第3章 空气的运动

北半球，低压区空气沿逆时针方向旋转 高压区空气沿顺时针方向旋转
梯度风
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二、风的形成 之 自由大气中的 梯度风
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二、风的形成 之 摩擦层中的风
摩擦层中，风是斜穿等压线的。
➢ 等压线为曲线平直
➢ 等压线为曲线
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二、风的形成 之 摩擦层中的风
摩擦层中，风是斜穿等压线的。
摩擦层中的风压定律
北半球，背风而立，高压在右后 南半球相反
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二、风的形成 之 摩擦层中的风
摩擦层大气中作曲线运动的空气块 北半球： • 低压，逆时针，辐合，上升运动 • 高压，顺时针，辐散，下沉运动
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三、风的变化 之 摩擦层中风的变化
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二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
2、地转偏向力（A）
地转偏向力只是在空气相对于地面有 运动时才产生，空气处于静止状态时没有 地转偏向力作用。而且地转偏向力只改变 气块运动方向而不能改变其运动速度。
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二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
➢ 摩擦层中的风
• 等压线平直 • 等压线为曲线
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二、风的形成 之 自由大气中的 地转风 ➢ 在自由大气中，等压线平直
水平气压梯度力与水平地转偏向力达到平衡时空 气的等速、直线水平运动称为地转运动。
地 转 风
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二、风的形成 之 自由大气中的 地转风
航行风的风向：风的去向 • 用度数表示
气象风与航行风相差180°
风速：单位时间内空气移动的距离。
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一、风的表示和测量 之 风的表示
在民航地面气象观测 中，统一规定测量距 地面约10米高度上的 风。
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一、风的表示和测量 之 风的表示
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单位质量空气在气压场中 由于气压分布不均匀而受到的 力称为气压梯度力 。
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二、风的形成 之 形成风的力—水平气压梯度力
1、水平气压梯度力（G）
气压梯度力：G 1 P
N
式中ρ是空气密度，△P是两等压面间的 气压差，△N是两等压面间的垂直距离。
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二、风的形成 之 形成风的力—水平气压梯度力
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二、风的形成 之 形成风的力—惯性离心力
4、惯性离心力（ C）
• 空气在水平方向相对于地球表面做圆周运动时，会受到惯性 离心力的作用。
• 方向与速度方向垂直，由中心指向外缘
C m V 2 mrw2 r
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二、风的形成
➢ 自由大气中的风
• 等压线平直 • 等压线为曲线
2、地转偏向力（A） 北半球指向右，南半球指向左。
A 2V sin
赤道地区地转偏向力为零，两极地区最大
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二、风的形成 之 形成风的力—摩擦力
3、摩擦力（R ）
R kv
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பைடு நூலகம்
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二、风的形成 之 形成风的力—摩擦力
3、摩擦力（ R ）
大气
摩擦力 自由大气 摩擦层
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二、风的形成 之 自由大气中的 地转风
✓ 在赤道附近，由于地转偏向力很小，所 以不存在产生地转风的条件 。
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二、风的形成 之 自由大气中的 梯度风 ➢ 在自由大气中，等压线为曲线
Fp为气压梯度力，Fc为科氏力，Fr为离心力
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二、风的形成 之 自由大气中的 梯度风
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第三章 空气的运动
中国民航大学 韩博
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第一节 空气的水平运动——风
一、风的表示和测量 二、风的形成 三、风的变化
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一、风的表示和测量 之 风的表示
矢量：风向（Wind Direction）和风速（Wind Speed）
气象风的风向：风的来向 • 地面风：十六方位 • 空中风：用度数表示
2014.11.25 京津雾霾
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二、风的形成 之 形成风的力—水平气压梯度力
2014.11.30京津大风
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二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
2、地转偏向力（A）
空气是在转动着的地球上运动着，当运动的
空气质点依其惯性沿着水平气压梯度力方向运
（1）摩擦层中风随高度的变化 （2）摩擦层中风的日变化 （3）摩擦层中风的阵性
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三、风的变化 之 摩擦层中风随高度的变化
（1）摩擦层中风随高度的变化
在摩擦层上部，如果气压场没有明显的变 化，在北半球风速随高度增加而加大，风向随 高度增加逐渐向右偏。 当高度达摩擦层顶时，风向逐渐趋于与等 压线平行。风矢量逐渐趋于地转风。
o
A t1 t2 t3 t4 t5
t1 t2 tt35t4
A
二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
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二、风的形成 之 形成风的力—地转偏向力
2、地转偏向力（A）
事实上并无任何物体作用于小球来产 生这个力，只是为了要在一个非惯性系里 以牛顿定律来解释所观察到的现象而引进 的一个假想力。又称为科氏力。
动时，对于站在地球表面的观察者看来，空气
质点却受着一个使其偏离气压梯度力方向的力
的作用。
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物理模型——转盘试验
试验设置：O点固定在转盘中心，A位置为转盘外固定点，由O向A抛出小球
A
o
正上方视图
球的飞行路线自转盘外看是直线。 但在转盘内看來，由于A的位置也在 移动，故不是直线。
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一、风的表示和测量 之 风的测量
风向风速仪 测风气球 风袋 风廓线雷达等
AMDAR
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二、风的形成 之 形成风的力
1、水平气压梯度力（G）
2、地转偏向力（A）
3、摩擦力（R）
4、惯性离心力（C ）
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二、风的形成 之 形成风的力—水平气压梯度力
1、水平气压梯度力（G）
➢ 地转风
在北半球，观察者背风而立，
高压在右，低压在左。
在南半球，观察者背风而立，
高压在左，低压在右。
风压定律
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二、风的形成 之 自由大气中的 地转风
➢ 地转风
若在同一地理纬度上，并空气密度一样时，
等压线越密集 地转风速越大
在赤道附近，由于地转偏向力很小，会出现
什么情况？
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