第3章 气旋和反气旋汇总
天气学分析——第三章 气旋与反气旋
大气中存在着各种大大小小的涡旋，其中有的逆时针旋转， 而有的顺时针旋转，我们把它们中的大型水平涡旋，分别称为气 旋和反气旋。气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的 重要天气系统。它们的发生、发展和移动对于各地区、各纬度之 间的热量交换、水汽输送和广大地区的天气变化有着很大的影响。 因此，研究气旋和反气旋的发生和发展规律是天气分析预报的一 项重要任务。 本章主要讨论大尺度温带气旋和反气旋的主要特征及其发生、 发展的机制。关于高空大型暖性高压、冷性低压及热带低压、副 热带高压等将在以后各有关章节讲述。
四、系统的空间结构
气压系统随高度的变化决定于气压场和平均温度场（或厚度 场）的配置情况，即温压场的结构。在静力平衡条件下，由于暖空 气中气压随高度递减比冷空气中慢，因此，即使底层等压面的高度 在暖空气中比冷空气中低，但到一定高度后，等压面高度在暖空气 中将会比在冷空气中高。这就是说，在一定高度以上，气压梯度或 位势梯度的方向，将由原在底层中从冷区指向暖区而变为从暖区指 向冷区。于是，原来在底层是高压的区域到高层对应位置的上空将 变成低压区域。因此，到达一定高度处，高压区便与暖区近乎重合， 而低压区便与冷区近乎重合。
反气旋的范围比一般气旋大得多，大的反气旋可以和最大的 大陆或海洋相比（例如：冬季亚洲大陆的反气旋，往往占据整个 亚洲大陆面积的四分之三）。
二、气旋和反气旋的强度
气旋、反气旋的强度一般用其中心气压来表示。气旋中心 气压值愈低，气旋愈强；反之气旋愈弱。
地面气旋的中心气压值一般在970—1010百帕之间。发展 的十分强大的气旋，中心气压值可低于935百帕。强台风中心 气压值还要低得多。
在气压场上，气旋又称低气压（简称低压），反气旋又称高 气压（简称高压）
高中地理-气旋与反气旋
低压(气旋)
受热
空间示意图
气旋的气流在水平方向上从 四周流向中心,使气旋中心的空 气在垂直方向上被迫上升。空 气在上升过程中温度降低，其中 所含水汽容易成云致雨。所以每 当气旋过境时，云量就会增多， 常常出现阴雨天气。夏秋季节， 在我国东南沿海经常出现台风， 就是热带气旋强烈发展的一种特 殊形式。
• 1.气旋(低气压)
• 1>中心气压低---气流由四周流向中心: • a.北半球逆时针. • b.南半球顺时针. • 2>中心气流上升---阴雨天气. • 如:我国夏秋季节的台风.
什么叫反气旋?
南半球的反气旋
反气旋的天气状况
• 2. 反气旋(高气压)
• 1>中心气压高---气流由中心向外流出. • A.北半球顺时针. • B.南半球逆时针. • 2>中心气流下沉---天气晴朗. • 如:我国夏季的伏旱和冬季的干冷风.
课题：大气运动的主要形式—源自 气旋与反气旋第三节 大气运动的主要形式 -----气旋与反气旋
低气压： 凡等压线闭合，中心气压 低于四周气压的区域，叫 做低气压。
高气压： 凡等压线闭合，中心气压 高于四周气压的区域，叫 做高气压。
提问？
北半球低气压的气流是怎样流动的？
北半球的气旋
南半球的气旋
高中地理知识点：气旋与反气旋知识点总结
高中地理：气旋与反气旋知识点总结
一、低压气旋
气旋(cyclone)是指北(南)半球，大气中水平气流呈逆(顺)时针旋转的大型涡旋。
在同高度上，气旋中心的气压比四周低，又称低压。
气旋：北逆南顺
气旋的气流从四周向中心辐合，中心空气上升，易遇冷凝结致雨，多阴雨天气。
每年夏秋季节盛行的台风
是气旋的杰出代表
二、高压反气旋
反气旋：北顺南逆
反气旋的气流从中心向四周辐散，中心空气下沉，水汽不易凝结，多晴朗天气。
01
冷性反气旋：寒潮
受蒙古西伯利亚高压的影响
秋末到第二年初春
从蒙古西伯利亚的冷空气南下影响中国
02
暖性反气旋：伏旱
受副热带高气压带的影响
每年夏天7、8月份
在长江中下游地区
经历了长期高温天气
称之为伏旱
做一下课堂总结。
《气旋与反气旋》课件
反气旋的形成也受到其他因素的影响，如地形、地表温度和湿度等，这 些因素可以改变气流的方向和速度，从而影响反气旋的形成和移动路径 。
