4空气的垂直运动解析
大气的垂直分层、受热过程和运动
3.下图中，昼夜温差最小的是 D
A A2 A1
读左图，回答问题：
B2 C2 B C1 C
B1
1、A、B、C中表示短 波辐射是（ A ） ， 表示长波辐射的是 （ B、C ） 。
2、A1小于A的原因是 ( 大气对太阳辐 射的削弱作用 )， 3、C1表示( 大气吸收地面辐射 ),
4 、B1称为( 大气逆辐射
反射 散射
蓝、紫色光 最易被散射
向四面八方散 射，有选择性
根据所学知识解释自然现象（一）：
1、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空 为什么仍是明亮的？
（大气对太阳辐射的散射作用）
2、 为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是 全球太阳辐射强度最大的地区？
量多，大气的反射作用强。
赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
大气对太阳辐射的吸收 表现形式 大气对太阳辐射的反射（主要） 大气对太阳辐射的散射
大气对太阳辐射的吸收作用
1、从臭氧、二氧化碳 分析P44表格，指 和水汽的吸收作用可 出太阳辐射经过大 知大气对太阳辐射的 气各层时都有哪些 吸收具有什么特性？
部分被吸收？
（选择性）
高 层 大 气 平 流 层 对 流 层
热力环流和风
一、热力环流
1、几个常用概念 A、 气压： 单位面积上空气柱的重量 高度升高，气压减小 高空
1000m
P2
1060hpa 1100hpa
P1
500m
A
地面
B、高压、低压： 同一高度上，空气密度越大，气压值越大，称为 高压；密度越小，气压值越小，称为低压 同一高度（水平面）上空气由高压向低压运动
对流层
中纬 10~12km
气象学 第四章 大气的运动
二 大气环流的变化
（一）年变化
1.高空：高空平均槽脊 2.低空：常年气压活动中心和季节性气压活动中心
（二）中短期变化
西风带的波状流型是时刻变化着的，有时表现为相当平 直的气流（纬向环流）；有时表现为与纬圈交角很大，以经 向环流为主。西风带表现出的中短期变化的主要特征就是纬 向环流或者经向环流的维持及二者之间的转换。 纬向环流指数（西风指数） 环流指数 经向环流指数
2.等压面：空间气压相等的点组成的面。等压面上气压处 处相等。 ①等压面的起伏形势与其附近的水平面上的气压高低之间 的关系：
②等压面对应着等高线图。等高线图一般用于高空分析。
③等高线图上所标数值为高度值而非气压值。但是在反映气 压水平分布形势上它与等压线上的气压值有同样的意义。因此， 通过比较高度值的大小我们同样可以判断出气压水平分布形势。
赤道高温
低空低压（赤道低气压带）；高空高 受到地转偏向力
压
大气向南北（高纬）辐散
赤道地区高空气流向高纬流动 在纬度30°附近偏转成为
的作用向右偏（北半球）
西风
积
西风将环绕地球运行
环绕的西风阻滞了
低纬气流向高纬流动
在纬度30°附近产生大气的堆
纬度30°附近气压升高（副热带高气压带） 副热带高压区盛行下沉气流， 气流下沉后南北分
3.具体影响
①对高空大气环流的影响 在北半球 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。 500hpa等压面平均高度图
②对近地面大气环流的影响
气压带的纬向分布被破坏，形成一个一个独立的气 压活动中心。 常年气压活动中心 季节性气压活动中心
世界一月海平面平均气压分布形势图
结论：北半球背风而立，高压在右后方，低压在左前方。
空气垂直运动、大气稳定度
1、大气层结(Stratification) ――大气中温度和湿度随高度的分布。 层结曲线――环境空气温度随高度的变化曲线(Υ线)。
2、大气稳定度 ――周围大气使垂直方向上受
扰动的气块返回或远离起始位置 的趋势和程度。
－
7
二、大气稳定度的判据
CH5 空气的垂直运动 和大气稳定度
5.1 空气的垂直运动 5.2 大气稳定度
1
5.1 空气的垂直运动
一、热力对流（热力原因） 1、定义――下垫面受热不
均匀引起的垂直运动。 2、特点――影响范围小
（几公里到几十公里）； 持续时间短
（几十分钟到几小时）； 上升速度大
（1～30m/s）； 引起激烈天气 （雷暴云、阵性降水、雷雨大风、 冰雹等）。
