农业气象学气压.ppt

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1、第五章 气压和风,1.气压、气压场2.空气的水平运动(风)3.大气环流,1.气压的概念 大气在地球重力场的作用下，对地球表面施予的压力，称为大气压力。单位面积上受到的大气压力，称大气压强，简称气压（P）。压强单位：Pa 1Pa=1 N/m2(牛顿/m2)气压单位：百帕(hPa)1hPa=100Pa,第一节 气压和气压场,一、气压及其变化,2.气压的变化(1)气压随时间变化 a.气压的周期性变化（1.气压的日变化；2.年变化）b.气压的非周期性变化(2)气压随空间的变化 a.气压的垂直变化 b.气压的水平分布,（2）气压随空间的变化 a.气压的垂直分布 b.气压的水平分布,a.气压的垂直分布由于

2、大气层的厚度随高度的增高而变薄，空气密度也随高度增高而迅速减小，所以，气压随高度增高而急剧减小。,大气静力学方程 P=-W W=gz P=-gz,地面,压高公式,b.气压的水平分布各地温度不同 空气密度分布有差异 气压的水平分布不均匀。,1.气压场 气压在空间的分布状况称为气压场。气压场可以用等高面上的等压线分布图；等压面上的等高线分布图表示。2.气压场的基本型式3.气压系统的空间结构(垂直结构),二、气压场,（1）等高面图 高度处处相等的面叫做等高面。等高面上的气压分布情况可用等压线来表示。,1.气压场（等高面图、等压面图）,（2）等压面图 等压面是空间气压相等的各点所组成的面。,等压面上的

3、高度 位势米 位势：单位质量空气相对于海平面所具有的位能称为重力位势。单位：位势米（9.8J/kg）H：位势高度(位势米)；位势米 Z：几何高度(m);g：重力加速度(m/s2),2.气压场的基本型式（1）低气压：具有闭合等压线，中心气压低，外围气压高的气压区。（2）低压槽：从低压区里延伸出来的狭长区域。在低压槽中，各等压线弯曲最大处的连线称槽线。,2.气压场的基本型式（3）高气压：具有闭合等压线，中心气压高，外围气压低的气压区。（4）高压脊：从高压区里延伸出来的狭长区域。在脊中，各等压线弯曲最大处的连线称脊线。,2.气压场的基本型式（5）鞍形场：两个高压和两个低压交错相对的中间区域，称为鞍形

4、场,2.气压场的基本型式 高空气压场,3.气压系统的空间结构（垂直结构）气压系统存在于三维空间中，在静力平衡下，气压系统随高度的变化同温度分布密切相关。温压场对称系统 温度场与气压场配置重合的系统。温压场不对称系统 温度场与气压场配置不重合的系统。,3.气压系统的空间结构（垂直结构）（1）温压场对称系统 a.暖性高压 b.冷性低压 c.暖性低压 d.冷性高压,3.气压系统的空间结构（垂直结构）（2）温压场不对称系统 高气压：由于暖区一侧气压随高度升高而降低比冷区一侧慢，所以高压中心 越到高空越向暖区靠近。低气压：由于冷区一侧气压随高度升高而降低比暖区一侧快，所以低压中心 越到高空越向冷区靠近。

5、,第二节 空气的水平运动,一、作用于空气质点上的力(形成风的作用力)二、大气中的风 1.自由大气中空气的水平运动(地转风、梯度风)2.摩擦层中空气的水平运动,空气的任何方向运动，均可分解为水平和垂直方向的两个部分。气象学上把空气的水平运动称之为风。风是矢量，包括风向和风速。风向：指风的来向，通常用16个方位表示。风速：指单位时间内空气水平移动的距离，用米秒-1表示。,风的概念,1.水平气压梯度力(Air Pressure-Gradient Force)气压梯度：指垂直于等压面，向气压减低的方向，在单位距离内气压减低的数值。气压梯度力：由于气压梯度的存在，空气从高压区流向低压区，这种促使空气流动

6、 的力称之为气压梯度力（G）。(单位质量空气受到的气压梯度力),一、作用于空气质点上的力(形成风的作用力),2.水平地转偏向力(Coriolis Force)空气在转动着的地球上运动着，当运动着的空气质点依其惯性顺着气压梯度力的方向运动时，由于地球转动而产生的使空气偏离气压梯度力方向的力，叫做地转偏向力(A)。,3.惯性离心力(Centrifugal force)当空气作曲线运动时，还要受到惯性离心力。惯性离心力的方向，同空气运动方向相垂直，并自曲线路径的曲率中心指向外线。,4.摩擦力(Friction force)两个相互接触的物体相对运动时，接触面之间所产生的一种阻碍物体运动的力。摩擦力

7、内摩擦力、外摩擦力内摩擦力：速度不同或方向不同的，相互接触的两个空气层之间所产生的一种相互牵制的力。外摩擦力：空气贴近下垫面运动时，下垫面对空气的阻力。它的方向与空气运动方向相反，大小与空气运动速度和摩擦系数成正比。,上述四个力，都是在水平方向上作用于空气的力。近地面层所测得的风，都是这四个力共同作用的结果。气压梯度力是产生风的主要动力。其它力是空气开始运动后产生和起作用的，其作用视具体情况而不相同。讨论低纬度地区空气运动时，有时可不考虑地转偏向力。空气作近似直线运动时，惯性离心力可以不考虑。讨论高层大气的空气运动时，一般不考虑摩擦力。,1.自由大气中空气的水平运动 a.地转风在自由大气等压线

