4ch3wind风4hr.pptx
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第三章风大气水平运动Wind本章要点;风的基本度量自由大气中的风地转风、梯度风、热成风摩擦层中的风地方性的风海陆风、山谷风、峡谷风、焚风风对飞行的影响大气环流、季风、急流对流层顶1风的方向、速度与测量n风向风向:
风的来向(360或16个方位)n风向tu.htmn风速风速单位单位:
米/秒(m/s),n千米/小时(km/h)海里小时(nauticalmile/h),即节(Knot)。
n换算关系:
n教材p290二m/skm/hknot风的测量风的测量风的测量方法风的测量方法:
目力估计风力等级表、风袋仪器探测风向风速仪、测风气球、多普勒测风雷达常用仪器常用仪器:
风向风速仪风向风速仪测量近地面风测风气球测风气球探测高空风风袋风袋(windsock)便于观测跑道区的风向风速多普勒测风雷达多普勒测风雷达探测机场区域内一定高度风的分布,利飞机起降。
轻风(风袋飘)微风和风(风袋45度)强风(风袋平)大风飓风2形成风的几个力形成风的几个力
(1)水平气压梯度力(G)PressureGradientForce:
大小:
与水平气压梯度成正比。
方向:
与水平气压梯度一致。
(2)地转偏向力(A)CoriolisForce:
大小:
A=2Vsin.方向:
垂直于物体的运动方向,在北半球指向右。
(3)摩擦力(R)Friction:
大小:
R=-KV.方向:
与V相反。
(4)惯性离心力(C)CentrifugalForce:
大小:
C=mV2/2.方向:
与V垂直,由曲率中心指向外缘。
HorizontalPressure-gradientForceHorizontalPressure-gradientForce气压梯度力,是大气运动的原始驱动力气压梯度力,是大气运动的原始驱动力PressureGradientForcedirectedfromhightolowPressureGradientForcedirectedfromhightolowpressure.htmpressure.htmPressuredifferencescreateaforcefromhigherpressuretolowerpressurewhichresultsinwind.DeflectionForceofEarthRotationDeflectionForceofEarthRotation地转偏向力,只改变地球上物体运动的方向。
地转偏向力,只改变地球上物体运动的方向。
大小正比于风速,大小正比于风速,SINSIN;方向指向物体运动方向的右方向指向物体运动方向的右方。
方。
CoriolisForceanartifactoftheearthsrotation.htmCoriolisForceanartifactoftheearthsrotation.htmTheCoriolisforcedeflectswindstotherightintheNorthernHemisphere.ItiscausedbytheEarthsrotation.TheCoriolisforceislessatthesurfaceduetoweakerwind.Coriolisforcehastheleasteffectonwinddirectionattheequator.Windiscausedbypressuredifferenceswithwindflowingfromhigh-pressureareastolow-pressureareas.Whentheisobarsareclosetogether,thepressuregradientforceisgreater,whichresultsinastrongerwind.Coriolisforcetendstocounterbalancethehorizontalpressuregradient,causingwindtoflowparalleltotheisobars.
