(c) 降水季节变化:
季节变化受纬度、海陆位置、大气环流等因素影响,全球降水年变型分为以下几种: 赤道型:全年多雨,春、秋分之后降水最多,冬、夏至之后降水量低; 热带型:赤道南北两侧,以季风雨、气旋雨为主; 副热带型:全年降水一个最高值,一个最低值
温带高纬型:受极地高压控制,气温低,蒸发弱,降水量少。 (d) 降水变率:
降水变率的大小 ,反映降水的稳定性和可靠性。降水变率小,水量丰富,反映当地水资源丰富。降水变率大,降水不稳定,反映该区旱涝频率高。
距平均数(当年降水量平均数之差值)平均数(多年降水量的平均数)Cv=×100%
(4)降水地理分布
全球有四个降水带(P83):
(1) 赤道多雨带:年降水量>1500mm;
(2) 南北纬15°~30°少雨带:受副热带高压控制,我国大部分地区属于这一纬度带; (3) 中纬度少雨带:年降水量500~1000mm。多雨原因是锋面雨、气旋雨; (4) 高纬少雨带:
P(降水量) 湿润系数:K=E(蒸发量)
当K≥1时,湿润区
当K<1时,半湿润、半干旱或干旱区
第16讲:(第四章第三节)大气运动与天气系统 目的要求:
1 要求学生掌握不同尺度的大气运动特征;
2 要求学生掌握主要天气系统的特征及形成机制。 重点、难点:天气系统的形成机制 一 大气水平运动 1 作用于大气的力
水平气压力:存在水平气压梯度,单位质量空气所受的力水平气压力:存在水平气压梯度,单位质量空气所受的力;
地转偏向力:因地球转动使运动物体发生方向偏转力;
惯性离心力:空气作曲线运动时,受与运动方向垂直的惯性离心力作用; 摩擦力:不同气层之间,气—地之间的相互作用,产生摩擦阻力; 热力:太阳辐射分布平衡产生的热力。 2 大气的水平运动产生风
(1) 地转风:
空气作等速直线水平运动形成地转风。
白贝罗风压定律:在北半球,背风而立,高压在右,低压在左;南半球北风而立,则高压在右,低压在左。
当不考虑摩擦时,地转偏向力与气压梯度力平衡,地转风的计算公式为:
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1?p?n Vg=-2?sin?·
其中:Vg为地转风风速;P为水平气压梯度力;?p为水平气压梯度力的差值;?n为两等压面间的垂直距离;?为空气密度;?为地球纬度。
(2)梯度风:
大气中空气做曲线运动时,作用于空气的气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力达到平衡时的风为梯度风。
(3)风随高度的变化
A 地转风随高度增加,形成热成风。 地转风速与该高度气压梯度成正比。水平气压梯度是温度的函数。水平温度分布不均导致气压梯度随高度发生变化。风也随高度发生变化。由水平温度梯度引起的上下层风的向量差,称为热成风。
注意两点:
热成风与等温线的关系同地转化与等压线的关系相似,即北半球背热而立,高温在右,低温在右;南半球相反。
地转风随高度作逆时针旋转,则伴有冷平流,作顺时针旋转,则伴有暖平流。 B 摩擦力中风随高度的变化
摩擦层中风随高度的变化,受摩擦力和气压梯度随高度变化的影响。 埃克罗螺线:把北半球不同高度上风的向量投影到同一水平面上,可得到一条风向风速随高度变化的螺旋线,即埃克罗螺线,它表示有如下三层含义: ① 北半球摩擦层中风随高度呈螺旋式分布: ② 随高度升高,风速增大,风向向右偏转 ③ 最终风向与等压线完全一致
二 大气环流(atmosphere circulation)
指大范围内具有一定稳定性的各种气流运动的综合现象。 水平尺度:涉及某个大地区,半球甚至全球;
垂直尺度:对流层、平流层、中间层或整个大气圈的环流; 时间尺度:数日、月、季、半年、一年甚至多年的大气环流。
表现形式:行星风系、三圈环流、定常分布平均槽脊、高空急流、西风带等大型扰动、季风环流。
是全球气候特征和大范围形势的主导因素与各种尺度天气系统活动的背景条件。
