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《水平气压梯度力》课件
水平气压梯度力
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 水平气压梯度力的定义 • 水平气压梯度力的影响 • 水平气压梯度力的实例 • 水平气压梯度力的应用 • 总结与展望
目录
CONTENTS
01
水平气压梯度力的定义
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
季风气候
在季风气候区，水平气压梯度力也是形成季风的重要因素之一。季风是由海洋和 陆地之间的温度差异引起的，而这种差异又受到水平气压梯度力的影响。因此， 季风气候的形成与水平气压梯度力密切相关。
对天气系统的影响
气旋和反气旋
水平气压梯度力是形成气旋和反气旋的重要因素之一。在气旋中，空气从中心向四周流动，受到水平气压梯度力 的影响；而在反气旋中，空气从四周向中心流动，也受到水平气压梯度力的影响。因此，气旋和反气旋的形成与 水平气压梯度力密切相关。
加强跨学科合作
气象学与物理学、化学、生物学等学科的交叉融合将有助 于更全面地理解水平气压梯度力的作用机制，推动相关领 域的发展。
THANKS
感谢观看
气变化，例如降雨、大风等。
气象灾害预警
在气象灾害如台风、龙卷风等发 生时，水平气压梯度力的大小和 方向变化可以帮助气象学家及时
发出预警，减少灾害损失。
在气候变化研究中的应用
气候模式模拟
气候变化研究中，水平气压梯度力是 重要的参数之一，用于模拟气候系统 的长期变化和预测未来气候趋势。
气候变化影响评估
未来研究方向与展望
完善理论体系
尽管现有的水平气压梯度力理论模型已经较为成熟，但仍 需不断对其进行完善和修正，以更好地解释和预测气象现 象。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
• 水平气压梯度力的定义 • 水平气压梯度力的影响 • 水平气压梯度力的实例 • 水平气压梯度力的应用 • 总结与展望
目录
CONTENTS
01
水平气压梯度力的定义
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
季风气候
在季风气候区，水平气压梯度力也是形成季风的重要因素之一。季风是由海洋和 陆地之间的温度差异引起的，而这种差异又受到水平气压梯度力的影响。因此， 季风气候的形成与水平气压梯度力密切相关。
对天气系统的影响
气旋和反气旋
水平气压梯度力是形成气旋和反气旋的重要因素之一。在气旋中，空气从中心向四周流动，受到水平气压梯度力 的影响；而在反气旋中，空气从四周向中心流动，也受到水平气压梯度力的影响。因此，气旋和反气旋的形成与 水平气压梯度力密切相关。
加强跨学科合作
气象学与物理学、化学、生物学等学科的交叉融合将有助 于更全面地理解水平气压梯度力的作用机制，推动相关领 域的发展。
THANKS
感谢观看
气变化，例如降雨、大风等。
气象灾害预警
在气象灾害如台风、龙卷风等发 生时，水平气压梯度力的大小和 方向变化可以帮助气象学家及时
发出预警，减少灾害损失。
在气候变化研究中的应用
气候模式模拟
气候变化研究中，水平气压梯度力是 重要的参数之一，用于模拟气候系统 的长期变化和预测未来气候趋势。
气候变化影响评估
未来研究方向与展望
完善理论体系
尽管现有的水平气压梯度力理论模型已经较为成熟，但仍 需不断对其进行完善和修正，以更好地解释和预测气象现 象。
水平气压梯度力
1030
风向垂直等压线, 由高压指向低压
2.风向的判断
情况二：水平气压梯度力+地转偏向力（高空，北半球）
（hPa） 502
504
506
508
510
气压梯度力 地转偏向力
风向
风向平行 于等压线
2.风向的判断
情况三：：水平气压梯度力+地转偏向力+摩擦力
（hpa)
（近地面，北半球）
1002 1004 1006
风向
பைடு நூலகம்
2.地面还是高空？
M
A 3.M、N哪一处风大？理由
