3空气的水平运动.pptx

第一章第一章 大气的状态大气的状态及其运动及其运动 第三节第三节 空气的水平运动空气的水平运动 一、风的表示和测量 二、风的形成 三、风的变化 四、风对飞行的影响主要内容主要内容一、风的表示和测量一、风的表示和测量n1.风的表示n气象上的风向是指 风的来向，n常用360或16个方位来表示风的16个方位表示风速n风速是指单位时间内空气微团的水平位移，常用的风速单位是：米/秒（m/s），千米/小时（km/h），海里/小时（nm/h）也称为节（KT）2.风的测量n（1）仪器测量 风向风速仪、测风气球、风袋、多普勒测风雷达等。风向风速仪测风气球风袋多普勒测风雷达2.目视估计-风力等级表风力风力等级等级陆地地物象征陆地地物象征相当风速相当风速m/skm/h范围范围中数中数0静，烟直上静，烟直上0.00.2 0.1小于小于11烟能表示风向烟能表示风向0.31.5 0.9152人面感觉有风，树叶有微响人面感觉有风，树叶有微响1.63.3 2.56113树叶及微枝摇动不息，旌旗展开树叶及微枝摇动不息，旌旗展开3.45.4 4.412194能吹起地面灰尘及纸张，小树枝摇动能吹起地面灰尘及纸张，小树枝摇动5.57.96.720285有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波有叶的小树摇摆，内陆的水面有小波8.010.79.429386大树枝摇动，电线呼呼有声，张伞困难大树枝摇动，电线呼呼有声，张伞困难10.813.812.339497全树摇动，大树枝下弯，迎风步行不便全树摇动，大树枝下弯，迎风步行不便13.917.115.550618可折坏树枝，迎风步行感觉阻力甚大可折坏树枝，迎风步行感觉阻力甚大17.220.719.062749烟囱及平屋房顶受到破坏，小屋受破坏烟囱及平屋房顶受到破坏，小屋受破坏20.824.422.6758810陆上少见，可使树木拔起，建筑物吹坏陆上少见，可使树木拔起，建筑物吹坏24.528.426.58910211陆上很少，有则必有重大损毁陆上很少，有则必有重大损毁28.532.630.610311712陆上绝少，其摧毁极大陆上绝少，其摧毁极大32.736.934.8118133二、风的形成（一）形成风的力（二）风的形成及风压定理（一）形成风的力1 水平气压梯度力2 地转偏向力 3 摩擦力4 惯性离心力1.水平气压梯度力水平气压梯度力n由水平气压梯度引起的作用在单位质量空气上的压力差就是水平水平气压梯度力气压梯度力水平气压梯度的意义水平气压梯度的意义n水平气压梯度可以表示单位体积的空气块受到的水平静压力水平气压梯度力的大小和方向水平气压梯度力的大小和方向n大小：大小：与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比n方向：方向：垂直于等压线由高压指向低压2.地转偏向力地转偏向力 n定义：由地球自转引起的使相对于 地球运动的物体偏离原来运 动方向的力地球旋转的作用地转偏向力的大小和方向地转偏向力的大小和方向n地转偏向力的大小：n地转偏向力的方向垂直于物体运动的方向，在北半球指向右，在南半球指向左。3.摩擦力摩擦力 n空气在近地面运动时，地表对空气产生的阻碍作用即摩擦力。n摩擦力可表示为：式中K为摩擦系数，它取决于地表的粗糙程度；负号表示R与V的方向总是相反的。4.惯性离心力惯性离心力 n空气在地球表面上作圆周运动时要受到惯性离心力的作用。n惯性离心力的方向与速度V垂直，由曲率中心指向外缘。n惯性离心力的大小为 （二）风的形成及风压定理 1.自由大气中风的形成及风压定理2.摩擦层中风的形成及风压定理 1.自由大气中风的形成地转风n由气压梯度力与地转偏向力相平衡而形成的风，称为地转风。自由大气中的风压定理n风沿着等压线吹，在北半球背风而立，高压在右，低压在左，等压线越密，风速越大。n南半球风的运动方向与北半球相反。自由大气中低压区和高压区的风结 论n北半球低压区空气逆时针旋转 n高压区空气顺时针旋转 n在北半球穿过低压区飞行，先碰到左侧风，后碰到右侧风。n在北半球穿过高压区飞行，先碰到右侧风，后碰到左侧风。应 用2.摩擦层中风的形成及风压定理 摩擦层是指从地面到1500米高度的气层图2-10 摩擦层中风的形成 摩擦层中的风压定理n摩擦层中的风压定理：风斜穿等压线吹，在北半球背风而立，高压在右后方，低压在左前方，等压线越密，风速越大。n南半球风的运动方向与北半球相反摩擦层大气中作曲线运动的空气块n低压附近的风是沿逆时针方向向内吹n高压附近的风是沿顺时针方向向外吹已知气压场，判断风场（摩擦层）风压定理的应用已知气压场，判断风场（自由大气）三、风 的 变 化（一）摩擦层中风的变化（二）自由大气中风的变化（三）地方性风（一）摩擦层中风的变化 1.风随高度的变化2.日变化3.风的阵性 1.摩擦层中风随高度的变化 在北半球随高度增加，风速增大，风向右偏。南半球风向变化相反。北半球摩擦层中风随高度变化示意图 2.摩擦层中风的日变化n白天，近地面的风风速增大，风向向右偏转，上层风的变化则相反。n晚上，下层风风速减小，风向向左偏转，上层风速增大，风向右偏转。3.摩擦层中风的阵性n乱流涡旋随大范围基本气流一起运动，引起局地风向不断改变，风速时大时小，形成风的阵性。阵风的形成（二）自由大气中风的变化 1.自由大气中风随高度变化的原因 由于水平方向上温度分布不均而造成在一定高度上出现气压差，而形引起风的变化风随高度的变化风随高度的变化热成风热成风定义：由气温的水平差异而形成的风称 为热成风。规律：风沿着等温线吹，在北半球背热 成风而立，高温在右，低温在左 等温线越密，风速越大。西风急流的形成n由于北半球南高北低的温度分布，热成风为西风，高度越高，风速越大。上升到一定高度后，就可能形成西风急流。（三）地方性风 一一些些特特殊殊的的地地理理条条件件也也会会对对局局地地空空气气运运动动产产生生影影响响，形形成成与与地地方方性性特特点点有有关关的的局局部部地地区区的风，称为地方性风。的风，称为地方性风。主要的地方性风有：1.海陆风 2.山谷风 3.峡谷风 4.焚风 焚 风四、风对飞行的影响（一）风对飞机起飞着陆的影响（二）风对飞机航行的影响 风对飞机起飞着陆的影响地面顺风地面逆风地面侧风地面侧风高空风对飞行的影响n高空顺风：会增大地速、缩短飞行时间、减少燃油消耗、增加航程。n高空逆风：会减小地速、增加飞行时间、缩短航程。n高空侧风：会产生偏流，需进行适当修正以保持正确航向。风与地速高空侧风复习思考题 1.形成风的力有哪些，北半球地转偏向力的方向如何？2.自由大气和摩擦层中的风压定理是如何表述的，区别在哪里？3.摩擦层中风的变化方式有哪些，变化原因是什么？