4
三、锋面上的垂直运动（动力原因2） 暖气团受锋面抬升产生上升运动，通常上升速度缓慢， 但持续时间可以很长，形成大范围的层状云系和连续性 降水。降水区在冷气团一侧。力原因3）
在山的迎风坡一侧，气流上升；在背风坡 一侧，气流下沉。 云雨区出现在迎风坡一侧。
6
5.2 大气稳定度
向上
1.0 =Υ＝ Υd
0.8 =Υ< Υd
19℃
200m
19℃
19.2℃ 19℃
<19℃ 1.2=Υ> Υd
18.8℃ 19℃
初始高 20℃ 度100m
20℃
20℃
>19℃ 20℃
20℃
20℃
中性层结
稳定层结
不稳定层结
8
9
10
1、Υm<Υd<Υ ――绝对不稳定
无论是干空气块、未饱和湿空气 块，还是饱和湿空气块，空气都 是不稳定的。
大气垂直运动的概念地理
大气垂直运动的概念地理大气垂直运动是指大气中空气自地球表面向大气上层或下层的运动。
这种运动可以分为垂直上升和垂直下沉两种类型。
大气垂直运动对于气候和天气的形成与变化具有重要影响。
大气垂直运动的主要原因是温度差异引起的空气密度差异。
当某一区域的地面受到辐射加热时，地面温度升高，热量向上传导。
由于热量向上传递，导致该区域的空气升温，导致空气密度减小。
由于密度差异，导致该区域的空气上升，形成大气垂直上升运动。
大气垂直上升运动具有以下几个重要特征：1. 导致云的形成：当空气上升时，相对湿度可能会达到饱和，这样就会形成云。
云是由水蒸气凝结而成的水滴或冰晶体，在大气垂直上升的过程中，水蒸气逐渐凝结成云，因此云的形成与大气垂直运动密切相关。
2. 降水的形成：在大气垂直上升运动的过程中，水蒸气的凝结也会形成降水。
当上升的气体高达饱和点时，水蒸气将凝结成水滴或冰晶体，从而形成降水。
3. 温度变化：在大气的垂直上升运动中，空气的压强逐渐下降，温度也随之下降。
这是由于空气上升时膨胀降温的物理原理所致。
4. 大气环流：大气垂直运动是大气环流的重要组成部分。
在大气垂直上升运动的同时，也会有相应的下沉运动。
这种上升和下沉运动共同形成大气环流，如赤道升腾和副热带下沉运动等。
大气垂直下沉运动与垂直上升运动相反，是指空气从大气上层向地面下降的运动。
这种下沉运动通常发生在高压系统的中心区域。
大气垂直下沉运动的特征包括：1. 抑制云和降水的形成：由于下沉空气的温度较高，会导致相对湿度降低，从而抑制云和降水的形成。
2. 造成稳定的天气条件：垂直下沉运动可以导致较高的气压，从而形成高压系统。
高压系统通常伴随着晴朗和稳定的天气。
大气垂直运动对于气候和天气的形成和变化具有重要影响。
当大气中出现较强的垂直上升运动时，会导致云和降水的形成，从而带来多云和降水天气。
相反，大气中的强烈垂直下沉运动会抑制云和降水的形成，使天气条件晴朗和稳定。
以赤道地区为例，赤道附近的大气垂直上升运动非常强烈，形成了赤道升腾运动。
大气温度垂直分布规律及原因
年夜气温度垂直分布规律及原因之巴公井开创作时间：二O二一年七月二十九日各层的特点及原因：条理特点原因对流层①气温随高度增加而递加,每上升100米降低0.6℃.②对流动动显著（低纬17~18、中纬10~12、高纬8~9千米）.③天气现象复杂多变.热量绝年夜部份来自空中,上冷下热,不同年夜,对流强,水汽杂质多、对流运动显著.平流层起初气温变动小,30千米以上气温迅速上升.年夜气以水平运动为主.年夜气平稳天气晴朗有利高空飞行.臭氧吸收紫外线.上热下冷.水汽杂质少、水平运动.高层年夜气存在若干电离层,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用.[自下而上分三层：中间层、暖层（电离层）、逃逸层]太阳紫外线和宇宙射线作用年夜气温度随高度变动曲线：逆温现象：对流层由于热量主要直接来自空中辐射,所以海拔越高,气温越低.一般情况下,海拔每上升1000米,气温下降6°C.有时候呈现下列情况：①海拔上升,气温升高；②海拔上升1000米,气温下降幅度小于6°C.这就是逆温现象.逆温现象往往呈现在近空中气温较低的时候,如夏季的早晨.逆温现象使空气对流运动减弱,年夜气中的污染物不容易扩散,年夜气环境较差.对流层中温度的垂直分布：在对流层中,总的情况是气温随高度而降低,这首先是因为对流层空气的增温主要依靠吸收空中的长波辐射,因此离空中愈近获得空中长波辐射的热能愈多,气温乃愈高.离空中愈远,气温愈低.