第三章大气运动的基本规律
大气运动规律
地球上的大气【知识归纳】一、大气运动的基本规律分析掌握大气运动的基本规律是分析天气、气候现象的基础，此部分内容涉及知识点很多，在这里我们应重点突破以下知识：1．热力环流的形成原理与应用(1)热力环流的形成原理(2)等压面的判读与应用:热力环流形成过程中，因地面冷热不均，等压面发生弯曲，其特点为：高压区的等压面向上凸，低压区向下凹；近地面气压与高空气压高低值相反，呈轴对称分布，如下图所示：依据上图所示的等压面的弯曲状况，我们可以得出：①判断近地面的冷热分布及气温高低状况：近地面等压面上凸的为受冷地区，气温较低，等压面下凹的为受热地区，气温较高。
②判断水平气流运动方向：气流由等压面上凸的地方流向等压面下凹的地方。
③判断近地面的天气状况：近地面等压面上凸的地方多晴朗天气，等压面下凹的地方多阴雨天气。
常见的热力环流：城郊风由于城市人们的生产、生活释放出大量人为热，使城市气温升高，空气上升，与郊区下沉气流形成城市热力环流，下沉气流又从近地面把郊区污染物带入城市中心，严重污染了城市环境。
因此，为了减轻城市污染，如何减少化石燃料的使用量及如何布局郊区工业及卫星城市，成为人们普遍关心的问题。
一般将绿化带布局于气流下沉处及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布局于下沉距离之外。
海陆风白天在太阳照射下，陆地增温快，气温比海上高，空气膨胀上升，高空气压比原来气压升高，空气由大陆流人海洋；近地面陆地形成低气压，而海洋上因气温低，形成高气压，使下层空气由海洋流人大陆，形成海风。
夜间与白天大气的热力作用相反而形成陆风。
山谷风白天因山坡上的空气增温强烈，于是暖空气沿坡上升，形成谷风(如图a)。
夜间山坡上的空气迅速冷却，密度增大，因而沿坡下滑，流人谷地，形成山风(如图b)。
特别说明：城市风环流的方向不随时间而变化，因为市区的气温总是高于郊区。
而海陆风环流和山谷风环流的流向则随昼夜的变化而向相反的方向变化，因为海与陆、山与谷的气压高低随昼夜改变而改变。
大气运动规律
摩擦层中的白贝罗 风压定律：
G
V
北半球：
R A
高压
背风而立， 低压在左前方， 高压在右后方。 南半球相反。
在摩擦层中，风穿越等压线，向低压偏转。
弯曲等压线的气压场中的风 C≠0
空气所受的力：G、A、C、RGA NhomakorabeaD
C R
G
V R V G C
A
风逆时针旋转，向中心辐合。 绝热上升，多阴雨天气
顺时针旋转，向四周辐散 绝热下沉，多晴好天气
三 大气连续方程
大气运动不仅遵循牛顿运动定律， 而且还受质量守衡定律的约束。表 示大气质量守恒定律的数学表达式 称为连续方程。在一个固定的几何 空间内，根据质量守恒原理，其中 流体质量变化取决于流体从四周流 入与流出量之差。
图示 X方向流体净流入量
连续方程 可写为：
V 0 t
北 半 球
地转风的方向与等压线平行，在北
半球，背风而立，高压在右低压在 左；在南半球，背风而立，高压在 左低压在右。 地转风的大小与水平气压梯度成正 比。
地转风大小还与地转参数和空气
密度成反比，因此，赤道地区由 于科氏力为零，地转关系不成立。 地转风抓住了自由大气中风压场 之间的基本关系。除了极地和赤 道附近地区以外，自由大气中的 实际风与地转风相当近似，因此 常用地转风代替实际风。
Frim V
2
湍流应力是由流速不同的流体之 间湍流运动引起的湍流动量交换 而作用在流体界面上的应力 ：
Frit K V
2
大气中分子粘性力很小，通常可 以不考虑。但在行星边界层（以 下），大气经常处于湍流状态， 湍流摩擦力不能忽略。