(1)、地转风:
气压梯度力与地转偏向力平衡时的风。
(2)、风压定律:
地转风的风向垂直于气压梯度力,即平行于等压线,在北半球,背风而立,高压在右,低压在左。
南半球反之。
GeostrophicWindwindsbalancedbytheCoriolisandPressureGradientforces.htm自由大气中的风自由大气中的风Geostrophicwind地转风地转风(3)、梯度风:
气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力平衡时的风。
*梯度风也是沿等压线吹的,在北半球高压中为顺时针方向,即遵守风压定律。
GradientWindnon-geostrophicwindswhichblowparalleltoisobars.htm自由大气中的风自由大气中的风Gradientwind梯度风梯度风Ahigh-pressureareaorridgeisanareaofdescendingair.Thegeneralcirculationofairinahigh-pressureareaintheNorthernHemisphereisoutward,downward,andclockwise.Ananticycloneisahigh-pressurearea.Alow-pressureareaortroughisanareaofrisingair.Thecirculationofair(windsystem)inalow-pressureareaintheNorthernHemisphereiscyclonic,i.e.,counterclockwise.Thus,whenflyingintosuchalow-pressurearea,thewinddirectionandvelocitywillbefromtheleft(counterclockwise)andincreasing(windsaregreaterinhigh-pressuresystemsthanlow-pressuresystems).Alow-pressureareaisgenerallyanareaofunfavorableweatherconditions.WhenplanningtripsfromeasttowestintheNorthernHemisphere,youwouldgosouthofahighandnorthofalowtofindtailwinds.TheCoriolisforcepreventswindfromflowingdirectlyfromhigh-pressureareastolow-pressureareasandproducestheassociatedcirculations.热成风:
由于水平温度梯度而引起的上下气层风的变化规则与地转风规则相似:
热成风与平均温度线(或等厚度线)平行,背热成风而立,高温在右,低温在左。
北半球中纬度对流层中,南暖北冷,西风随高度增加而增大对流层上部常见强西风。
暖平流,风向随高度增加会顺时针偏转,风速增大。
冷平流,风向随高度增加会逆时针偏转,风速增大。
ColdAdvection冷平流WarmAdvection暖平流风场、气压场、温度场时空分布、时空变化及其间关系研究,可以揭示天气发生发展变化的规律(不作要求)自由大气中的风自由大气中的风ThermalWind热成风热成风(4)、北半球摩擦层风,斜穿等压线高压到低压。
小于地转风速。
WindsnearthesurfaceWindsaffectedbyfriction.htm北半球摩擦层中,低压中心的空气以反时针方向向低压中心辐合。
Convergence辐合Divergence辐散摩擦层中的风摩擦层中的风IntheNorthernHemisphere,high-pressureaircirculates(anticyclonic)a.Outward,b.Downward,c.Clockwise.Alow-pressureareaortroughisanareaofrisingair.WindisweakeratthesurfaceduetofrictionbetweenwindandtheEarthssurface.4.在赤道地区1000米高空,作水平直线运动的空气质点所受的水平作用力主要有A水平气压梯度力和惯性离心力;B水平气压梯度力和地转偏向力;C水平气压梯度力和摩擦力摩擦越大,偏离地转风的倾斜越大,风速越小。
摩擦层风随高度的变化:
北半球,随高度增加,摩擦层的风速增大,风向右偏。
1.Atlowerlevelsoftheatmosphere,i.e.,nearthesurface,frictioncausesthewindtoblowacrossisobarsintoalowbecausethefrictiondecreasesthewindspeedandCoriolisforce.白天陆上空气增温迅速,等压面上升。
高空水平气压梯度由陆上指向海上,陆地空气流向海洋。
造成海洋低层空气气压升高,气压梯度指向陆地,低层空气从海面流向陆地白天低层吹海风白天低层吹海风。
(夜晚相反,低层吹陆风。
)SeaBreezesaresultofunevensurfaceheating.htmOffshoreFlowAloftprecursortotheseabreezeatthesurface.htmSeaBreezeDevelopscoolerairflowsonshore.htm山谷风原理相同。