其次,愈近空中空气密度愈年夜,水汽和固体杂质愈多,因而吸收空中辐射的效能愈年夜,气温愈高.愈向上空气密度愈小,能够吸收空中辐射的物质——水汽、微尘愈少,因此气温乃愈低.整个对流层的气温直减率平均为0.65℃/100m.实际上,在对流层内各高度的气温垂直变动是因时因地而分歧的.对流层的中层和上层受地表的影响较小,气温直减率的变动比下层小很多.在中层气温直减率平均为0.5—0.6℃/100m,上层平均为0.65—0.75℃/100m.对流层下层（由空中至2km）的气温直减率平均为0.3—0.4℃/100m.但由于气层受空中增热和冷却的影响很年夜,气温直减率随空中性质、季节、昼夜和天气条件的变动亦很年夜.例如,夏季白日,在年夜陆上,当晴空无云时,空中剧烈地增热,底层（自空中至300—500m 高度）气温直减率可年夜于干绝热率（可达1.2—1.5℃/100m）.但在一定条件下,对流层中也会呈现气温随高度增高而升高的逆温现象.造成逆温的条件是,空中辐射冷却、空气平流冷却、空气下沉增温、空气湍流混合等.但无论那种条件造成的逆温,都对天气有一定的影响.例如,它可以阻碍空气垂直运动的发展,使年夜量烟、尘、水汽凝结物聚集在其下面,使能见度变坏等等.下面分别讨论各种逆温的形成过程.（一）辐射逆温由于空中强烈辐射冷却而形成的逆温,称为辐射逆温.图2·35标明辐射逆温的生消过程.图中a为辐射逆温形成前的气温垂直分布情形；在晴朗无云或少云的夜间,空中很快辐射冷却,贴近空中的气层也随之降温.由于空气愈靠近空中,受地表的影响愈年夜,所以,离空中愈近,降温愈多,离空中愈远,降温愈少,因而形成了自空中开始的逆温（图2·35b）；随着空中辐射冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展,黎明时达最强（图2·35中c）；日出后,太阳辐射逐渐增强,空中很快增温,逆温便逐渐自下而上地消失（图2·35中d、e）.辐射逆温厚度从数十米到数百米,在年夜陆上终年都可呈现,以夏季最强.夏季夜短,逆温层较薄,消失也快.夏季夜长,逆温层较厚,消失较慢.在山谷与盆地域域,由于冷却的空气还会沿斜坡流入低谷和盆地,因而常使低谷和盆地的辐射逆温获得加强,往往继续数天而不会消失.（二）湍流逆温由于低层空气的湍流混合而形成的逆温,称为湍流逆温.其形成过程可用图2·36来说明.图中AB为气层原来的气温分布,气温直减率（γ）比干绝热直减率（γd）小,经过湍流混合以后,气层的温度分布将逐渐接近于干绝热直减率.这是因为湍流运动中,上升空气的温度是按干绝热直减率变动的,空气升到混合层上部时,它的温度比周围的空气温度低,混合的结果,使上层空气降温.空气下沉时,情况相反,会使下层空气增温.所以,空气经过充沛的湍流混合后,气层的温度直减率就逐渐趋近干绝热直减率.图中CD是经过湍流混合后的气温分布.这样,在湍流减弱层（湍流混合层与未发生湍流的上层空气之间的过渡层）就呈现了逆温层DE.（三）平流逆温暖空气平流到冷的空中或冷的水面上,会发生接触冷却作用,愈近地概况的空气降温愈多,而上层空气受冷地概况的影响小,降温较少,于是发生逆温现象.这种因空气的平流而发生的逆温,称平流逆温（图2·37）.可是平流逆温的形成仍和湍流及辐射作用分不开.因为既是平流,就具有一定风速,这就发生了空气的湍流,较强的湍流作用常使平流逆温的近空中部份遭到破坏,使逆温层不能与空中相联,而且湍流的垂直混合作用使逆温层底部气温降得更低,逆温也愈加明显.另外,夜间空中辐射冷却作用,可使平流逆温加强,而白日空中辐射增温作用,则使平流逆温减弱,从而使平流逆温的强度具有日变动.（四）下沉逆温如图2·38所示,当某一层空气发生下沉运动时,因气压逐渐增年夜,以及因气层向水平方向的辐散,使其厚度减小（h＇＜h）.如果气层下沉过程是绝热的,而且气层内各部份空气的相对位置不发生改变,这样空气层顶手下沉的距离要比底手下沉的距离年夜,其顶部空气的绝热增温要比底部多.于是可能有这样的情况：当下沉到某一高度上,空气层顶部的温度高于底部的温度,而形成逆温.例如,设某气层从空中下沉,起始时顶部为3500m,底部为3000m（厚度500m）,它们的温度分别为－12℃和－10℃,下沉后顶部和底部的高度分别为1700m和1500m（厚度200m）.假定下沉是按干绝热变动的,则它们的温度分别增高到6℃和5℃,这样逆温就形成了.这种因整层空气下沉而造成的逆温,称为下沉逆温.