天气原理第4章--02-三圈环流的建立与大气环流的形成和维持(ppt文档).ppt
《天气原理第4章--02-三圈环流的建立与大气环流的形成和维持(ppt文档).ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《天气原理第4章--02-三圈环流的建立与大气环流的形成和维持(ppt文档).ppt(65页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 第二节第二节 控制大气环流的基本因子与控制大气环流的基本因子与 大气环流的基本模型大气环流的基本模型 2.1 2.1 热力驱动的环流热力驱动的环流-单圈环流单圈环流2.2 2.2 旋转地球上的环流旋转地球上的环流三圈环流三圈环流第四章第四章 大气环流大气环流 HalleyHalley(16871687)和和HadleyHadley(17201720),),提出赤道提出赤道和高纬度极地之间的热力差异是地球上大规模风和高纬度极地之间的热力差异是地球上大规模风系形成的根本原因。这就是著名的系形成的根本原因。这就是著名的HadleyHadley环流理环流理论论的基本思想。的基本思想。热力驱动了风热力
2、驱动了风,即大气环流得以形成及维持,即大气环流得以形成及维持的最终原动力,来自于太阳辐射的热量分布不均的最终原动力,来自于太阳辐射的热量分布不均匀,是大气环流理论极为重要的基本观点。匀,是大气环流理论极为重要的基本观点。2.1 2.1 热力驱动的环流热力驱动的环流-单圈环流单圈环流 在低纬度地区有热量的净收入,而在高纬度地区在低纬度地区有热量的净收入,而在高纬度地区有热量的净支出,热量的净收支不均匀的分布是随纬有热量的净支出,热量的净收支不均匀的分布是随纬度变化的。因此大气温度的纬度分布必然取决于热量度变化的。因此大气温度的纬度分布必然取决于热量净收支随纬度变化的规律。净收支随纬度变化的规律。
3、纯热力驱动的大气环流为纯热力驱动的大气环流为Hadley环流。环流。根据热力学第一定理,辐射加热的根据热力学第一定理,辐射加热的不均匀将产生大气温度的变化。不均匀将产生大气温度的变化。地一气系统的太阳短波辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况地一气系统的太阳短波辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况射入辐射射入辐射射出辐射射出辐射WinterWinterSummer1.200hPa以下(以下(12km),无论冬夏,平均温度梯度),无论冬夏,平均温度梯度由赤道指向两极;由赤道指向两极;2.冬季南北温差大于夏季;冬季南北温差大于夏季;3.夏季平流层温度梯度由极地指向赤道,冷中心位夏季平流层温度梯度由极地指
4、向赤道,冷中心位于赤道;于赤道;4.无论冬夏,低纬地区对流层顶高于中高纬。无论冬夏,低纬地区对流层顶高于中高纬。热力驱动的环流的形成热力驱动的环流的形成 大气温度的变化表现为低纬度地区大气温度高于大气温度的变化表现为低纬度地区大气温度高于高纬度地区,高层大气温度低于低层大气。在地一气高纬度地区,高层大气温度低于低层大气。在地一气系统接收太阳辐射随纬度变化的分布状况下,系统接收太阳辐射随纬度变化的分布状况下,低纬低低纬低层大气为热源层大气为热源,高层和极地大气为热汇(冷源)高层和极地大气为热汇(冷源)。因。因此,流体为了平衡内部不平衡的热量分布,将自发产此,流体为了平衡内部不平衡的热量分布,将自
