4空气的垂直运动分析课件.pptx

1、第四章 气 象 空气的垂直运动一、空气垂直运动的形成原因 二、空气垂直运动的种类及特点空气块所受的力 一、空气垂直运动的形成原因二、垂直运动的种类及特点（一）对流（二）系统性垂直运动 （三）大气波动 （四）大气乱流 （一）对流1.对流的概念和特征 对流的概念： 对流是指由于空气块与周围大气有温度差异而产生的,强烈而比较有规则的升降运动对流的特征1.垂直速度大，一般为110m/s； 2.水平范围小，一般是几千米到几十千米； 3.持续时间短，一般为几十分钟到几小时 对流产生的原因是气块温度与周围大气温度有差异 当空气块温度高于周围大气温度时，它将获得向上的加速度；反之则获得向下的加速度。2.对流产

2、生的原因gTTTtwdd3.对流冲击力概念：使原来静止的空气产生垂直运动 的作用力，称为对流冲击力。分为：热力对流冲击力（热力对流） 动力对流冲击力（动力对流） 热力对流冲击力热力对流冲击力是由于热力差异引起的。（白天受热上升，夜间冷却下降）动力对流冲击力动力对流冲击力是由于空气运动时受到机械抬升作用引起的。（如山坡迎风面）4.大气稳定度大气稳定度的判断-未饱和空气块干绝热直减率干绝热直减率结 论 1 ：未饱和空气块作垂直运动时，大气稳定度的判断：d 时不稳定 d 时稳定 = d 时中性 饱和空气块作垂直运动时， 大气稳定度的判断： m 时不稳定 m 时稳定 = m 时中性结 论 2 ：综上所

3、述可将大气稳定度分成三种情形： m（d） 绝对稳定 d（m） 绝对不稳定 md 条件性不稳定用层结曲线状和态曲线来判断的方法 n层结曲线：气层气温随高度变化的曲线。n状态曲线：气块温度随高度变化的曲线。 用层结曲线和状态曲线表示的大气稳定度 用层结曲线和状态曲线表示的大气稳定度 用层结曲线和状态曲线表示的大气稳定度 （二）系统性垂直运动概念： 大范围空气有规则的升降运动称为系统性垂直运动。系统性垂直运动的特点110cm/s， 几百几千1.垂直速度大，一般为110m/s； 2.水平范围小，一般是几千米到几十千米； 3.持续时间短，一般为几十分钟到几小时 对流的特征系统性垂直运动出现的地区 n大范

4、围空气的水平气流辐合、辐散区n冷、暖空气交锋区n地形抬升因为地面加热作用，造成气层不稳定以及高原上盛行的低因为地面加热作用，造成气层不稳定以及高原上盛行的低涡、切变线等天气系统造成系统性的运动称为辐合。涡、切变线等天气系统造成系统性的运动称为辐合。上升运动气流辐合上升中的“辐合”指的是气流从四周向中心流动，如果气流从中心向四周流动叫辐散。低层气流辐合引起上升运动摩擦层中低压区和高压区的气流结 论环保部：罕见幅合区致北京污染扩散难环保部：罕见幅合区致北京污染扩散难2015年年12月月27日京津冀及周边地区北部空气质量以良至轻日京津冀及周边地区北部空气质量以良至轻度污染为主，京津冀中南部和山东大部

5、以轻至中度污染为度污染为主，京津冀中南部和山东大部以轻至中度污染为主，山西南部和河南北部以中度污染为主，局部地区可能主，山西南部和河南北部以中度污染为主，局部地区可能出现重度污染。出现重度污染。25日下午日下午4时，环保部发布最新通报：截时，环保部发布最新通报：截至至25日上午日上午9时，京津冀及周边地区时，京津冀及周边地区70个地级及以上城市个地级及以上城市中，北京、东营、济南等中，北京、东营、济南等9个城市空气质量为严重污染，个城市空气质量为严重污染，廊坊、唐山、聊城等廊坊、唐山、聊城等16个城市为重度污染。个城市为重度污染。环保部紧急组织专家会商，结果表明，环保部紧急组织专家会商，结果表

