3空气的水平运动解析.pptx
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1、风的形成是空气流动的结果,常指空气相对地面的风的形成是空气流动的结果,常指空气相对地面的水平运动,是一个矢量水平运动,是一个矢量,用风向和风速表示。用风向和风速表示。在北半球,气流向右偏转,在南半球使气流向左偏在北半球,气流向右偏转,在南半球使气流向左偏转。所以,地球大气的运动,除受到气压梯度力的转。所以,地球大气的运动,除受到气压梯度力的作用外,还受地转偏向力的影响。作用外,还受地转偏向力的影响。第四章第四章 气气 象象 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
2、风向是指 风的来向,n常用360或16个方位来表示气象台常用八个方位发布风向的预报,气象台常用八个方位发布风向的预报,即东(即东(E)、)、南(南(S)、西()、西(W)、北()、北(N)、东南()、东南(SE)、西)、西南(南(SW)、西北()、西北(NW)和东北()和东北(NE)。风向观)。风向观测是用十六个方位来表示的,即在上述八个方位中测是用十六个方位来表示的,即在上述八个方位中间再增加北东北(间再增加北东北(NNE)、东东北()、东东北(ENE)、东)、东东南(东南(ESE)、南东南()、南东南(SSE)、南西南()、南西南(SSW)、)、西西南(西西南(WSW)、西西北()、西西北
3、(WNW)和北西北)和北西北(NNW)。)。实际测风报告中还经常用实际测风报告中还经常用0360范围内的数字表范围内的数字表示示风向,以风向,以0为北,为北,90为东,为东,180为南,为南,270为为西,余类推。西,余类推。在天气预报中有时还用偏北风、偏南风等名称,偏在天气预报中有时还用偏北风、偏南风等名称,偏字表示风向围绕某个方位作小范围摆动。字表示风向围绕某个方位作小范围摆动。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)1海里/小时也称为节(KT)2.风的测量n(1)仪器测量 风向风速仪、
4、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测风雷达是测风的专用雷达。气球携带回答器(或反射靶)升空,当雷达天线对准气球时,发出询问脉冲,能立即接收到回答脉冲(或反射脉冲)。根据回答脉冲和询问脉冲的时间间隔可确定气球距雷达的直线距离,加上天线的方位和仰角,即可确定气球的空间位置。由气球运动轨迹可计算得到各高度风向和风速。测风雷达的探测高度可达30km,且不受天气条件限制,但测角精度低于光学经纬仪,设备庞大。中国气象部门使用的是国产701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
5、,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
6、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
7、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水也一样水也一样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
8、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。三种力与风向的关系三种力与风向的关系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。地转风是指自由大
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