【正文】 發(fā) ， 吸收熱量；上空水凝結(jié)放出熱量 。 （ Convection) ：一般將垂直運動稱對流，對流又分熱力對流和動力對流。由于動力作用造成的對流運動稱動力對流，如空氣遇山爬升等。 平流是大氣中最重要的熱量傳輸方式 ， 范圍大 ， 持續(xù)時間長 。平流是指某種物理量的水平輸送 ， 如溫度平流 、濕度平流等 。 亂流是摩擦層中熱量 、 能量和水汽交換的主要方式 。 ? 通常，地面與大氣之間的熱量交換以輻射為主，亂流和水相變化次之； ? 各地空氣之間的熱量交換以平流為主。 ? 以上均為非絕熱過程。如冬寒夏暖、午熱晨涼反映了氣溫日、年變化的一般規(guī)律。陸地上最高氣溫夏季出現(xiàn)在 14～ 15點，冬季出現(xiàn)在 13～ 14點。陸地上最低氣溫出現(xiàn)在日出前，海洋上遲后 1～ 2小時。其大小與緯度、季節(jié)、下熱面性質(zhì)、海撥高度及天氣狀況有關(guān)。（吐魯番海拔 154m，日較差大） 氣溫的年變化 annual variation of temperature ? 年變化： 一年中月平均氣溫有一個最高值和一個最低值。 南半球 :最高在一月份 ,最低在七月份。它與下熱面的性質(zhì)、緯度和海拔等有關(guān)。 ? ① 夏半球的等溫線比較稀疏，冬半球較密集 ? ② 夏季大陸為熱源，海洋為冷源。 “ 寒極 ” 和 “ 熱赤道 ” ? ④ 在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現(xiàn)在南極地區(qū)，而在北半球只有夏季在北極，冬季在西伯利亞東北部（佛科揚斯克）和格陵蘭，稱為 “ 寒極 ” (Cold Pole)。它隨季節(jié)偏向夏半球 ,在 10?N左右。 冬季海平面平均氣溫分布 夏季海平面平均氣溫分布 六、氣溫的垂直遞減率 ? 在對流層中氣溫隨高度上升而降低 ,氣溫隨高度遞減的快慢可用 氣溫垂直遞減率 γ 表示 ： γ = ℃/100m ? 式中： ?T 表示高度增加 ?Z 時，相應(yīng)的氣溫變化量。通常 γ ＞ 0。當(dāng) γ＜ 0時表示逆溫。 zT?????七、厄爾尼諾現(xiàn)象和拉尼娜現(xiàn)象 ? 厄爾尼諾 （ El Nino）是指赤道太平洋東部和中部海域大范圍海水出現(xiàn)異常增溫的現(xiàn)象。厄爾尼諾現(xiàn)象可能是海洋和大氣之間不穩(wěn)定的相互作用引起的。拉尼娜現(xiàn)象與厄爾尼諾現(xiàn)象正好相反。 ? 厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象都成為預(yù)報全球氣候異常的最強(qiáng)信號。在大氣中，氣溫為 28~29 ℃ 時，人體皮膚不感溫，這個溫度稱為生理零度。 ? 人體的感溫還與風(fēng)速有關(guān)，風(fēng)速越大，感溫越低，風(fēng)速約在 33kn時人體感溫達(dá)最低值。 ? 濕度也影響人體感溫，濕度大感覺溫度偏高、悶熱。當(dāng)水溫低于 29 ℃ 時，人體皮膚有冷感； 29~37 ℃ 時有溫感；高于 37 ℃ 時有熱感?？梢哉f幾乎整個大洋海水的溫度對人體來說都有冷感。 ? 水溫對落水者存活時間有明顯的影響，水溫越高，存活時間越長。 X 第三節(jié) 大 氣 壓 (Atmosphere Pressure) 氣壓與天氣 ? 氣壓與天氣之間有著密切的關(guān)系，有時稱氣壓表為晴雨表。 一、氣壓的定義和單位 ? 氣壓： 指單位截面積上大氣柱的重量稱大氣壓強(qiáng)，簡稱氣壓。 的海平面上），760mm水銀柱高的大氣壓稱一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，等于(百帕 )(hectopascal)。 ｈ：水銀柱高度 。 ｓ：水銀柱截面積 。 ? 1hPa=3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa 1mb=1hPa 二、氣壓隨高度的變化 ? 根據(jù)氣壓的定義，隨著高度的增加，氣柱變短，空氣密度變小，氣壓減小。下表給出了氣象上所用各標(biāo)準(zhǔn)等壓面所對應(yīng)的高度。假設(shè)：大氣處于靜止?fàn)顟B(tài)。 P2P1Z2Z1F2F1W?? P?12 zzz ???ppp ???? 12船用壓高公式 ? 單位氣壓高度差： h = dz/dp = 1/ρ g (代入狀態(tài)方程 ) ? h = 8000（ 1+α t） /P ? 當(dāng)溫度為 0℃ ，氣壓為 1000hpa時， h = 8m/hPa。海平面氣壓 =本站氣壓＋高度訂正。 2. 高壓 （ High Pressure） :由閉合等壓線圍成 ,中心氣壓比周圍高的系統(tǒng)。