6、明，24日上午，受弱冷日上午，受弱冷空气影响，北京市空气质量短时好转，至傍晚弱冷空气南空气影响，北京市空气质量短时好转，至傍晚弱冷空气南下趋势消失，风向转为弱偏南风，扩散条件维持不利；北下趋势消失，风向转为弱偏南风，扩散条件维持不利；北京周边地区出现小雪，受大气动力影响，市中心区形成北京周边地区出现小雪，受大气动力影响，市中心区形成北京市少见的辐合区，阻碍污染物向周边扩散。京市少见的辐合区，阻碍污染物向周边扩散。加之混合层高度自加之混合层高度自24日下午开始从日下午开始从500米降低至米降低至200米左右，米左右，并伴有短时接地逆温，形成非常不利的气象条件并伴有短时接地逆温，形成非常不利的气象

7、条件（三）大 气 波 动 n两层密度不同的空气发生相对运动，在其交界面上会出现波动。这种波动常出现在等温层和逆温层界面上（四）大气乱流 大气乱流是指空气不规则的涡旋运动，又称湍流或扰动气流。大气乱流的形成乱流涡旋是由大气中的气流切变引起的，气流切变是指气流间速度和方向的差异。1.热力乱流当气温水平分布不均匀时，就会产生大大小小的升降气流，由于它们之间有速度和方向的差异，就会形成乱流2.动力乱流当气流流过粗糙地表、丘陵和山区时，由于地表摩擦和地形扰动，会引起气流切变而形成乱流涡旋。山地乱流影响乱流强度的因子n热力因素n动力因素n大气稳定度 对飞行的影响“下冲气流下冲气流”是垂直风切变的一种形式，

8、就是一股很强的是垂直风切变的一种形式，就是一股很强的向下冲击的气流。大家看香港无线电视台向下冲击的气流。大家看香港无线电视台冲上云霄冲上云霄里里提到的提到的“微暴流微暴流”应该是应该是“微下击暴流微下击暴流”的简称，的简称，“下击下击暴流暴流”和和“下冲气流下冲气流”是一个意思。而这里的是一个意思。而这里的“微微”，并，并不是指强度弱，而是指范围小，一般影响在不是指强度弱，而是指范围小，一般影响在4000米及其以米及其以内范围的，就叫内范围的，就叫“微下击暴流微下击暴流”或者或者“微下冲气流微下冲气流”，而，而影响超过影响超过4000米范围的，叫米范围的，叫“巨下击暴流巨下击暴流”或者或者“巨

9、下冲巨下冲气流气流”。微下冲气流对飞机的影响，主要在飞机起飞或者微下冲气流对飞机的影响，主要在飞机起飞或者降落时。微下冲气流就像拧开水龙头让水流向下降落时。微下冲气流就像拧开水龙头让水流向下冲（此时是垂直风切变），接触到地面以后就要冲（此时是垂直风切变），接触到地面以后就要向四面八方辐散冲开（此时是水平风切变）。如向四面八方辐散冲开（此时是水平风切变）。如果这时候有一片树叶向着水流过去，刚开始是水果这时候有一片树叶向着水流过去，刚开始是水平方向的逆流而上，然后是被垂直方向的水流打平方向的逆流而上，然后是被垂直方向的水流打击，然后又是水平方向的顺流而下，在这种情况击，然后又是水平方向的顺流而下，

10、在这种情况下，树叶很容易偏离本来的方向，会变得很不稳下，树叶很容易偏离本来的方向，会变得很不稳定。而且，这一系列的过程非常短促，飞机在穿定。而且，这一系列的过程非常短促，飞机在穿过微下冲气流时，陡然升高又快速下降，如果本过微下冲气流时，陡然升高又快速下降，如果本身距离地面很近，就容易被拍在地面上。以目前身距离地面很近，就容易被拍在地面上。以目前飞机的性能来说，基本是无法抗拒微下冲气流的，飞机的性能来说，基本是无法抗拒微下冲气流的，所以最好的应对手段依然是所以最好的应对手段依然是躲。躲。 对飞机的影响，主要起飞或者降落时对飞机的影响，主要起飞或者降落时作 业 1.解释：夏季晴天午后，在机场经常见到地面风由草地吹向跑道的现象。2.为什么等温层、逆温层又叫稳定层和阻挡层？