气候系统的大气运动.ppt

急流区大多与对流层上层水平温度梯度很大的锋区相对应，因而也和天气系统的发生、发展有密切关系。在对流层上层已经发现有下列几种急流。 （1） 温带急流：又称极锋急流，位于南北半球中高纬度地区的上空，是与极锋相联系的西风急流。急流的平均高度在冬季约8—10km，夏季约9—11km，平均厚度约3—10km。急流的位置经常在变动，冬季平均位于40°—60°N间，甚至伸展到更低纬度。夏季平均位置北移到70°N附近。温带急流的中心最大风速一般45—55m/s，甚至达105m/s。一般是冬季强、夏季弱。急流轴有明显的分支和汇合现象。 （2）副热带急流：又称南支西风急流，位于200hPa上空副热带高压的北缘，同副热带锋区相联系，是一支相当强大而稳定的急流。急流轴位于25—32°N的11—13km的高空，位置比较稳定，夏季向高纬推移10—15个纬距。冬季中心最大风速约50—60m/s，强中心风速可增至100—150m/s，甚至可达200m/s。夏季风速减半。其分支、汇合现象以东亚最清楚。 （3）热带东风急流：主要出现在夏季北半球亚洲、非洲副热带对流层顶附近（100—150hPa）处的一支急流，盛夏其平均位置在北纬10°—20°间，最大风速平均30—40m/s，个别达50m/s，风向稳定，强中心在阿拉伯海上空。 由上可知，大气环流基本上是纬向环流中包含着经圈环流，纬向主流上又叠着涡旋运动。这种不同运动形式之间相互联系、相互制约着，形成一个整体的环流体系。 三、大气环流的变化 大气环流在演变过程中既有形态的变化，也有强度、位置的变化。这些变化集中表现为随季节交替的年变化和与大型环流调整相联系的中短期变化。 （一）年变化 大气环流的基本状态决定于地表热力分布的特征，而地表热力状况在一年中具有明显的季节性变化，进而引起大气环流的季节交替。 在中高纬度，一年中环流状态的季节转换，一般是以西风带上槽脊的数量、结构形式和西风的强弱表现出来。 从北半球500hPa多年平均流场来分析，1—4月（冬季）中高纬度西风带上有三个槽、三个脊，而且槽脊的位置和强度基本稳定，6—8月（夏季）西风带上原有的三个槽已变为四个比较浅的槽，因此冬季和夏季的环流形势比较稳定，且占全年相当长的时间，成为中高纬度高层大气环流的基本形态，并在一年中交替出现。 环流在从冬季形态转变为夏季形态中，只通过短暂的春季环流（5月）过渡阶段。同样，从夏季环流形态转变为冬季环流形态时，也只经过秋季（9—10月）短促的过渡阶段。这种以一年为周期的环流形态的变化，称为环流的年变化（图4·43）。 大气环流的中短期变化是由不同尺度的高空和低空天气系统的发生、发展和消亡过程所引起的。这种变化主要表现在西风带纬向环流和经向环流的相互转换上。纬向环流型，即500hPa上，环流比较平直，并在平直的西风带上多小槽、小脊，很少有大槽、大脊。经向环流型，即500hPa西风带上发展出深槽大脊，能引起强烈冷、暖空气活动。纬向型和经向型环流经常交替出现，其交替周期大约2—6周。这种交替演变规律一般用环流指数来表示。 （二）中短期变化 P1 P2 G R A V 高 低 a 三、摩擦层自由大气中空气的水平运动 据统计，陆地上的地面风速（10~12米高度上的风速）约为气压场应有的地转风风速的35~45%，在海上约为60~70%。风向与等压线的交角，陆地上约为25~35，海上约为10~20。 注意：摩擦层中的风与地转风的差别 （一）地面摩擦力对风的影响 在摩擦层中，空气的水平运动因受摩擦力作用，不仅风速减弱、风向受到干扰，而且破坏了气压梯度力与地转偏向力间的平衡关系，表现出气流斜穿等压线，从高压吹向低压的特征。? 高 低 在等压线弯曲的气压场中，如高、低压系统中，由于摩擦力的作用，风速比梯度风小，风斜穿等压线吹向低压。 北半球，摩擦层低压中风按逆时针方向由周围旋转着向低压中心辐合，高压中风按顺时针方向由高压中心旋转着向周围辐散。 北半球，摩擦层中风场与气压场的关系：背风而立，高压在右后方，低压在左前方。是为白贝罗定律 埃克曼螺线 （二）摩擦层风随高度的变化 A B C D （三）风的日变化和风的阵性 1、风的日变化 2、风的阵性 第四节 大气环流 大气环流是指大范围的大气运动状态。其水平范围达数千千米，垂直尺度在10千米以上，时间尺度在1—2日以上。大气环流反映了大气运动的基本状态，并孕育和制约着较小规模的气流运动。它是各种不同尺度的天气系统发生、发展和移动的背景条件。 大气运动需要能量，而能量几乎都来源于太阳辐射的转化。大气不仅吸收太阳辐射、地面辐射和地球给予大气的其它类型能量，同时大气本身也向外放射辐射。然而这种吸收和放