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1、第四章 大气的运动,第一节 气压的变化,气压发生变化的根本原因是空气质量的变化,气压随高度的变化,定性描述： 在同高度上，密度大的地方或者冷空气所在的地方，气压随高度的上升递减的快些；反之则慢些。,静力学方程,如图示，在整个大气柱中截取面积为1厘米，厚度为Z的薄气柱 ，设高度Z1处的气压为P1，高度Z2处的气压为P2，空气密度为，重力加速度为g。在静力平衡条件下，Z1面上的气压P1和Z2面上的气压P2间的气压差应等于这两个高度面间的薄气柱重量，即 P2-P1=-P=-g（Z2-Z1）=gZ 式中负号表示随高度增高，气压降低。若Z趋于无限小，则上式可写成-dP=gdZ，上式是气象上应用的大气静力
2、学方程。,将上式进一步整理即得：,式中,高度所降低的气压值。通常用每百米mm汞柱或每百米百帕表示,实际工作中还经常引用气压高度差（h），它表示在铅直气柱中气压每改变一个单位所对应的高度变化值。显然它是铅直气压梯度的倒数，即,式中Rd=287J/kgK为干空气的气体常数。将Rd、g值代入，并将T换成摄氏温标t，则得,举例：某测站海拔高度为40米，本站气压为1000百帕，气温为0，求h值，并将本站气压订正为海平面气压。,计算结果： h=8；海平面气压为1005百帕。,以上是将大气看成是静力平衡状态条件下，对一薄气柱的讨论。如果研究的气层高度变化范围很大，气柱中上下层温度、密度变化显著时，该式就难以
3、直接运用，就需采用适合于较大范围气压随高度变化的关系式，即压高方程。,压高公式,气压随时间的变化,变化原因,水平气流的辐合与辐散；,冷暖气流水平运动；,空气垂直运动,气压的变化,周期性 日变化：二高二低、最高（上午9-10）次高（晚9-10）最低（下午3-4）次低（早3-4） 年变化：中纬最明显，冬：大陆高海洋低；夏：大陆低海洋高,非周期性 与气压系统移动和气团变化有关系。,第二节 气压场,气压的空间分布叫气压场。三度空间的气压场叫空间气压场，某一水平面上的气压场叫水平气压场。气压场形式的变化可引起天气的变化。,表示方法,图示法,等高面上画等压线：等高面、等压线,等压面,空间气压相等的各点所组
4、成的曲面叫等压面。由于在同一高度上各点的气压值并不完全相同，所以等压面并不是一个平面，而是象地形一样是一个曲面。在这个曲面上，向上突出的地方表示在同一高度上其气压值比四周高，凹下的地方表示在同一高度上其气压值比四周低。 既然等压面不是一个平面，那么它一定能与等高面相交，其交线就是等高面上的等压线。,气压梯度,气压梯度是一个既有大小，又有方向的向量，它的方向垂直于等压线，由高压指向低压，其大小等于沿这个方向上单位距离内气压的改变量，用-P/ 来表示。 为两等压面之间的垂直距离， P为相应的气压改变量。,气压梯度可以分解为在水平方向、垂直方向上的2个分量，水平气压梯度是空间气压梯度在水平方向上的分
5、量，用-P/ n来表示，垂直气压梯度用-P/ Z来表示实质上就是单位高度气压差。,水平气压梯度的单位是百帕/赤道度。1赤道度等于在赤道上，经度相差1度时的纬圈长度，其值约为111千米。水平气压梯度数值很小，但它在空气的水平运动中作用巨大，可引起大规模运动，它的大小反映在水平气压场中就是一个等压线疏密的问题。垂直气压梯度很大，故可把空间气压场看作是水平的。,气压场的基本型式,（一）低气压 简称低压，是由闭合等压线构成的低气压区。气压值由中心向外逐渐增高。空间等压面向下凹陷，形如盆地。 （二）低压槽 简称槽，是低气压延伸出来的狭长区域。在低压槽中，各等压线弯曲最大处的连线称槽线。气压值沿槽线向两边
6、递增。槽附近的空间等压面类似地形中狭长的山谷，呈下凹形。 （三）高气压 简称高压，由闭合等压线构成，中心气压高，向四周逐渐降低，空间等压面类似山丘，呈上凸状， （四）高压脊 简称脊，是由高压延伸出来的狭长区域，在脊中各等压线弯曲最大处的连线叫脊线，其气压值沿脊线向两边递减，脊附近空间等压面类似地形中狭长山脊。 （五）鞍形气压场 简称鞍，是两个高压和两个低压交错分布的中间区域。鞍形区空间的等压面形似马鞍。,气压系统的空间结构,由地面温度场和气压场的配置情况而定。,对称系统：,深厚系统（1）冷低压（2）暖高压,浅薄系统（1）冷高压（2）暖低压,非对称系统： （1）高压（2）低压,对称系统,深厚系统：指在500百帕等压面上仍然维持闭合等高线的地面低压或地面高压。 简单地说，地面为低压或高压，到5500米高度仍存在与地面相对应的低压或高压。 浅薄系统：指只存在于5500米以下的气压系统。,等压面与等高面的对应关系： 1013百帕-0高度（海平面） 850百帕-1500米 700百帕-3000米 500百帕-5500米 300百帕-9000米 100百帕-16000米,冷低压与暖高压 暖低压与冷高压,不对称系统,地面气压中心与地面气温中心不对称、不重合,