下沉逆温多呈现在高气压区内,范围很广,厚度也较年夜,在离地数百米至数千米的高空都可能呈现.夏季,下沉逆温常与辐射逆温结合在一起,形成一个从空中开始有着数百米的深厚的逆温层.由于下沉的空气层来自高空,水汽含量原本就未几,加上在下沉以后温度升高,相对湿度显著减小,空气显得很干燥,晦气于云的生成,原来有云也会趋于消散,因此在有下沉逆温的时候,天气总是晴好的.另外还有冷暖空气团相遇时,较轻的暖空气爬到冷空气上方,在界面附近也会呈现逆温,称之为锋面逆温.上面分别讨论了各种逆温的形成过程.实际上,年夜气中呈现的逆温经常是由几种原因共同形成的.因此,在分析逆温的成因时,必需注意到那时的具体条件.。
气象学与气候学-大气的水平运动和垂直运动
1、形成：
12
2、定义： 在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯
度力和水平地转偏向力的作用，当二力相等时的空气运动称之 为地转风。 3、 白贝罗风压定律：
在北半球，风是顺着等压线吹的 。背风而立，低压在左手 边，高压在右手边，南半球相反。 4、 地转风风速的大小
13
公式的意义：
3
（二）水平地转偏向力
1、现象 园盘静止不动
园盘是逆时针转动
AB
AB
2、定义： 作用在转动地球上的运动空气上的惯性力。它是促使运动空气 偏离水平气压梯度方向的主要原因。
4
3、水平地转偏向力
5
任一纬度上的地转偏向力
6
7
4、水平地转偏向力的特点
8
（三）惯性离心力
1、定义： 在作曲线运动的物体，时刻受到一个离开曲率半径向外的作用力。 这个力是物体为保持作曲线运动而产生的，即惯性离心力。 2、方向： 与物体运动的方向相垂直，并指向曲率半径的外侧。 3、惯性离心力的大小： C=v2/r=ω2/r V是空气运动的线速度；r是空气运动的曲率半径； ω是空气运动 时的角速度。 4、特点
14
（二）梯度风
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2、梯度风的风速
16
高压区中梯度风的风速
17
3、梯度风的特性
18
梯度风遵守的地转风的风压定律
注意：
19
（三）自由大气中风随高度的变化
1、热成 （风1）由于水平温度分布不均匀所形成的风随高度的改变量。 （2）公式：
V T V 上V 下
（3）特点：
20
2、风随高度的变化规律 （1）等温线与等压线平行
21
等压线与等温线相交而有冷平流，在北半球风向随高度逐渐左转， 而且越到高层，风向与热成风风向越接近。
大气的垂直分层课件4
地球大气的作用：
1. 提供氧气 2. 调节“体温” 3. 成云致雨 4. 保护地面 5. 雕塑地表
CO2温室效应
干用：
主要成分
氮 氧
二氧化碳
臭氧
水汽
固体杂质
主要作用
生物体的基本成分 生物维持生命活动所必需 植物进行光合作用的重要原料 对地面有保温作用 吸收太阳光中的紫外线 成云致雨的必要条件 对地面有保温作用 成云致雨的必要条件
第一节 大气的组成和垂直分布
一、 大气的组成和作用
1、 成分：
干洁空气（N2、O2、CO2、O3）
水汽
成云致雨的必要条件
固体杂质
2、 作用：
（1） 对生物和人类的影响
（2） 对自然环境的影响
3、大气污染改变大气成分
大 气 的
垂 直 分 层
第一节 大气的组成和垂直分布 一、 大气的组成 二、 大气的垂直分布 1、 对流层、平流层、高层大气特点 2、 各层次与人类活动的关系
递减 （上冷下热）
水平运动 垂直运动
利于飞行 天气复杂
气 温 垂 直 分 布 图
大气的 垂直分层
对 流 层 高 度 因 纬 度 变 化
大气对流运动图
1、对流层
2、平流层
电离层（80千米-500千米）
各层次与人类活动的关系
大气层名称 气温垂直变化 大气运动 与人类关系
高层大气 先递减后高温 高速运动 反射无线电波
平流层 对流层
递增 （上热下冷）
第二单元 大气环境
第一节 大气的组成和垂直分布
地 球 内 部 圈 层
地球外部圈层
水圈
地球的圈层结构：
内部圈层 外部圈层
地核 地幔 地壳 水圈 生物圈
高中地理 第三章 地球上的大气 3.3 大气热力环流能力提升(含解析)湘教版必修第一册-湘教版高一第
3.3 大气热力环流[学生用书P103(单独成册)][学考合格练]暑假期间，某某市的某同学到威海市旅游，她发现当地风向具有明显的昼夜变化，并绘制如下示意图。