风向应该如何确定？
1.水平气压梯度力 (由高压指向低压,垂直于等压线)。 2.地转偏向力
（北半球向右偏，南半球向左偏）地转 偏向力的方向与风向垂直
3.摩擦力
方向与风向相反
风力大小如何判断？
同一等压线图上，气压差异越大，水 平气压梯度力越大，即等压线密集，风 力大。
（hpa) 1000
M
1002
N
1004
1004
1008
1006
1012
①
M
②
996 998 1000
④
③
某地实际大气的风向图
1002
1004 1006
N 1008
1010 1012(hpa)
1. 图中箭头表示的含义是:
① 水平气压梯度力 ②
③ 地转偏向力
④
风向 摩擦力
2.图中M和N处风力哪一处较大？理由
（二）大气水平运动——风
气压梯度：单位距离内的气压差
比较A. B. C三点的气压梯度
1000
1000
1004
大气物理学课件完整PPT
水平气压梯度一般为多少？
d t x y z （1）大陆型：一年中气压最高值 出现在冬季，最低值出现在夏季，气压年变化值很大，并由低纬向高纬逐渐增大。
程
2、不同密度气团的移动
（二）辐散、辐合与垂直运动
u , v , w x y z
u 0 x u 0 x
空气的散度 辐散 辐合
立方体中的总散度等于三个偏导数之和 1ddtuxyvw z
( ) （3） 2、不同密度气团的移动
x y z t 气压梯度是一个空间矢量，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差（ΔP）除以其间的垂直距离（ΔN），可
用下式表示：
一、气压梯度（pressure gradient)
水平气压梯度力的大小为
当或
时
((u)(v)(w ))0 （4）
( t )z
g
dz
z t
对于地面，有
(p0 ) t
g
0
dz
t
[(u)(v)(w )] 连续方程
x y z t
代入
(
p0
)
g
dz
t
0 t
得到
( p 0) g( u v )d zg (u v )d zg (w )dz t 0 x y 0 x y 0 z
水平方向上的 速度辐散、辐 合
气压梯度力（ pressure gradient force) 气压梯度存在时，单位质量的空气所受的力叫气压梯度力，其大小与气压梯度成正比，与空气
密度成反比。
或 则在 时间内，流入这小立方体中总净质量为：
（三）引起局地气压变化的原因
方
二、水平气压梯度力的大小和方向 可以分为以下三种类型：
1duvw0 （9） 将（7）式代入（5）式，得到：
d t x y z （1）大陆型：一年中气压最高值 出现在冬季，最低值出现在夏季，气压年变化值很大，并由低纬向高纬逐渐增大。
程
2、不同密度气团的移动
（二）辐散、辐合与垂直运动
u , v , w x y z
u 0 x u 0 x
空气的散度 辐散 辐合
立方体中的总散度等于三个偏导数之和 1ddtuxyvw z
( ) （3） 2、不同密度气团的移动
x y z t 气压梯度是一个空间矢量，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差（ΔP）除以其间的垂直距离（ΔN），可
用下式表示：
一、气压梯度（pressure gradient)
水平气压梯度力的大小为
当或
时
((u)(v)(w ))0 （4）
( t )z
g
dz
z t
对于地面，有
(p0 ) t
g
0
dz
t
[(u)(v)(w )] 连续方程
x y z t
代入
(
p0
)
g
dz
t
0 t
得到
( p 0) g( u v )d zg (u v )d zg (w )dz t 0 x y 0 x y 0 z
水平方向上的 速度辐散、辐 合
气压梯度力（ pressure gradient force) 气压梯度存在时，单位质量的空气所受的力叫气压梯度力，其大小与气压梯度成正比，与空气
密度成反比。
或 则在 时间内，流入这小立方体中总净质量为：
（三）引起局地气压变化的原因
方
二、水平气压梯度力的大小和方向 可以分为以下三种类型：
