一、气压场的表示
2、等压面图和等高线
1）等压面图 —— 将某一等压面上相对于海平面的各 点的“高度”投影至海平面上绘制的等“高”线图 等压面上的等值线是等“高”线，而不是等压线！ 等压面图上各点气压值相等，但“高度”值不等 等压面图又叫等高线图，如 800hPa 的等高线图
气象学与气候学
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第一节 气压随高度和时间的变化 二、气压随时间的变化
1、气压随时间变化的原因 水平气流的辐合与辐散：空气是可压缩流体，密度有变化 不同密度气团的移动 ：平流运动导致 空气的垂直运动 ：气柱内某高度上密度变化 2、气压随时间变化的周期性
约 1~3 hPa
约 3～20 hPa
* 压高方程的意义 —— 气压随高度变化的规律，即气压随高 度增加按照指数函数规律递减：低层气压递减幅度大、高层 气压递减幅度小；不考虑气温随高度变化时，用等温大气压 高方程计算（饱和湿空气中用虚温取代气温）；考虑气温随 高度变化时，用多元大气压高方程计算，气压递减得略快
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第四章 大气的运动
第二节 气压场
一、气压场的表示
2、等压面图和等高线
1）等压面图 —— 将某一等压面上相对于海平面的各 点的“高度”投影至海平面上绘制的等“高”线图
500hPa等压面图
气象学与气候学
等高线
800hPa等压面图（2011.03.22）
气象学与气候学
气象学与气候学
第四章 大气的运动
气象学与气候学
g＝9.780m/s2
500hPa
图 中 等 值 线 是 位 势 高 度 值
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第二节 气压场
一、气压场的表示
100 hPa 16000 m
对流层上层、顶层 200 hPa 12000 m 300 hPa 9000 m 500 hPa 5500 m 700 hPa 3000 m 850 hPa 1500 m 1013 hPa 0 m
第三节 大气的水平运动和垂直运动
一、力
气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、摩擦力
5、大气运动方程 ： G 、A 、 C 、 R 与空气运动状态的关系 大气运动方程： （直线运动） 风速 V 的 水平分量
（自由大气 R ＝0）
风速 V 的 垂直分量
气象学与气候学
水平运动时大 气为静力平衡
第四章 大气的运动
低 空 气 压 场 基 本 型 式
气象学与气候学
高 空 气 压 场 基 本 型 式
气象学与气候学
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第二节 气压场 二、气压系统的空间结构 ——气压与温度在空间上的配置状况
1、温压场对称系统：温度中心与气压中心重合 浅 薄 系 统 冷 高 深 厚 系 统 暖
单位气压高度差 （m/hPa） Rd T h＝ gP
第二节 气压场
一、气压场的表示 2、等压面图和等高线 2）位势高度 —— 位势米 H ：单位质量空气块在重力加速 度为 9.8 m/s2 时上升 1m 高度克服重力所做的功（J/kg）
g＝9.832m/s2
1 位势米＝ 9.8 J/kg gφZ H＝ 9.8 H 是位势米（J/kg） g＝9.801m/s2 Z 是几何高度（m） gφ 是纬度φ处的重力 加速度
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第一节 气压随高度和时间的变化 一、气压随高度变化
2、压高方程 2）等温大气压高方程 利用等温大气压高方程可计算： 根据不同高度上气压差和气柱的平均温度，求两处之 间的高度差（如飞机高度表原理） 根据某一高度的气压值和气柱平均温度，推算另一高 度的气压值（某气象台站据本地气压、海拔高度和本地 气柱平均温度，推算海平面气压） 由不同高度上的气压，求得两高度之间气柱平均温度
P2 P1 T1 T2 P2 P1 T1 T2 P1 > P2 T1 < T2
温 压 场 不 对 称 的 系 统
T1 > T2
暖
高压
冷
冷
低压
暖
水平面上等压线与等温线斜交（垂直）
气象学与气候学 地面到高空各水平面上气压梯度大小与方向皆不相同
第四章 大气的运动
第二节 气压场 二、气压系统的空间结构 ——气压与温度在空间上的配置状况
第一节 气压随高度和时间的变化 一、气压随高度变化
2、压高方程 海拔高度 （ m） 30000 16000 11000 5500 3000 气压 （hPa） 12 100 250 500 700 高度
1500 0
850 1000
气象学与气候学
气压
第四章 大气的运动
第一节 气压随高度和时间的变化 二、气压随时间的变化
