1 什么是大气环流地球大气在垂直方向分5 层的原理是什么 围绕

1 什么是大气环流地球大气在垂直方向分5 层的原理是什么 围绕 1. 什么是大气环流,地球大气在垂直方向分 5 层的原理是什么, 围绕地球的大气在全球范围展开的环流运动统称为大气环流，即地球大气对太阳辐射响 应的综合结果 即大气环流就是大范围的大气运动状态。 一般大气环流指全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度达数十公里以上，时间 尺度在 105s1.5 天以上的平均运动。 大气垂直分层的主要依据是气温(密度，成分)的垂直分布特点，不同大气层气温垂直 分布不同，因而空气的运动也不同，对人类的影响也不同。 对流层:极地 8km，中纬度 10km，赤道 12km a 地面是对流层大气主要的直接热源，离地面越近，受热越多，气温随高度升 高而降低，递减率为 0.6 摄氏度/100 米 b 上冷下热，有利于对流运动，对流运动显著 c 几乎全部水汽，固体杂质集中在该层，对流运动易成云致雨，天气现象复杂 多变 平流层:对流层顶到 50km a 臭氧吸收了大量的紫外线，下层温度随高度变化小，30km 以上温度随高度 迅速升高 b 上热下冷，大气稳定，水汽杂质少，云雨绝迹，能见度好，气流平稳，平流 运动为主，利于高空飞行 中层:平流层顶到 85km 基本上没有臭氧，不吸收紫外线，所以， ?以下，在这层大气里，气温随高度的增加而 下降的很快，到顶部气温已下降到-83下层气温比上层高，有利于 空气的垂直对流运动 热层:中层顶到 500km 空气密度很小，只含有大气总重量的 0.5,。暖层里的气温很高，处于部分电离 或完全电离的状态 外逸层:它是大气的最高层，高度最高可达到 3000 公里。这一层大气的温度也很高，空 气十分稀薄，受地球引力场的约束很弱，一些高速运动着的空气分 什么是热力环子可以挣脱地 球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空间中去2.流,三圈环流形成原理和科学假设是什么,由此产生的天气系统都有哪 些, 因温度分布不均而产生的环流称为热力环流，在地球上的极地和赤道之间、陆地与海洋 之间都存在着热力的差异，因此均可形成热力环流。 考虑了地球自转的条件，在存在相对于地球运动的时候，产生地转偏向力。北半球指向 右，南半球指向左。 假设:地表均一 缺点:不考虑地形的影响 热带环流 热带环流又称信风一反信风环流. 形成在赤道到 30?-35?之间。由于赤道地区气温高， 气流膨胀上升，高空气压较高，受水平气压梯度力的影响，气流向极地方向流动，受到 地转偏向力的作用，逐渐向右偏，(在南半球向左偏)。随着地理纬度的增高及风速的加 大，偏向力也逐渐加大，在纬度 30?,35?时，气流接近和纬圈平行，使从赤道上空流 来的空气在这里堆积下沉，使地面气压升高，形成高压，称为副热带高压带。在这里地 面气流分为两支，一支流向赤道，一支流向极地。其中流向赤道的气流在地转偏向力的 作用下，在北半球成为东北风，在南半球成为东南风，称为东北信风和东南信风。这两 支信风到了赤道附近辐合上升，在高空北半球吹西南风，在南半球吹西北风，称为反信 风，所以这样由信风反信风构成的热带环流(Hadley 环流)又称为信风(低空)—反信 风(高空)环流。赤道地区地表气压较低，于是形成赤道低气压带。在地表，气流从高 压流向低压，这样就形成了对由赤道到 30?,35?之间的闭合环流。 极地环流 极地环流形成在极地到 60?,65?之间。 极地空气极端寒冷，堆积形成极地下层的极地 高压，气流收缩下沉，气压高，下层空气由极地高压流向赤道方向，在地转偏向力的作 用下，北半球吹东北风，南半球吹东南风。在极地高压与副热带高压之间 60?,65?附 近相相遇，形成了锋面，称作极锋，此地区气流被迫抬升，因此形成副极地低气压带。 