地转偏向力。

一、基本作用力
1. 气压梯度力——当气压分布不均匀时， 作用于单位质量气块上的净压力。
如图在空间取一立方体块，假设其边长分 别是 x、 y、z，则其 体积
质量
B面所受压力：
A面所受压力：
x方向所受的净压力为： 同理：y方向所受净压力为：
z方向所受净压力为：
总的净压力为：
气压梯度力：
uur
G
P x y z x y z
1
P
1
P x
r
i
P y
ur
j
P z
ur
k
式中﹣▽p是气压梯度。它是一个向量，垂直于等压面， 由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差（△P） 除以其间的垂直距离（△N）。气压梯度表示气压分布 的不均匀程度 。
讨论：
1.气压梯度力是由气压分布不均匀引起的。
2.气压梯度力的方向指向 ﹣▽p 的方向，即 垂直于等压线（面）由高压指向低压。
2) 惯性离心力的方向垂直于地轴，指向 地球外侧。
3) 惯性离心力的大小随纬度而变化：赤 道最大，极地最小。
4) 地表上每个静止物体均受到惯性离心 力的影响。
曲率中心
r 曲率半径 V
C
2、地转偏向力（科里奥利力、科氏力） A
y
以圆盘外为参照系
x
O
B
O
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A B y’
以圆盘为参照系
x’
O
A
B
地转偏向力的定义：由于地球自转而使空气运动 方向发生偏离的力。它是使空气运动偏离水平气 压梯度力方向的主要原因。
2.重力的大小随纬度而增大，极地最大，赤道 最小，一般采用45°纬度海平面的重力加速 度值g=9.806m/s2
单元重点内容提要
真实力与视示力的差异 气压梯度力的概念、大小、方向 地转偏向力的特点
第二节 控制大气运动的基本定律
一、全导数与局地导数的关系 二、大气运动方程 三、连续方程 四、热力学能量方程 五、单元重点内容提要 六、教学思考题
教学目标
1. 了解大气运动的基本作用力和控制大气运 动的基本定律
2. 熟悉控制大气运动的基本方程组 3. 掌握地转风、梯度风、热成风和偏差风的
运行特征
教学重点与教学难点
本章重点： （1）气压梯度力、地转偏向力的大小和方向 （2）地转风、梯度风的概念和运行规律
本章难点； （1）视示力的概念 （2）个别变化与局地变化的区别与联系 （3） 热成风、偏差风的概念、成因及其应用
§1.2 控制大气运动的基本定律
大气运动具有多种特征，影响大气运动的因子也 很多，但大气运动总是受质量守恒、动量守恒、 能量守恒等基本物理定律所控制。
一、全导数和局地导数的关系
设T=T(x,y,z,t) ，因为对于一定的气块而言，位置 （x，y，z）也是时间t的函数，所以T是时间t 的复合函数。由复合函数求导可知
对于由风的水平切变引起的切应力在各方 向的变化所决定的摩擦力，可由下式计 算（ 为摩擦系数）
➢通常情况下，这三个分量式右端的前两 项远小于第三项，于是总的摩擦力可简 化为：
➢大气是一种低粘性流体，除了在近地 面几厘米的薄层内因风的垂直切变很大 而需要考虑分子粘性外，在其他气层都 可忽略分子粘性作用。
第二章 大气运动基本特征
教学内容与教学安排
一、影响大气运动的作用力 2学时 二、 控制大气运动的基本定律 3学时 三、大尺度运动系统的控制方程 2学时 四、“P”坐标系中的基本方程组 3学时 五、 风场与气压场的关系 8学时 六、教学思考题
技能训练内容
地转风、梯度风、热成风、偏差 风的定性分析 6学时
第一节 影响大气运动的作用力
一、基本作用力 1.气压梯度力 2.地心引力 3.摩擦力 二、惯性离心力与地转偏向力 1.惯性离心力 2. 地转偏向力 三、重力 单元重点内容提要 教学思考题
第一节 影响大气运动的作用力
影响大气运动的作用力有两大类： 基本力（牛顿力）——是大气与地球或
大气之间的相互作用而产生的真实力， 包括气压梯度力、地心引力、摩擦力 等； 视示力（外观力）——是由于坐标系随 地球一起旋转所呈现出的力，包括惯 性离心力、地转偏向力。
3、水平地转偏向力与空气运动的速度成正比
4、若空气运动的速度一定时，水平地转偏向力 与纬度成正比，纬度愈高水平地转偏向力愈大。
三、重力
地心引力与惯性离心力的合力，称为重力
ur uur ur g g* 2 R
讨论：1.重力的方向除赤道和极地外，均不指 向地心。但是，由于地球是近似的椭圆体， 调整的结果地球上任何地方重力都垂直于水 平面向下。
3.气压梯度力的大小与气压梯度成正比， 与空气的密度成反比，即等压线越密集， 气压梯度力越大。
2. 地心引力 地球对单位质量空气的引力：
(地球半径为a,质量为M，空气块质量为m， 离地高度为z)
因为 所以
—— 海平面的地心引力（常数）
3. 摩擦力（850hpa以下考虑）
单位质量空气块所受到的净粘滞力称为 摩擦力.
二、惯性离心力和地转偏向力
1.惯性离心力 :在转动坐标系中引进的一个
视示力，其大小与向心力相等而方向相
反。
ur C
2
ur R
2a
cos
（式中地球自转角速度Ω=7.29×10-5 /秒 ， a为地球半径，为地理纬度）
讨论
1) 惯性离心力不是真实存在的力，而是 一种假想的力。其大小与向心力相等 而方向相反。
T 是固定位置上温度随时间的变化率，
t
称为温度的局地变化（率）。
uuur
V h T 是气块在温度水平分布不均匀的区域
内保持原有的温度作水平运动而对
其分量形式可写成
ur ur ur ur ur
其向量形式为 A 2 V 2V
uur
uur r
水平地转偏向力写作 Ah 2sinVh k
地转偏向力的特点：
1、A是为解释转动的物体产生偏向而假想的力， 只有物体相对于地面有运动时产生的，物体静止 时，没有A。
2、A的方向与空气运动方向始终是垂直的，只 改变空气运动的方向，不改变运动的速度大小， 在北半球，背风而立，偏向运动的右方，南半球 则偏向左方。
dT T T dx T dy T dz dt t x dt y dt z dt
dT T u T v T w T
dt t
x y
z
T dT u T v T w T t dt x y z
或
T t
dT dt
uuur
V h T
w T z
讨论：
是气块在运动中温度随时间的变化率， 称为温度的个别变化（率）。