5、发产生宏观的由南向北,由低向高的定向运动。这就是生宏观的由南向北,由低向高的定向运动。这就是HadleyHadley单圈环流的形成机制。单圈环流的形成机制。n(假设地球不旋转):(假设地球不旋转):n高层高层:极地位势高度低,而赤道位势高度高,由此产生由:极地位势高度低,而赤道位势高度高,由此产生由赤道指向极地的位势梯度,高层空气向极运动赤道指向极地的位势梯度,高层空气向极运动n低层低层:极地冷空气下沉,质量堆积,低层产生由极地指向:极地冷空气下沉,质量堆积,低层产生由极地指向赤道的气压梯度,低层空气向赤道运动赤道的气压梯度,低层空气向赤道运动n如此构成单圈环流:赤道上升,极地下沉,如此构成单
6、圈环流:赤道上升,极地下沉,高层南风,低层北风高层南风,低层北风n直接热力环流直接热力环流:由大气加热不均匀产生的,加热区上升,:由大气加热不均匀产生的,加热区上升,冷却区下沉的环流冷却区下沉的环流温度梯度温度梯度 位势梯度力(高层)位势梯度力(高层)气压梯度力(低层)气压梯度力(低层)环流环流 这是理想的热力环流圈。这是理想的热力环流圈。这是理想的热力环流圈。这是理想的热力环流圈。单圈环流的形成说明单圈环流的形成说明单圈环流的形成说明单圈环流的形成说明了太阳辐射对大气系统的不均匀加热是大气产生大了太阳辐射对大气系统的不均匀加热是大气产生大了太阳辐射对大气系统的不均匀加热是大气产生大了太阳辐射
7、对大气系统的不均匀加热是大气产生大规模运动的根本原因和条件,而大气在高低纬间的规模运动的根本原因和条件,而大气在高低纬间的规模运动的根本原因和条件,而大气在高低纬间的规模运动的根本原因和条件,而大气在高低纬间的热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动热量收支不平衡是产生和维持大气环流的直接原动力。力。力。力。(a a)HadleyHadley环流理论模型环流理论模型 (b b)HadleyHadley环流观测事实(利用实际资料滤波分离出的实例)环流观测事实(利用实际资料滤波分离出的实例)(a)(b)实际
8、大气中热力驱动的对流现象实际大气中热力驱动的对流现象夏日因热力强迫形成的对流夏日因热力强迫形成的对流云(或所谓的对流单体)云(或所谓的对流单体)沿海地区的海陆风沿海地区的海陆风城市热岛效应城市热岛效应山谷风山谷风海海陆陆风风的的形形成成岛屿或者沿海城镇午后容易产生岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释雷阵雨的原因解释n n山谷风山谷风山谷风山谷风由山谷热力差异造成的昼夜风由山谷热力差异造成的昼夜风由山谷热力差异造成的昼夜风由山谷热力差异造成的昼夜风 向相向相向相向相反的山谷环流;反的山谷环流;反的山谷环流;反的山谷环流;n n白天白天白天白天:风风风风从山谷吹向从山谷吹向从山谷吹向从山谷
9、吹向山坡山坡山坡山坡,称,称,称,称“谷风谷风谷风谷风(valley(valley breeze)”breeze)”;n n夜晚夜晚夜晚夜晚:风从山坡吹向山谷,称:风从山坡吹向山谷,称:风从山坡吹向山谷,称:风从山坡吹向山谷,称“山风山风山风山风(mountain(mountain breeze)”breeze)”。谷风谷风山风山风2.2 2.2 旋转地球上的环流旋转地球上的环流 在在转转动动的的地地球球上上,大大气气由由于于受受到到地地球球重重力力的的作作用用,必必定定随随地地球球转转动动。事事实实上上,地地球球大大气气有有别别于于单单纯纯受受热热力力驱驱动动流流体体的的根根本本特特征征是是