气旋的特征
中心气压低，周围气 压高，具有强烈的上 升气流。
天气多变，通常伴随 着降水、大风、风暴 等天气现象。
。
风
反气旋中心气流下沉， 形成晴朗、干燥的天气
，风力较小。
气温
反气旋控制下，气温相 对较高，天气晴朗。
气压
反气旋中心气压较高， 周围空气向中心流动较
少。
04
气旋与反气旋的实例分析
实例一：飓风的形成与影响
总结词
飓风是气旋的一种，其形成与特定的气 象条件和地理位置有关，对人类社会和 自然环境造成巨大影响。
VS
详细描述
飓风的形成需要热带海面水温高、低气压 、风向辐合以及强对流天气等因素。飓风 的风暴潮、降雨和强风等灾害性天气可造 成严重的财产损失和人员伤亡。例如， 2005年的卡特里娜飓风给美国路易斯安 那州和密西西比州造成了巨大的破坏。
实例二：温带气旋对欧洲气候的影响
总结词
温带气旋是影响欧洲气候的重要天气系统之一，其活动对欧 洲的天气和气候变化具有重要影响。
副热带高压在夏季常常北移，导致南方地区出现高温和干旱，而北方地区则可能出现洪 涝和暴雨。例如，2013年夏季，副热带高压异常北移，导致中国北方出现大范围暴雨
和洪涝灾害。
05
总结与展望
总结
内容回顾
难点解析
梳理了气旋与反气旋的基本概念、形成机 制、分类以及影响等方面的知识点，帮助 学习者巩固所学内容。
气流从中心向四周辐 合，旋转方向北半球 为逆时针，南半球为 顺时针。
第三章气旋与反气旋
第三章气旋和反气旋——温带锋面气旋（地面）第 1节气旋，反气旋的特征和分类一、定义：气旋——气旋是占有三度空间，在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。
在北半球，气旋范围内气流作逆时针旋转，南半球相反。
反气旋——反气旋是占有三度空间，在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。
在北半球，反气旋范围内气流作顺时针旋转，南半球相反。
二、气旋和反气旋的水平尺度图形气旋水平尺度平均1000 公里反气旋水平尺度>>气旋，几千 ~上万公里三、气旋和反气旋的强度1．地面气旋中心气压平均：970~1010 hpa地面反气旋中心气压平均：1020~1030 hpa2．强度变化气旋：P P0 “加深”；tt反气旋：P“减弱”；Ptt“添塞”“增强”3．对温带气旋、反气旋，冬季比夏季强；气旋在海上比陆地上强，反气旋则反之四、气旋和反气旋的分类1．气旋图形地理分类温带气旋热带气旋热力分类锋面气旋热带气旋：台风、热带低压无锋面气旋地方性气旋下垫面加热地形影响锋前热低压：高空暖平流2．反气旋地理分类：极地反气旋，温带反气旋，副热带反气旋热力分类：冷性反气旋，暖性反气旋第 2 节涡度和涡度方程一、涡度涡度——流体质块速度的旋度r ur表达式V1．＂ z＂坐标系相对涡度表达式1w v iu w v uyz zxjkxy∵大气运动主要是准水平 ,垂直涡度是主要的zvu—— ①xy说明意义： 图形设 u=0uvyx则yyarctgxx∵ yv b v a tv t∴vxtd v 0 气块做逆时针（气旋式）旋转 dt xdv 0 气块做顺时针（反气旋式）旋转dtxv表示气块与 x 轴平行的边界转动的角速度xu 同理表示气块与 y 轴平行的边界转动的角速度yv u 气块做气旋式旋转——正涡度x 0yv u 气块做反气旋式旋转——负涡度x 0yv u表示整个气块绕垂直轴的旋转——垂直涡度分量xy2．“ P ”坐标系的相对涡度表达式Pv x Pu —— ②y P天气图上定性判断涡度2v0 南风为正v图形0 北风为负y x图形u∴槽线上为负涡度0yv0∴脊线上为负涡度x3．地转风涡度表达式u g g z 1f y f y地转风v g g z 1f x f x代入②式得v g u g g 2 z 2 z 1 2 2 g 2Z 1 2gx y f x2 y2 f x2 y 2 f——③f4．