5 第四章 大气运动解析
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边与坐标轴平行，如图，气块处于静 力平衡时：
x
G
P＋ y dP
z
F 1－F 2－G ＝0 Pdxdy-(P+dp)dxdy-ρ dxdydzg＝0
P
F1
dp g dz
结论：气压随高度递减的快慢取决于 空气密度（ρ）和重力加速度（g）的 变化。重力加速度（g）随高度的变化 量一般很小，因而气压随高度递减的 快慢主要决定于空气的密度
例1：已知某山脚处海拔高度为130.0米，在山脚下 测得气压为1006hPa．气温为17.8℃;同时,在山顶测 得气压为873hPa，气温为11.2℃。求山顶的海拔高度 是多少米?
解：已知P1＝1006hPa，t1＝17.8℃，Z1＝130.0米; P2＝873hPa，t2＝11.2℃，求Z2＝?
dz 1 h dp g
2018/10/25
P Rd T
8000 t h (1 ) P 273
8
气压与高度的关系如图示： 海拔高度 （km） 31.0 23.5 气压 （hPa） 10 30
高度
20.0 16.0 12.0 9.0 5.5 3.0 1.5 0.0
50 100 200 300 500 700 850 1000
等压面是空间气压相等的点所组成的曲面。常用的等压面
有850hpa、700hpa、500hpa、300hpa等
等高线是等压面上位势高度相同的点的连线,也称等
位势高度线。 等高面是高度间隔相等的水平面
位势高度:单位质量的物体从海平面（位势取零）抬升到 Z高度时， 克服重力所做的功，又称重力位势，单位：位势米。
P2
P1
dp g P Rd T
Z2
Z1
dz
P1 Z Z 2 Z1 18400 (1 t ) l g P2
由压高公式可知：气层上界和下界的气压若保持 不变，气层的厚度与平均温度有关。平均温度高、气层 厚；平均温度低，气层薄。因此在冷空气中气压随高度 变化递减快，暖空气中气压随高度变化递减慢。
气旋
先求得两点的平均温度t＝14.5℃，代人公式
Z2-130.0＝l8400(1十14.5/273)lg(1006/873)
解得 Z2=1300米，即该山的海拔高度约为1300米．
三、气压随时间的变化
（一）气压变化的原因 动力因子：大 气运动引起的 大气质量变化
热力因子：温度 的升高或降低、 密度的增大或减 小、气候辐合或 辐散所造成的质 量增多或减少
1P0＝760mmHg＝1013.25hPa
1mb=1hPa,
1mmHgБайду номын сангаас4/3hPa
二、气压随高度的变化 气压是随着海拔高度的增 高而递减，底层减小的快，高 层减小的慢。
在地面层中，高度每升100m， 气压平均降低12.7hPa，在高层 则小于此数值
（一）静力学方程
F2
在大气中取一小立方体气块，各
2018/10/25 14
四、气压场
气压场是指气压的空间分布状况 气压不仅在垂直方向分布不均，在水平方向分布也不均。 同一高度的水平面上，各处的气压数值常不相同。 水平气压场是指某一水平面上气压的分布，它可用等压线 来表示气压场的基本形式，垂直气压场用一组等压面来表示。 1、等压线和等压面 等压线是同一水平面上各气压相同点的连线。水平面与 等压面的交线即就是等压线。
它描述了大气在垂直方向上处于静力平衡状态时气压随
高度变化的定量关系。
dP dz
为垂直气压梯度（单位高度气压差），它表示每升高 （或降低）单位距离，气压减小（或增大）的数值。 同时表明密度大的气块上升同样高度气压下降快。
dz 气压阶，单位气压高度差，表示铅直气柱中气压每 h dP 改变一个单位所对应的高度变化值。
等压面与等高面的关系
C
B
P A
ZAa ZBb ZCc 等压面
H
a
b
c
等高面
等压面 等高面
PA＝PB＝PC＝P Ha＝Hb＝Hc＝H ZAa＜ZBb＜ZCc
HA＜HB＜HC Pa＜Pb＜Pc
等压面和等高线的关系
在实际工作中，常采用绘制地形等高线的方法来分析
等压面的情况。