二 视示力有哪些？
视示力包括同地球旋转有关的惯 性离心力和地转偏向力。
湘教版高中地理选择性必修1 第3章 大气的运动
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第三章 大气的运动
2．学习技法
(1)直观式学习法：课标中多次提到“运用示意图”，因此需借助多 媒体信息技术收集气象观测数据、卫星遥感影像等，借助动画还原三圈 环流、季风环流的形成，增强知识的直观性，同时培养地理实践力。
(2)典型案例法：选取一些典型的案例，以寒潮侵袭为案例分析冷 锋，以台风为案例分析气旋，以热带雨林气候、温带海洋性气候、地中 海气候为案例分析气候类型的判读及成因。
第三章 大气的运动
1．学习思路 (1)整体思路：按照“天气→气候”，时空尺度由小到大，从常见 的、直观的天气过程入手，再进一步分析气候的形成及特征。 (2)关注过程：冷锋、暖锋、准静止锋三种锋面的形成，要注重过境 前后的过程分析，重在分析天气的变化；气旋和反气旋的形成，要从空 间的角度分析不同部位风向的差异，关注发生、发展过程。 (3)探究影响：结合示意图，分析气压带、风带对气候的影响以及对 自然景观形成的影响。
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(3)尺度学习：本章涉及不同尺度大气运动的差异，因此要充分明确
大尺度的三圈环流、季风环流对气候的影响，以及中小尺度的天气系统
对天气的影响、地理要素对地带性气候的影响。
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大气规律运动知识点总结
大气规律运动知识点总结大气是地球上最外层的气体包围层，其运动规律对于地球上的气候和天气具有重要影响。
了解大气规律运动的知识，可以帮助我们更好地理解和预测天气变化，保护自身安全和生活财产。
本文将从大气规律运动的基本概念、影响因素、主要运动形式和气候形成等多个方面进行总结和分析。
一、基本概念1. 大气的结构地球的大气由多个不同层次的气体组成，按照温度高低划分为对流层、平流层、中间层、中间热层和热层。
各层大气的特性和作用各不相同，共同维持了地球的生态环境。
2. 大气运动的原理大气运动是大气内气团在地球旋转和地面障碍阻力的作用下进行的规律性运动。
其主要原理是由于地球自转的存在，不同纬度上的气团因为地转偏向力而形成了经向和纬向风。
3. 大气模式大气环流是指大气中发生的宏观性的气候规律和气候现象。
其中包括赤道低压带、副热带高压带、中纬度低压带和极地高压带等。
这些气候带和气候现象形成了大气模式的主要构成部分。
二、影响因素1. 地球自转地球自转是大气环流形成的基础。
地球自转产生的地转偏向力使得大气团在地球表面产生了纬向风和经向风，进而影响大气环流的形成和运动。
2. 阿拉斯加气压系统阿拉斯加气压系统是北半球较为典型的气压系统，其核心为阿拉斯加低压，围绕着它形成了赤道高压、西风边界、高空急流等气候特征。
3. 地形地貌地形地貌是大气环流的重要影响因素之一。
山脉、高地和平原等地形地貌会对大气运动形成阻挡、转向和加速等作用，影响了气候形成和天气变化。
4. 水平辐合和辐散水平辐合和辐散是大气环流运动的重要影响因素。
水平辐合是指大气中气流向一点汇聚的过程，而水平辐散则是指大气中气流从一点散开的过程。
这些过程会产生气压变化和气流运动。
5. 经向风与纬向风经向风和纬向风是大气环流中的两种主要风向。
经向风是指垂直于纬度线方向的风，纬向风是指垂直于经度线方向的风。
它们的形成和运动对大气环流和气候变化具有重要作用。