热成风涡度表达式u T 1 2 1 1 hf y y f y热成风1 1 hv T 2 1f x x f x 代入②式得到：T v T u T 1 2 h 2h 1 2 h——④x y f x 2 y2 f5．自然坐标系中涡度表达式——直角坐标ur u V cosV ＝v V sinv u V sin Vcosx y yxsin VV cosVcosVV sinx y y y取自然坐标系，并取x 轴与 S 轴相切，则β =0∴VV VksV V V——⑤n n R s nsVk s：曲率3讨论⑤式的各项意义①Vk s 曲率涡度∵ V>0∴ Ks>0 气旋性曲率 0 正涡度Ks<0反气旋性曲率0 负涡度风速越大，曲率越大——涡度越大 天气图上图形槽线上具有曲率涡度极大值脊线上具有曲率涡度极小值 ②V切变涡度nV 气旋式切变0 正涡度 0 nV 反气旋式切变0 负涡度0 n切变越大——涡度越大图形 图形 天气图上急流区：图形∴ 高空西风急流北侧为正涡度高空西风急流南侧为负涡度6．绝对涡度——在绝对坐标系ur ur ur V a V V eur urV a ：绝对速度V上式 得到：ur：相对速度V e ：牵连速度aea ：绝对涡度：相对涡度e ：行星涡度urrr ∵ V eR∴ V eR图形取自然坐标∴ eV e V e V e V e 2R n R ne2行星涡度大小为地球自转角速度两倍 行星涡度方向与地球自转角速度的方向一致4∴绝对涡度 a2其垂直分量a2 sinf注意：北半球0 ， f中高纬大尺度运动~ 10 5 , f ~ 10 4二、涡度方程1．“P ”坐标系中的垂直涡度方程由水平运动方程u u u u u u u u z z fv fv L n ⑦u uv vwp pg gt t x x y yx xu u u u v v v v v v w v vg gz zfu fu L n ⑧t tx xy y p p y y做运算：⑦⑧ （注意：v u ， f 0, f 0 ）yxxytP绝对涡度个别变化d fu v fu v L ny —— ⑨dtPxPx y相对涡度的局地变化u v f fuvfu vu vL ntxyxyP y P x P—— ⑩x P2．讨论⑩式的物理意义①相对涡度平流ur uv V xy图形u0 正涡度平流 xu0 ，负涡度平流xur沿着气流方向，相对涡度减小，V0 ，正涡度平流urt0 ，负涡度平流0 沿着气流方向，相对涡度增加，Vt天气图应用图形槽前脊后有正的涡度平流 槽后脊前有负的涡度平流 槽脊线为涡度平流零线局地涡度增加局地涡度减小5正圆形的高，低系统涡度平流为零 ②地转涡度平流f f f vuvyvxy北半球 f>0,f 2 siny图形 f 随纬度增加而增大， f 客观分布南小北大v0 南风v 0, 有负地转涡度平流，0,局地涡度减小tv0 北风v 0, 有正地转涡度平流，0,局地涡度增加t天气图上的应用 图形槽前脊后偏南风，有负地转涡度平流 槽后脊前偏北风，有正地转涡度平流 实际上定性判断短波槽以相对涡度平流为主长波槽以地转涡度平流为主——稳定，西退③相对涡度的垂直输送图形P0 相对涡度随高度增加P上升运动0, 负涡度平流，0,局地涡度减小Pt下沉运动0,正涡度平流，0,局地涡度增加PtP0 相对涡度随高度减小0 上升运动0,正涡度平流， 0, 局地涡度增加Pt0 下沉运动0,负涡度平流， 0, 局地涡度减小Pt④涡度倾侧项 图形u v y Px Pu u 随高度减小，在负 y 方向，产生切变涡度 0P0 ω随 y 轴增大y6∴uy 0 ，水平涡度倾斜Pt0，涡度增大（产生正的垂直涡度）反之u 0 ，水平涡度倾斜，0 ，涡度减小（产生负的垂直涡度）P y t⑤散度项f u v x y北半球，f （大一个量级）0, f, f 0f 0, f , f 0u v0 水平辐散0 局地涡度减小x y tu v0 水平辐合0 局地涡度增加x y t空气辐合产生正涡度，气流做气旋式旋转空气辐散产生辐涡度，气流做反气旋式旋转图形3，涡度方程的简化u x v vfPu v f u vt y y y P x P x y 10 10 10 10 10 10 10 11 10 11 10 10d ff u v上式简化：dt