1duvw0 （9） 将（7）式代入（5）式，得到：
大气的水平运动风ppt课件
3、读“风的形成示意图”，回答下列问题。(11分)
(1)该图表示 近地面 (近地面或高空)风向图，判断的依是
风向与等压线斜交
。
(2)此风是在 北 半球，判断理由是 地转偏向力向右偏
。
(3)图中的b表示 风向
，c表示 地转偏向力 。
(4)图中a的特征是
与等压线垂直，由高压指向低压
。
(5)图中A、B两地中，风速较大的是 B 地，原因
风向 ——风向与等压线有一夹角
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
影响风的三种力比较
三种力
力的方向
水平气压梯度力
垂直于等压线，由高压 指向低压
对风向影响 决定风向
地转偏向力
与风向垂直
影响风向 南左北右
风向
——风向平行于等压线
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水平气压梯度力+地转偏向力+摩擦力（近地面）
（hPa） 1000
1005
1010
1015
气压梯度力 （北半球近地面）
地转偏向力
摩擦力 与风向相反，既改变风向，又改变风速
F2 1010
d.只改变风向， 不改变风速；
地转偏向力 (北半球)
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
3、摩擦力：方向——与风向相反。
大小——跟地面状况有关。 作用：降低风速
(1)该图表示 近地面 (近地面或高空)风向图，判断的依是
风向与等压线斜交
。
(2)此风是在 北 半球，判断理由是 地转偏向力向右偏
。
(3)图中的b表示 风向
，c表示 地转偏向力 。
(4)图中a的特征是
与等压线垂直，由高压指向低压
。
(5)图中A、B两地中，风速较大的是 B 地，原因
风向 ——风向与等压线有一夹角
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影响风的三种力比较
三种力
力的方向
水平气压梯度力
垂直于等压线，由高压 指向低压
对风向影响 决定风向
地转偏向力
与风向垂直
影响风向 南左北右
风向
——风向平行于等压线
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
水平气压梯度力+地转偏向力+摩擦力（近地面）
（hPa） 1000
1005
1010
1015
气压梯度力 （北半球近地面）
地转偏向力
摩擦力 与风向相反，既改变风向，又改变风速
F2 1010
d.只改变风向， 不改变风速；
地转偏向力 (北半球)
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
3、摩擦力：方向——与风向相反。
大小——跟地面状况有关。 作用：降低风速
空气的水平运动.ppt
（三）惯性离心力（Centrifugal force）
单位质量的空气在作曲线运动时，所受 到的惯性离心力为：
C V2 r
（四）摩擦力（Friction force）
摩擦力又分为内摩擦力（亦称为湍流摩 擦力）与外摩擦力。其合力为：R=-kV
摩擦层 自由大气
（五）大气的运动方程
根据牛顿第二定律可 知，单位质量空气 的运动方程可表示
14. 写出x、y、z方向的气压梯度力的表达 式，并说明气压梯度力的物理意义。
15. 写出地转偏向力的表达式，说明地转偏 向力有何特点。
dt z
二、自由大气中的空气水平运动
（一）地转风：
概念：气压梯度 力和地转偏向力 平衡时的风。
地转风的方向： 北半球背风而立， 高压在右，低压 在左；南半球相 反，即称为风压 定律。
地转风的大小 GA
即 1 P 2V sin n
Vg
பைடு நூலகம்
1
2 sin
P n
dV
G
A R
g
dt
为：
对于大规模空气的水 平运动，可以忽略 w和摩擦力的影响， 由上三式即可得自
du 1 P 2v sin R dt x dv 1 P 2u sin R dt y