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第一节 气压随高度和时间的变化 一、气压随高度变化
2、压高方程 3）多元大气压高方程 多元大气是不等温大气，气温要按照恒定的直减率 r 递 减。已知初始高度（如海平面）上气温 T0，则任意高度 上气温 T 由气温直减率得出，若已知海平面上气压 P0， 可据多元大气压高方程计算得出任意高度上的气压 PZ。
线速度
惯性离心力 C 的大小与物体线速度 V 平方成正比，与曲率半径向，不改变其运动速度 惯性离心力通常较小，但在低纬及快速运动空气中较大
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第三节 大气的水平运动和垂直运动
一、力
气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、摩擦力
1010 hPa 1012 hPa 1014 hPa
决定空气运动 方向与速度！
垂直气压梯度力 Gz 很大但与重力平衡而省略 水平气压梯度力 Gn 很小但持续作用能造成空 气快速运动，是空气水平运动的原因和动力 气象学与气候学
第四章 大气的运动
第三节 大气的水平运动和垂直运动
一、力
气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力、摩擦力
2、地转偏向力 A ：因地球绕自身轴转动而产生的惯性力称 为水平地转偏向力或科里奥利力
地球表面作用于某纬度φ上单位质量空气的地转偏向力为： A = 2 Vω sinφ = V f （ f 为地转参数或科氏参数） 地转偏向力只改变空气块运动方向，不改变其运动速度
风速相同的空气块所受到的地转偏向力随纬度增高增大 G 赤道上
同一高度上的点具有的气压值可能不同
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第二节 气压场
一、气压场的表示 气压场 —— 在实际的三维立体大气环境中，各个气层、 各个空气块的气压组合在一起，形成气压的空间分布 1、水平气压场的表示 —— 等压面和等压线
低压
高压
气象学与气候学
第四章 大气的运动
第二节 气压场
暖高压越高越强 冷低压越高越强
深 厚 系 统
低
浅 薄 系 统
气象学与气候学
暖低压越高越弱
冷高压越高越弱
第四章 大气的运动
第二节 气压场 二、气压系统的空间结构 ——气压与温度在空间上的配置状况
2、温压场不对称系统：温度中心与气压中心不重合 地面的高压中心轴线随高度逐渐向暖区高空偏斜 地面的低压中心轴线随高度逐渐向冷区高空偏斜
2、压高方程 1）通用压高方程 气压随高度增高而呈指数规律递减： 低层大气气压递减得快，高层气压递减得慢
低温时气压递减得快，高温时气压递减得慢
为计算方便引入均质大气、等温大气和多元大气概念 均质大气：假设密度不随高度变化（8000m以下） 等温大气：假设温度不随高度变化 多元大气：假设温度直减率 r 不随高度变化
1、气压随时间变化的原因 水平气流的辐合与辐散：空气是可压缩流体，密度有变化 不同密度气团的移动 ：平流运动导致 空气的垂直运动 ：气柱内某高度上密度变化 2、气压随时间变化的周期性 日变化：单峰型、双峰型、三峰型 年变化：陆地气压最高在冬季、最低在夏季，年较差较大， 高纬气压年较差大于低纬；海洋气压最高在夏季、最低在冬季， 年较差较小；高山地区气压最高在夏季、最低在冬季 非周期性变化：在高纬度地区最明显
高 度 m
气压 hPa 气象学与气候学
第四章 大气的运动
第二节 气压场
一、气压场的表示 3、等压线图 同一水平面上（海平面）各气压相等点的连线按照一 定气压间隔（2.5 hPa或 5 hPa）绘出的气压水平分布图
H
L
H
气象学与气候学
L
第四章 大气的运动
第二节 气压场
一、气压场的表示 4、气压场基本型式 高压、低压、脊、槽、鞍统称为气压系统
第三节 大气的水平运动和垂直运动 二、自由大气中的空气水平运动 1、地转风 —— 自由大气中，气压梯度力和地转偏向力平衡 时，空气做等速、直线的水平运动
4、摩擦力 R ：运动的空气受气层间相互牵制的作用力 （湍流摩擦力）和下垫面的阻力（外摩擦力） R ＝ －k V 摩擦力改变空气块运动方向，并改变其运动速度 G A C 1～2 km 摩擦层 （大气边界层） G A C 近地面层
气象学与气候学
自由大气层
R 30～50 m
第四章 大气的运动
第三节 大气的水平运动和垂直运动
暖
高压 冷 冷 低压 暖 气象学与气候学 这种等压面与等温面相互斜交的大气为斜压大气
第四章 大气的运动
第二节 气压场 二、气压系统的空间结构 ——气压与温度在空间上的配置状况
温 压 场 对 称 的 深 厚 系 统
冷低压
暖高压
水平面上等压线与等温线大致平行 高空气压梯度增大
气象学与气候学
第四章 大气的运动
温度和气压随高度发生变化 地面温度与气压的配置有对称系统和不对称系统 高空的温度与气压配置状况与近地面的不同 温压场结构对天气的形成和演变有重要影响