脊的趨勢。設問：設問：從地形角度分析冬季東亞高空低壓槽的成因？(四)地面摩擦作用大氣在自轉的地球上運動，與地球表面產(chǎn)生著相對運動。相對運動產(chǎn)生摩擦，而摩擦和山脈作用使空氣與轉動地球之間產(chǎn)生了轉動力矩（即角動量）。角動量在風帶中的產(chǎn)生、損耗以及風帶間的輸送、平衡，對大氣環(huán)流的形成和維持有重要作用。角動量為空氣質(zhì)點旋轉速度與它到旋轉軸距離的乘積。單位質(zhì)量空氣相對于地軸運動的角動量公式為M=ωR2cos2φ+uRcosφω為地球自轉角速度，R為地球半徑，u為大氣緯向風速，φ為緯度。式中第一項表示當空氣和地球一起以ω角速度旋轉時所具有的角動量，又稱ω角動量。第二項為大氣相對于地球運動的角動量，又稱u角動量。地球上的氣流基本呈緯向流動，在中高緯度主要是西風帶，低緯度是廣闊東風帶。在西風帶，地球通過摩擦作用給大氣一個自東向西的轉動力矩，所以西風帶中的大氣將損耗西風角動量，而地球獲得西風角動量。在東風帶，地球通過摩擦作用給大氣一個自西向東的轉動力矩，所以在東風帶中，大氣獲得地球給予的西風角動量，而地球?qū)⒅С鑫黠L角動量。西風失去角動量，東風獲得角動量的一種通俗理解：假設大氣靜止，地球自西向東自轉，則以地面為參照物，亦會形成持續(xù)的東風；而形成西風，則需要空氣除隨地球向東自轉外，還要有額外向東的速度分量。西風失去角動量，東風獲得角動量的一種通俗理解：假設大氣靜止，地球自西向東自轉，則以地面為參照物，亦會形成持續(xù)的東風；而形成西風，則需要空氣除隨地球向東自轉外，還要有額外向東的速度分量。然而長期觀測事實證明，東、西風帶的平均風速沒有明顯變化，地球自轉速度也沒有變化。這表明大氣中的角動量是守恒的，東、西風帶由地球獲得或損耗的西風角動量是相等的。同時也表明大氣中必有一種從東風帶向西風帶輸送西風角動量的過程存在。角動量的輸送包括水平和垂直輸送。水平輸送主要通過平均緯向環(huán)流上疊加的大型渦旋(槽線呈東北-西南向)和平均經(jīng)向風速來完成。垂直輸送主要靠平均經(jīng)圈環(huán)流來實現(xiàn)。ω角動量隨緯度有變化，緯度愈低，ω角動量愈大。在低緯經(jīng)向環(huán)流圈中，赤道上升氣流向上攜帶的ω角動量大于緯度30°附近下沉氣流向下攜帶的ω角動量，因而有凈余的ω角動量向上輸送。赤道上空獲得的ω角動量向北運行時，在絕對角動量守恒定律支配下，轉化為u角動量以補充大型渦旋向北輸送角動量的需要。同理，中緯逆環(huán)流圈中靠極一側上升氣流向上攜帶較小ω角動量，而靠低緯一側下沉氣流向下攜帶較大的ω角動量，結果有凈余ω角動量向下輸送，然后在低空于向北運動中轉化為u角動量，補充地面西風帶的損耗。通過角動量輸送過程保持了東、西風中角動量平衡，使東、西風帶能夠長期維持穩(wěn)定狀態(tài)。由上可見，地面摩擦作用是大氣環(huán)流中緯向環(huán)流與經(jīng)圈環(huán)流形成和維持的重要因素。大氣環(huán)流的形成和維持，除以上因子外，還同大氣本身的特殊性質(zhì)有聯(lián)系。二、大氣環(huán)流平均狀況大氣運動狀態(tài)千變?nèi)f化。為了從這些隨時間和空間不斷變化的復雜環(huán)流狀態(tài)中找出大氣環(huán)流的主要規(guī)律，常采用求平均的方法，即對時間求平均，濾去所取時間內(nèi)環(huán)流隨時間的變化，顯現(xiàn)出大氣環(huán)流中較穩(wěn)定的特征，對空間求平均，濾去各經(jīng)度間的環(huán)流差異，顯現(xiàn)出各緯圈上環(huán)流的基本特征。