三、主要运动形式1. 大气环流大气环流是指大气中气流的运动形式。
大气运动规律
一 基本作用力
基本力是大气与地球或大气之间 的相互作用而产生的真实力，它 们的存在与参考系无关。
气压梯度力,地心引力,摩擦力
1. 什么是气压梯度力
气压梯度: 由于大气中气压分布不 均匀所造成的作用于单位体积空 气上的的力．
描述气压场不均匀程度的物理量
气压梯度力: 由于大气中气压分布 不均匀所造成的作用于单位质量 空气上的的力。
dVa 1 p G F
dt
2. 相对运动方程
在相对坐标系中的相对运动方程为： g为重力
dV 1 p 2Ω V g F
dt
对于中纬度大尺度运动，可取主 要项，得到简化方程组：
f
v
1
p x
f
u
1
p y
p
z
g
三 大气连续方程
大气运动不仅遵循牛顿运动定律， 而且还受质量守衡定律的约束。表 示大气质量守恒定律的数学表达式 称为连续方程。在一个固定的几何 空间内，根据质量守恒原理，其中 流体质量变化取决于流体从四周流 入与流出量之差。
-dp=p-(p+dp)
p+dp
dz dz
p
ρgdz
图 3.10 静止大气中垂直方向力的平衡
在静力平衡条件下，薄气柱受的净 压力应与重力相等，于是有：
dp gdz
大气运动方程
在惯性坐标系中，大气运动满足 动量守衡定律其方程可直接用牛 顿第二定律来描述.
1. 绝对运动方程
若不考虑地球的旋转运动，大气 运动方程可直接用牛顿第二定律 来描述，其绝对运动方程可写为： G 为地心引力
三 旋转坐标系中的重力
在随地球一起旋转的坐标系中， 相对地球静止的物体或空气块， 同时受到地心引力和惯性离心力 的作用,二力之和为重力 。
高二第三章大气运动知识点
高二第三章大气运动知识点大气运动是指大气中空气的运动和流动，它是地球大气系统中重要的组成部分。
了解大气运动的知识点对我们理解天气变化、气候形成等具有重要意义。
本文将介绍高二第三章大气运动的知识点。
一、大气运动的主要形式1. 平行气流：在同一纬度上，由于地球的自转和不均匀加热，造成气流的水平移动，形成大气中较长时间内保持不变的气流，称为平行气流。
2. 垂直气流：由于地表的不均匀加热，空气在垂直方向上发生上升或下降的运动，形成垂直气流。
垂直气流的形成是大气中发生的一种重要运动形式。
二、大气运动对天气和气候的影响1. 大气运动对天气的影响：大规模的空气运动会导致天气系统的形成和变化。
例如，副热带高压带的东移，会导致暖湿气流上升并形成云雨天气，反之则会出现晴朗干燥的天气。
2. 大气运动对气候的影响：不同纬度上的大气运动模式影响着气候的形成。
例如，赤道附近的对流上升运动和副热带高压带的下沉运动，为热带气候的形成提供了动力，而极地地区的下沉气流则造成了寒冷的气候。
三、大气运动的机制和原理1. 压强差引起的运动：压强差是大气运动的基本动力，当地球表面的某一区域气压升高或降低时，会形成压强差，空气会由高压区流向低压区，形成气流和风。
2. 科氏力引起的运动：科氏力是由于地球自转产生的一种力，它会对流动的空气产生作用力，使空气在纬度方向上偏转。
在北半球，空气会向右偏转，在南半球则向左偏转，形成著名的科氏效应。
四、大气运动与天气系统的形成1. 准静止锋面：准静止锋面是指锋面在短时间内稍有运动，但整体上保持相对静止的状态。
准静止锋面在大气运动中起到重要的作用，是各种天气系统生成和发展的关键。
2. 非准静止锋面：非准静止锋面是指锋面在较短时间内有明显的移动，对天气系统的发展和演变产生影响。
研究非准静止锋面的运动特征能够对天气系统的发展进行预测和分析。