1 全球环流
A 全球气压带:
赤道低压带; 极地高压带;
副热带高压带:赤道上空流向两极;
副极地低压带:副热带高压带和极地高压之。
实际情况是地球表面不均匀,有巨大的陆地,且海陆交错。气压带的分布不仅因纬度而不同,而且因海陆而不同。如北大西洋和北太平洋有力地控制着北半球的气压分布状况。 永久性气压系统:海洋上的高压和低压系统,虽然位置、范围、强度随季节变化,但作为纬度气压带终年存在,故为永久性气压系统。
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B 行星风系
地面盛行风的全球性形式,包括三个盛行风带:
信风带:是可以预期在一定季节海上盛行的风系。南北纬30°~35°副热带高压和赤道低压之间气压梯度形成。
西风带:南北纬35°~60°之间,副热带高压和副极地低压之间气压梯度; 极地东风带:自极地高压带向外辐散的气流。 C 径向三圈环流
在赤道与极地之间形成一个NS向的闭合环流。由于地球自转,空气运动地转偏向力便随发生作用。在地转偏向力作用下,南北半球分别形成三圈环流。
信风环流圈(Hadley 环流圈)
空气在热带受热上升到空中向高纬输送,受地转偏向力作用,气流向东偏转,出现高空西风。
空气在副热带纬度下沉分两支,一支流向赤道, 在低纬地区形成闭合环流,即信风环流圈。
中纬环流圈(Ferrel 环流圈) 从高空到地面盛行偏西风,地面附近具有指向低纬的风速分量,上层具有指向高纬的风速分量,分别与副热带高压带下沉气流和副极地低压带上升气流相结合,构成一个环流圈
极地环流圈
副热带高压带流向极地的气流在地转偏向力作用下,以中纬地区形成偏西风。当到极地低压带时,与由极地高压过来的偏东气流在60°纬度附近相遇形成极峰。暖流空气沿极峰向极地方向上滑,形成偏西气流,最后在极地冷却下沉,补偿地面流失的空气质量,于是在纬度60°附近和极地之间构成闭合环流圈,即形成极地环流圈。
高空西风带波动和急流
罗斯贝波:形成于极地冷气团和热气团的狭长交汇内,向赤道一侧形成弯曲低压槽,向极地一侧形成高压脊。
急流:冬季在北半球27°N附近的200hPa高度,风速达40m/s;夏季减弱到15~20m/s,位置也北移到42°N附近的300~200hPa之间。
2 区域大气环流—季风环流
地表海陆热力差异作用造成气压场随季节的变化,以及行星风带的季节位移作用和高大地形作用所产生的一种区域、季节性气流运动,即季风环流。较大范围内盛行风向随季节改变的现象称为季风。
(a) 一般夏季季风由海洋吹向陆地,冬季由大陆吹向海洋;
(b) 夏季风由暖湿热带海洋气团或赤道海洋气团构成;冬季风则由干冷的极地大陆气团构成;
(c) 冬夏盛行风向间的夹角,即季风角在120°~180°之间。 季风的区域分布:
——南亚和东南亚是世界最著名的季风区,环流特征主要表现为: ① 冬季盛行东北季风,夏季盛行西南季风;二者转换带有爆发性突变过程; ② 冬季东北季风是陆地吹海洋的分量,为亚洲大陆冷高压南部气流; ③ 夏季印度处于热低压南侧及赤道西风北移经过区,西南气流与赤道西风叠加,形成最著名的、最典型的热带季风。——西南季风。
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西南季风:冬季南亚和东南亚的东北季风,是陆地吹向海洋的分量,是亚洲大陆冷高压南部的气流。夏季印度处于亚洲大陆热低压南侧及赤道西风北移经过区。西南气流与赤道西风叠加,形成著名的西南季风。
——东亚季风特征:
① 范围包括华东、朝鲜半岛、日本等地区; ② 冬季:冷高压偏北风;(大陆 海洋,气温为低温,干燥,少雨) ③ 夏季:热低压偏南风:(海洋 陆地,气温为高温,湿润,多雨) 3 局地环流——地方性大气环流
由于局部环境如地形起伏、地表受热不均等引志的小范围气流,称局地环流。包括山谷风、海陆风、焚风等。
山谷风:大范围水平气压场较弱时,山区白天地面风由谷地 山坡,夜间由山坡 谷地,形成山谷环流。