(一)平均緯向環(huán)流大氣環(huán)流最基本的狀態(tài)是盛行著以極地為中心的旋轉的緯向環(huán)流，也就是東、西風帶。圖4·33是平均緯向風速的經(jīng)向剖面圖。從圖上可以看出，對流層的中上層，除赤道地區(qū)有東風外，各緯度幾乎是一致的西風，且西風跨越的緯距隨著高度在擴大。這是對流層中、上層由低緯指向高緯的經(jīng)向溫度所決定的。近地面層的緯向環(huán)流分布見圖4·34，特征如下：(1)高緯地區(qū)：冬夏季都是一層很淺薄的東風帶，稱極地東風帶。主要分布在北大西洋低壓和北太平洋低壓的向極一側，其厚度、強度都是冬季大于夏季。(2)中緯地區(qū)：從地面向上都是西風，稱盛行西風帶。西風帶在緯距上的寬度隨高度而增大。西風風速自地面向上直至200hPa，差不多是增加的，到對流層頂附近形成一個強西風中心。北半球冬季西風風速大于夏季。由于常受到隨基本氣流向東移動的高壓和低壓的影響，西風的風向和強度會發(fā)生很大變化；且巨大的大陸面積、不規(guī)則的地形及氣壓型式的季節(jié)變化往往又使西風氣流變得不十分清楚。南半球由于廣闊的海洋抑制了靜止氣壓系統(tǒng)的發(fā)展，西風風速比北半球要強，風向也更為穩(wěn)定。(3)低緯地區(qū)：自地面到高空是深厚的東風層，稱熱帶東風帶或信風帶。它是緯向風帶中風向最為穩(wěn)定、風速較大（平均風速4一8m/s)、活動范圍廣闊（幾乎占全球的一半）的風帶。此外，北半球夏季，在南亞和非洲出現(xiàn)西風系統(tǒng)，稱赤道西風帶，其厚度從2—3k(非洲)到5—6km(印度洋)。(二)平均水平環(huán)流水平環(huán)流是指緯向環(huán)流受到擾動（主要是地球表面海陸分布以及地面摩擦和大地形作用所引起)后發(fā)展起來的槽、脊和高、低壓環(huán)流。在北半球?qū)α鲗又校邔拥钠骄江h(huán)流形式是西風帶上存在著大尺度的平均槽、脊。見圖4·35，1月份500hPa等壓面圖上西風帶有三個平均槽，即位于亞洲東岸140°E附近的東亞大槽、北美東岸70°一80°W附近的北美大槽，和烏拉爾山西部的歐洲淺槽。設問：設問：分析1月份北美東岸高空西風帶形成低壓槽的原因？在三槽之間并列著三個脊，脊的強度比槽弱得多。7月份，西風帶顯著北移，槽脊的位置也發(fā)生很大變動，即東亞大槽東移入海，原歐洲淺槽已不存在，并變?yōu)榧?，而歐洲西岸和貝加爾湖地區(qū)各出現(xiàn)一個淺槽，北美大槽位置基本未動。對流層上層300hPa平均圖上（圖4·36）的環(huán)流形勢與中層500hPa平均圖大體相似，只是西風范圍更擴大，風速更增強。冬季時，三槽形勢非常清楚。夏季時，槽、脊明顯減弱。在副熱帶地區(qū)有深厚的高壓帶，其位置、范圍、強度都隨季節(jié)有變化。在中高緯的對流層低層，由于地表海陸性質(zhì)差異和地表起伏不平所引起的熱力、動力變化，使環(huán)流沿緯圈的不均勻性更加顯著，水平環(huán)流在月平均海平面氣壓分布圖上主要表現(xiàn)為一個個巨大的高、低壓系統(tǒng)。圖4·37上，1月份北半球中高緯度沿緯圈有兩個大低壓，一個在北太平洋的阿留申群島附近，中心強度為1000hPa左右。另一個在北大西洋的冰島附近，中心強度為997hPa。還有兩個冷高壓，一個是歐亞大陸上的強大西伯利亞高壓，中心強度為1035hPa。另一個是北美大陸上的北美（加拿大）高壓，中心強度1020hPa。