由大气的运动方程。 dw 1 P g
G
1
P
水平气压梯度力为Gn
1
P n
垂直气压梯度力为Gz
1
P z
3）热力环流的形成
（二）地转偏向力（Coriolis force）
《水平气压梯度力》课件
水平气压梯度力对气候的影响
水平气压梯度力是影响气候的重要因素之一。它通过影响 风的方向和强度，进而影响热量、水分和气体的分布和传 输。这些因素又进一步影响气候的形成和变化。
在全球范围内，水平气压梯度力对气候的影响主要体现在 季风、洋流和气候带等方面。例如，季风的形成与季风带 的气压差异和水平气压梯度力有关，而洋流的形成则与海 陆分布和水平气压梯度力有关。
随着观测技术的发展，对水平气压梯度力的观测越来越精确，有助于更深入地了解其实 际效应。
观测数据分析
通过对大量观测数据的分析，研究者们不断深化对水平气压梯度力在全球气候系统中作 用的认识。
水平气压梯度力的数值模拟研究进展
数值模拟精度
研究者们致力于提高数值模拟对水平气压梯 度力的模拟精度，以更准确地模拟气候系统 的演变。
影响
促使空气从高压区流向低压区。
水平气压梯度力的形成机制
空气在水平气压梯度的作用下开始运 动。
随着气体的流动，受到地球自转偏向 力的影响，最终形成风。
水平气压梯度力的方向判断
根据水平气压梯度的方向判断水平气压梯度力的方向：水平气压梯度力的方向与 等压线垂直，从高压指向低压。
在北半球，由于受到地转偏向力的影响，风向相对于水平气压梯度力向右偏转； 在南半球，风向相对于水平气压梯度力向左偏转。
水平气压梯度力对天气系统的形成和演变的影响
天气系统的形成和演变与水平气压梯度力密切相关。例如，锋面、气旋和反气旋等天气系统的形成和 移动都受到水平气压梯度力的影响。
当水平气压梯度力发生变化时，天气系统的移动路径和强度也会发生变化，从而影响天气的形成和演 变。例如，当锋面受到水平气压梯度力的影响时，锋面可能会变得更加活跃或减弱，导致天气的变化 。
《水平气压梯度力》课件
未来展望
气象预测的发展趋势
随着科技的进步，气象预测 将更加准确和可靠。
航空器设计的新技术
未来航空器设计将会结合水 平气压梯度力的特性，实现 更高效和安全的飞行。
区域性风能发电的推广 应用
借助水平气压梯度力，可以 利用风能更好地满足能源需 求。
参考文献
• 相关书籍 • 研究论文 • 网度力是指地球大气中气压在水平方向上的变化所产生的力量。它对气象、航空器控制、风能 发电和建筑设计等领域都具有重要意义。
影响因素
• 大气压力变化 • 空气密度的变化 • 高度、温度等环境因素的影响
应用领域
气象预报
通过水平气压梯度力的变化，可以对天气进 行预测和预报。
风能发电
利用气压差产生的水平气压梯度力，可以驱 动风力发电机发电。
航空器飞行控制
水平气压梯度力是飞机、直升机和无人机飞 行控制的重要因素。
建筑结构设计
在建筑结构设计中，需要考虑水平气压梯度 力对建筑物的影响。
实验演示
通过实验演示可以更好地理解水平气压梯度力的作用。实验操作方法简单明了，实验结果的分析与解释 能让人更直观地了解其原理。
水平气压梯度力
海陆风
白天陆地升温快 （相对为热源）
海风
海洋升温慢 （相对为冷源）
冷
陆风
热
陆地
海洋
山谷风
谷风
增温快 （热源）
增温快 （热源）
增温慢 （冷源）
山风
降温快 （冷源）
降温快 （冷源）
降温慢 （热源）
热力环流的实例——城市风 高压
冷高压
郊区
热 低压
市区
冷 高压
郊区
热
力
地面_冷__热__不均
环
流
空气垂直运动
3.大气运动的最简单的形式是:
A 气旋和反气旋
B风
C
C 热力环流
D 大气环流
4、下列有关大气运动的说法，正确的是： (____A_C __) A、各地冷热不均是引起大气运动的根本原因 B、气压差异是形成大气运动的原动力 C、水平气压梯度力是形成风的直接原因 D、近地面附近的风向垂直于等压线
下下一页步
2）.从高压指向低压
3）等压线越密集，水平气压梯度力越大。
3.地转偏向力
a.北半球向右偏， 南半球向左偏；
水平气压 梯度力
b.垂直于空气的运动 方向(即风向)；