总结：通过对高二第三章大气运动知识点的介绍，我们可以了解到大气运动的主要形式、对天气和气候的影响、机制和原理，以及与天气系统的形成相关的准静止锋面和非准静止锋面。
地理选修一第三章知识点
第三章：大气的运动3.1 常见的天气系统 项目 冷锋暖锋准静止锋概念 冷气团主动向暖气团移动的锋。
暖气团主动向冷气团移动的锋。
冷暖气团势力均等或冷暖锋受地形阻挡而停止不前的锋暖气团运动 被迫抬升 徐徐爬升锋面 组成坡度大较大很小云系 雨区云系狭窄，雨区在锋后宽锋前窄云系宽阔，雨区多在锋前云系十分宽阔，雨区多在暖气团一侧天气特征 过境前 受暖气团控制，气压较低，气温较高，天气晴朗 受冷气团控制，气压较高，气温较低，天气晴朗单一气团控制，天气晴朗过境时 雨雪、大风、降温天气； 阴雨，多连续性降水，降水强度小，伴随升温降水强度小，阴雨连绵的天气过境后 受冷气团控制，气温下降，气压上升，天气转晴 受暖气团控制，雨过天晴，气温升高 ，气压降低单一气团控制，天气晴朗过境前后气压、气温变化我国典型的锋面天气①北方夏季的暴雨；②北方冬春季节的大风或沙尘暴天气；③冬季的寒潮；④一场秋雨一场寒①一场春雨一场暖夏初，长江中下游地区的梅雨天气；冬天，贵阳多阴雨冷湿天气 天无三日晴2．低压(气旋)和高压(反气旋)系统中心气压气流状况近地面气流水平运动中心气流垂直运动天气状况过境前后的气压变化低压气旋由四周向中心辐合，北半球按逆时针方向，南半球顺时针方向上升阴雨天气高压反气旋由中心向四周辐散，北半球按顺时针方向，南半球逆时针方向下沉晴朗天气3．南北半球锋面气旋规律①不管南半球还是北半球，左边是冷锋，右边是暖锋。
②不管冷锋还是暖锋，冷气团一侧降水，暖气团一侧晴朗。
3.2 气压带和风带1：热力环流的几个规律：a.近地面气温高，气压低，空气上升，多阴雨天气（热低压）；近地面气温高，反之（冷高压）b.同一地点海拔越高气压越低c.高压低压，均为同一水平面比较d.近地面和高空高低压相反e.气压高的地方等压面向高处凸出---高凸低凹 2：根据等压线图判断风力（风速）在同一幅等压线分布图上，等压线密集的地方水平气压梯度力大，风力大；等压线稀疏的地方水平气压梯度力小，风力小。
大气运动的规律(知识讲解)
大气运动的规律(知识讲解)大气运动的规律考纲解读考点提示大气运动的基本形式；大气的水平运动。
复习建议气压的分布规律；理解热力环流的成因、大气水平运动的成因及特点。
知识清单一、热力环流1．形成热力环流的根本原因是太阳辐射能的________分布不均，造成高低纬度之间的温度差异。
2．热力环流的形成：地面________不均→空气垂直运动→同一水平面上________差异→大气的水平运动。
二、大气的水平运动——风1．形成风的直接原因是________，即促使大气由高气压区流向________的力，其垂直于________。
2．大气水平运动的作用力中地转偏向力始终与风向________，只影响________不改变气压与温度：等压面是空间气压值相等的各点所组成的面，地面受热均匀等压面一般呈水平状态，地面受热不均匀，则往往引起等压面的上凸或下凹。
一般规律是：地面温度高→空气上升→形成低压→等压面下凹；地面温度低→空气下沉→形成高压→等压面上凸。
因此等压面上凸的地方是高压区，等压面下凹的地方是低压区，即“凸高凹低”。
【典型例题】读下图，1至4点按气压由高到低排序：＿＿＿＿＿解析：本题考察的是气压值高低的比较，弯曲的等压面是2019米高空气压值的分布情况，我们知道垂直方向上，气压随高度的增加而减小，所以1>3，,4>2，根据等压面判断判断，3的气压高于4点的气压，因此得出结论1>3>4>2。