用等高线描述等压面起伏形势
气压随时间的变化有周期性变化与非周期性变化之分。
周期性变化是指气压的日变化和年变化；非周期性变化 是指气压变化没有固定的周期，它是气压系统移动和演 变的结果。
实际气压变化总是周期性变化和非周期性
变化综合影响的结果，但两者的强度并不 均等。如中、高纬度地区，气压系统明显， 活动也较频繁，气压的非周期性变化比周 期性变化大得多。
地面天气形势图（地面天气图、地面图）
气压订正 本站气压
海平面气压, 等高面
（海拔高度为0）上的等压线（每隔2.5hPa）
2、气压场的基本型式 1、低压（低气压、 气旋） 逆时针旋转 向中心辐合 绝热上升 多阴雨天气 2、高压（高气压、反气 旋） 顺时针旋转 向四周辐散 绝热下沉 多晴好天气
D
G
大气的运动
（ The Butterfly Effect）
蝴蝶效应是指在一个动力系统中，初始 条件下微小的变化能带动整个系统的长期的 巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。蝴蝶 在热带轻轻扇动一下翅膀，遥远的某个国家 就可能造成一场飓风。
热量分布不均导致大气压力变化后产生大气 动（水平，垂直），并形成尺度不一(规模很大的 全球性运动、小的局地运动）的大气环流,产生热 量、水分等物质与能量输送，影响和制约着不同 地区的天气和气候。
本 章 内 容
气压场
大气的水平运动
大气环流
季风和地方性风
第一节
气压及其空间分布
一、气压（P）及单位
（一）气压的概念：作用在单位面积上的大气压力，称为
气压。空间某点的气压等于该点上方单位截面积上空气柱 的重量。 一个标准大气压（P0）:纬度45°的海平面上，温度为 0℃，水银柱的高度。 气压的单位：hPa、 mmHg、mb 国际单位：hPa
气压
图4.1气压随高度的变化
虽然实际大气并不严格处于静力平衡状态，但大气中 垂直加速度通常很小，所以大气静力方程有很高的精度。
当气层不太厚且要求精度不高的时候：
①粗略估算气压与高度间的定量关系 ②将地面气压订正为海平面气压
（二）压高方程
把状态方程
P , Rd T
代入大气静力学方程，
并从气层下界积分到气层上界得：
x
G
P＋ y dP
z
F 1－F 2－G ＝0 Pdxdy-(P+dp)dxdy-ρ dxdydzg＝0
P
F1
dp g dz
结论：气压随高度递减的快慢取决于 空气密度（ρ）和重力加速度（g）的 变化。重力加速度（g）随高度的变化 量一般很小，因而气压随高度递减的 快慢主要决定于空气的密度
例1：已知某山脚处海拔高度为130.0米，在山脚下 测得气压为1006hPa．气温为17.8℃;同时,在山顶测 得气压为873hPa，气温为11.2℃。求山顶的海拔高度 是多少米?
解：已知P1＝1006hPa，t1＝17.8℃，Z1＝130.0米; P2＝873hPa，t2＝11.2℃，求Z2＝?
dz 1 h dp g
2018/10/25
P Rd T
8000 t h (1 ) P 273
8
气压与高度的关系如图示： 海拔高度 （km） 31.0 23.5 气压 （hPa） 10 30
高度
20.0 16.0 12.0 9.0 5.5 3.0 1.5 0.0
50 100 200 300 500 700 850 1000
等压面是空间气压相等的点所组成的曲面。常用的等压面
有850hpa、700hpa、500hpa、300hpa等
等高线是等压面上位势高度相同的点的连线,也称等
位势高度线。 等高面是高度间隔相等的水平面
位势高度:单位质量的物体从海平面（位势取零）抬升到 Z高度时， 克服重力所做的功，又称重力位势，单位：位势米。
P2
P1
dp g P Rd T
Z2
Z1
dz
P1 Z Z 2 Z1 18400 (1 t ) l g P2
由压高公式可知：气层上界和下界的气压若保持 不变，气层的厚度与平均温度有关。平均温度高、气层 厚；平均温度低，气层薄。因此在冷空气中气压随高度 变化递减快，暖空气中气压随高度变化递减慢。
气旋
先求得两点的平均温度t＝14.5℃，代人公式