（百帕） 1000 1005
c.由低纬向 高纬增大；
1010
地转偏向力 （北半球）
风向的判断
1、只受水平气压梯度力的影响（理想状况）
风向垂直等压线
1030
1020 1010
1010
1020 1030
A
水平气压梯度力
B
实际风向
课堂练习
1.引起大气运动的根本原因是:
D
A 海陆间热力差异 B 太阳风的驱动作用
白天陆地升温快 （相对为热源）
海风
海洋升温慢 （相对为冷源）
冷
陆风
热
陆地
海洋
山谷风
谷风
增温快 （热源）
增温快 （热源）
增温慢 （冷源）
山风
降温快 （冷源）
降温快 （冷源）
降温慢 （热源）
热力环流的实例——城市风 高压
冷高压
郊区
热 低压
市区
冷 高压
郊区
热
力
地面_冷__热__不均
环
流
空气垂直运动
3.大气运动的最简单的形式是:
A 气旋和反气旋
B风
C
C 热力环流
D 大气环流
4、下列有关大气运动的说法，正确的是： (____A_C __) A、各地冷热不均是引起大气运动的根本原因 B、气压差异是形成大气运动的原动力 C、水平气压梯度力是形成风的直接原因 D、近地面附近的风向垂直于等压线
下下一页步
2）.从高压指向低压
3）等压线越密集，水平气压梯度力越大。
3.地转偏向力
a.北半球向右偏， 南半球向左偏；
水平气压 梯度力
b.垂直于空气的运动 方向(即风向)；
（百帕） 1000 1005
c.由低纬向 高纬增大；
1010
地转偏向力 （北半球）
风向的判断
1、只受水平气压梯度力的影响（理想状况）
风向垂直等压线
1030
1020 1010
1010
1020 1030
A
水平气压梯度力
B
实际风向
课堂练习
1.引起大气运动的根本原因是:
D
A 海陆间热力差异 B 太阳风的驱动作用
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C
2
B 郊A区
市区
.
郊A区 B
3
图中环流画法错误的是：（ B ）
A
B
C
D
冷
热
陆海Leabharlann 谷.4三. 大气的水平运动：——风
水平面上存在着气压梯度，就产 生了促使大气由高压区流向低压 区的力，叫水平气压梯度力。
1.水平气压 梯度力
a. 垂直于 等压线
b .由高压 指向低压
.
（百帕） 1000 1005 1010
作
（高空）
水 平 运 动 所
(使风向垂直于等压线)
地转偏向力
如果没 有摩擦 力,风向 平行于 等压线
受 作
(使北半球风向右偏, 南半球风向左偏)
（近地 面）三 种力共 同作用 下,风向 与等压 线斜交
用
地面摩擦力
力
（与空气的运动方向. 相反）
9
泾渭分明
影响风的三种力比较
作用 概 力念
对风速风向的影响
C·
·D
请比较下列位置的气压高低：
B·
·A
A >D
.
B >C
11
一、等压线专题
1、有关知识点 ⑴对于同一地点而言，气压总是随高度的增加而递减。
⑵高压和低压都是针对同一水平面上的气压差异而言。
C·
·D
请比较下列位置的气压高低：
B·
·A
A >B
.
C >D
12
一、等压线专题
1、有关知识点 ⑴对于同一地点而言，气压总是随高度的增加而递减
⑵冬季（北半球1月、南半球7月）大陆内部有高气压
1月——北半球冬季. 、南半球夏季
24
5、根据闭合等压线判断天气状况
低气压中心附近（气旋）→阴雨天气 高气压中心附近（反气旋）→晴朗天气
.
25
.
26
.
27
.
28
谢谢
精选文档尽在此间
.
29
低气压中心 ——中心气压低，四周气压高。
低压槽 ——等压线由低气压中心向外凸出的部分。
鞍部
——两个高压和两个低. 压交错分布的中间区15域。
3、根据等压线疏密判断风力 等压线密集处
单位距离内气压差异大 水平气压梯度力大
风力越强
相反风力越小
.
16
4、风向的画法
在弯曲等压线图上，确定任一地点的风向，可按以下步骤进行：
⑵高压和低压都是针对同一水平面上的气压差异而言
⑶等压面凸起的地方为高压区，下凹的地方为低压区
C·
·D
请比较ABCD的气压高低：
B·
A·
A>B>C>D
.