8、平直的气压场中，水平气压梯度力与水平地转偏向力相平衡时所形成的风，称为地转风。,二、大气中空气的水平运动,风压定律(风与气压场的关系)背风而立，高压在右，低压在左。,1.自由大气中空气的水平运动 b.梯度风 在自由大气中，空气作曲线运动时，除了受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用外，还受惯性离心力的作用，在这三个力达到平衡时的风，称为梯度风。北半球：低压中的梯度风平行于等压线，绕低压中心作逆时针方向旋转-气旋高压中的梯度风平行于等压线，绕高压中心作顺时针方向旋转-反气旋,2.摩擦层中空气的水平运动 在摩擦层中，由于摩擦层的作用，使空气运动不沿等压线，而是穿过等压线，向着梯度力的方向偏去。交角

9、：摩擦力越大，风速降低得越多，交角越大。陆上：35-45；该气压场所应有的地转风速的35-45%海上：10-20；该气压场所应有的地转风速的60-70%,风,第三节 大气环流,一、三圈环流二、季风环流三、地方性风,大气环流：地球上各种规模空气运动状况称为大气环流。大气环流即包含大尺度的大气运动，也包含一些中、小尺度的大气运动。形成大气环流的主要因素：a.太阳辐射造成的赤道与极地之间的温度差异 b.地球自转造成的对气流运动的偏转作用 c.地球表面海陆分布和地形条件的影响,1.单圈环流 假设地球表面是均匀一致的，并且没有地球自转运动。,一、三圈环流,2.三圈环流 只受太阳辐射和地球自转影响所形成的

10、环流圈，称为三圈环流。,3.行星风系和大气活动中心 行星风系：地球表面气压带的分布都是相互平行的，沿纬圈环绕地球成带状的分布。由这些气压带所产生的相应的风带，称为行星风带。,3.行星风系和大气活动中心 大气活动中心由于海陆分布和地形条件的影响，使得上述有规律性分布的气压带和风带或者断裂，或者变形。由于海陆分布割断了带状分布的纬向气压带而形成的高、低压中心，对天气有决定性影响，故称为大气活动中心。,季风：大范围的盛行风向随季节有显著改变的现象称为季风。显著改变：一月和7月盛行风向改变至少120。季风的形成原因：海陆之间对热力反应发生差异所引起；行星风带季节性移动所致。,二、季风环流,我国的季风环

11、流 冬季：空气来之大陆高纬度地区（蒙古高压）带来干冷空气(西北风、北风和东北风)天气：晴朗、干冷。夏季：风从海洋吹向陆地（太平洋副热带高压）带来温暖湿润（西南风、南风、东南风）天气：多云、多雨,地方性风：与地形或地表性质有关的局部地区的风，称为地方性风。1.海陆风 在沿海地区发生的昼夜间有风向转换现象的风，称为海陆风。白天风由海洋吹向陆地称为海风。夜间风由陆地吹向海洋称为陆风。,三、地方性风,2.山谷风 在山区出现的随昼夜交替而转换风向的风，称为山谷风。昼间风由山谷吹向山顶称为谷风。夜间风由山顶吹向山谷称为山风。,3.焚风 气流翻越高大山岭时，在背风坡绝热下沉，形成又干又热的风称为焚风。,4.

12、峡谷风当空气由开阔地区进入狭窄谷地时，谷口截面积小，但空气质量又不可能在这里堆积，于是气流就必须加速前进，因而形成了强风，这种风称为峡谷风。,1.风可以调节农田小气候状态 风能影响农田湍流交换强度：增强地面与空气的热量和水分等的交换 增加土壤蒸发和作物蒸腾 增加空气中CO2等成分的交换 作物群体内部的空气不断更新，对株间的温度、水汽、CO2等调节有重要作用影响作物的光合作用和蒸腾作用。,第四节 风与农业生产,2.风对花粉、种子传播的影响 有些异花授粉植物是靠风来传播花粉，微风能提高授粉、受精，有利于高产。一些植物的果实种子靠风力传到很远的地方，扩大它们的繁殖。,3.风害 大风引起的对农作物或树

13、木造成的直接或间接的危害。（1）风对作物的危害 强风对农作物的直接危害有：使作物倒伏和折断，使作物遭受机械损害 造成落花、落荚、落铃、落果 可吹走表土，使植物根系暴露 大风加速植物蒸腾，使耗水过多，造成叶片气孔关闭，光合强度降低。,（2）风能加重土壤干旱，造成土壤风蚀 干旱地区、干旱季节的多风天气 增加土壤水分消耗，加重旱情。大风吹走大量表土，造成风蚀。沙漠化 从地表面风蚀开始，经过风化、片状流沙发育和形成密集沙丘。,（3）风能传播病虫害、杂草 风能传播病原体，引起作物病害的蔓延。风能帮助一些害虫迁飞，扩大危害范围。风能传播杂草种子，扩大繁殖区。,防御风沙害的措施和对策 a.增加地面植被覆盖

14、营造防风林，设置风障等。b.改进农业技术措施 选育矮秆、茎秆坚韧能抗风的优良品种 调整播种期，尽可能避开风沙害时期 高秆作物的培土防风 果树类的修剪、整形和立杆支撑 作物种植行向与地区盛行风向一致 c.调整农业生产结构,思考题 1名词：气压场 水平气压梯度力 水平地转偏向力 高气压 高压脊 低气压 低压槽 地转风 梯度风 焚风 季风 大气活动中心 大气环流 1气压与高度的关系？2实际大气中风是在哪几种力的作用下形成的？各自所起的作用如何？3自由大气中的风和摩擦层中的风是怎样形成的？4三圈环流是在什么条件下形成的？5地球上可分哪几种风带和气压带？为什么会出现高、低气压活动中心？6焚风、山谷风是怎样形成的？7风对农业生产有哪些影响？,