读图，回答1～2题。
1．图示时间( )A．陆地气温较低B．正值白天C．海面气压较低D．正值夜晚2．造成上述大气运动的根本原因是( )A．高低纬之间的热量差异B．海陆之间的热量差异C．水平气压梯度力D．地转偏向力解析：第1题，白天，陆地气温高，气压低，海洋气温低，气压高，风从海洋吹向陆地。
第2题，图示大气运动形式为热力环流，其根本原因是海陆之间的热量差异。
答案：1.B 2.B读甲、乙两地等压面分布示意图，回答3～4题。
3．下列说法正确的是( )A．乙地可能出现阴雨天气B．气压值①>②C．若甲、乙代表夏季的陆地和海洋，则乙地为海洋D．若甲、乙代表城市和乡村，则甲地为城市4．下列四幅热力环流示意图中，与上图中所示气压分布状态相符的是( )解析：第3题，图中乙地气流上升，容易出现阴雨天气，故A项正确；气压值①<②，故B项错误；若甲、乙代表夏季的陆地和海洋，则甲地为海洋，故C项错误；若甲、乙代表城市和乡村，则甲地为乡村，故D项错误。
第4题，根据图中气压大小的关系，甲地气流下沉，为高气压，乙地气流上升，为低气压，近地面气流从甲地流向乙地，高空气流从乙地流向甲地，故B项正确。
答案：3.A 4.B(2019·某某六校高一期中)读大气热力环流示意图，回答5～6题。
5．下列说法正确的是( )A．该环流若发生在沿海地区，则a是陆地，b是海洋B．该环流若发生在沿海地区，则b是陆地，a是海洋C．该环流若发生在城市地区，则b是城区，a是郊区D．该环流若发生在城市地区，则a是城区，b是郊区6．图中a、b、c、d四地的气压值由大到小排序，应为( )A．a>c>b>d B．a>b>c>dC．c>a>b>d D．c>d>a>b解析：第5题，该环流若发生在沿海地区，若是白天环流，则a是海洋，b是陆地；若是夜晚环流，则a是陆地，b是海洋。
8,大气垂直和水平运动
实际大气在运动中所受到的C通常很小， 因为空气运动时的曲率半径都很大，从几十千米到 上千千米，所以C往往小于A。 但在低纬度地区或空气运动速度很大，且曲率半径 很小时，C的数值较大，并有可能超过A。 例如：龙卷风： 当风速V=10m／s时，运动的曲率半径为500km， 一克空气所受到的惯性离心力C=2×10-7牛顿。 而 当 风 速 V=10m／s 时 ， 在 纬 度 φ=30° 处 ， ω=7.292×l0-5弧度／秒，则一克空气所受到的地 转偏向力A=7×10-7牛顿， 这个数值与1百帕／赤道度气压梯度力相同，而惯性 离心力小得多。
在北半球中纬度地区，物体从A点沿经线向正北方向 运动，经过一段时间，地球自转到B点。物体仍保持 其运动方向，即在B点的运动方向与A点的运动方向 平行，对于地球上的观察者来说，在B点物体的运动 方向已不是正北方向，而是向右偏了一个角度。 同理，在北半球的高纬度地区，某物体从C点沿经线 向南运动，当地球自转到D点时，观察者面向物体的 运动方向，看到的仍然是运动的物体向右偏了一个 角度。
空气的运动是在力的作用下产生的。 作用于空气的力有： 重力（g） 由于气压分布不均而产生的气压梯度力（G） 由于地球自转而产生的地转偏向力（A） 由于空气层之间、空气与地面之间存在相对 运动而产生的摩擦力（R） 由于空气作曲线运动时产生的惯性离心力 （C）
这些力在水平分量之间的不同组合，构成了 不同形式的大气水平运动。
第三节
大气的水平运动和垂 直运动
空气无时无刻不在运动着。 它的运动可分为水平运动和垂直运动两个分 量。 垂直运动与出现在广阔区域并能持续几天以 致几十天之久的水平运动相比，一般是很不 显著的。
微专题4 等压面图的判读
一天之中该湖泊边仍然清风阵阵。读图完成3～4题。
3.在大气稳定无风的情况下，该湖泊边一天中风
向发生变化的根本原因是
A.湖陆间气压差异 C.高低纬间的热力差异
B.纬度位置的影响
√D.湖陆热力性质差异
解析 在大气稳定无风的情况下，该湖泊边一天中风向发生变化的根本 原因是湖陆热力性质差异，水与陆地的比热容不同，气温升高和降低的 幅度不同，形成高压、低压的差异。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(3)分析乙图中城区与郊区的温度差异，并分析原 因。(4分) 答案 城区气温高于郊区。 城市人口集中，工业 发达，居民生活、工业生产、交通工具大量消耗矿 物燃料，释放大量的人为热量；城市建筑层数高而 密，不易通风散热；城区水泥建筑、路面多，比热 容小，放热快。