来自副热带高压带和极地高压带的南、北两股气流在副极地低压带处辐合上升，其中一 股由高空返回极地，在地转偏向力的作用下形成与低层 相反的气流，从而形成了极地与 60?,65?间的闭合环流，称为极地环流。 。中纬度环流 中纬度环流形成在 30?,60?之间。地表，副热带高压地区的气压较高，因此气流向极 地方向流动，低层由极地流向低纬的空气与副热带下沉流向极地的空气在副极地地区相 遇而辐合上升，在高空一部分流向副热带上空与热带来的高空气流合并，一起下沉完成 中纬度的间接环流。3. 冬夏季极地环流的特征如何,什么是极夜急流,请叙述我国冬季寒潮与极涡的联系。 1月 北半球 500 百帕平均图上，极地涡旋断裂为两个闭合中心，一个在格陵兰西侧与加拿大 之间，另外一个在亚洲的东北部，极地是一个槽区。 700 百帕平均图基本上与 500 百帕一样， 在 在新地岛 500 百帕平均图上有槽的地方， 700 百帕上是一个闭合的小低压，其他两个位于格陵兰与加拿大之间及亚洲东北部的低中心， 在 700 百帕上的位置比 500 百帕偏向东南。 地面图上，基本是一个高压带。但冰岛低压很强大，向大西洋的极圈伸出一个槽，约占 极地一半面积。 7月 气压系统明显减弱， 百帕极地涡旋中心在极地附近， 百帕低中心也在极点附近， 500 700 低压中心的轴线几乎垂直，地面图上除了在加拿大地区有一个闭合低压中心以外，其他 系统不明显。极地地区，地面图上多年平均气压是高压。 冬季极夜强烈辐射冷却，在平流层中也产生指向极点的水平温度梯度， 而且梯度相当大， 相应出现一支强西风急流，中心风速达 40 米/秒以上，最大可达 100 米/秒，通常称为极 夜急流。 极地环流异常情况很多，其中一种形势可导致北半球出现大范围持续严寒天气。冬 季，北极对流层中部一半是极地涡旋或极涡的槽区，但有时也会出现反气旋。若极地持 久地被暖性反气旋或暖脊所控制，就会使极地冷性涡旋分裂并偏离极地向南移动，导致 锋区位置比平均情况偏南，寒潮活动多而强烈。 据统计，在 10 个冬半年影响我国的 171 次寒潮中，有 102 次都在亚洲上空出现持久的 极涡，特别是其中最强的 6 次寒潮过程，极涡就在亚洲上空，位置明显偏南。在强寒潮 发生前，亚洲上空早已有一个稳定的强大极涡系统，并且一直维持到寒潮爆发以后。 1969 年 1 月，极地虽然没有反气旋中心，但从北太平洋却有暖脊伸向极地，极涡分裂 后中心分别位于北美和亚洲。我国大部份地区出现持久的低温天气，渤海海面出现几十 年来罕见的封冻现象。4. 什么是大气活动中心,全球海平面图上冬夏季有哪几个大气活动中心,北半球对流层 冬夏季大气环流形势有什么特征,平流层又如何, 分析多年平均海平面气压图可知，全球经常有 7—8 个巨大的高、低压区，一般称之为 大气活动中心。 1 月份北半球有西伯利亚高压、阿留申低压、冰岛低压、北美高压四个大气活动中心。 南半球有赤道低压，位于印尼到澳大利亚的西太平洋。另外，东南太平洋，南印度洋及 南大西洋各有一个高压，其中东南太平洋高压较强，印度洋高压最弱。 7 月北半球大气活动中心的分布几乎与 1 月相反，阿留申低压中心已消失，冰岛低压也 大为减弱，北美东北部为弱低压，只有以下三个大气活动中心:亚洲大陆为强大的低压 区，称为印度低压，低压中心经常在印度西北部;北太平洋与北大西洋为强大高压所占 据，分别称为太平洋副热带高压和大西洋副热带高压。 南半球正是隆冬，大洋上三个高压强度增强，澳大利亚大陆区也为高压区，所以有四个 高压中心。 7 月 500mb 多年平均图代表对流层中层冬季和夏季的水平环流图。 无论冬夏，极区都是一个低压区， 一般称为极地涡旋，简称极涡。极涡强度在 1 月最强， 7 月大为减弱。 1 月北半球中高纬西风带上有三个大槽，分别位于东亚沿岸、北美东岸以及东欧地区。 7 月份西风带整体显著北移，中高纬有四个大槽，分别位于北美东岸、 西欧、亚洲中部 及西太平洋。 