4 空气的垂直运动解析

对流的特征
1.垂直速度大，一般为1～10m/s； 2.水平范围小，一般是几千米到几十千米； 3.持续时间短，一般为几十分钟到几小时
2.对流产生的原因
对流产生的原因是气块温度与 周围大气温度有差异
当空气块温度高于周围大气温 度时，它将获得向上的加速度； 反之则获得向下的加速度。
dw T T g dt T
摩擦层中低压区和高压区的气流
结 论
低压区中心附近有上升气流
高压区中心附近有下降气流
环保部：罕见幅合区致北京污染扩散难
2015年12月27日京津冀及周边地区北部空气质量以良至轻 度污染为主，京津冀中南部和山东大部以轻至中度污染为 主，山西南部和河南北部以中度污染为主，局部地区可能 出现重度污染。25日下午4时，环保部发布最新通报：截 至25日上午9时，京津冀及周边地区70个地级及以上城市 中，北京、东营、济南等9个城市空气质量为严重污染， 廊坊、唐山、聊城等16个城市为重度污染。
2.动力乱流
当气流流过粗糙地表、丘陵和山区时， 由于地表摩擦和地形扰动，会引起气 流切变而形成乱流涡旋。
山地乱流
影响乱流强度的因子
热力因素 动力因素 大气稳定度
对飞行的影响
“下冲气流”是垂直风切变的一种形式，就是一股很强的 向下冲击的气流。大家看香港无线电视台《冲上云霄》里 提到的“微暴流”应该是“微下击暴流”的简称，“下击 暴流”和“下冲气流”是一个意思。而这里的“微”，并 不是指强度弱，而是指范围小，一般影响在4000米及其以 内范围的，就叫“微下击暴流”或者“微下冲气流”，而 影响超过4000米范围的，叫“巨下击暴流”或者“巨下冲 气流”。
第四章 气 象
空气的垂直运动
空气的垂直运动
一、空气垂直运动的形成原因 二、空气垂直运动的种类及特点
一、空气垂直运动的形成原因
空 气 块 所 受 的 力
二、垂直运动的种类及特点
（一）对流 （二）系统性垂直运动 （三）大气波动 （四）大气乱流
（一）对流
1.对流的概念和特征 对流的概念： 对流是指由于空气块与周围大 气有温度差异而产生的 , 强烈 而比较有规则的升降运动
综上所述
可将大气稳定度分成三种情形： γ＜γm（＜γd） 绝对稳定 γ＞γd（＞γm） 绝对不稳定 γm＜γ＜γd 条件性不稳定
用层结曲线状和态曲线来 判断的方法
层结曲线：气层气温随高度பைடு நூலகம்
变化的曲线。
状态曲线：气块温度随高度
变化的曲线。
用层结曲线和状态曲线表示的 大气稳定度
绝对稳定
用层结曲线和状态曲线表示的 大气稳定度
（三）大 气 波 动
两层密度不同的空气发生相对运动，
在其交界面上会出现波动。这种波 动常出现在等温层和逆温层界面上
（四）大气乱流
大气乱流是指空气不规则的涡旋运 动，又称湍流或扰动气流。
大气乱流的形成
乱流涡旋是由大气中的气流切变引起 的，气流切变是指气流间速度和方向 的差异。
1.热力乱流
当气温水平分布不均匀时，就会产生大大 小小的升降气流，由于它们之间有速度 和方向的差异，就会形成乱流
微下冲气流对飞机的影响，主要在飞机起飞或者 降落时。微下冲气流就像拧开水龙头让水流向下 冲（此时是垂直风切变），接触到地面以后就要 向四面八方辐散冲开（此时是水平风切变）。如 果这时候有一片树叶向着水流过去，刚开始是水 平方向的逆流而上，然后是被垂直方向的水流打 击，然后又是水平方向的顺流而下，在这种情况 下，树叶很容易偏离本来的方向，会变得很不稳 定。而且，这一系列的过程非常短促，飞机在穿 过微下冲气流时，陡然升高又快速下降，如果本 身距离地面很近，就容易被拍在地面上。以目前 飞机的性能来说，基本是无法抗拒微下冲气流的， 所以最好的应对手段依然是——躲。 对飞机的影响，主要起飞或者降落时
条件性不稳定
用层结曲线和状态曲线表示的 大气稳定度
绝对不稳定
（二）系统性垂直运动
概念： 大范围空气有规则的升降运动称为 系统性垂直运动。
系统性垂直运动的特点
垂直速度小，为1～10cm/s， 水平范围大，几百～几千公里， 持续时间长，为十几小时～几天。
对流的特征
1.垂直速度大，一般为1～10m/s； 2.水平范围小，一般是几千米到几十千米； 3.持续时间短，一般为几十分钟到几小时
作
业
1.解释：夏季晴天午后，在机场经常见 到地面风由草地吹向跑道的现象。
2.为什么等温层、逆温层又叫稳定层和 阻挡层？
环保部紧急组织专家会商，结果表明，24日上午，受弱冷 空气影响，北京市空气质量短时好转，至傍晚弱冷空气南 下趋势消失，风向转为弱偏南风，扩散条件维持不利；北 京周边地区出现小雪，受大气动力影响，市中心区形成北 京市少见的辐合区，阻碍污染物向周边扩散。 加之混合层高度自24日下午开始从500米降低至200米左右， 并伴有短时接地逆温，形成非常不利的气象条件
大气稳定度的概念：
大气稳定度是指大气 对空气块垂直运动阻 碍程度 。
大气稳定度的判断 ---未饱和空气块
干绝热直减率
结 论1：
未饱和空气块作垂直运动时， 大气稳定度的判断： γ＞γd 时不稳定 γ＜γd 时稳定 γ= γd 时中性
结 论2：
饱和空气块作垂直运动时， 大气稳定度的判断： γ＞ γm 时不稳定 γ＜ γm 时稳定 γ= γm 时中性
3.对流冲击力
概念：使原来静止的空气产生垂直运动 的作用力，称为对流冲击力。 分为：热力对流冲击力（热力对流） 动力对流冲击力（动力对流） 热力对流冲击力是由于热力差异引起的。 （白天受热上升，夜间冷却下降） 动力对流冲击力是由于空气运动时受到 机械抬升作用引起的。（如山坡迎风 面）
4.大气稳定度
系统性垂直运动出现的地区
大范围空气的水平气流辐合、辐散区
冷、暖空气交锋区
地形抬升
因为地面加热作用，造成气层不稳定以及高原上盛行的低 涡、切变线等天气系统造成系统性的运动称为辐合。 上升运动气流辐合上升中的“辐合”指的是气流从四周向 中心流动，如果气流从中心向四周流动叫辐散。
低层气流辐合引起上升运动