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處的連線，稱槽線(Trough Line)。 H H 海平面氣壓場的基本形式 5. 鞍形區(qū)： 相對兩高壓和兩低壓組成的中間區(qū)域，簡稱鞍。 7. 高壓帶： 兩低壓之間的狹長區(qū)域。 ? 在水平方向上稱水平氣壓梯度，方向垂直于等壓線，由高壓指向低壓，即 Δ P/Δ n。 ? 通常在地面圖上，我國以每隔 條等壓線，有些國家間隔 4hpa分析一條等壓線。等壓線愈密， Δ P/Δ n愈大， 風(fēng)力愈大。 1赤道度 ≈ 111 Km≈ 60 ★ 五、氣壓系統(tǒng)隨高度的變化 ? 溫壓場對稱的系統(tǒng)： 溫壓場對稱是指溫度中心與氣壓中心基本重合 。 這種系統(tǒng)有冷高壓 （ cold high） 和 暖低壓 (heat low) 。這種系統(tǒng)有暖高壓 （ warm high） 和冷低壓 (cold low)。 在中高緯度地區(qū) ， 不對稱的低壓總是東暖西冷 ， 低壓中心軸線向冷區(qū)傾斜；不對稱的高壓總是東冷西暖 ， 高壓中心軸線向暖區(qū)傾斜 。 ? 最高值：上午 910時；次高值：晚間 2122時。 最高和最低與氣溫的變化有關(guān) ， 日變化低緯大于高緯 。 ? 海洋型： 冬季氣壓低， 夏季氣壓高，年較差小。氣壓在空間分布稱為空間氣壓場 ,海平面上的氣壓分布稱為海平面氣壓場。將同一時刻各個氣象臺、站所觀測到的海平面氣壓值填在一張海平面高度的地圖上，然后用平滑的曲線把氣壓相等的點連結(jié)起來，就可用等壓線的不同形式表示海平面的氣壓分布狀況，這種圖稱為等高面圖。 在地面圖上 ， 將各地氣象站的本站氣壓訂正到海平面上 ， 分析等壓線 ， 就可得到海平面氣壓場的分布圖 ， 既等高面圖 。 等高線和等壓面 ? 在空間的每一點都有一個氣壓值，如果把氣壓值相同的點連接起來，就形成一個等壓面。在同一高度上，氣壓比四周高的地方，等壓面上凸，而且氣壓愈高的地方等壓面上凸的愈厲害；氣壓比周圍低的地方，等壓面凹，而且氣壓愈低，等壓面下凹的愈厲害。 等壓面圖 (高空圖 ) ? 等高線和等壓面空間氣壓場的情況一般用等壓面圖表示 , 通常高空圖就是等壓面圖。 在等壓面圖上分析等高線來表明高度場的特征，相當(dāng)于等高面上分析等壓線。等壓面圖上等高線的高值區(qū)稱為高壓，等壓面圖上等高線的低值區(qū)稱為低壓。它是矢量，有大小和方向。單位有： m/s、 Km/h、 n mile/h、 Kn(節(jié) )等。 ? 風(fēng)力： 根據(jù)風(fēng)對地面或海面的影響程度又劃出風(fēng)力等級。 ? 風(fēng)壓： 風(fēng)壓是指與風(fēng)向垂直的單位面積所受的壓力。 二、風(fēng)的陣性、日年變化和隨高度變化 ? 陣性： 在摩擦層中，由于湍流作用，風(fēng)表現(xiàn)為忽大忽小的陣性。因此在測風(fēng)時，要求取其平均值。 ? 日年變化： 通常在近地面午后風(fēng)速大，夜間清晨風(fēng)速小。年變化因地而異。在摩擦層中，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸右偏（北半球），進(jìn)入自由大氣，趨于地轉(zhuǎn)風(fēng)。 ? 水平氣壓梯度力 (pressure gradient force): 由于作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力在水平方向上分布不均勻，引起氣壓梯度力。 ? 大小為： ； 方向：垂直等壓線從高壓指向低壓。 (2) ρ 一定時， 大，等壓線密集， Gn大。 (4) 若 =0, 兩地沒有氣壓差 Gn=0 無風(fēng)。 npGn??????1np???np???np???np????水平地轉(zhuǎn)偏向力 (deflection force of earth rotation) 由于地球自轉(zhuǎn) ,作用在運動物體上產(chǎn)生使運動物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，稱地轉(zhuǎn)偏向力，又稱可科利奧里力 (Coriolis force)或科氏力。 (2) 地轉(zhuǎn)偏向力是虛擬力， 只改變物體的運動方向，不改變速度。 (4) An與 sinφ 成正比，兩極最大，赤道上為零 。 C = V2/r r為曲率半徑 大?。号c向心力相等 。 ? 摩擦力 （ Friction Force） 運動物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生的力。 ? 四、地轉(zhuǎn)風(fēng) (Geostrophic Wind) 在自由大氣中 ,當(dāng)水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時，空氣沿等壓線（等壓面）作無磨擦的直線運動，稱地轉(zhuǎn)風(fēng)。 （ 2） Vg與空氣密度成反比，氣壓梯度一定時，高空的 Vg大于低空的 Vg。 （ 4）赤道及其附近不遵守地轉(zhuǎn)風(fēng)原則。 ?在南半球自由大氣中，風(fēng)沿等壓線吹，背風(fēng)而立，高壓在左，低壓在右。 風(fēng)壓定律 (Buysballot’ s law) 地轉(zhuǎn)風(fēng)速計算方法 ?在海圖上，取一個緯距 Δ n = 60 n mile，當(dāng) Δ P =1hPa，ρ =1293g/m3， ω = 105s1； 則： m/s ?當(dāng) Δ P≠1hPa 時， （ m/s） npgv??????? s i n21?? s i n0gVppVV gg ??????? s i n 五、 梯度風(fēng) (Gradient Wind) ? 定義 : 在自由大氣中 ， 當(dāng)水平氣壓梯度力 、 地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力達(dá)到平衡時 ， 空氣沿等壓線作水平 、 無摩擦 、 等速作曲線運動 。 梯度風(fēng)可以看成是水平氣壓梯度力 、 水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三者平衡時的水平運動 。三力平衡時 ? 即 ? 或 rvvnp cc2s i n21 ????? ???低壓（氣旋）中的梯度風(fēng) 0)(s i n22 ?????? nprrvv cc ???)()s i n(rs i n 2nprrvc ?????????????則 ?式中 Vc 表示低壓中的梯度風(fēng)速，解這個以 Vc 為未知數(shù)的一元二次方程，得： ?根號前應(yīng)取正號才有意義。 ? 氣壓梯度和梯度風(fēng)的大小受反氣旋曲率限制。反之相反。曲率小處等壓線密集，曲率大處等壓線稀疏。冬季，中高緯陸上高壓等壓線密。 ? 中高緯度 高壓風(fēng)速較大，低 緯度 高壓風(fēng)速較小。 梯度風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)比較 ? 地轉(zhuǎn)風(fēng)： ? 低壓中的梯度風(fēng)： ? 高壓中的梯度風(fēng)： ? 因此，在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時， Va＞ Vg＞ Vc ? 實際上低壓中的風(fēng)比高壓大，原因是低壓中 不受限制 ,風(fēng)可以很大。此時的平衡為 : ? 地面實際風(fēng)比地轉(zhuǎn)風(fēng)小，方向偏低壓一側(cè)。在南半球高壓在左后方，低壓在右前方。 摩擦層中的風(fēng)壓定律 地面低壓氣流 地面高壓氣流 北 半 球 ?在摩擦層中，地面實際風(fēng)與等壓線的夾角取決于下墊面的粗糙度、大氣穩(wěn)定度和緯度。在陸地上實際風(fēng)速約為相應(yīng)地轉(zhuǎn)風(fēng)速的 1/31/2(3550 ％ )，在海上約為地轉(zhuǎn)風(fēng)速的 3/52/3(6070 ％ )。在北半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸右偏；在南半球，風(fēng)速隨高度增大，風(fēng)向逐漸左偏。 在背風(fēng)面還會產(chǎn)生氣旋式和反氣旋式渦流 ， 如圖所示 。 因此在背風(fēng)面常形成低壓或低壓槽 。 ? 如南非的好望角 ， 是個令航海者生畏的地方 ， 因岬角效應(yīng)而助長了那里的狂風(fēng)惡浪 。 第五節(jié) 空氣垂直運動和大氣穩(wěn)定度 ? 對流 : 指熱力作用下的暖空氣上升冷空氣下沉。通常造成雷雨大風(fēng) ， 冰雹和陣性降水等不穩(wěn)定天氣 。高壓多為下沉運動，低壓多為上升運動。 ?地形引起的垂直運動： 當(dāng)氣流遇到高大地形或山脈時，在迎風(fēng)坡產(chǎn)生上升運動，在背風(fēng)坡產(chǎn)生下沉運動。從而引起溫度的變化。 ? 絕熱過程： 空氣塊在垂直運動過程中與外界無熱量交換時的狀態(tài)變化過程，稱絕熱過程，即 dQ≈0 ? 干絕熱過程 : 干空氣或未飽和濕空氣塊作垂直升降運動時與周圍環(huán)境不發(fā)生熱量交換的變化過程，稱干絕熱過程。即： ? 因此 ,在干絕熱上升過程中 ,氣塊每升高 100米溫度下降1度 ,每下降 100米溫度升高 1度。??? dZdTd?濕絕熱直減率 ? 濕絕熱過程 : 飽和濕空氣塊作垂直升降運動時與周圍環(huán)境不發(fā)生熱量交換的變化過程，稱濕絕熱過程。