x—— 11 y∵ f∴ d f f u vdt x y对于不可压缩，水平无辐散天气d f绝对涡度守恒dt7第三节位势倾向方程与ω方程一、位势倾向方程1， 公式推导由简化的涡度方程 d ffuvdt xy代入连续方程 u vxyPur ffV—— 13tP设大气是准地转，代入地转风公式：12gf2urf 2f V gfg—— 14tP再由热流量方程d ln 1 d dtC p T dt1ur1 d展开VP—— 15tC p T dtAR对T 1000C P取对数后并求导（等压面上p=const ）P11 T tTt代入状态方程 TP P 1比容RR11t1t1同理可得到1 1 ur1 R d 代入 15式VP C p P dttur R dVtC p P dtP静力稳定度参数P8ur R d—— 16tV gC p P dt用静力学方程P 代入上式urR d —— 17ttV gPC p P dt作运算 f2(17)P222ur2fff R d f 2—— 18P 2tV g PPC p P P dtP将 14+18 式，消去P 项2 f22ur f gf 2 urf 2 R dP 2f V gP PV gP C P P P dtt—— 19 位势倾向方程2，讨论 19 式各项的物理意义①左端项2f 2 2P2t t设tsin kx sin ly sin mpt则222ty 2 ttk 2 sin kxsin ly sin mpk 2L 2ttx 2t2m 2同理P2ttt∴2f 22k2l2m2P 2t tt2f 220 等压面位势高度降低P 2t t即f 2220 等压面位势高度升高P2tt9ururur ②地转风绝对涡度平流f V gf g f V ggV g furta.地转风相对涡度平流V ggurVv gg ggurVv g gg g00n 正n 涡n 度nn 平流 n n0 n 等n 压n 面n 位n 势n 高n 度降低t t00n 负n 涡n 度nn 平流 0 n n0 等nn 压n 面n 位n 势n 高n 度升高t t天气图应用 图形槽前脊后为正的相对涡度平流，等压面高度降低 槽后脊前为负的相对涡度平流，等压面高度升高 槽脊线上涡度平流为零，等压面高度无变化∴相对涡度平流使槽脊东移（短波槽） ，对槽脊的发展不起作用b.地转涡度平流ur urfV gfVgy∵ f 0f 0y∴ 图形天气图应用 图形ur0 urf0 槽前脊后偏南风 V g ，则 V g 高ur 0 urf0 槽后脊前偏北风V g ，则 V g低有负地转涡度平流，0 ，等压面位势高度升t有正地转涡度平流，0 ，等压面位势高度降t槽脊线上为西风，地转涡度平流为零，等压面位势高度无变化∴地转涡度平流使槽脊西退（长波槽） ，对槽脊发展不起作用 ③厚度平流随高度的变化项f 2urV gP PPt代入静力学方程P1RT，有：PurR urPV gP PV g TPurv V T T 00 n 暖n 平n 流∵ ur冷平流v T 0V T 0 n n n10urur uuruurvgTRRRgnnn 冷冷平n 平流nnn 流随n nnn 随高高度n 度减n 减弱nn 弱，g n ，即n 即0, g g nnnnnnnnn0,, 等nn 压n 面n 位n 势n 高n 度n 降g n 低vVV 0TTT 00 0VV v0,0,,v∴PPPPPPP PPPPPururururRR暖平暖流平随流高随度高减度弱减，弱g 即，即等压面位势高度升高v gTRg0,gvVV g 0TTT 00nnn0n nnn n nnn n n n nV n nV v0,nnnnnnnnn g 0,00,n n n n n n nv n g nP P PPPPPPPPP ∵在实际大气中 , 冷暖平流一般随高度减弱 ∴暖平流层 , 高空等压面升高 , 有利于高空脊发展 冷平流层 , 高空等压面降低 , 有利于高空槽发展④非绝热加热随高度的变化项f 2 R d C P P P dttf 2 Rd >0, 非绝热加热随高度增加 ,d C P P P dt0 ,等压面位势高度降低dt f 