10、大大气气的的层层结结性性和和旋旋转转性性。地地球球上上的的实实际际大大气气是是重重力力层层结结、旋旋转转性性、热热力力共共同同作作用用的的结结果果,并并进进而而制制约约了了热热力力驱动的驱动的HadleyHadley环流。环流。一、大气一、大气环流形成和流形成和维持的持的原因原因n n太阳太阳太阳太阳辐辐射射射射n n地球自地球自地球自地球自转转 (三圈三圈三圈三圈环环流流流流-大气环流的基本模型大气环流的基本模型)n n摩擦作用摩擦作用摩擦作用摩擦作用 (大气运大气运大气运大气运动动的角的角的角的角动动量平衡)量平衡)量平衡)量平衡)n n地球表面的不均匀性地球表面的不均匀性地球表面的不均匀
11、性地球表面的不均匀性 形形成成原原因因维持因子维持因子维持因子维持因子1.1.太阳太阳辐射射n n大气大气大气大气环环流形成与流形成与流形成与流形成与维维持的持的持的持的基本能源基本能源基本能源基本能源是太阳是太阳是太阳是太阳辐辐射能;射能;射能;射能;大气大气大气大气环环流的流的流的流的直接能源直接能源直接能源直接能源来自下来自下来自下来自下垫垫面的物理面的物理面的物理面的物理过过程。程。程。程。n n地表是地表是地表是地表是热热源,大气是源,大气是源,大气是源,大气是热汇热汇;热带热带是是是是热热源,高源,高源,高源,高纬纬和和和和极地是极地是极地是极地是热汇热汇。2.2.地球自地球自转(
12、三圈三圈环流形成流形成)(1 1 1 1)HadleyHadleyHadleyHadley环流圈环流圈环流圈环流圈n n净净余余余余辐辐射能沿射能沿射能沿射能沿纬纬度分布的不均匀,造成了赤道暖两极度分布的不均匀,造成了赤道暖两极度分布的不均匀,造成了赤道暖两极度分布的不均匀,造成了赤道暖两极冷的温度冷的温度冷的温度冷的温度场场。赤道上空向北流动的气流,在柯氏力的赤道上空向北流动的气流,在柯氏力的赤道上空向北流动的气流,在柯氏力的赤道上空向北流动的气流,在柯氏力的作用下向右偏转,在作用下向右偏转,在作用下向右偏转,在作用下向右偏转,在30303030 N N N N左右转为西风,并在此处辐左右转
13、为西风,并在此处辐左右转为西风,并在此处辐左右转为西风,并在此处辐合,质量堆积,并且冷却下沉,地面气压升高,下沉合,质量堆积,并且冷却下沉,地面气压升高,下沉合,质量堆积,并且冷却下沉,地面气压升高,下沉合,质量堆积,并且冷却下沉,地面气压升高,下沉气流辐散,其中向南的一支在柯氏力影响下右偏,转气流辐散,其中向南的一支在柯氏力影响下右偏,转气流辐散,其中向南的一支在柯氏力影响下右偏,转气流辐散,其中向南的一支在柯氏力影响下右偏,转为东北风,此风系稳定,称为东北信风,在南半球为为东北风,此风系稳定,称为东北信风,在南半球为为东北风,此风系稳定,称为东北信风,在南半球为为东北风,此风系稳定,称为东
14、北信风,在南半球为东南信风,两支信风在赤道汇合上升,从而构成直接东南信风,两支信风在赤道汇合上升,从而构成直接东南信风,两支信风在赤道汇合上升,从而构成直接东南信风,两支信风在赤道汇合上升,从而构成直接环流圈,称为环流圈,称为环流圈,称为环流圈,称为HadleyHadleyHadleyHadley环流圈。环流圈。环流圈。环流圈。Hadley cellHadley cell东北信风东北信风东北信风东北信风(NE trade windNE trade windNE trade windNE trade wind):北半球):北半球):北半球):北半球HadleyHadleyHadleyHadley
15、环流圈中低环流圈中低环流圈中低环流圈中低层向南的气流,在柯氏力作用下向右偏而形成的一支稳定层向南的气流,在柯氏力作用下向右偏而形成的一支稳定层向南的气流,在柯氏力作用下向右偏而形成的一支稳定层向南的气流,在柯氏力作用下向右偏而形成的一支稳定的风系。的风系。的风系。的风系。东南信风东南信风东南信风东南信风(SE trade windSE trade windSE trade windSE trade wind):南半球):南半球):南半球):南半球HadleyHadleyHadleyHadley环流圈中低环流圈中低环流圈中低环流圈中低层向北的气流,在柯氏力作用下向左偏而形成的一支稳定层向北的气流