副熱帶的高壓有兩個主要中心，一個在太平洋，一個在大西洋，范圍甚小，強度較弱。南半球副熱帶高壓分裂成三個高壓中心，分別位于南太平洋、印度洋和南大西洋上，中心氣壓值都在1018hPa左右。而在澳大利亞大陸、非洲南部和南美南部分別形成幾個小低壓，中心氣壓值在1006—1009hPa。7月份，北半球大陸上發(fā)展了兩個低壓，即亞洲南部低壓和北美西南部低壓，中心強度分別為997hPa和1011hPa。原在海洋上勢力很強的阿留申低壓和冰島低壓仍然存在，但強度已大為減弱，甚至幾乎消失了，而海洋上的北太平洋高壓（夏威夷高壓）、北大西洋高壓（亞速爾高壓）強度增強，范圍擴大，位置北移，中心氣壓值增至1027hPa左右。南半球高壓帶幾乎環(huán)繞全球，中心氣壓值可超過1020hPa(圖4·38)。以上冬、夏季在平均氣壓圖上出現(xiàn)的大型高、低壓系統(tǒng)，稱為大氣活動中心。其中北半球海洋上的太平洋高壓、大西洋高壓、阿留申低壓、冰島低壓常年存在，只是強度、范圍隨季節(jié)有變化，稱為常年活動中心。而陸地上的南亞低壓（印度低壓）、北美低壓、西伯利亞高壓、北美高壓等只是季節(jié)性存在，稱季節(jié)性活動中心?；顒又行牡奈恢煤蛷娙醴从沉藦V大地區(qū)大氣環(huán)流運行的特點，其活動和變化對其附近甚至全球的大氣環(huán)流、對高低緯間、海陸間水分熱量交換，對天氣、氣候形成演變起著重要影響。典例(2019年江蘇卷)圖3為“某月19日18時澳大利亞海平面等壓線(百帕)分布圖”。讀圖回答7～8題。設太陽直射點在南半球，副熱帶高氣壓帶偏南，澳大利亞大陸是夏季，形成熱低壓；赤道低氣壓帶亦南移到澳大利亞北部，形成幾個小低壓中心。設太陽直射點在南半球，副熱帶高氣壓帶偏南，澳大利亞大陸是夏季，形成熱低壓；赤道低氣壓帶亦南移到澳大利亞北部，形成幾個小低壓中心。7．該月最可能是()A．3月B．6月C．8月D．10月8．此時，澳大利亞()A．①地天高云淡B．②地干熱風大C．③地南風暴雨D．④地北風酷熱答案：7.A根據(jù)圖示信息可知，澳大利亞大陸氣壓較海洋低，是夏季大陸增溫強烈所致，故選A。另外也可以根據(jù)澳大利亞西南部地中海氣候區(qū)受副熱帶高氣壓帶控制，確定該日南半球處于夏季。8.A①地正受副熱帶高氣壓帶控制，天氣晴朗，天高云淡，A正確；②地等壓線稀疏，風力弱，B錯誤；③地處于強熱帶氣旋東南部，吹偏東風，C錯誤；④地處于強熱帶氣旋西部，吹西南風，D錯誤。(三)平均經(jīng)圈環(huán)流是指在南北向沿經(jīng)圈的垂直剖面上，由風速的平均北、南分量和垂直分量構成的平均環(huán)流圈。在大氣運動滿足靜力平衡和準地轉平衡條件下，除低緯度以外，上述風速的南北分量和垂直分量都很小，因而經(jīng)圈環(huán)流同緯圈環(huán)流相比要弱得多。從圖4·39可見，北半球有三個經(jīng)向環(huán)流圈，即①低緯環(huán)流圈，是一個直接熱力環(huán)流圈（正環(huán)流圈），是G.哈得萊最先提出的，故又稱哈得萊環(huán)流圈。②中緯環(huán)流圈，是間接熱力環(huán)流圈（逆環(huán)流圈），是W.費雷爾最先提出的，故又稱費雷爾環(huán)流圈。③高緯環(huán)流圈，又稱極地環(huán)流圈，也是一個直接熱力環(huán)流圈，是三個環(huán)流圈中環(huán)流強度最弱的一個。經(jīng)向環(huán)流圈都有季節(jié)性移動。在北半球，夏季時向北移，冬季時向南移。環(huán)流強度也有變化（冬季增強，夏季減弱)，甚至經(jīng)度上的瞬時經(jīng)圈環(huán)流也有差異。