空气的水平运动.ppt

（三）惯性离心力（Centrifugal force）
单位质量的空气在作曲线运动时，所受 到的惯性离心力为：
C V2 r
（四）摩擦力（Friction force）
摩擦力又分为内摩擦力（亦称为湍流摩 擦力）与外摩擦力。其合力为：R=-kV
摩擦层 自由大气
（五）大气的运动方程
根据牛顿第二定律可 知，单位质量空气 的运动方程可表示
14. 写出x、y、z方向的气压梯度力的表达 式，并说明气压梯度力的物理意义。
15. 写出地转偏向力的表达式，说明地转偏 向力有何特点。
dt z
二、自由大气中的空气水平运动
（一）地转风：
概念：气压梯度 力和地转偏向力 平衡时的风。
地转风的方向： 北半球背风而立， 高压在右，低压 在左；南半球相 反，即称为风压 定律。
地转风的大小 GA
即 1 P 2V sin n
Vg

பைடு நூலகம்

1
2 sin
P n
dV
G
A R
g
dt
为：
对于大规模空气的水 平运动，可以忽略 w和摩擦力的影响， 由上三式即可得自
du 1 P 2v sin R dt x dv 1 P 2u sin R dt y
由大气的运动方程。 dw 1 P g
G


1
P

水平气压梯度力为Gn


1

P n
垂直气压梯度力为Gz


1

P z
3）热力环流的形成
（二）地转偏向力（Coriolis force）
首先说明地转偏向力的产生；然后写
出其表达式：A 2V sin(A 2 V )
其中ω=7.2921152×10-5(弧度/秒) 1. A与V成正比； 2. 地球纬度的正负的影响； 3. 纬度大小的影响； 4. 由于A垂直于V，所以…..
单位：hPa/赤道度，水平上一般为1~3 hPa/赤道度， 垂直上一般为1 hPa/m。
2. 水平气压梯度力
1)气压梯度的物理意义:
如图所示, 作用于x方向的净压力为:
Pyz (P P x)yz P xyz
x
x
同理, 作用于y和z方向的净压力分别为:
P xyz和 P xyz
在高压中, GC A
则Vac r sin
(r sin )2 r P n
3. 梯度风的变化
三、摩擦层中空气的水平运动
（一）地面摩擦力对风的影响：
（二）摩擦层中风随高度的变化
（三）风的日变化和风的阵性
1. 风的日变化和年变化 2. 风的阵性
作业：
§5.2 空气的水平运动
一、作用于空气质点上的力 二、自由大气中的空气水平运动 三、摩擦层中空气的水平运动
一、作用于空气的力
（一）气压梯度力（air pressure-Gradient force）
1. 气压梯度： 气压梯度: P 水平气压梯度: P n 垂直气压梯度: P Z
y
z
则作用于立方体上的总净压力为三者向量之和
即
( P
i

P
j

P

k )xyz

Pxyz
x y z
上式除以体积xyz即为气压梯度 P,
因此气压梯度是作用于单位体积空气上的压力
2）作用于单位质量空气上的气压 梯度力
作用于单位质量的空气上的气压梯度力为
（二）梯度风
1. 概念：气压梯度力、地转偏向力和惯性离心 力三力达到平衡时的风。
2. 梯度风的大小
如图所示, 在低压中,
G

A C,即
1
P

2V
sin
V2
n
r
V 2 2rV sin r P 0 n
解得Vc r sin
(r sin )2 r P n