2 Rd <0, 非绝热加热随高度减小 ,d C P PP dt0 ,等压面位势高度升高dt补充：冷暖平流在天气图上的应用①等压面图上冷暖平流的判断ura ） Vv TT00 n 暖nn 平流ur Vv T00 n 冷n 平n 流 图形等温线与等高线有交角处有温度平流 等温线与等高线没有交角处无温度平流b ） T 24T 24 ＞０ 暖平流 T 24 ＜０ 冷平流②温度槽脊落后于高度槽脊图形槽线附近有冷平流，等 压面高度降低 有利于槽脊发展脊线附近有暖平流，等 压面高度升高③温度槽脊超前于高度槽脊图形槽线附近有暖平流，等 压面高度升高 不利于槽脊发展∴温度平流对槽脊发展起主要作用二、ω方程１，公式推导取１４，１７式2urf 2f V gfg—— 14tPurR d —— 17ttV gP C p P dt14 得： 2fur ff22作运算：对PP V g gP 2—— 20Pt对 217 得：22urR2d 22——ttV gPC p Pdt21∵σ在水平方向上分布均匀∴2 0将 20－ 21，消去项，得到t222ur2urR2dfff—— 22 ω方程P 2V ggV gPC p PPdt2,讨论 22 式各项的物理意义2① 左端项，同 19 式类似，同理可证2f 2P 2urur② 绝对涡度平流随高度变化项fV gf gf V gfgurPPfV gg正绝对涡度平流urV g f g0 负绝对涡度平流 fur fV g g绝对涡度平流随高度增加ω<0 有上升运动PurfV gfg0 绝对涡度平流随高度减小ω>0 有下沉运动P天气图应用图形a ）对地面低压中心，一般位于高空的槽前脊后，低层涡度平流很小，高层为正涡度平流。
高考地理复习(新高考1) 选修性必修1 第3章 第21讲 考点二 气旋、反气旋与天气
低压槽分布区往往是锋面天气形成的区域，下图为“某近地面低压 槽形成的锋面天气系统示意图”，①②③位于一条槽线上，②④两地气 压不同。读下图完成5～7题。
5.近地面气压高低状况正确的是
A.①<②<③ C.②<①＝③
√B.④>②>③
D.④>②>⑤
123456789
解析 低压槽锋面天气系统为冷锋，移动方向指向北说明是南半球， 冷锋出现在低压西部，高压东部，据此可绘出等压线图(见下图)，从而 可得出气压高低的关系大致为：④>②>③，故选B。
无锡位于暖锋锋前，长沙位于冷锋锋后，都以多云和阴雨天气为主， 选B。
1234
2.下列说法正确的是 A.甲丙所示天气系统可能形成
寒潮 B.丁天气系统是反气旋 C.此时无锡的风向为偏北风
√D.甲乙所示天气系统可能给
我国北方带来沙尘天气
1234
解析 甲丙位于锋面气旋的右侧， 为暖锋，不可能形成寒潮，A错； 丁中心气压低于四周，天气系统为 气旋，B错； 此时无锡的风向是偏南风，C错； 此季节亚欧大陆出现了1 040 hPa的高压中心，为冬季，且甲乙为冷锋， 可能给我国北方带来沙尘天气，D正确。
本小题不属于自然地理，扩展至旅游地理和自然灾害。龙卷风 第(4)题 中涡旋从 地面 至云端相接，十分壮观；历时 短 ，局地性强，
不易见到，稀缺；破坏力 大 ，对生命财产构成巨大威胁。
答案 (1)主要源地：墨西哥湾。 抬升原因：与北来的冷干气流(气团)交汇，湿热空气抬升；(地处中低纬， 太阳辐射较强)下垫面温度较高，(湿热)空气受热抬升；湿热空气抬升过程 中，水汽凝结，释放热量，加热并进一步抬升空气。 旋转原因：地转偏向力的作用。 (2)地势平坦，对气流旋转阻挡作用弱(摩擦力小)；平原南北延伸，面积广 大，利于(南北向)冷暖气团交汇。 (3)北美大陆春季中低纬升温快，南北温差加大，气压梯度大，冷暖空气 交汇频繁、强烈。 (4)强烈的涡旋，从地面至云端，壮观；历时短，局地性强，不易见到； 破坏力大，对生命财产构成巨大威胁。
天气学原理和方法 第三章 气旋和反气旋
位势倾向方程（不考虑非绝热加热项）
2 2 f 2 ( ) fV g ( f g ) 2 p t 2 f 厚度（温度） (Vg ) 平流随高度 p p
地转涡度和 相对涡度的 地转风平流
的变化项
方程左端