16、,在柯氏力作用下向左偏而形成的一支稳定层向北的气流,在柯氏力作用下向左偏而形成的一支稳定层向北的气流,在柯氏力作用下向左偏而形成的一支稳定的风系。的风系。的风系。的风系。赤道辐合带赤道辐合带赤道辐合带赤道辐合带(热带辐合带):赤道附近东北信风和东南信(热带辐合带):赤道附近东北信风和东南信(热带辐合带):赤道附近东北信风和东南信(热带辐合带):赤道附近东北信风和东南信风汇合的地带,简称风汇合的地带,简称风汇合的地带,简称风汇合的地带,简称ITCZ(intertropicalITCZ(intertropicalITCZ(intertropicalITCZ(intertropical conver
17、gence convergence convergence convergence zone)zone)zone)zone)(2 2 2 2)极地环流圈极地环流圈极地环流圈极地环流圈 极地能量亏损,温度低,密度大,从而使气极地能量亏损,温度低,密度大,从而使气极地能量亏损,温度低,密度大,从而使气极地能量亏损,温度低,密度大,从而使气压随高度递减增大,高空有较低纬度指向极地的压随高度递减增大,高空有较低纬度指向极地的压随高度递减增大,高空有较低纬度指向极地的压随高度递减增大,高空有较低纬度指向极地的气压梯度,而低层有极地指向较低纬度的气压梯气压梯度,而低层有极地指向较低纬度的气压梯气压梯度,而
18、低层有极地指向较低纬度的气压梯气压梯度,而低层有极地指向较低纬度的气压梯度。则度。则度。则度。则低层低层低层低层空气有指向较低纬度运动,在柯氏力空气有指向较低纬度运动,在柯氏力空气有指向较低纬度运动,在柯氏力空气有指向较低纬度运动,在柯氏力作用下右偏成为作用下右偏成为作用下右偏成为作用下右偏成为东北风东北风东北风东北风,高层南风在柯氏力作用,高层南风在柯氏力作用,高层南风在柯氏力作用,高层南风在柯氏力作用下右偏成为西南风,构成极地环流圈。下右偏成为西南风,构成极地环流圈。下右偏成为西南风,构成极地环流圈。下右偏成为西南风,构成极地环流圈。(3 3)FerrelFerrel 环流圈环流圈环流圈环
19、流圈 Hadley Hadley环流中在环流中在环流中在环流中在3030NN下沉辐散的气流中,向北流动下沉辐散的气流中,向北流动下沉辐散的气流中,向北流动下沉辐散的气流中,向北流动的气流,与极地环流圈中上升支汇合,在高空辐散,的气流,与极地环流圈中上升支汇合,在高空辐散,的气流,与极地环流圈中上升支汇合,在高空辐散,的气流,与极地环流圈中上升支汇合,在高空辐散,其中有一支向南运动。这样在其中有一支向南运动。这样在其中有一支向南运动。这样在其中有一支向南运动。这样在HadleyHadley环流圈和极地环环流圈和极地环环流圈和极地环环流圈和极地环流圈之间存在一个与直接环流圈相反的环流,为间接流圈之
20、间存在一个与直接环流圈相反的环流,为间接流圈之间存在一个与直接环流圈相反的环流,为间接流圈之间存在一个与直接环流圈相反的环流,为间接环流圈,也称环流圈,也称环流圈,也称环流圈,也称FerrelFerrel环流圈。环流圈。环流圈。环流圈。(a a)理论模型理论模型FerrelFerrel环流圈环流圈极地极地HadleyHadley环流圈环流圈热带热带HadleyHadley环流圈环流圈极锋极锋副热副热带锋带锋n极锋:极锋:极地环流圈中低层向南的东北风与极地环流圈中低层向南的东北风与HadleyHadley环流圈中下沉辐散而向北运动的西南风相遇,干环流圈中下沉辐散而向北运动的西南风相遇,干冷与暖湿