例如中緯度地區(qū)各個經(jīng)度上并不都是逆環(huán)流圈，而往往沿整個緯圈有正、逆環(huán)流圈相間出現(xiàn)。又如東亞的夏季環(huán)流同平均情況的差別就更大了。圖4·40是1958年7月75°—110°E平均經(jīng)圈環(huán)流狀況，氣流沿青藏高原南坡上升，升到高空又折向南流，流到低緯下沉，下沉氣流在低空又向北流向青藏高原，這就組成了一個閉合的經(jīng)向環(huán)流圈，稱南亞季風環(huán)流圈，它同低緯哈得萊環(huán)流圈的環(huán)流方向恰恰相反，這個環(huán)流圈的形成顯然同青藏高原面夏季是熱源有關。此外，在赤道地區(qū)的東西方向上，還存在著幾個緯向熱力直接環(huán)流圈，稱沃克(Walker)環(huán)流圈（圖4·41），它是由于赤道地區(qū)存在著大尺度的東西向熱力差異引設問：說明青藏高原對南亞季風環(huán)流形成的作用？設問：說明青藏高原對南亞季風環(huán)流形成的作用？這些環(huán)流的強度都是很弱的，而且經(jīng)常有變化。當出現(xiàn)大的變化時，不僅對赤道地區(qū)環(huán)流有影響，而且同中緯度環(huán)流，甚至高緯度環(huán)流遙相關。引起天氣、氣候的異常。典例(2019年浙江卷)下圖為某地近地面垂直方向氣溫、氣壓分布示意圖(圖中虛線為等溫線、實線為等壓線)。完成13～14題。在垂直剖面上，等溫線向高空凸出，該處為高溫；等壓線向高空凸出，該處為高壓。即垂直剖面上兩者都滿足“高高低低”。在垂直剖面上，等溫線向高空凸出，該處為高溫；等壓線向高空凸出，該處為高壓。即垂直剖面上兩者都滿足“高高低低”。13．若該地位于我國西北沙漠地區(qū)，則其成因和空氣垂直運動正確的是()A．動力輻合上升B．熱力輻合上升C．動力下沉輻散D．熱力下沉輻散14．易形成這種大氣物理狀況的是()A．夏季白天的內(nèi)陸湖面B．冬季晴朗夜晚的谷底C．夏季晴朗白天的郊區(qū)D．冬季暖流流經(jīng)的海面答案：13.B【命題意圖】本題主要考查大氣的熱力作用及其影響?！窘忸}思路】圖中虛線為等溫線，中心向上隆起，表明該地氣溫高于周邊地區(qū)；實線為等壓線，中部下凹，表明該地氣壓低于周邊地區(qū)。圖中示意的是熱低壓中心的溫壓剖面，這種現(xiàn)象是由當?shù)乜諝馐軣嶙龃怪鄙仙\動形成的，B正確。14.D【命題意圖】本題主要考查熱力環(huán)流的成因?！窘忸}思路】根據(jù)上題分析，這種大氣物理狀況是由于大氣受熱形成的，冬季暖流流經(jīng)的海面大氣受熱最有可能出現(xiàn)這種現(xiàn)象，D正確；夏季白天的內(nèi)陸湖面因水的比熱容較大，水溫較低，湖面空氣冷卻下沉，A錯誤；冬季晴朗的夜晚，因山坡空氣迅速冷卻，空氣冷重而沿坡面下滑，流向谷底，并抬升谷底的暖氣流，谷底溫度偏低，B錯誤；夏季晴朗的白天，受城市熱島效應的影響，城區(qū)氣溫高于郊區(qū)，城區(qū)受熱上升的暖氣流在郊區(qū)附近冷卻下沉，C錯誤。(四)急流是指風速30m/s以上的狹窄強風帶。是大氣環(huán)流中的一個重要特征。在天氣圖上觀察到的急流帶環(huán)繞地球自西向東彎曲延伸達幾千千米，水平寬度約上千千米，垂直厚度達幾千米到十幾千米。急流中心強度最大區(qū)稱急流軸。急流軸是準水平的，其南北兩端存在著強大的垂直風速切變（每千米5一10m/s)。一般情況下，急流中心風速可達50—80m/s，強急流中心風速達100—150m/s或更大。