Z2-130.0＝l8400(1十14.5/273)lg(1006/873)
解得 Z2=1300米，即该山的海拔高度约为1300米．
三、气压随时间的变化
（一）气压变化的原因 动力因子：大 气运动引起的 大气质量变化
热力因子：温度 的升高或降低、 密度的增大或减 小、气候辐合或 辐散所造成的质 量增多或减少
1P0＝760mmHg＝1013.25hPa
1mb=1hPa,
1mmHgБайду номын сангаас4/3hPa
二、气压随高度的变化 气压是随着海拔高度的增 高而递减，底层减小的快，高 层减小的慢。
在地面层中，高度每升100m， 气压平均降低12.7hPa，在高层 则小于此数值
（一）静力学方程
F2
在大气中取一小立方体气块，各
2018/10/25 14
四、气压场
气压场是指气压的空间分布状况 气压不仅在垂直方向分布不均，在水平方向分布也不均。 同一高度的水平面上，各处的气压数值常不相同。 水平气压场是指某一水平面上气压的分布，它可用等压线 来表示气压场的基本形式，垂直气压场用一组等压面来表示。 1、等压线和等压面 等压线是同一水平面上各气压相同点的连线。水平面与 等压面的交线即就是等压线。
它描述了大气在垂直方向上处于静力平衡状态时气压随
高度变化的定量关系。
dP dz
为垂直气压梯度（单位高度气压差），它表示每升高 （或降低）单位距离，气压减小（或增大）的数值。 同时表明密度大的气块上升同样高度气压下降快。
dz 气压阶，单位气压高度差，表示铅直气柱中气压每 h dP 改变一个单位所对应的高度变化值。
等压面与等高面的关系
C
B
P A
ZAa ZBb ZCc 等压面
H
a
b
c
等高面
等压面 等高面
PA＝PB＝PC＝P Ha＝Hb＝Hc＝H ZAa＜ZBb＜ZCc
HA＜HB＜HC Pa＜Pb＜Pc
等压面和等高线的关系
在实际工作中，常采用绘制地形等高线的方法来分析
等压面的情况。
用等高线描述等压面起伏形势
气压随时间的变化有周期性变化与非周期性变化之分。
周期性变化是指气压的日变化和年变化；非周期性变化 是指气压变化没有固定的周期，它是气压系统移动和演 变的结果。
实际气压变化总是周期性变化和非周期性
变化综合影响的结果，但两者的强度并不 均等。如中、高纬度地区，气压系统明显， 活动也较频繁，气压的非周期性变化比周 期性变化大得多。
地面天气形势图（地面天气图、地面图）
气压订正 本站气压
海平面气压, 等高面
（海拔高度为0）上的等压线（每隔2.5hPa）
2、气压场的基本型式 1、低压（低气压、 气旋） 逆时针旋转 向中心辐合 绝热上升 多阴雨天气 2、高压（高气压、反气 旋） 顺时针旋转 向四周辐散 绝热下沉 多晴好天气
D
G
大气的运动
（ The Butterfly Effect）
蝴蝶效应是指在一个动力系统中，初始 条件下微小的变化能带动整个系统的长期的 巨大的连锁反应。这是一种混沌现象。蝴蝶 在热带轻轻扇动一下翅膀，遥远的某个国家 就可能造成一场飓风。
热量分布不均导致大气压力变化后产生大气 动（水平，垂直），并形成尺度不一(规模很大的 全球性运动、小的局地运动）的大气环流,产生热 量、水分等物质与能量输送，影响和制约着不同 地区的天气和气候。
本 章 内 容
气压场
大气的水平运动
大气环流
季风和地方性风
第一节
气压及其空间分布
一、气压（P）及单位
（一）气压的概念：作用在单位面积上的大气压力，称为
气压。空间某点的气压等于该点上方单位截面积上空气柱 的重量。 一个标准大气压（P0）:纬度45°的海平面上，温度为 0℃，水银柱的高度。 气压的单位：hPa、 mmHg、mb 国际单位：hPa
气压
图4.1气压随高度的变化
虽然实际大气并不严格处于静力平衡状态，但大气中 垂直加速度通常很小，所以大气静力方程有很高的精度。
当气层不太厚且要求精度不高的时候：
①粗略估算气压与高度间的定量关系 ②将地面气压订正为海平面气压
（二）压高方程
把状态方程
P , Rd T
代入大气静力学方程，
并从气层下界积分到气层上界得：