05_气候形成的环流因子(1)
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气候形成的环流因子
• 大气环流——是指大范围的大气运动状态。 其水平范围达数千千米，垂直尺度在10 千 米以上，时间尺度在1—2 日以上。
一级环流：全球范围的空气运动，东西风系。 二级环流：几百—几千公里（季风，气旋，反气旋） 三级环流：几百公里以下，如海陆风，山谷风等。
若按水平范围同时考虑时间尺度，大气环流又可分为 四种：
极地高压
副极地低压带
副热带高压带 赤道低压带 副热带高压带
副极地低压带 低 高
极地高压
• 形成地面的气压带和风带
（三）地表性质作用
• 地球表面是一个性质不均匀的复杂的下垫 面。（从对大气环流的影响来说，海陆间热力
• • • •
性质的差异所造成的冷热源分布和山脉的机械 阻滞作用，都是重要的热力和动力因素。） 海洋与陆地的热力性质有很大差异。 夏季：陆地是相对热源，海洋是相对冷源； 冬季：陆地是相对冷源，海洋是相对热源。 这种冷热源分布直接影响到海陆间的气压分布， 使完整的纬向气压带分裂成一个个闭合的高压 和低压
• 二、平均水平环流
• 1、 500hPa 等压面图
• 1 月份西风带有三个平均槽， • 东亚大槽、北美大槽、欧洲浅槽。 • 在三槽之间并列着三个脊，脊的强度比 槽弱得多。 • 7 月份，西风带显著北移，槽脊的位置 也发生很大变动，即东亚大槽东移入海， 原欧洲浅槽已不存在，并变为脊，而欧 洲西岸和贝加尔湖地区各出现一个浅槽， 北美大槽位置基本未动。
• 在高空上表现为： • 在冬季：大陆是冷源，纬向西风气流流 经大陆时，气流温度逐渐降低，直到大 陆东岸降到最低，气流东流入海后，因 海洋是热源，气温不断升温，直到海洋 东缘温度升到最高，这样便形成了图4· 32 所示的温度场。即大陆东岸成为温度槽， 大陆西岸形成温度脊。 • 夏季时：温度场相反，大陆东岸为温度 脊，大陆西岸为温度槽。根据热成风原 理，与温度场相适应的高空气压场则是， 冬季大陆东岸出现低压槽，西岸出现高 压脊，夏季时相反
• 上图是平均纬向风速的经向剖面图。 从图上可以看出，对流层的中上层， 除赤道地区有东风外，各纬度几乎 是一致的西风，而且西风跨越的纬 距随着高度在扩大。这是对流层中、 上层由低纬指向高纬的经向温度所 决定的。 • 近地面层的纬向环流分布有特征如 下：
• （1）高纬地区：冬夏季都是一层很浅薄 的东风带，称极地东风带。 • （2）中纬地区：从地面向上都是西风， 称盛行西风带。西风带在纬距上的宽度 随高度而增大。西风风速自地面向上直 至200hPa，差不多是增加的，到对流层 顶附近形成一个强西风中心。 • 北半球冬季西风风速大于夏季 • 巨大的大陆面积、不规则的地形以及气 压型式的季节变化往往又使西风气流变 得不十分清楚。
• 1 月份500hPa 等压面图上西风带有 • 三个平均槽：即位于亚洲东岸140°E 附近的东亚大槽、北美东岸70°—80°W 附近的北美大槽，和乌拉尔山西部的欧洲 浅槽。在三槽之间并列着三个脊，脊的强 度比槽弱得多。 • 7 月份，西风带显著北移，槽脊的位置也 发生很大变动，即东亚大槽东移入海，原 欧洲浅槽已不存在，并变为脊，而欧洲西 岸和贝加尔湖地区各出现一个浅槽，北美 大槽位置基本未动。
冬季：大陆东岸低压槽，大陆西岸高压脊 夏季：大陆东岸高压脊，大陆西岸低压槽
二、大气环流平均状况
• 大气运动状态千变万化。为了从这些随时间和 空间不断变化的复杂环流 • 状态中找出大气环流的主要规律，通常采用求 平均的方法，即对时间求平均， • （一）平均纬向环流 • 大气环流最基本的状态是盛行着以极地为中心 的旋转的纬向环流，也就是东、西风带。
大尺度环流：2000㎞以上，持续时间一周左右； 中间尺度环流：200—2000㎞持续时间2—3天； 中尺度环流：2—200㎞持续时间1天左右； 小尺度环流：2㎞以下持续时间几小时或更短；
一、大气环流形成的主要原因
• （一）太阳辐射作用 • 1、沿纬圈平均在35°S—35°N 之间 是辐射差额的正值区，即净得能量区。 由35°S 向南和由35°N 向北是辐射 差额的负值区，即净失能量区。
2、一圈环流的生成
• （1）结果，低纬大气因净得热量不断增温并 膨胀上升， • （2）极地大气因净失热量不断冷却并收缩下 沉。在这种温度梯度下，为保持静力平衡， 对流层高层必然出现向极地的气压梯度，低 层出现向低纬的气压梯度。 • （3）假设地球表面性质均一和没有地转偏向 力，则气压梯度力的作用将使赤道和极地间 构成一个大的理想的直接热力环流圈。