海陆风:滨海地区,白天风从海上吹向陆地,晚间风从陆地吹向海洋,形成海陆环流。 焚风:气候受山地阻挡被迫抬升,迎风坡气流上升冷却,背风坡气流下沉,按绝热直减率增温。当空气温度达到饱和状态时,水汽凝结,气温降低,水分在迎风坡降落。气流越过山谷后顺坡下滑,绝热增温,以致背风坡气温比迎风坡气温高,从而形成干热的风,即焚风。
三 天气系统
大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统,称天气系统。多指温压场、风场中大气长波、气旋、反气旋、锋面、台风、龙卷风等。 1 气团和锋
(1) 气团及其分类
气团是广大区域内水平方向上温度、湿度、铅直稳定度等物理属性较均匀的大块空气团。水平范围是数百千米到数千千米。垂直范围由数千米可连续到对流层顶部。
分类:
按热力学性质可分为:冷气团、热气团 按地理区域分类见P99,表3-16 (2)锋及其分类
温度或密度差异很大的两个气团相遇形成的狭窄过渡区域称为锋。范围比气团小。锋面两侧空气温度、湿度、气压、风、云等气象要素有明显差异。锋面坡度越大,天气变化越剧烈。
依据移动过程中冷暖气团替代情况分为: 冷锋 暖锋 准静止锋 锢囚锋
2 气旋与反气旋
(1)气旋
气旋是由锋面上或不同密度空气分界面上发生波动形成的,占有三度空间、中心气压比四周低的水平空气旋涡。气流由四周向中心旋转。
北半球气旋空气按逆时针方自外围向中心运动,形成强大气旋,风速30m/s,直径在200~300km到2000~3000km之间。
依地理位置的不同,气旋可分为:
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(1)温带气旋:活动于中纬度地区,如我国华北、东北地区。主要出现在东亚、北美、地中海等地区。
(2)热带气旋:是形成于热带海洋上的一种具有暖流心结构的气旋性涡旋。包括: 热带低压:中心附近平均最大风力小于8级的热带气旋
热带风暴:最大风力达到8~9级者热带风暴:最大风力达到8~9级者 强热带风暴:最大风力达10~11级者 台风:最大风力>12级者。 (2)反气旋
占有三度空间的中心气压比四周气压高的大型空气涡旋。气流由中心向四周旋转。北半球为顺时针,南半球为逆时针方向转动。
分类:
根据温压结构分为冷性(冷高压)反气旋、暖性(暖高压)反气旋。根据生成地区分为极地反气旋、温带反气旋、副热带反气旋。
第17讲:(第四章第四节)气候的形成 目的要求:
1 要求学生掌握气候的形成机理;
2 要求学生掌握天气系、天气与气候之间的区别和联系; 3 要求学生掌握气候的形成因子与气候分带。 重点、难点:气候的形成 气候分类方法
世界各地区的气候错综复杂,各具特点,但是从形成气候的主要因素和气候的基本特点来分析,可以舍共小异,取其大同,把世界分成若干气候带和气候型。
一、气候分类的方法——主要有实验分类法和成因分类法。 实验分类法——根据大量观测记录,以某些气候要素的长期统计平均值及其季节变化,并与自然界的植物分布、土壤水分平衡、水文情况及自然景观等相对照来划分气候类型。如柯本气候分类法;
成因分类法——根据气候形成的辐射因子、环流因子和下垫面因子来划分气候类型。一般先根据辐射、环流来划分气候带,然后再就大陆东西岸位置、海陆影响、地形等因子与环流相结合来确定气候型。如斯查勒分类法。
二、柯本气候分类法——是以气温和降水两个气候要素为基础,并参照自然植被的分布
而确定的。
三、斯查勒气候分类法:认为天气是气候的基础,而天气特征和变化又受气团、锋面、
气旋和反气旋所支配。
气团源地、分布;锋的位置及其季节变化 分为低纬气候、中纬气候、高纬气候 再根据年总可能蒸发量,土壤缺水量、土壤储水量、土壤多余水量 来确定3个气候带,13个气候型。
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