自由大气中的风的影响

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自由大气中的风的影响

2016-11-10 作者: xuzhiping 浏览: 2030 次

摘要: 距离地面1~2 km以上的自由大气中,由于摩擦力对空气运动的影响可忽略不计,只须考虑水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力对空气运动的影响。 (一)地转风 在自由大气中,由平直等压线所组成的气压场中,假设处于静止状态的空气因受水平气压梯度力的作用,从高压向...

距离地面1~2 km以上的自由大气中,由于摩擦力对空气运动的影响可忽略不计,只须考虑水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力对空气运动的影响。

(一)地转风

在自由大气中,由平直等压线所组成的气压场中,假设处于静止状态的空气因受水平气压梯度力的作用,从高压向低压运动。空气一开始运动,就同时产生了地转偏向力,迫使空气运动方向不断向右(在北半球)偏转,运动着的空气在水平气压梯度力的作用下,速度不断增大,水平地转偏向力也随之不断增大,运动方向不断右偏,直到地转偏向力增大到与水平气压梯度力大小相等,方向相反时,空气在平衡力的作用下,就沿等压线做惯性等速直线运动,称为地转风。地转风方向垂直于水平气压梯度力方向,且位于其右方。因此得出地转风与水平气压场之间的如下关系: 北半球,在自由大气中,风平行于等压线吹,背风而立,高压在右,低压在左,南半球则相反。这种关系称为风压定律。

(二)梯度风

在实际天气图上,等压线多是弯曲的。在自由大气中,弯曲等压线的情况下,作用于水平运动空气的力,除水平气压梯度力和水平地转偏向力外,还要受到惯性离心力的作用。为了讨论简便,假设等压线为一组同心圆。在北半球低压系统中,水平气压梯度力的方向自外缘指向中心,惯性离心力的方向自中心指向外缘,水平地转偏向力的方向也是自中心指向外缘的。当水平地转偏向力和惯性离心力的合力,与水平气压梯度力相平衡时,空气沿等压线做稳定的曲线运动。因为北半球水平地转偏向力总是偏向空气运动的右方,所以低压系统中,空气沿着等压线按反时针方向运动。南半球则相反。在高压系统中,水平气压梯度力的方向自中心指向外缘,和惯性离心力的方向一致,水平地转偏向力必定自外缘指向中心。当水平气压梯度力和惯性离心力的合力,与水平地转偏向力相平衡时,北半球空气沿等压线做顺时针方向的稳定曲线运动,而南半球相反。高空弯曲等压线的情况下,上述三力达到平衡时的风称为梯度风。梯度风的风向仍然遵循风压定律,即北半球,在自由大气中,风沿等压线吹,背风而立,高压在右,低压在左;南半球则相反。

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