(3)甲、乙、丙、丁四点的气压值，按从大到小的顺序为乙__＞__甲__＞__丁__＞__丙__。 (2分) (4)假如上图所示区域位于北半球，则甲、乙之间的风向为_东__北__风___。 (2分)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(5)假如上图所示环流为城市热岛环流，则表示郊区的是__乙____地；假如 上图所示环流为海陆热力环流，若甲地为陆地，则此时为__白__天____(填 “白天”或“黑夜”)。(4分)
(1)用箭头在图中标出热力环流的方向。(2分) 答案 作图略。(顺时针方向)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
(2)图中热力环流形成过程中各个环节发生的先后顺序为__①__④__③__②____。
(2分)
①甲、乙两处冷热不均
②空气发生水平运动
③同一水平面产生气压差异
④空气垂直运动
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
《垂直运动的分析》课件
弹性是物体受力后恢复原状的能力，在垂直运动中能体现为回弹和反弹的现象。
质量
质量是物体所具有的惯性和与其他物体相互作用的能力，在垂直运动中决定了物体受到的重 力大小。
速度与加速度
速度的计算方法
速度可以通过位移与时间的 比值来计算，它描述了物体 在垂直方向上每秒移动的距 离。
加速度的计算方法
加速度可以通过速度变化与 时间的比值来计算，它描述 了物体垂直运动的加速或减 速程度。
空气阻力与摩擦力
空气阻力与重力的平衡
在空气存在的情况下，物体下落时空气阻力抵消了部分重力，导致速度不再线性增长。
摩擦力对垂直运动的影响
摩擦力会减小物体的速度和加速度，使得物体在空气中的运动变得更加复杂。
应用案例分析
垂直运动在运动竞技中的应用
垂直运动的理论为高跳、撑杆跳等项目提供了 科学依据，帮助运动员提高成绩和技术水平。
自由落体的速度与加速度
自由落体的速度随时间呈线性增长，加速度为重力加速度。
抛体运动
抛体运动的定义
抛体运动是指物体在水平方向上具有初速度的同时，沿垂直方向上做自由落体运动的组合运 动。
抛体运动的轨迹
抛体运动的轨迹为抛物线，形状由初始速度和角度决定。
抛体运动的速度与加速度
抛体运动的速度在水平方向上保持不变，加速度为重力加速度，垂直方向上加速度不断增大。
重力对速度与加速度的 影响
重力会改变物体的速度和加 速度，使其下降时速度逐渐 增加，上升时速度逐渐减小。
自由落体
什么是自由落体？
自由落体是指物体在无空气阻力的情况下，只受重力作用下落的运动，是垂直运动的一种特 殊情形。
重力对自由落体的影响
重力使自由落体的速度不断增加，但加速度保持不变，导致物体下落的过程越来越快。
大气水平运动和垂直运动
大气水平运动和垂直运动
实际上，空气运动路径的曲率半径一般都很大，从几 十千米到上千千米，因而空气运动时所受到的惯性离 心力一般比较小，往往小于地转偏向力。
但在低纬度地区, or 空气运动速度很大、曲率半径很 小时，离心力可以达到较大的数值并能超过地转偏向 力。
惯性离心力和地转偏向Байду номын сангаас一样只改变物体运动的方向 ，不改变运动的速度。
以近地面层（地面至30—50m）最为显著， 高度愈高，作用愈弱， 到1—2km以上，摩擦力的影响可以忽略不计。 把此高度以下的气层称为摩擦层（或行星边界层），此层以上称为自
由大气层。
大气水平运动和垂直运动
(五)大气运动方程
大气运动方程是表示作用于空气微团上的力与其所 产生的加速度之间关系的方程。根据牛顿第二定律，物体 所受的力等于质量和加速度的乘积，即F=ma。F为所受的 力，是各个作用力的总和。单位质量空气运动方程的一般
实际大气中经常出现的数据是：ρ= 1.3×10 -3 g / cm3 ；–ΔP/ Δ n=1h Pa/赤 道度，则Gn=10-4N/kg，持续三个小时，可使风速由零增大到7.6m/s--4-5级风。
➢气压梯度力是空气产生水平运动的直接原因和动力。
大气水平运动和垂直运动
(二)地转偏向力
空气是在转动着的地球上运动着, 当运动的空气质 点依其惯性顺着水平气压梯度力的方向运动时，对于站在 地球表面的观察者看来，空气质点好像还受到由于地球转 动而产生的，使空气偏离气压梯度力方向的力的作用，这 种力称为水平地转偏向力(或科里奥利力)。
