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冷热不均引起大气运动

引言冷热不均现象及原因冷热不均对大气运动影响典型案例分析数值模拟与实验验证应对策略与未来展望contents目录

01引言

目的和背景010203揭示大气环流、气候变化等自然现象的原因为天气预报、气候模拟等提供理论依据研究冷热不均对大气运动的影响机制

03受地球自转、地形、海陆分布等多种因素影响01大气运动是指大气中各种尺度的运动现象02包括风、气压、温度、湿度等要素的变化大气运动概述

02冷热不均现象及原因

纬度差异太阳直射点在赤道两侧移动，导致不同纬度地区接收到的太阳辐射量不同，形成纬度间的温度差异。季节变化地球绕太阳公转的轨道和地轴倾斜，使得同一地区在不同季节接收到的太阳辐射量发生变化，形成季节性的温度差异。地形影响地形起伏、山脉走向等因素会影响太阳辐射的分布，如山地阳坡和阴坡的辐射量差异。太阳辐射分布不均

植被覆盖不同植被类型的反射率、吸收率和发射率不同，影响地表对太阳辐射的吸收和反射，从而影响地表温度。土壤类型土壤类型和湿度等因素会影响地表对太阳辐射的吸收和反射，以及地表的热传导性能。海陆分布海洋和陆地的热力性质不同，海洋比热容大、升温慢，陆地比热容小、升温快，导致海陆间温度差异。地球表面性质差异

局地气候地形、海陆分布、植被覆盖等因素会影响局地气候的形成，如山谷风、海陆风、城市热岛效应等。天气系统各种天气系统，如锋面、气旋、反气旋等，会引起局地气温和降水的变化。大气环流全球性的大气环流系统，如三圈环流、季风环流等，会影响不同地区的气温和降水分布。大气环流与局地气候

03冷热不均对大气运动影响

太阳辐射能在地表的分布不均由于地球的形状、纬度、地形等因素，太阳辐射能在地表的分布是不均匀的，这种不均匀分布导致地表温度的差异。地表温度差异引起大气密度差异地表温度高的地方，空气受热膨胀，密度减小，形成低压；地表温度低的地方，空气冷却收缩，密度增大，形成高压。大气密度差异产生水平气压梯度力在水平方向上，空气将从高压区流向低压区，形成水平气流。热力环流形成原理

01水平气压梯度力垂直于等压线，由高压指向低压。水平气压梯度力的方向02取决于水平气压梯度的大小，即单位距离内气压差的大小。水平气压梯度力的大小03水平气压梯度力是大气运动的原动力，它使空气沿水平方向运动，形成风。水平气压梯度力对大气运动的影响水平气压梯度力作用

123在热力环流中，空气在垂直方向上的运动是由地表温度差异引起的。受热地区空气上升，冷却地区空气下沉。热力环流中的垂直运动在天气系统中，如锋面、气旋、反气旋等，垂直运动是由水平气流遇到地形、气压系统等因素引起的。天气系统中的垂直运动垂直运动使水汽、热量、动量等在大气中重新分配，对云、降水、风等天气现象的形成和演变有重要影响。垂直运动对天气的影响垂直运动与天气系统

04典型案例分析

海陆风形成过程及特点由于海洋和陆地热力性质差异，白天陆地升温快，空气膨胀上升，近地面形成低压，海洋升温慢，空气收缩下沉，近地面形成高压，风从海洋吹向陆地，形成海风；夜晚陆地降温快，空气收缩下沉，近地面形成高压，海洋降温慢，空气膨胀上升，近地面形成低压，风从陆地吹向海洋，形成陆风。形成过程海陆风具有明显的日变化特征，且海风风速大于陆风。海风出现时，常伴随有云、雨、天气变化等。特点

形成过程山谷风是由于山谷与其附近空气之间的热力差异而引起。白天，山坡接受太阳光热较多，空气增温较多；而与山顶相同高度的山谷上空，因离地较远，空气增温较少。于是山坡上的暖空气不断上升，并在上层山坡流向谷地，谷地的空气则沿山坡向山顶补充，便在山坡与山谷之间形成一个热力环流。下层风由谷地吹向山坡，称为谷风。夜间则相反。要点一要点二特点山谷风也有明显的日变化特征，且山谷风的风向和风速也随高度而变化。在山谷中，夜间常出现辐射逆温现象。山谷风形成过程及特点

城市中的气温明显高于外围郊区的现象。由于城市地区水泥、砖石建筑多，马路、广场、庭院多为水泥、砖石铺设，吸热能力强；城市人口、车辆集中，工业生产发达，排放出大量的废气和热量等原因导致城市热岛效应。城市热岛效应城市热岛效应会加剧大气污染。一方面，城市热岛效应使得城市上空的空气对流运动减弱，不利于污染物的扩散；另一方面，城市热岛效应使得近地面的空气温度升高，有利于污染物的二次生成和光化学反应的进行。因此，城市热岛效应对大气污染有重要的影响。大气污染城市热岛效应与大气污染

05数值模拟与实验验证

数值模拟方法介绍通过建立大气运动的基本方程，如Navier-Stokes方程、连续方程和能量方程等，采用数值方法进行求解，以模拟大气运动过程。大涡模拟（LES）LES方法通过直接求解大尺度涡旋的运动，对小尺度涡旋采用亚格子模型进行模拟，从而实现对湍流运动的准确描述。雷诺平均模拟（RANS）RANS方法通过对流场进行