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23大气的运动

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  大气中热量和水汽的输送,以及各种天气变化,都是通过大气运动实现的。大气运动的能量来源于太阳辐射。由于各纬度获得的太阳辐射能多少不均,造成高低纬度间温度的差异,这是引起大气运动的根本原因。大气的运动有垂直运动和水平运动之分。大气的垂直运动表现为气流上升或气流下沉;大气的水平运动即是风。

热力环流

  由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。
  如图2.9所示,A地受热多,近地面空气膨胀上升,到上空聚积起来,使上空的空气密度增大,形成高气压;B、C两地受热少,空气冷却收缩下沉,上空的空气密度减小,形成低气压。于是,在上空,空气便从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散。
  在近地面,A地空气上升后向外流出,这就使A地近地面的空气密度减小,形成低气压;B、C两地因有下沉气流,近地面的空气密度增大,形成高气压。于是,近地面的空气又从B、C两地流回A地,以补充A地上升的空气,从而形成了热力环流。
  综上所述,近地面空气的受热或冷却,引起气流的上升或下沉运动。空气的上升或下沉,导致同一水平面上气压的差异。气压差异又形成大气的水平运动。

大气的水平运动—风
  地表受热不均,使同一水平面上产生了气压差异。我们把单位距离间的气压差叫做气压梯度。只要水平面上存在着气压梯度,就产生了促使大气由高气压区流向低气压区的力,这个力称为水平气压梯度力。在这个力的作用下,大气由高气压区向低气压区作水平运动,这就形成了风。可见,水平气压梯度力是形成风的直接原因。

城市风

  由于城市人口集中并不断增多,工业发达,居民生活、工业生产和汽车等交通工具每天要消耗大量的煤、石油、天然气等燃料,释放出大量的人为热,因而导致城市的气温高于郊区,使城市犹如一个温暖的岛屿,人们称之为“城市热岛”。通常,城市的年平均气温可比郊区高出0.5~1℃。当大的环流微弱时,由于城市热岛的存在,引起空气在城市上升、在郊区下沉,在城市与郊区之间形成了小型的热力环流,称为城市风(图2.10)。由于城市风的出现,城区工厂排出的污染物随上升气流而上升,笼罩在城市上空,并从高空流向郊区,到郊区后下沉。下沉气流又从近地面流向城市中心,并将郊区工厂排出的污染物带入城市,致使城市的空气污染更加严重。为了减轻城市的大气污染,在城市规划时,一定要注意研究城区上空的风到郊区下沉的距离。一方面将污染严重的工业企业布局在城市风的下沉距离之外,避免这些工厂排出的污染物从近地面流向城区。另一方面,应将卫星城建在城市风环流之外,以避免相互污染。

  水平气压梯度力垂直于等压线,并指向低压(图2.11)。如果没有其他外力的影响,风向应该与气压梯度力的方向一致,即风向垂直于等压线。但是,当风一旦形成,马上就会受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向,北半球向右偏转,南半球向左偏转。地转偏向力只改变风的方向,不能改变风的速度。高空大气中的风向,是气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果,风向与等压线平行(图2.12)。

  近地面的风,还受到摩擦力的影响。摩擦力是指地面与空气之间,以及运动状况不同的空气层之间互相作用而产生的阻力。摩擦力对风有阻碍作用,可减小风速。近地面大气中的风向,是气压梯度力、地转偏向力与摩擦图2.12 在气压梯度力与地转偏向力共同作用下形成的风(北半球)力共同作用的结果,风向与等压线之间成一夹角(图 2.13)。

  在实际的海平面等压线分布图上,等压线是弯曲的,形成一个个低压和高压中心。风向与前面所述规律一样,在北半球近地面大气中,低压中的空气,在气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下,按逆时针方向旋转辐合;高压中的空气,在气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下,按顺时针方向旋转辐散(图2.14)。

活动
1.做一两个小实验,证明热力环流的存在。
(1)烧一锅开水,注意观察锅里沸腾的开水,中间水向上冒,锅边水往下沉。
(2)在室外安全的地方点燃一小堆纸,注意观察纸片和灰烬显示出的空气流动路线,即纸片和灰烬从火堆上升,在空中流向四周,又从火堆四周下沉,然后又进入火堆。
2.目测风向风力。

(1)目测风力。如表2.2,根据风对地面物体的影响而引起的各种征象,将风力大小分为13级(0~12级)。
(2)目测风向。根据风对地面物如炊烟、旗帜、布条展开的方向及人体的感觉等方法,按八个方位进行估算(图2.15)。

  按照上面的方法,目测当时当地的风力和风向。


作者:along 来源:本站原创 发布时间:2004年07月29日
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