13
2、等压线（面）图的判读。
（1）、基本气压场 低压、高压、低压槽、高压脊、鞍部
.
14
（2）判断气压场
高气压中心 ——中心气压高，四周气压低。
高压脊 ——等压线由高气压中心向外凸出的部分。
水平气 压梯度 力
促使大气有高压区 流向低压区的力
既影响风向, 又影响风速
地转偏 促使物体水平运动 向力 方向产生偏转的力
只影响风向, 不影响风速
摩擦力 地面与空气之间相 既影响风速(降低风
互作用产生的阻力 速),又影响风向
.
10
补充知识：一、等压线
1、有关知识点 ⑴对于同一地点而言，气压总是随高度的增加而递减。
1004
1006
1008
1010
气压梯度力
地转偏向力
地转偏向力方向：垂直风向
风向
.
7
3.地面摩擦力:
请依据图中风向，画出空气运动时的受力情况
水平气压 梯度力
风向
（百帕） 1000 1005
1010
（北半球）
地面摩擦力
地转偏向力
摩擦力方向：与风向相反 .
8
空气产生水平
大
气
水平气压梯度力
运动的原动力
1、等压线值大小的确定： 顺着风向，等压线数值减小。 2、南北半球的确定：水平气压梯度力 →风向 右偏→北半球
水平气压梯度力 风向→左偏→南半球 3、近地面和高空位置的确定：
近地面的风向：风向与等压线斜交
高空中的风向：风向与等压线平行
戊图
己图
近地面 .
高空 20
二、根据风向可判读
1、等压线值大小的确定： 顺着风向，等压线数值减小。 2、南北半球的确定：水平气压梯度力 →风向 右偏→北半球
水平气压梯度力 风向→左偏→南半球 3、近地面和高空位置的确定近：地面的风向：风向与等压线斜交
高空中的风向：风向与等压线平行
北半球 庚图
南半球 辛图
.
21
.
22
4、根据海平面气压分布判断季节 ⑴夏季（北半球7月、南半球1月）大陆内部有低气压
7月——北半球夏季. 、南半球冬季
23
4、根据海平面气压分布判断季节 ⑴夏季（北半球7月、南半球1月）大陆内部有低气压
1030
1020 1010
1010
1020 1030
A
水平气压梯度力.
B
实际风向 18
二、根据风向可判读
1、等压线值大小的确定： 顺着风向，等压线数值减小。 2、南北半球的确定：水平气压梯度力→风向 右偏→北半球
水平气压梯度力 风向→左偏→南半球
A<B<C 北 半 球
.
南
D<E<F
半 球
19
二、根据风向可判读
5
2.地转偏向力
a.北半球向右偏， 南半球向左偏；
水平气压 梯度力
b.垂直于空气的运动 方向(即风向)；
（百帕） 1000
c.由低纬向 高纬增大；
1005 d.改变大气运动方向
1010 但是不改变速度
地转偏向力 （北半球）
.
6
在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风
（hPa）
（北半球高空）
1002
第一步：在等压线图中，按要求画出与该点相邻的等压线垂直的 虚线箭头（由高压指向低压，但并非一定指向低压中心）， 表示水平气压梯度力的方向。
第二步：确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右（北 半球）或左（南半球）偏转300~450角画出实线箭头，即 为经过这点的风向。
.
17
深化拓展
在下图中绘出北半球近地面A、B 两种气压状况下的大气运动情形
低气压
高气压
低气压
高气压
低气压
高气压
B
A
C
地面冷热不均形成的空气环流——叫热力环流 热力环流——是大气. 运动的最基本形式 1
地 面
大 气运动
冷 热 不
一.热力环流——是大气运动的最基本最简单的形式
低气压
高气压
低气压
均
形
成
的
空
气
环
流
——
叫 热
高气压 (遇冷)
力
环
流
B
低气压 (受热)
A.
高气压 (遇冷)