2 2 2 f ( fm ) 2 2 2 ( ) (k l ) 2 2 p t t t
在中高纬度
f ~ 10
i j k V x y z u v w w v u w v u ( )i ( ) j ( ) k y z z x x y
绝对涡度与相对涡度
Va V Ve a e
绝对 涡度
相对 涡度
地转 涡度
由于大气做准水平运动，着重讨论水平面 上的旋转，即垂直方向的涡度分量
v u z x y
P坐标系中相对涡度的垂直分量
v u p x y
曲率涡度和切变涡度（自然坐标系中涡度 表达式）
V V V V s n Rs n V VK s n
水平无辐散大气中 绝对涡度守恒
d( f ) 0 dt
空气块A在西风气流下受到南北扰动后的路径
位涡及位涡守恒
f H
称为正压大气的垂直位涡度
位涡守恒
d f （ )0 dt H
AH const，A为气柱底面积， H为厚度 u v 1 dA x y A dt u v 1 dH x y H dt d( f ) 1 dH ( f ) dt H dt d f （ )0 dt H H增大，为辐合 H减小，为辐散
气旋
热力：锋面气旋和无锋气旋 地理：极地、温带和副热带反气旋 反气旋 热力：冷性和暖性反气旋
天气学原理：第3章 气旋与反气旋3
负变压中心， 变压风辐合
负涡度平流造 成的附加反气 旋式流场
槽后脊前，借助西北风将
负相对涡度从大往小方向
输送，有负的相对涡度平
流，使得温带反气旋上空
槽后脊前固定点负相对涡
度增大，同时在水平地转
偏向力作用下伴随水平辐
合，引起低层地面质量增
加，温带反气旋加压
(
)，此反气旋加
强发展。
负涡度平流造 成的附加反气 旋式流场
在这过程中，低层地面加压， 有正变压中心产生，变压风辐 散，高层水平辐合导致下沉运 动。由于下沉绝热增温，此气 柱膨胀，高层等压面高度升高 （ ∂φ > 0 ），因此槽后脊前有正
面已为冷空气所占据，成为冷性涡旋，
气旋开始减弱
(1) 温压场特征
a. 温度场仍落后于高度场，但低 中心和冷中心更加接近，高空 图上出现闭合中心，涡度平流 减弱
b. 高空出现暖舌，等高线与等温 线夹角减小，温度平流变小，
c. 地面气旋中心也发展到最强阶 段，闭合等压线增多，气旋开 始锢囚，
（2）地面变压场特征 a.动力因子作用减弱。 b.热力因子作用也减小 c.地面摩擦影响增大，相对成为 主要因子
子使地面气旋发展，高空系统移 动。 b. 热力因子使地面气旋前部减
＋ ＋ －－
压，后部加压，地面气旋移动，高
空槽加深。
地面变压区
c.此时地面摩擦影响很小。
第三章 气旋与反气旋
1973年10月6日00时20分在菲律宾东部海面上曾出现过低
达877百帕的台风中心。
地面反气旋的中心气压值一般在1020—1030百帕，冬季东
亚大陆上反气旋的中心气压可达到1040百帕，最高的曾达到
1083.8百帕（出现在1968年12月31日中西伯利亚北部）。就平 均情况而言，温带气旋与反气旋的强度，冬季都比夏季要强。
一、涡度 1、速度涡度（涡度）的概念
引例：
大气运动中也出现上述类似现象。当大气中的风速在空间 分布不均匀时，即存在着风矢量差异（切变）时，也会产生旋转 运动。我们用涡度来描述大气流场的旋转特征。
定义：涡度：表示流体微团（质块）旋转程度和旋转方向的 物理量。流场中某一质块的涡度定义为质块速度的旋度，其表达 式为：
处水平气压梯度为零，其高、低气压系统的痕迹全部消失。再
向上，气压梯度的方向就与厚度梯度一致，变成和底层相反的 气压系统。
（二）深厚系统
此系统的特点是：气压场的高压中心与温度场的暖中心 基本重合，（这种系统称为暖性高压），气压场的低压中心 与温度场的冷中心基本重合，（这种系统称为冷性低压）， 它们的厚度梯度（平均温度梯度）与气压梯度（位势梯度） 方向一致。因此，随高度升高，等压面的坡度会越来越大， 系统就越来越明显。对于冷低压，其中心温度最低，因此低 压中心的气压随高度降低得较四周为快，到了高空冷低压越 强。而对暖高压，由于中心温度最高，因此高压中心的气压 随高度降低得较四周为慢，到了高空其暖高压越强。深厚系 统一般从地面到500百帕以上的等压面图上，其等高线都能 保持闭合。