• 南半球西风风速比北半球要强，风向也 更为稳定 • （3）低纬地区：自地面到高空是深厚的 东风层，称热带东风带或信风带。它是 纬向风带中风向最为稳定、风速较大 （平均风速4—8m/s）、活动范围广阔 （几乎占全球的一半）的风带。 • 此外，北半球夏季，在南亚和非洲出现 西风系统，称赤道西风带，其厚度从2— 3km（非洲）到5—6km（印度洋）。(思 考：为什么？）
（二）平均水平环流
• 水平环流是指纬向环流受到扰动 （主要是地球表面海陆分布以及地 面摩擦和大地形作用所引起）后发 展起来的槽、脊和高、低压环流。 • 北半球对流层中，高层的平均水平 环流形式是西风带上存在着大尺度 的平均槽、脊。
1月
北半球500百帕等压面图
7月
北半球500百帕等压面图
• 1、 500hPa 等压面图（见上图）
赤道
（二）地球自转作用
• 地球自转产生的偏转力迫使运动空气的 方向偏离气压梯度力方向。 • 在北半球，气流向右偏转，结果使直接 热力环流圈中自极地低空流向赤道的气 流偏转成东风，而不能迳直到达赤道； 同样，自赤道高空流向极地的气流，随 纬度增高，偏转程度增大，逐渐变成与 纬圈相平行的西风。可见，在偏转力的 作用下，理想的单一的经圈环流，既不 能生成也难以维持，因而形成了几乎遍 及全球（赤道地区除外）的纬向环流。
极地高压带 副极地低压带
副热带高压带 赤道低压带
哈德莱 环流
极地环 流圈 间接环 流圈 高压 高压 低压
哈德莱环 流
间接环 流圈
极地环 流圈
低压
热
低压 60° 高压 30° 低压 0° 30° 60° 90S 90N
高压
三圈环流的形成
b.地面气压带
三圈环流形成的同 时，地面上形成了高 低相间的气压带。
• 2、对流层上层300hPa 平扩 大，风速更增强。冬季时，三槽形 势非常清楚。夏季时，槽、脊明显 减弱。在副热带地区有深厚的高压 带，其位置、范围、强度都随季节 有变化。
• 复习： • 一、平均纬向环流 • 1、高纬低空为一浅薄的东风层，高空为 西风。 • 2、低纬有一较厚的东风层。 • 3、中纬从地面至高空都是西风，在高空 西风范围向高、低纬扩展。 • 结论：主要环流为西风环流。
• 大气环流——是指大范围的大气运动状态。 其水平范围达数千千米，垂直尺度在10 千 米以上，时间尺度在1—2 日以上。
一级环流：全球范围的空气运动，东西风系。 二级环流：几百—几千公里（季风，气旋，反气旋） 三级环流：几百公里以下，如海陆风，山谷风等。
若按水平范围同时考虑时间尺度，大气环流又可分为 四种：
极地高压
副极地低压带
副热带高压带 赤道低压带 副热带高压带
副极地低压带 低 高
极地高压
• 形成地面的气压带和风带
（三）地表性质作用
• 地球表面是一个性质不均匀的复杂的下垫 面。（从对大气环流的影响来说，海陆间热力
• • • •
性质的差异所造成的冷热源分布和山脉的机械 阻滞作用，都是重要的热力和动力因素。） 海洋与陆地的热力性质有很大差异。 夏季：陆地是相对热源，海洋是相对冷源； 冬季：陆地是相对冷源，海洋是相对热源。 这种冷热源分布直接影响到海陆间的气压分布， 使完整的纬向气压带分裂成一个个闭合的高压 和低压
• 二、平均水平环流
• 1、 500hPa 等压面图
• 1 月份西风带有三个平均槽， • 东亚大槽、北美大槽、欧洲浅槽。 • 在三槽之间并列着三个脊，脊的强度比 槽弱得多。 • 7 月份，西风带显著北移，槽脊的位置 也发生很大变动，即东亚大槽东移入海， 原欧洲浅槽已不存在，并变为脊，而欧 洲西岸和贝加尔湖地区各出现一个浅槽， 北美大槽位置基本未动。
• 在高空上表现为： • 在冬季：大陆是冷源，纬向西风气流流 经大陆时，气流温度逐渐降低，直到大 陆东岸降到最低，气流东流入海后，因 海洋是热源，气温不断升温，直到海洋 东缘温度升到最高，这样便形成了图4· 32 所示的温度场。即大陆东岸成为温度槽， 大陆西岸形成温度脊。 • 夏季时：温度场相反，大陆东岸为温度 脊，大陆西岸为温度槽。根据热成风原 理，与温度场相适应的高空气压场则是， 冬季大陆东岸出现低压槽，西岸出现高 压脊，夏季时相反
• 上图是平均纬向风速的经向剖面图。 从图上可以看出，对流层的中上层， 除赤道地区有东风外，各纬度几乎 是一致的西风，而且西风跨越的纬 距随着高度在扩大。这是对流层中、 上层由低纬指向高纬的经向温度所 决定的。 • 近地面层的纬向环流分布有特征如 下：