R=-kV 式中R为摩擦力，k为摩擦系数，V为风速。 内摩擦力与外摩擦力的向量和称为总摩擦力。
大气水平运动和垂直运动
大气的运动说课稿
大气的运动说课稿引言概述：大气的运动是指大气层中空气的运动状态，是大气科学中的重要内容之一。
了解大气的运动对于我们理解天气现象、气候变化以及环境保护等方面都具有重要意义。
本文将从五个大点分别阐述大气的运动，包括大气的垂直运动、水平运动、环流系统、风力和气压的关系以及大气运动对气候的影响。
正文内容：1. 大气的垂直运动1.1 大气的垂直运动包括上升运动和下沉运动。
1.2 上升运动是指空气在受到加热或受到地表的抬升作用时，向上升起的运动。
上升运动会导致空气的冷却和水汽的凝结，形成云和降水。
1.3 下沉运动是指空气在冷却或受到地表的下沉作用时，向下沉降的运动。
下沉运动会导致空气的加热和干燥，形成高压系统和晴朗的天气。
2. 大气的水平运动2.1 大气的水平运动包括平流和涡旋运动。
2.2 平流是指空气在水平方向上的流动，主要受到气压差和地球自转的影响。
平流会导致气候的变化和天气系统的形成。
2.3 涡旋运动是指空气在水平方向上形成旋涡状的运动，如飓风、台风等。
涡旋运动是由温度差异和地球自转引起的，对气候和天气系统都有重要影响。
3. 大气的环流系统3.1 大气的环流系统是指大气在全球范围内形成的气候系统，包括赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带和极地高压带等。
3.2 赤道低压带是指赤道附近的区域，气压较低，空气上升，形成热带雨林和热带风暴。
3.3 副热带高压带是指赤道附近的高压带，气压较高，空气下沉，形成荒漠和干旱地区。
3.4 副极地低压带是指中纬度地区的低压带，气压较低，空气上升，形成温带气候和季风。
3.5 极地高压带是指极地附近的高压带，气压较高，空气下沉，形成极地气候和极地风。
4. 风力和气压的关系4.1 风力是指空气在气压差的作用下产生的运动。
4.2 气压差是指不同地区气压的差异，是风力产生的主要原因。
4.3 风的方向和强度受到气压差和地球自转的影响，通常从高压区流向低压区，且在地球表面受到摩擦力的影响而减弱。
大气垂直运动表现
大气垂直运动表现大气垂直运动是指在大气中由地面向上或由高空向下的空气质量和能量的传输过程。
这种垂直运动对于大气环流、天气形成以及气候变化等都具有重要影响。
以下是关于大气垂直运动的表现的详细介绍。
一、上升运动1.对流上升热力作用导致地表空气升温，使得空气密度减小，从而形成对流上升运动。
当空气被加热到饱和时，其中的水汽会凝结成云，形成对流云和降水。
对流上升还可形成雷暴、台风等强烈的天气现象。
2.锋面上升在冷锋或暖锋的交界处，两种不同温度的空气相互挤压和顶升，形成较为平缓的锋面上升。
这种上升运动可以引发连续性的降水和云的形成。
3.山地上升当湿空气遇到山脉时，会受到地形起伏的阻碍，导致空气被迫上升。
这种山地上升运动会引发云雾的形成，同时还可能带来较大降水和气温变化。
二、下降运动1.干燥下降在高压系统中，空气向下沉降，经过逐渐压缩而升温。
由于下降的空气没有接触到水汽，所以无法形成云和降水。
这种下降运动会导致天空晴朗、干燥的天气条件。
2.沙尘暴形成当干燥的下降气流遇到干旱地区的沙尘，会激起大量的沙尘，并形成沙尘暴。
这是因为下降气流对地面的强风吹拂，使沙尘悬浮并扩散。
3.冷锋下降在冷锋通过时，冷空气被迫下降到地表。
由于下降空气的压缩作用，温度上升，相对湿度降低，天气晴朗且风势增强。
三、垂直气流运动1.对流涡旋在不稳定的大气条件下，空气可能形成对流涡旋运动，如龙卷风和漏斗云。
这是由于上升气流和下降气流之间的相互作用形成的。
2.上升暖湿气流在热带地区，上升的暖湿气流会形成大规模的对流系统，如热带气旋和季风环流。
这些气旋和环流对于全球气候有重要影响。
3.下沉干燥气流在副高和高压系统的存在下，大范围的下沉干燥气流会导致干旱的天气条件，如沙漠气候和副热带高压带。
四、气象现象与垂直运动的关系大气垂直运动与许多重要的气象现象密切相关：1.云的形成垂直运动是云的形成过程中不可或缺的因素之一。
上升气流使得饱和的空气冷却并凝结成云，而下降气流则抑制了云的形成。