由上式可知，当沿气流方向涡度分布不均匀时， 就会有涡度平流。
气旋反气旋
1、低压与气旋
气旋控制下的 天气特点如何？
低
低
2、高压与反气旋 反气旋控制下 的天气特点如 何？
高
高
气流运动方向 类型
气压 中心
水平方向 逆时针辐合 (北) 垂直方向
天气 状况
气旋
低压
顺时针辐合 （南） 顺时针辐散 (北) 逆时针辐散 （南）
上升
阴雨
反气旋
高压
晴朗 下沉
气旋(低压系统) 过境前后气压 变化曲线
左下图为北半球某地区冬季等压线分布示意图(单位： hPa)，气压数值①<②<③<④，右下图为该地区局部气 温分布图。读图，完成9～10题。
9．右上图中的甲处，最有可能位于左上图中的 ( C ) A．①地 B．②地 C．③地 D．④地
左下图为北半球某地区冬季等压线分布示意图(单位： hPa)，气压数值①<②<③<④，右下图为该地区局部气 温分布图。读图，完成9～10题。
图4
读下面甲、乙两图，完成6～8题。
7．此时，台北的风向是( B ) A．东南风 B．偏北风 C．偏东风 D．西南风 8．若A天气系统向西移动经过福州，乙图中四条曲线最 能反映福州气压变化过程的是( A ) A．① B．② C．③ D．④
8．若A天气系统向西移动，福建山区可 能发生的地质灾害是( D ) A．台风 B．地震 C．风暴潮 D．滑坡
10．与甲地天气状况最相近的描述是( B ) A．温暖干燥 B．低温阴雨 C．风和日丽 D．细雨连绵
天气特征 什么天气（总述）晴天阴天 分述各要素：受什么气团控制、气温、温差状 况；降水；风力；云量；气压；光照、湿度等。
居住在成都的小明和小亮在“寻找最佳避寒地”的课外研究中发 现，有“百里钢城”支称的攀枝花1月平均气温达13．6℃（昆明 为7．7℃，成都为5．5℃），是长江流域冬季的“温暖之都”。 图7a示意攀枝花在我国西南地区的位置，图7b示意周边地形。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
x y x
y
sin V V cos V cos V V sin
x
y
y
y
10
取自然坐标系，并取x轴与S轴相切，则β=0
V
s
V n
Vks
V n
V Rs
V n
—— ⑤
Vks ：曲率
11
12
讨论⑤式的各项意义
①
曲率涡度
∵ V>0 ∴ Ks>0 气旋性曲率
正涡度
Ks<0 反气旋性曲率
——⑨
相对涡度的局地变化
t
u
x
v
y
u
f x
v
f y
P
y
u P
x
v P
f
u x
v P
—— ⑩
21
2．讨论⑩式的物理意义
①相对涡度平流项
u
x
v
y
V
，正涡度平流 u 0 ，负涡度平流
x
22
a.沿着气流方向，相对涡度减小
有正涡度平流 ，V 0 局地涡度增加
f CP
2R
P
d
P dt
地转风绝对 涡度平流
—— 19位势倾向方程
厚度平流随高 度的变化项
34
2.讨论19式各项的物理意义 ①证明左端项
略
35
②地转风绝对涡度平流（右边第一项）
f V g
f g
f
V g g V g f
t
a.地转风相对涡度平流 V g g
vVg g g g00正涡度平流tt 0 0 等压面位势高度降低 vVg g g g00负涡度平流tt 0 0 等压面位势高度升高
36
天气图应用 槽前脊后：为正的相对涡度平流，等压面高度降低 槽后脊前：为负的相对涡度平流，等压面高度升高 槽脊线上：涡度平流为零，等压面高度无变化
∴相对涡度平流使槽脊东移（短波槽），对槽脊的发展 不起作用
37
38
b.地转涡度平流 ——在长波槽中作用较大
f V g f V g
y
在北半球
39
v P
f
u x
v y
1010
1010
1010 1011
1011
1010
上式简化：
——11
32
对于不可压缩，水平无辐散大气 绝对涡度守恒。
33
第三节 位势倾向方程与ω方程
一、位势倾向方程 1.公式推导： 略
非绝热加热随高 度的变化项
2
f2
2 P2
t
fVg
f g
f2
P
P
V
g
P