• （1）高纬地区：冬夏季都是一层很浅薄 的东风带，称极地东风带。 • （2）中纬地区：从地面向上都是西风， 称盛行西风带。西风带在纬距上的宽度 随高度而增大。西风风速自地面向上直 至200hPa，差不多是增加的，到对流层 顶附近形成一个强西风中心。 • 北半球冬季西风风速大于夏季 • 巨大的大陆面积、不规则的地形以及气 压型式的季节变化往往又使西风气流变 得不十分清楚。
• 1 月份500hPa 等压面图上西风带有 • 三个平均槽：即位于亚洲东岸140°E 附近的东亚大槽、北美东岸70°—80°W 附近的北美大槽，和乌拉尔山西部的欧洲 浅槽。在三槽之间并列着三个脊，脊的强 度比槽弱得多。 • 7 月份，西风带显著北移，槽脊的位置也 发生很大变动，即东亚大槽东移入海，原 欧洲浅槽已不存在，并变为脊，而欧洲西 岸和贝加尔湖地区各出现一个浅槽，北美 大槽位置基本未动。
冬季：大陆东岸低压槽，大陆西岸高压脊 夏季：大陆东岸高压脊，大陆西岸低压槽
二、大气环流平均状况
• 大气运动状态千变万化。为了从这些随时间和 空间不断变化的复杂环流 • 状态中找出大气环流的主要规律，通常采用求 平均的方法，即对时间求平均， • （一）平均纬向环流 • 大气环流最基本的状态是盛行着以极地为中心 的旋转的纬向环流，也就是东、西风带。
大尺度环流：2000㎞以上，持续时间一周左右； 中间尺度环流：200—2000㎞持续时间2—3天； 中尺度环流：2—200㎞持续时间1天左右； 小尺度环流：2㎞以下持续时间几小时或更短；
一、大气环流形成的主要原因
• （一）太阳辐射作用 • 1、沿纬圈平均在35°S—35°N 之间 是辐射差额的正值区，即净得能量区。 由35°S 向南和由35°N 向北是辐射 差额的负值区，即净失能量区。
2、一圈环流的生成
• （1）结果，低纬大气因净得热量不断增温并 膨胀上升， • （2）极地大气因净失热量不断冷却并收缩下 沉。在这种温度梯度下，为保持静力平衡， 对流层高层必然出现向极地的气压梯度，低 层出现向低纬的气压梯度。 • （3）假设地球表面性质均一和没有地转偏向 力，则气压梯度力的作用将使赤道和极地间 构成一个大的理想的直接热力环流圈。
• 南半球西风风速比北半球要强，风向也 更为稳定 • （3）低纬地区：自地面到高空是深厚的 东风层，称热带东风带或信风带。它是 纬向风带中风向最为稳定、风速较大 （平均风速4—8m/s）、活动范围广阔 （几乎占全球的一半）的风带。 • 此外，北半球夏季，在南亚和非洲出现 西风系统，称赤道西风带，其厚度从2— 3km（非洲）到5—6km（印度洋）。(思 考：为什么？）
（二）平均水平环流
• 水平环流是指纬向环流受到扰动 （主要是地球表面海陆分布以及地 面摩擦和大地形作用所引起）后发 展起来的槽、脊和高、低压环流。 • 北半球对流层中，高层的平均水平 环流形式是西风带上存在着大尺度 的平均槽、脊。
1月
北半球500百帕等压面图
7月
北半球500百帕等压面图
• 1、 500hPa 等压面图（见上图）
赤道
（二）地球自转作用
• 地球自转产生的偏转力迫使运动空气的 方向偏离气压梯度力方向。 • 在北半球，气流向右偏转，结果使直接 热力环流圈中自极地低空流向赤道的气 流偏转成东风，而不能迳直到达赤道； 同样，自赤道高空流向极地的气流，随 纬度增高，偏转程度增大，逐渐变成与 纬圈相平行的西风。可见，在偏转力的 作用下，理想的单一的经圈环流，既不 能生成也难以维持，因而形成了几乎遍 及全球（赤道地区除外）的纬向环流。
极地高压带 副极地低压带
副热带高压带 赤道低压带
哈德莱 环流
极地环 流圈 间接环 流圈 高压 高压 低压
哈德莱环 流
间接环 流圈
极地环 流圈
低压
热
低压 60° 高压 30° 低压 0° 30° 60° 90S 90N
高压
三圈环流的形成
b.地面气压带
三圈环流形成的同 时，地面上形成了高 低相间的气压带。
• 2、对流层上层300hPa 平扩 大，风速更增强。冬季时，三槽形 势非常清楚。夏季时，槽、脊明显 减弱。在副热带地区有深厚的高压 带，其位置、范围、强度都随季节 有变化。
• 复习： • 一、平均纬向环流 • 1、高纬低空为一浅薄的东风层，高空为 西风。 • 2、低纬有一较厚的东风层。 • 3、中纬从地面至高空都是西风，在高空 西风范围向高、低纬扩展。 • 结论：主要环流为西风环流。