答案：1>3>4>2等压线图的判读1、根据气压高低状况（1）判断气温：相邻地区，尤其是同纬度地区，气压高的地方一般气温低，气压低的地方一般气温高。
（2）判断气流垂直运动：一般情况下，气压高的地方气流下沉，气压低的地方气流上升。
2、根据气压分布状况（1）判断天气：低压区或低压槽盛行上升气流，多阴雨天气；高压区或高压脊盛行下沉气流，多晴朗天气。
（2）判断海陆分布：夏季，副热带地区，大陆内部有低压中心；冬季，副极地地区，大陆内部有高压中心。
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为什么要分析大气运动？
大气运动的状态及其变化对发生在大气中的各种物理 化学过程以及相应的天气气候有重要的影响，甚至于 决定性的影响。
1903年，挪威气象学家V.Bjerknes提出：天气预报问 题不过是一组控制大气运动的动力和热力物理方程的初 值问题，天气预报就是这一数学方程组的解。
参考系
要描述一个物体的位置和运动情况 ，就应该首先选定其他物体作为标 准，并假定它是静止的，被选作标 准的物体叫做参考系。
惯性坐标系：适用于牛顿运动定律的参考系 相对于恒星是固定的
坐 标
F=ma
系
局地直角坐标系
非惯性坐标系： 球坐标系
柱坐标系
自然坐标系
F≠ma
参考系如何选择，原则上是任意 的。在气象研究中通常都选地球 作为参考系。
系，其余情况采用局地直角坐标系。
§2、受力分析
Q1：对谁做受力分析？ Q2：受到哪些力？
一、空气微团（流点、质块、质点）与连续介质假设
假设：流点的线尺度为L2
分子的平均间距为L1
L1
流动（运动）范围线尺度为L3
L2
L3
则： L1 << L2 << L3
即：要求流点足够大，包含足够多的气体分子 要求流点足够小，相对于运动范围可看成一个点
p 1 d y d z (p 1 p d x )d y d z p d x d y d z
x
x
因此，单位质量的空气微团，
x方向的气压梯度力为：
Px：
p x
dxdydz
1
p
dxdydz x
同理， Py：
1
p y
Pz：
1
p z
写成矢量形式：
1p p p
PG(xiyjzk)
气压梯度力性质：
r
A
惯性坐标系（圆盘外的人）：
小球是旋转的，有向心力 2R
矛盾
非惯性坐标系（圆盘）： 小球是静止的
因此，对于非惯性坐标系（圆盘），小球受向心力， 但又是静止的，这是矛盾的，不满足牛顿运动定律。
引入惯性离心力，大小与向心力相等，方向相反.
C2R
5、地转偏向力
t=0
t=1
t=2
t=3
物理模型—转盘试验
1、气压梯度力大小：与气压梯度成正比 2、气压梯度力方向：由高压指向低压
两地之间存在气压梯度的话，气压梯 度就会把两地间的空气从气压高的一边 推向气压低的一边，于是空气流动，产 生了风
气压梯度力
30
气压梯度可以从天气图上看出
地面的等压线
500hpa(mb)等压面上的等高线
31
等压面和等高线
3、气压梯度力-------气压分布不均匀造成
长方体：dx，dy，dz，密度ρ 则：m= ρ dxdydz
z
P1
P2
பைடு நூலகம்
F1
y
dz
F2=？
dx dy
X
单位长度 气压的增长为：
A
A= p
x
P2 ----- 大小： P1+A*dx
p1 p dx x
方向：与x轴正方向反向
p
即：
P2
(p1 dx) x
因此，x方向的受到的力为：
气旋风暴把撒哈拉沙尘输送到 北大西洋
3
风欲静 而树不止
风和树
4
气流越过山地后形成的涡旋
5
大气是一种流体
在高中物理的力学部分, 我们学习的主要 是固态物体的运动.大气是一种流体，现在 , 我们从流体力学的观点出发来学习大气 的运动.
