大气环流模式的概述

大气环流模式的概述


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-11-10 编辑:xuzhiping 浏览次数: 6760

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摘要: 地球上各种规模的气流的综合,称为大气环流(general circulation)。它既包括超长波、长波、高空急流、副热带高压等行星尺度系统,又包括锋面气旋、髙空短波槽脊、切变线、台风等大尺度的气流以及山谷风、海陆风、龙卷风、雷雨云等中小尺度系统。既包括平均状...

地球上各种规模的气流的综合,称为大气环流(general circulation)。它既包括超长波、长波、高空急流、副热带高压等行星尺度系统,又包括锋面气旋、髙空短波槽脊、切变线、台风等大尺度的气流以及山谷风、海陆风、龙卷风、雷雨云等中小尺度系统。既包括平均状态,也包括瞬时现象。这些系统之间,既有区别又有联系,相互作用,共同构成了大气环流总体。大气环流使热量和水汽在不同地区之间,特别是高低纬度之间和海陆之间得以交换和输送,对各地的天气变化和气候形成有重要影响。

(一)单圈环流

假设地球表面是均匀的,且无地转偏向力的作用,那么由于低纬度地面吸收太阳辐射能多, 高纬度地区吸收太阳辐射能少,赤道地带的气温高于极地。赤道上的空气膨胀向上,在上空积聚而形成高压;极地空气向下收缩,而在上空形成低压,于是高空中,空气由赤道流向极地。在地面上,极地由于空气堆积而形成髙压,赤道地带由于空气外流而形成低压。故近地面层气流和高空相反,空气由极地吹向赤道。南北两半球各形成一个闭合环流。通过这一环流,将低纬度的热量送到髙纬度,这种简单的经圈环流称为单圈环流。

(二)三圈环流

实际上地球是在不停地自西向东自转。即使地球表面仍是均匀的,在地转偏向力的作用下, 单一径向环流也不可能存在,实际大气环流情况要比上述复杂得多。赤道空气因受热而膨胀上升,在高空,空气向极地方向运动时,由于受到地转偏向力的作用,空气运动向右偏转(北半球), 随着纬度增加,地转偏向力不断增大,气流方向不断右偏,到纬度30°上空附近,地转偏向力增大到与水平气压梯度相等。这时,气流偏转成沿纬圈方向流动的西风,西风的形成阻碍了低纬高空气流的继续北流,空气在此不断堆积而下沉,在副热带地面上就形成了高压,即副热带高压。赤道地面,由于空气流出而形成了赤道低压。副热带地面上,下沉的空气自副热带高压分别向南和向北流动,其中向南的一支气流,在地转偏向力的作用下,在北半球偏成东北风,在南半球偏成东南风,返回赤道,这种风比较恒定,称为信风。北半球的东北信风和南半球的东南信风在赤道附近辐合上升,补偿了由赤道上空流出的空气。高空风由赤道流向副热带,在地转偏向力的作用 下,北半球吹西南风,南半球吹西北风,因与低空的信风方向相反,故称反信风。信风和反信风在热带地区形成一个低纬度环流圈,称为信风-反信风环流。

由副热带高压地面向北流动的一支气流,在地转偏向力的作用下,在北半球中纬度地区形成西南风,南半球为西北风。在极地由于终年寒冷,空气密度大,形成极地高压。地面自极地髙压向南流出的冷空气,在地转偏向力的作用下,在北半球形成东北风,南半球为东南风。这两支气流约在纬度60°附近与从副热带高压流来的暖空气相遇,形成极锋。同时空气辐合上升到高空后,一部分空气向极地流动,在极地上空冷却下沉,补偿了极地下沉南流的空气,与下层偏东气流构成了极地环流圈;一部分气流又从高空流回中纬度上空,在副热带地区下沉,构成中纬度环流圈。

这样形成了低纬度、中纬度和高纬度三个环流圈,称三圈环流。

(三)大气活动中心

实际上,由于地球表面并不是很均匀的,就使得大气环流情况更为复杂。最大的影响因素是大陆和海洋的分布。例如,在30°~35°N的地区副热带高压带就是不连续的。在海洋上,高压带表现得较明显,终年存在,但夏季很强,冬季较弱;在大陆上,只有冬季才有高压带,夏季由于陆地强烈增热,变成了低气压。因而这个高压带便被割裂为单独的高压区。高压区中心在大西洋的亚速尔群岛附近和太平洋的夏威夷群岛附近,副极地低压带也有同样的情况,寒冷的季节,中纬度大陆上冷却快且剧烈,这样就把副极地低压带分割成为单独的低压区。低压中心在冰岛附近和阿留申群岛附近,它们冬季较强夏季较弱。西伯利亚和加拿大是中纬度范围的广大陆地,冬季时形成了强大的高压中心。这是由于海陆分布割断了气压带而形成的高低气压中心,称为大气活动中心。

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