冬季副热带高压强度弱，位置偏南(北纬 20 ?N 以南)高压不明显;夏季副热带高压 强，位置偏北，中心在 20—30 ?N 之间，在低纬太平洋、大西洋和北非大陆有明显的 高压中心，北非高压最强。另外，在印度半岛有(副热带)低压存在。 100 百帕北半球 1 月极涡强大，中高纬三个大槽还很清楚。7 月极涡减弱，范围收缩，而副热带高压非 常明显，亚非大陆为强大的高压所控制即著名的南亚高压。 10 百帕 1 月份对流层的三槽结构越往上越不明显，到了 10 百帕已变成近似于两槽结构，一个在 美洲大陆，另一个在亚洲大陆。极涡是冷性的，越往上越明显，强度越强。极涡中心四 周，约在 50—70N 有一强风速区，即为极夜急流。 对流层低层阿留申低压所在地区，平流层低层为暖性高压，越往上越强，即是阿留申高 压。 到了春季，南北温差大大减小，极涡明显减弱，范围也缩小。 到了夏季，平流层高层极区中心为一个近似同心圆的暖性高压所控制，整个半球盛行东 风环流，这时水平温度梯度已反转过来，变为极地暖而赤道冷。5. 什么是急流,全球有哪几个高空急流,请思考急流的动力学特性与天气的联系。 急流是指一股强而窄的气流带，急流中心最大风速在对流层的上部必须大于或等于 30 米/秒，它的风速水平切变量级为每公里 5 米/秒，垂直切变量级为每公里 510 米/秒。 极锋急流 急流中心的下方，有温度水平梯度很大的锋区，中心上方对流层顶断裂。 急流轴附近辐散、辐合的分布特点叠置于斜压性很强的极锋上，地面上就产生气旋和反 气旋，有时极锋急流还与地面上一串气旋、反气旋相对应。 极锋急流随着极锋而南北移动很大。冬季平均位于 4060?N，甚至还可能达到更低的 纬度;夏季平均位于北极圈附近。急流所在高度平均约在 300 百帕等压面上，中心最大 风速达到 105 米/秒。冬季较强，夏季较弱。 副热带西风急流 副热带西风急流是由 Hadley 环流的上层支 (向北值)携带低层大气在东风带获得的地球 角动量来维持的。由于温度经向水平梯度而引起的气压经向水平梯度随高度增大而增大， 所以角动量输送也随高度而增大， 在对流层顶附近达到最大。 副热带急流最大风速中心， 出现在对流层上部 Hadley 环流和 Ferell 环流汇合的中纬度对流层顶(250mb)与热带对 流层顶(100mb之间的断裂处附近。 副热带西风急流的风速垂直切变在对流层上部最大，500mb 等压面上强度大大减弱。极 锋急流则相反，在对流层中下部也较强。 副热带西风急流的风向和地理位置比极锋急流稳定得多，冬季位于 2030N 近乎定常， 这与 Hadley 环流位置和强度相当稳定有关。其强度和位置跟着 Hadley 环流的强度和位 置变化而变化，冬季强度强，夏季弱。夏季位置向北移动 15 个纬距左右，其轴基本上 呈东西向。 热带东风急流 夏季随着北半球西风带北移，赤道东风带也北移，在热带对流层顶附近约 100150mb 处，东风达到急流。亚洲地区在海陆对比和青藏高原热源的共同作用下，东风急流 是全球最强且最稳定的。 盛夏最强的平均东风，位于 1015N 附近的阿拉伯海上空，风速约 35 米/秒。6. 控制大气环流的基本因子是什么, 太阳辐射 大气环流形成与维持的基本能源是太阳辐射能 地球自转 地球自转产生地转偏向力，会影响大气以及其它物 体运动的方向; 摩擦作用 消耗大气中的动能，增加大气与地球之间的能量 交换; 地球表面的不均匀性 对季风的形成与维持起着至关重要的作用。7. 请叙述东亚地区的地形特征和热力特征。东亚季风的环流特点是怎样的,地形特征东亚地区位于全球最大陆地的东岸，又濒临最大的大洋-太平洋，西部有地形十分复杂的高原-青藏高原。热力特征—海陆之间的热力差异和高原的热力、动力作用，使得东亚地区成 为一个全球著名的季风区，具有冷干的冬季与热湿的夏季，天气气候差异比同纬度其他地区悬殊得多，相应的环流特征和天气过程也都具有明显的季节变化。东亚季风特点在对流层底部，由海陆差异造成东亚的四个大气活动中心(蒙古冷高、阿留申低压、印度热低压和太平洋副热带高压)几乎都是全球最强的气压系统，季节变化也最明显，风系转换也显著。