6
怎么分析大气运动？
光滑表面
推力F
t=0 v=0 s=0
x
地球是旋转的，是非惯性参考系
局地直角坐标系
n s
n
p
s 自然坐标系
球坐标系
x
纽约
北京
x
北京的西风 Vs 纽约的西风
局地直角坐标系：
X方向：与纬圈相切，向东为正 Y方向：与经圈相切，向北为正 Z方向：向上为正
在地球上可随意移动，在地球上的不同地点（X,Y,Z）的方向 是变化的；
在一个不大的范围内，又可以将（X,Y,Z）的方向看成不变； 考虑全球范围或极地地区的大气运动问题时必须采用球坐标
t=t1 v=？ s=？
分析步骤：1、建立坐标系 2、分析小方块的受力情况
3、建立方程：F=ma
v0=0
4、求解方程得到t1时刻的v和s
怎么分析大气运动？
分析步骤：1、建立坐标系 2、分析空气的受力情况 3、建立方程 4、求解方程得到t1时刻的v和s
§1、坐标系
运动总是相对的
建立相应的坐标系
Run with Bolt ?
垂直于地球自转角速度 和速度 V ；
So，地转偏向力不做功，只改变运动方向。
背风而立，地转偏向力指向运动方向的右边（北半球） 地转偏向力指向运动方向的左边（南半球）
V A
A V
北半球 向右偏
南半球 向左偏
伟大的发现
科里奥利（Gaspard-Gustave de Coriolis）
生平简介：
主要贡献
32
三维显示等压面和等高线
33
立体显示等压面和等高线
34
等压面上的等高线就好比在山 地表面画等高线
35
地面冷高压，高空低压 地面暖低压，高空高压
36
37
万有引力 摩擦力
气压梯度力
施力对象 受力对象
真实力
非惯性坐标系下，情况如何？？
4、惯性离心力 非惯性坐标系下静止的物体：
A点有一小球，随圆盘一起逆 时针旋转. 小球相对转盘静止.
试验设置：O点固定在转盘中心，A位置为转盘外
固定点，由O向A抛出小球
A
o
正上方视图
o A t1 t 2 t 3 t4 t 5
t1
t2
t3t t5
4
A
计划做匀速直线运动的兔子，在非惯性坐标系下 的运动轨迹却是曲线，且偏向于运动方向的右侧。
Why ??
引入地转偏向力， A2 V
地转偏向力的性质：
1、大小：与速度成正比 2、方向：
空间上的一个点，既有质量又有体积； 每个质点具有稳定的物理量。
流点是一个物理上的点，与数学上的点有区别。
将离散分子构成的实际流体看成由无数个上述流体质点没有 空隙连续分布而构成，这就是连续 介质假设。
二、作用于 “流点” 的力
1、万有引力
Fg GrM 2 m rr
r
M
m
2、摩擦力 外摩擦力：空气与地表之间的摩擦力 内摩擦力：空气之间的相对运动产生的摩擦力
• 1792年5月21日出生于法国巴黎军官家庭 • 1816年，跟随著名数学家柯西在巴黎工艺学校进行数学
辅导 • 1829年成为巴黎中央艺术和制造学校力学教授 • 1830年后接替了柯西的所有工作 • 1836年当选为法兰西科学院力学部院士 • 1843年9月19日在巴黎病逝，享年51岁
• 研究领域：力学、工程数学、摩擦水力学 • 首先提出“功”和“动能”等科学概念 • 1835年，提出了科氏力，解决牛顿第二定律在旋转系的应用问题