兰大大气学院天气学原理教程--三圈环流的建立与大气环流的形成和维持VIP免费

§4.2控制大气环流的基本因子与大气环流的基本模型§4.2.1热力驱动的环流----单圈环流§4.2.2旋转地球上的环流—三圈环流Hadley(1720)提出赤道和高纬度极地之间的热力差异是地球上大规模风系形成的根本原因。这就是著名的Hadley环流理论的基本思想。热力驱动了风，即大气环流得以形成及维持的最终原动力，来自于太阳辐射的热量分布不均匀，是大气环流理论极为重要的基本观点。§4.2.1热力驱动的环流----单圈环流在低纬度地区有热量的净收入，而在高纬度地区有热量的净支出，热量的净收支不均匀的分布是随纬度变化的。因此大气温度的纬度分布必然取决于热量净收支随纬度变化的规律。1.Hadley环流称纯热力驱动的大气环流为Hadley环流。辐射收支的纬度变化根据热力学第一定理，辐射加热的不均匀将产生大气温度的变化。地一气系统的太阳短波辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况射入辐射射出辐射1200hPa以下（12km），无论冬夏，平均温度梯度由赤道指向两极2冬季南北温差大于夏季3夏季平流层温度梯度由极地指向赤道，冷中心位于赤道4无论冬夏，低纬地区对流层顶高于中高纬2.温差造成的热力对流①热力驱动的环流的形成大气温度的变化表现为低纬度地区大气温度高于高纬度地区，高层大气温度低于低层大气。在地一气系统接收太阳辐射随纬度变化的分布状况下，低纬低层大气为热源，高层和极地大气为热汇（冷源）。（假设地球不旋转）：高层：极地位势高度低，而赤道位势高度高，由此产生由赤道指向极地的位势梯度，高层空气向极运动低层：极地冷空气下沉，质量堆积，低层产生由极地指向赤道的气压梯度，低层空气向赤道运动如此构成单圈环流：赤道上升，极地下沉，高层南风，低层北风直接热力环流：由大气加热不均匀产生的，加热区上升，冷却区下沉的环流②实际大气中热力驱动的对流现象夏日因热力强迫形成的对流云（或所谓的对流单体）沿海地区的海陆风城市热岛效应城区气温高郊区气温低郊区气温低城市“热岛效应”城市风§4.2.2旋转地球上的环流在转动的地球上，大气由于受到地球重力的作用，必定随地球转动。事实上，地球大气有别于单纯受热力驱动流体的根本特征是大气的层结性和旋转性。地球上的实际大气是重力层结、旋转性、热力共同作用的结果，并进而制约了热力驱动的Hadley环流。地球自转（地球自转（三圈环流形成三圈环流形成））净余辐射能沿纬度分布的不均匀，造成了赤道暖两极冷净余辐射能沿纬度分布的不均匀，造成了赤道暖两极冷的温度场。的温度场。赤道上空向北流动的气流，在柯氏力的作用赤道上空向北流动的气流，在柯氏力的作用下向右偏转，在下向右偏转，在3030ººNN左右转为西风，并在此处辐合，左右转为西风，并在此处辐合，质量堆积，并且冷却下沉，地面气压升高，下沉气流辐质量堆积，并且冷却下沉，地面气压升高，下沉气流辐散，其中向南的一支在柯氏力影响下右偏，转为东北散，其中向南的一支在柯氏力影响下右偏，转为东北风，此风系稳定，称为东北信风，在南半球为东南信风，此风系稳定，称为东北信风，在南半球为东南信风，两支信风在赤道汇合上升，从而构成直接环流圈，风，两支信风在赤道汇合上升，从而构成直接环流圈，称为称为HadleyHadley环流环流HadleycellHadleycell东北信风东北信风（（NEtradewindNEtradewind）：北半球）：北半球HadleyHadley环流圈中低层向南的气流，在柯氏力环流圈中低层向南的气流，在柯氏力作用下向右偏而形成的一支稳定的风系。作用下向右偏而形成的一支稳定的风系。东南信风东南信风（（SEtradewindSEtradewind）：南半球）：南半球HadleyHadley环流圈中低层向北的气流，在柯氏力环流圈中低层向北的气流，在柯氏力作用下向左偏而形成的一支稳定的风系。作用下向左偏而形成的一支稳定的风系。赤道辐合带赤道辐合带（热带辐合带）：赤道附近东北信风（热带辐合带）：赤道附近东北信风和东南信风汇合的地带，简称和东南信风汇合的地带，简称ITCZ(intertropicalconvergenceITCZ(intertropicalconvergencezone)zone)22极地环流圈的形成极地环流圈的形成极地能量亏损，温度低，密度大，从极地能量亏损，温度低，密度大，从...