夜晚吹山风。
3、局地对流、局地对流LocalConvectionDevelopmentofconvectivecirculationiscausedbythecooler,denserairsinkingtoforcethewarmairupward.Convectivecirculationassociatedwithseabreezesiscausedbylandabsorbingandradiatingheatfasterthanwater.迎风坡,上升凝结降水,潜热释放。
湿绝热降温。
背风坡,干绝热升温。
山脚T高于迎风坡。
Katabaticwindflowsdownslopebecomingwarmeranddrier.4、风飞行起飞降落阶段:
机型风与跑道的夹角。
起飞滑跑距离公式L起飞滑跑=(V离地-V逆风风速)2/2a航线飞行阶段:
顺风,逆风,侧风。
见中文p1875、大气环流AtmosphericCirculation大气环流:
大范围(水平几千大气环流:
大范围(水平几千km,垂直,垂直10km以上,时间以上,时间3天以上)大气运动状态,天以上)大气运动状态,是各种尺度天气系统的活动背景。
是各种尺度天气系统的活动背景。
大气运动的尺度:
行星尺度大气运动大气环流、对流层顶、急流、副热带高压天气尺度大气运动气旋反气旋、西风带槽脊、台风中小尺度大气运动雷暴三圈环流模式高纬度有热量净支出。
低纬度有热量净收入。
(年平均)大气10km以下温度随纬度升高而降低。
单圈环流模式单圈环流模式(若地球静止)(若地球静止)成因:
对流成因:
对流三圈环流模式(北半球为例)形成赤道地区空气受热上升,高层等压面向北倾斜,气压梯度力使空气向北流动。
随着纬度增加,地转偏向力增大,高空向北的气流右偏。
到30N附近转为西风气流。
副热带有西风急流。
副热带有西风急流。
稳定的西风带阻止了由赤道上空源源而来的空气继续北上,堆积起来,使地面气压升高。
高层来自热带的暖湿空气边向北运动边辐射冷却,空气密度不断加大,产生下沉运动。
干暖的下沉带位于2035N,形成副副热带高压带热带高压带。
(副热带地区干旱沙漠)30N附近的下沉空气在低层向南、向北流动。
向南的空气受地转偏向力右偏,成为东北信风东北信风。
南北半球在低纬度的信风在赤道地区形成赤道辐合带赤道辐合带(热带辐合带)。
这样,在赤道30N之间形成一个热力驱动的环流圈:
热带热带Hadley环流圈环流圈(信风环流圈)。
赤道上升高空向北并右偏30N下沉低空向南并右偏。
30N附近的下沉空气在低层向北流动的一支空气也受地转偏向力右偏,成为中纬度西南气流中纬度西南气流(盛行西风带)。
极地空气因热量支出,冷却下沉向南流动,右偏形成东北气流(极地东风带极地东风带)。
极地干冷下沉向南的东北气流与副热带暖湿向北的西南气流相遇,形成极锋极锋。
沿极锋上升的暖空气沿极地下沉的冷空气爬升到高空,向北一支受地转偏向力右偏,形成极锋西风急流极锋西风急流,到达极地冷却下沉。
在高纬度形成极地极地Hadley环流圈环流圈。
沿极锋爬升的气流在高空向南的一支到副热带下沉,形成中中纬度纬度Ferrel环流圈环流圈。
这是一个间接环流圈,最弱。
三圈环流模式的缺陷:
中纬度高空实况观测为西风带,但按照三圈环流模式,Ferrel环流的高空支却是弱偏东风。
地面流场地面流场三条风带:
高纬东北风带、低纬东北信风带、中纬西风带。
高空流场高空流场:
几乎全为西风带。
其中两个西风最大区:
极锋西风急流、副热带西风急流。
气压带气压带:
赤道低压带、副热带高压带、极地高压带。
GeneralCirculation大气环流NortheastTrade东北信风SoutheastTrade东南信风HadleyCell哈得莱环流FerrelCell费雷尔环流PolarCell极地环流简答题简答题说出三圈环流模式中各环流圈的名称、位置。
说出三圈环流模式中各环流圈的名称、位置。
说出北半球盛行风带的名称、位置。
说出北半球盛行风带的名称、位置。
说出北半球各气压带的名称、位置。
说出北半球各气压带的名称、位置。
用用热热力力驱驱动动环环流流的的观观点点说说明明北北半半球球副副热热带带高高压压的形成。
的形成。
用三圈环流的观点解释北半球低纬东北用三圈环流的观点解释北半球低纬东北-东南东南信风带、中纬度西风带的形成。
信风带、中纬度西风带的形成。
对流层中层对流层中层中纬度盛行西风。
气温南高北低,西风随高度增大。
对流层高空急流。
冬季冬季,冷大陆上气压高,海洋上气压低。
我国位于大陆高压东部,盛行偏北风偏北风。
夏季夏季,暖大陆上气压低,海洋上气压高;我国位于大陆低压东部,盛行偏南风偏南风。
季风MONSOON季风季风:
大范围盛行风向随季节显著变化的风。
相应的天气气候特点也发生变化。
成因一,海陆热力差异成因一,海陆热力差异。
如亚洲东部季风成因二,行星风带随季节南北移动成因二,行星风带随季节南北移动。
如亚洲南部的印度季风,赤道10N。
我国季风气候特征冬季风:
寒冷干燥的冬季偏北风来自中高纬度的内陆。
夏季风:
夏季来自太平洋,印度洋的偏南风,气候温暖湿润。
受季风影响,我国气候特点大致如下:
1大部分地区是冬冷夏热,四季分明的气候;2东北东北北部长冬无夏,春秋相连;两广两广地区长夏无冬,秋去春来;青藏青藏高原海拔4500米以上地区全年皆冬,而南海诸岛又是常年如夏;云南云南中南部地区则是冬无严寒,夏无酷暑,四季如春的气候。
降水的季节变化中国的降水主要集中在夏季,年降水量由东南沿海向西北内陆递减。
而且主要雨带出现季节性的推移。
6急流JetStream急流:
位于对流层上部和平流层中的狭窄强风带。
急流轴线上的风速最低30m/s。
尺度:
长几千km万km,宽几百几千km,厚几km风速:
一般5080m/s,冬季可150180m/s。
200hPa、300hPa:
温带急流、SubtropicalWesterlyJet副热带西风急流副热带急流例子水平纬向分布急流轴准水平,大致纬向分布。
急流轴附近风切变很强,湍流也强。
急流轴上风速分布不均匀,大小风速区交替出现。
季节和纬度变化:
冬季强,位置偏南南。
Thejetstreamisanarrow,disjointed,wanderingriverofmaximumwinds.Itmoveswithpressureridgesandtroughsintheupperatmospherenearthetropopause.Itblowsfromagenerallywesterlydirectionandbydefinitionhasaspeedof50kt.ormore.Thejetstreamisnormallystrongerandfarthersouthinthewinter.Thejetstreamisnormallyweakerandfarthernorthinthesummer.垂直剖面上,急流轴位于200hPa附近急流晴空颠簸位置急流晴空颠簸位置急流北侧下方13km处急流上方对流层顶倾斜、断裂处Temperatureandwindvarygreatlyinthevicinityofthetropopause,andmaximumwindsandnarrowwindshearzonesgenerallyoccurnearthetropopause.Maximumwindsassociatedwiththejetstreamoccurinthevicinityofbreaksinthetropopauseonthepolarsideofthejetcore.Thejetstreamtypicallyoccursatthetropopauseinanareaofintensifiedtemperaturegradients.急流云系特征:
宽阔盾状卷云区,卷云线,横向波动云系。
急流的判断见书中文p1901.ThejetstreamandassociatedCATcansometimesbevisuallyidentifiedbylongstreaksofcirrusclouds.2.Acurvingjetstreammeansthereareabruptweathersystemchangeswhichlendthemselvestomoreviolentturbulence.Whenhigh-levelmoistureisavailable,cirruscloudsformontheequatorialsideofthejetstream.Astrongwindshearcanbeexpectedonthelow-pressuresideofa100-kt.jetstreamcore.高空急流中的飞行高空急流中的飞行1.急流对飞行的影响急流对飞行的影响顺急流飞行可增大地速,节省燃料,缩短航行时间;逆急流飞行时则相反。
横穿急流飞行,会产生很大的偏流,对领航计算和保持航向都有影响。
在穿越高空急流时最易产生飞机颠簸。
2.急流中飞行应注意的事项急流中飞行应注意的事项
(1)选择航线高度时,绝对不要选择在飞机最大升限的高度上。
顺着急流进入急流轴中飞行时,应从急流轴的一侧保持平飞状态进入,同时进入角应小于30角,以免偏流过大。
(2)在急流中飞行,首先要查明飞机与急流轴的相对位置。
(3)当发现颠簸愈来愈强时,通常改变高度300400米,偏离航线5070千米即可脱离。
(4)在急流中飞行时,如果发现云的外形不断迅速变化;而且水平云带非常散乱时,则表示这种云内的乱流较强,往往引起强烈颠簸,因而应尽量避免在这种云内飞行。
(5)飞行人员及乘客应及早系好安全带。
对流层顶顶高随季节、纬度变化。
(暖高冷低)Theboundarybetweenthetroposphereandthestratosphereisthethinlayercalledthetropopause.Temperatureandwindvarygreatlyinthevicinityofthetropopause.Itisassociatedwithanabruptchangeinthetemperaturelapserate.对流层顶飞行特点对流层顶飞行特点:
1、顶下冰晶云使飞机表面起电;积雨云顶免进恶劣能见度、颠簸、积冰、闪电、雹击。
顶下常有尘烟聚集,大气透明度差。
顶倾斜、断裂处为颠簸区,改变高度或航向避免颠簸。
2、顶上气流平稳、空气干洁、能见度良好,低温发动机效率高。
简答:
对流层顶附近的飞行特点。
简答:
对流层顶附近的飞行特点。
(参考)
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