V a —绝对速度 V —相对速度
V e —牵连速度
有
—绝对涡度
—相对涡度
—行星涡度
∵ Ve R
∴ Ve R
17
取自然坐标
∴
e
Ve R
Ve n
Ve R
Ve n
2
行星涡度的方向与地球自转 角速度一致，其大小为地球 自转角速度的两倍。
18
∴绝对涡度
其垂直分量
f
注意：北半球 0 f 0
中高纬大尺度运动 ~ 10 5, f ~ 104
第三章 气旋和反气旋
1
要点
1. 气旋、反气旋的分类 2. 涡度定义 3. 自然坐标中涡度的表达式及意义 4. 涡度方程及各项的物理意义 5. 简化涡度方程式 6. 位势倾向方程及各项的物理意义 7. ω方程及各项的物理意义 8. 锋面气旋发展的四个阶段（叙述温压场变化）：
波动阶段，成熟阶段，锢囚阶段，消亡阶段 9. 两类热低压的形成原因
表达式 V
1.“z”坐标系相对涡度表达式
大气运动主要是准水平，所以垂直涡度是主要的
—— ①垂直涡度分量
5
气块做气旋式旋转——正涡度
气块做反气旋式旋转——负涡度
v u 表示整个气块绕垂直轴的旋转
x y
6
3．地转风涡度表达式
g
vg x
ug y
g f
2z x2
2z y2
1 f2 x22来自y2负涡度风速越大，曲率越大——涡度越大
13
天气图上 槽线上具有曲率涡度极大值 脊线上具有曲率涡度极小值
14
②
切变涡度
，气旋式切变，正涡度
，反气旋式切变，负涡度
切变越大，涡度越大
15
天气图上急流区： 高空西风急流北侧为正涡度 高空西风急流南侧为负涡度
16
6．绝对涡度
绝对坐标系 V a V V e
g f
2Z
1 f
2
7
对于槽中的O点
ug (a) ug (c) 0 ug 0 y vg (d ) 0, vg (b) 0 vg 0 x
g 0
8
4．热成风涡度表达式 热成风
代入②式得到：
——④
9
5．自然坐标系中涡度表达式——直角坐标
u V cos
V = v V sin
v u V sin Vcos
所以在天气图上：
1）槽前脊后偏南风 ，
，则 V g f 0
有负地转涡度平流，等压面位势高度升高
2）槽后脊前偏北风 ，
实际上定性判断： 短波槽以相对涡度平流为主 长波槽以地转涡度平流为主——稳定，西退
26
③相对涡度的垂直输送
P
0
P
，相对涡度随高度增加
27
，相对涡度随高度减小
28
④涡度倾侧项
，u随高度减小，在负y方向，产生切变涡 度
，ω随y轴增大
29
∴
，水平涡度倾斜
（产生正的垂直涡度分量）
，局地涡度增大
b.沿着气流方向，相对涡度增加
有负涡度平流 ， V 0 局地涡度减小
23
天气图应用 槽前脊后 有正的相对涡度平流 槽后脊前 有负的相对涡度平流 槽脊线为涡度平流零线 正圆形的高、低压系统涡度平流为零
24
②地转涡度平流项 北半球f > 0, f 随纬度增加而增大 f 客观分布南小北大
25
天气图上的应用： 槽前脊后偏南风，有负地转涡度平流 槽后脊前偏北风，有正地转涡度平流
19
二、涡度方程
1．“P”坐标系中的垂直涡度方程 由水平运动方程
u x
vutuyuuxwvupuygupxz
gfvz x
fv
⑦
v vuv uwv vvvgvz gfuz fu ⑧
x ty x py py y
做运算：
注意：
20
绝对涡度个别变化
d
f dt
y
u P
x
v P
f
u x
v y
2
气旋和反气旋的分类
1.气旋 地理分类
温带气旋 热带气旋
热力分类 锋面气旋
热带气旋：台风、热带低压
无锋面气旋 地方性气旋 下垫面加热 地形影响
锋前热低压：高空暖平流
3
2.反气旋 地理分类 极地反气旋
温带反气旋 副热带反气旋 热力分类 冷性反气旋 暖性反气旋
4
第二节 涡度和涡度方程
一.涡度
克西
涡度——流体质块速度的旋度
反之
，水平涡度倾斜，
（产生负的垂直涡度分量）
，局地涡度减小
30
⑤散度项
北半球，f 0, f ,（大f 一个 量级0）
f 0, f , f 0
空气辐合产生正涡度，气流做气旋式旋转 空气辐散产生负涡度，气流做反气旋式旋转
31
3，涡度方程的简化
t
u
x
v
y
v
f y
P
y
u P
x