根據(jù)現(xiàn)有資料，位于東亞海洋上和日本上空的急流強度最大，冬季偶爾達150—180m/s，甚至達200m/s。在同一條急流軸上，風速分布并不均勻，有一個或幾個強風中心。急流軸線在有的地方出現(xiàn)分支，有的地區(qū)出現(xiàn)匯合。急流區(qū)大多與對流層上層水平溫度梯度很大的鋒區(qū)相對應，因而也和天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展有密切關系。在對流層上層已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有下列幾種急流。(1)溫帶急流：又稱極鋒急流，位于南北半球中高緯度地區(qū)的上空，是與極鋒相聯(lián)系的西風急流。急流的平均高度在冬季約8—10km，夏季約9—11km，平均厚度約3—10km。急流的位置經(jīng)常在變動，冬季平均位于40°一60°N間，甚至伸展到更低緯度（圖4·42）。夏季平均位置北移到70°N附近。溫帶急流的中心最大風速一般45—55m/s，甚至達105m/s。一般是冬季強、夏季弱。急流軸有明顯的分支和匯合現(xiàn)象。(2)副熱帶急流：又稱南支西風急流，位于200hPa上空副熱帶高壓的北緣，同副熱帶鋒區(qū)相聯(lián)系，是一支相當強大而穩(wěn)定的急流。急流軸位于25°一32°N的11—13km的高空，位置比較穩(wěn)定，夏季向高緯推移10—15個緯距。冬季中心最大風速約50—60m/s，強中心風速可增至100—150m/s，甚至可達200m/s。夏季風速減半。其分支、匯合現(xiàn)象以東亞最清楚。(3)熱帶東風急流：主要出現(xiàn)在夏季北半球亞洲、非洲副熱帶對流層頂附近(100—150hPa)處的一支急流，盛夏其平均位置在北緯10°一20°間，最大風速平均30一40m/s，個別達50m/s，風向穩(wěn)定，強中心在阿拉伯海上空。由上可知，大氣環(huán)流基本上是緯向環(huán)流中包含著經(jīng)圈環(huán)流，緯向主流上又疊著渦旋運動。這種不同運動形式之間相互聯(lián)系、相互制約，形成一個整體的環(huán)流體系。三、大氣環(huán)流的變化大氣環(huán)流在演變過程中既有形態(tài)的變化，也有強度、位置的變化。這些變化集中表現(xiàn)為隨季節(jié)交替的年變化和與大型環(huán)流調(diào)整相聯(lián)系的中短期變化。(一)年變化大氣環(huán)流的基本狀態(tài)決定于地表熱力分布的特征，而地表熱力狀況在一年中具有明顯的季節(jié)性變化，進而引起大氣環(huán)流的季節(jié)交替。在中高緯度，一年中環(huán)流狀態(tài)的季節(jié)轉換，一般以西風帶上槽脊的數(shù)量、結構形式和西風的強弱表現(xiàn)出來。從北半球500hPa多年平均流場來分析，1—4月（冬季）中高緯度西風帶上有三個槽、三個脊，而且槽脊的位置和強度基本穩(wěn)定，6—8月（夏季）西風帶上原有的三個槽已變?yōu)樗膫€比較淺的槽，因此冬季和夏季的環(huán)流形勢比較穩(wěn)定，且占全年相當長的時間，成為中高緯度高層大氣環(huán)流的基本形態(tài)，并在一年中交替出現(xiàn)。環(huán)流在從冬季形態(tài)轉變?yōu)橄募拘螒B(tài)中，只通過短暫的春季環(huán)流(5月)過渡階段。