21、气流相遇而形成的锋区。冷与暖湿气流相遇而形成的锋区。n副热带锋区:副热带锋区:HadleyHadley环流圈中高层向北运动的暖环流圈中高层向北运动的暖湿气流与极地环流圈中上升辐散向南的一支气流湿气流与极地环流圈中上升辐散向南的一支气流相遇而形成锋区。在对流层上部明显,有副热带相遇而形成锋区。在对流层上部明显,有副热带急流与之对应急流与之对应。低层低层低层低层三风:三风:三风:三风:极地东风(东北风极地东风(东北风极地东风(东北风极地东风(东北风)中纬西风(西南风中纬西风(西南风中纬西风(西南风中纬西风(西南风)低纬东风(东北信风)低纬东风(东北信风)低纬东风(东北信风)低纬东风(东北信风)四带
22、:四带:四带:四带:极地高压带极地高压带极地高压带极地高压带 副极地低压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带 副热带高压带副热带高压带副热带高压带副热带高压带 赤道低压带赤道低压带赤道低压带赤道低压带总总 结结高空高空高空高空 高纬西风带高纬西风带高纬西风带高纬西风带极锋西风急流极锋西风急流极锋西风急流极锋西风急流 中纬东风中纬东风中纬东风中纬东风带带带带弱弱弱弱 主要为西风带主要为西风带主要为西风带主要为西风带 低纬西风带低纬西风带低纬西风带低纬西风带副热带西风急流副热带西风急流副热带西风急流副热带西风急流 二条行星锋区:极锋和副热带锋二条行星锋区:极锋和副热带锋二条行星锋区:极锋和副热带
23、锋二条行星锋区:极锋和副热带锋三圈环流观测事实三圈环流观测事实(利用实际资料分离出的实例,箭头代表流线方向)(利用实际资料分离出的实例,箭头代表流线方向)n n地面摩擦和大气中的内摩擦地面摩擦和大气中的内摩擦地面摩擦和大气中的内摩擦地面摩擦和大气中的内摩擦时时刻都在消耗大气的刻都在消耗大气的刻都在消耗大气的刻都在消耗大气的动动能,阻能,阻能,阻能,阻滞大气的运滞大气的运滞大气的运滞大气的运动动。由于摩擦和山脉的作用,空气与。由于摩擦和山脉的作用,空气与。由于摩擦和山脉的作用,空气与。由于摩擦和山脉的作用,空气与转动转动地球地球地球地球之之之之间产间产生了生了生了生了转动转动力矩(即角力矩(即角
24、力矩(即角力矩(即角动动量)。量)。量)。量)。3.3.摩擦作用摩擦作用(大气运动的大气运动的角动量平衡角动量平衡)n n 单位质量空气绕地轴旋转的绝对角动量为:单位质量空气绕地轴旋转的绝对角动量为:单位质量空气绕地轴旋转的绝对角动量为:单位质量空气绕地轴旋转的绝对角动量为:相对角动量相对角动量地转角动量地转角动量(1 1)地球大气系统中绝对角动量分布状态)地球大气系统中绝对角动量分布状态 地球角动量地球角动量 为西风角动量,其大小随纬度增高而减小,赤为西风角动量,其大小随纬度增高而减小,赤道最大,极地最小。道最大,极地最小。低层相对角动量低层相对角动量 弱弱 极地东风带极地东风带具有东风角动
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 天气 原理 02 环流 建立 大气 形成 维持 ppt 文档
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【精****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【精****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。