2023年高考地理真题模拟试题专项汇编：(4)大气运动(含答案)
（4）大气运动——2023年高考地理真题模拟试题专项汇编【2023年浙江卷】当空气经过较暖的下垫面时，底部的大气增温形成比周边温度高的“热泡”，并不断向上运动，这是一切对流现象的基础。
“热泡”超过凝结高度就会形成云层，海面上的云层在夜间常常会发生强烈对流，形成雷雨天气。
下图为甲地下垫面附近“热泡”上升运动示意图。
完成下面小题。
1.若甲地上空1000米以下受到相同气压系统控制，则符合图示“热泡”运动的等压线分布是（）A.①B.②C.③D.④2.造成夜间海面上云层强烈对流的原因有（）①云底接受海面辐射，降温慢②云顶长波辐射，冷却剧烈③云底向下垫面辐射，降温慢④云顶水汽蒸发，冷却剧烈A.①②B.②③C.③④D.①④【2023年湖南卷】大气污染受湿度、大气运动等因素影响。
我国某地某月7日8:00至10日20:00经历了一次较强的大气污染，PM2.5浓度变化大。
此期间该地空气垂直运动弱。
下图示意此期间该地相关气象要素的变化情况(箭头表示对应时刻的近地面风向和风速，帕/秒是气象部门计量空气垂直运动速度的单位)。
据此完成下面小题。
3.7日20:00至9日20:00，该地（）A.不同高度空气垂直运动方向相同B.空气当中的水汽以向外输出为主C.垂直气流强弱与湿度大小变化一致D.下沉气流相对较强时近地面风速小4.8日8:00至10日20:00.先后控制该地的天气系统是（）A.冷锋、反气旋B.冷锋、气旋C.暖锋、反气旋D.暖锋、气旋5.下列四个时刻，该地污染最严重的是（）A.7日20:00B.8日20:00C.9日20:00D.10日20:00【2023年四川盐亭模拟】比湿反映了一个地区的空气湿度，水库周边的比湿有着明显的周期性日变化。
如果不考虑背景风(盛行风)的影响，水库局部气流对水汽的水平输送是影响比湿的重要因素，当空气水平流动较弱时，强烈的空气对流则会导致近地面比湿降低。
下图示意密云水库周边等高线地形图(单位：米，黑点为气象测站)，及水库周边比湿的日变化过程。
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（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
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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。
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
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？
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
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
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 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
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
dw T T g dt T
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。
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
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
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
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
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”。
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
大气稳定度的概念：