同樣，從夏季環(huán)流形態(tài)轉變?yōu)槎经h(huán)流形態(tài)時，也只經(jīng)過秋季(9—10月)短促的過渡階段。這種以一年為周期的環(huán)流形態(tài)的變化，稱為環(huán)流的年變化（圖4·43）。對流層上層(200hP)的緯向環(huán)流形勢也有季節(jié)性轉換，主要表現(xiàn)在高空急流的變換上。冬季時位于北緯30°附近的副熱帶急流非常明顯，4月份開始減弱，5月底突然消失，同時在40°N以北出現(xiàn)中緯度急流；9一10月即盛行西風帶隨太陽直射點的南北移動。中緯度急流又突然消失，副熱帶急流又迅速建立。即盛行西風帶隨太陽直射點的南北移動。(二)中短期變化三風帶(盛行西風、信風、極地東風)的東西方向分量就是緯向環(huán)流，其南北方向分量就是經(jīng)向環(huán)流，即三圈環(huán)流。三風帶(盛行西風、信風、極地東風)的東西方向分量就是緯向環(huán)流，其南北方向分量就是經(jīng)向環(huán)流，即三圈環(huán)流。大氣環(huán)流的中短期變化是由不同尺度的高空和低空天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展和消亡過程所引起的。這種變化主要表現(xiàn)在西風帶緯向環(huán)流和經(jīng)向環(huán)流的相互轉換上。緯向環(huán)流型，即500hPa上，環(huán)流比較平直，并在平直的西風帶上多小槽、小脊，很少有大槽、大脊。經(jīng)向環(huán)流型，即500hPa西風帶上發(fā)展出深槽大脊，能引起強烈冷、暖空氣活動。緯向型和經(jīng)向型環(huán)流經(jīng)常交替出現(xiàn)，其交替周期大約2—6周。這種交替演變規(guī)律一般用環(huán)流指數(shù)來表示。環(huán)流指數(shù)分緯向環(huán)流指數(shù)(Iz)和經(jīng)向環(huán)流指數(shù)(Im)兩種。緯向環(huán)流指數(shù)又稱西風指數(shù)，表示平均地轉風速中西風分量的一個指標?？梢远康乇硎鼍曄颦h(huán)流的強弱，它是在所取范圍（一般取35°—55°或45°—65°為南北范圍，經(jīng)度范圍根據(jù)需要而定，可取自然天氣區(qū)，也可取東半球或西半球，但范圍不宜過大)各點上地轉西風分量的總平均值。一般在500hPa等壓面圖上計算西風指數(shù)，我國經(jīng)常使用亞洲地區(qū)的西風指數(shù)，所選范圍是45°—65°N，60°—150°E，其計算公式為西風強度=(45°N上采樣點在500hPa等壓面上位勢高度—65°N對應點位勢高度)累加之和÷(采樣點緯度區(qū)間寬度×樣本數(shù)量)計算西風指數(shù)的時間單位可以是季節(jié)，也可以是月、候。西風環(huán)流指數(shù)并不能完全反映出緯向、經(jīng)向環(huán)流特征，比如經(jīng)向環(huán)流明顯、鋒區(qū)很強時，西風指數(shù)可能很高；相反經(jīng)向環(huán)流很弱，鋒區(qū)也弱時，西風指數(shù)可能很低。因而需引進經(jīng)向環(huán)流指數(shù)作為補充。經(jīng)向環(huán)流指數(shù)是用某一經(jīng)度范圍內(nèi)，沿經(jīng)圈上地轉風的平均南北分量表示經(jīng)向環(huán)流的一個指標。其計算公式為經(jīng)向環(huán)流強度=【不同緯圈上同經(jīng)線附近等距離的兩點的位勢高