冬季盛行偏北风、偏西风，夏季偏南风、偏东风。冬季天气干冷，夏季湿热，雨量大部分集中在夏季。对流层中部，由于海陆差异和高原的热力、动力的共同作用，东亚西风带平均环流的脊、槽，在冬、夏季也完全是相反位相。冬季，东亚上空 500 百帕等压面图上是一脊一槽(脊在高原北部，槽在亚洲沿岸)，高空基本气流为西北风;夏季则变成一槽一脊，即冬季的槽，夏季变为脊，冬季的脊，夏季变为槽，高空基本气流在 30N 以北为西风，30N 以南为偏东风。而在北美上空就没有这样的改变。8. 青藏高原的热力特征和动力特征如何影响东亚环流和我国天气, 青藏高原对东亚环流及天气过程的影响 冬季对流层下半部的西风带，受到高原阻扰而分为南、北两支，绕过高原，向东流去， 在对流层中、上部的气流则爬坡越过高原。这两种作用使得高原北部形成一个地形脊， 南部形成地形槽，它们对东亚的天气过程有很大影响。 冬季，从欧洲东移来的长波槽在高原邻近就开始减速减弱，往往还分为两段，远离高原 的北段迅速东移，至贝加尔湖附近才有可能重新加强，槽的南段或是切断变成冷涡，停 滞少动并渐渐就地减弱，或是绕过高原往东移去。当行星锋区位于高原上空时，平直西 风中的小槽是能越过高原的 冬季，高原对其四周的自由大气来说是个冷源，因而加强了南侧向北的温度梯度，使得 南支急流强而稳定。 孟加拉湾的地形槽(南支槽、印缅槽)，槽前的暖平流对于高原东部的天气过程影响很 大，是我国冬半年主要水汽输送通道，强的暖湿空气向我国东部地区输送，是造成该地 区持久连阴雨的重要条件，也使得昆明静止锋和华南静止锋能在较长时间内维持下去， 而且还是我国东部的江淮气旋、东海气旋生成的重要条件之一。 从孟加拉湾低槽的涡源中，东移的南支急流中的小波动，我国预报员称之为南支槽、印 缅槽，它们也是造成我国华南冬季阴雨天气的主要系统。 夏季，由于加热，高原对于周围的自由大气来说是个热源，它使高原上空大气的水平温 度梯度在高原北侧增大，在高原南侧变为相反方向(即指向南) 。根据热成风原理，高 原北侧的西风增大，高原南侧西风消失而被东风所取代。 高原对大气的摩擦作用使高原北侧的反气旋性涡度相应地明显起来，表现为在 700 百帕 天气图上常常有一个孤立的闭合小高压在祁连山东南侧的兰州附近生成并东移，小高压 东部的偏北风和高压南部的偏东风与这个季节西伸的太平洋高压脊西部的西南风之间 形成一条切变线。这是我国夏半年黄河流域降水的主要系统之一。切变线随着两侧气流 势力的对比变化而南北摆动，伴随着的雨区也南北移动。9. 我国四季的环流特征和天气特点如何, 冬季 10 月中旬以后东亚高空西风急流分为南北两支。急流强度逐渐加强达全年最强程度。整个中国大陆都在西风环流控制之下，西风带的平均大槽位于 140E 附近，强度明显加强。青藏高原北部 90E 附近为平均脊所在。我国上空基本气流是西北风。 地面上，蒙古的冷性高压强度达全年最强值，中心平均位于 100105E、4555N 附近，冷高的范围可达整个东亚地区， 相当稳定。这个季节里冷高的气流，愈向南，偏东分量愈大。 蒙古的冷性高压， 只有在高空有较大的低槽移来而地面气旋发展时才能在短时时间内受到破坏， 但是这往往又是诱导一次新的强冷高压入侵东亚地区的气压系统， 会造成一次强冷空气或寒 潮天气过程。 当这种过程结束后冬季风又会相对稳定一段时间， 整个冬季基本上就是这样一次次冷空气活动一再重复的过程。 同时， 南支急流中的孟加拉湾低槽的槽前西南气流不断向我国输送水汽， 与蒙古冷性高压向南输送的冷空气相遇而形成华南、昆明准静止锋，对我国南方天气影响很大。华南准静止锋上有时还会有气旋活动。 诱导强冷空气向南爆发的高空槽， 随西风带基本气流向东移动并加深， 最后变成大槽取代衰老的东亚大槽，于是东亚大槽经历了一次新陈代谢。 强冷空气活动结束时， 地面的气旋在高空槽前向东北移动并加深， 最后汇入亚洲东北部的阿留申低压，补充了它因为摩擦而消耗的能量与涡度，从而使它再生。因此在整个冬季，阿留申低压基本上维持稳定不变， 故又称之为半永久性的大气活动中心。 它与蒙古冷高一起是亚洲冬季天气形势的基本成员。 春季(1)南支西风急流于 36 月先后发生两次显著减弱，位置也向北移动约 5 个纬距。北支西风急流的强度和位置均少变化。 (2)西风带槽脊的平均位置没有大的变化，但强度减弱。(3)5 月份东亚大槽明显变得宽平，我国上空基本气流就由冬季西北风变成偏西风了。(4)在每天天气图上多小槽、小脊的活动，而且槽、脊的移动都很明显。低纬度热带系统开始活跃。(5)地面上因为大陆增暖较快，蒙古冷性高压减弱并西移到 75E 附近，阿留申低压也东移到 160W。(6)我国东北地区开始出现一个低压，鄂霍次克海为一个高压。(7)南亚的印度低压于 3 月份开始渐渐扩展到孟加拉湾、缅甸，形成一个低压带，华南开始出现偏南风。(8)4 月中旬以后偏南的夏季风就盛行起来， )因为冬季的两个大气活动中雨季也就逐渐开始。太平洋副热带高压向西伸展。(9 心向相反方向移动并减弱，南方出现了印度低压和西太平洋副热带高压。但是它们的实力还弱，高空的基本气流是较平直的西风，多小波活动，南、北两支急流仍然存在，并对应着两个锋区，所以这个季节里是我国气旋活动最频繁的季节。(10)气旋出现在北方的有蒙古气旋、东北低压和黄河气旋。出现在南方锋区中的有江淮气旋、东海气旋，与气旋相伴出现的还有移动性的小型反气旋，这就构成了春天天气多变的特点。夏季(1)南支急流消失，与北支急流合并成一支急流，位于 40N 附近。(2)西风带的平均槽、脊位相与冬季相反。东亚沿海出现高压脊取代原来的东亚大槽，在8090E 出现槽取代原来的平均脊。脊、槽强度都比冬季弱。(3)西太平洋副热带高压脊线由 15N 向北移到 25N 并继续向北移。(4)在 22N 以南出现了东风气流，随着副热带高压脊线逐渐向北移。在青藏高原南侧出现了全球最强的东风急流，中心位于 100150 百帕等压面上。 在东风急流的下方为印度西南季风气流。(5)印度的热低压大大加深。比海洋暖得多的亚洲大陆几乎都为热低压所控制。蒙古冷性高压和阿留申低压完全破坏。 副热带高压在我国东部实力增强。 我国西部则受性质不同的大陆副热带高压影响。(6)冷空气势力大大减弱，范围缩小，路径偏西。冷空气南下，在高空槽上表现为冷性低槽或冷涡，而在地面图上表现为冷性闭合小高或高压脊。 (7)锋面的斜压性也大大不如冬春两季，但它是我国大部分地区雨季中必不可少的角色， 雨带就发生在西太平洋副热带高压脊的西北部的西南气流与冷空气交绥的地方。 (8)由初夏经盛夏向秋季过渡的时期中，雨带随副热带高压脊线逐渐北移，67 月雨带停留在长江中下游，即是梅雨。7 月中旬梅雨结束，雨带北移到华北，长江流域相对干旱。但这时华南受热带天气系统影响，雨量又增多，进入另一雨量高峰期。(9)东风带系统随副热带高压脊线北移，一直可影响到 35N，台风影响范围就更广了。(10)冬季，我国天气过程是以西风带气流 操纵为特色， 比较单一稳定。而夏季则同时受东、西风带控制，影响的系统除了西风带槽脊、气旋、反气旋和锋面等以外，又有副热带高压和东风带的热带辐合带、东风波、台风等天气系统。(11)季风风系也比冬季复杂得多。北部是偏北风，南部有东南季风和西南季风。秋季(1)9 月份，东亚沿岸在 130E 附近平均槽开始建立，副热带高压势力减弱，并自盛夏最北的位置南撤，脊线退到 2530N，海上高压中心则向东南方移去。 (2)高空强东风开始南移，南支的西风带逐渐恢复。(3)地面上北方冷空气势力各地区冷空气活动增多。热带天气系统，除台风外，基本上很少能影响我国大陆。除华西、华南以外，各地区雨季基本结 (4)由于副热带高压仍维持在我国上空，但地面为冷高所控制，构成秋高气爽的天气特束。色。若副热带高压增强且稳定地控制某一地区时， 也会使该地区很热， (5) 成为秋老虎天气。但华西地区，秋季开始就阴雨连绵，直到冬季来临时雨季才结束，这方面与其他地区有所不同。