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大气环流模式概述

时间:2013-10-17  归属:森林气象学
第四节 大气环流模式概述(GCM )
一、大气环流简介
1、大气环流的定义
大气中各种气流的综合称为大气环流。它是气候形成的基本原因之一。大气环流既是地气系统进行热量、水分等交换和能量转换的重要机制,又是这些物理量的输送、平衡和转换的重要结果。大气环流不仅决定着某地区的天气状况,同时在一定程度上也决定了气候的形成,所以研究大气环流意义重大。
2、大气环流的影响因子
大气环流是在热力和动力因子的作用下产生的。这些因子主要是太阳辐射、地球自转和下垫面的不均匀性。
3、大气环境的划分
根据大气环流尺度的大小,一般分成三级。
最大的一级环流是全球范围的,如东风带、西风带等,总称行星风带。
二级环流范围较小,如季风、气旋、反气旋等,占有直径由几百km到2-3000km的范围以及整个大陆(如亚洲)。
三级环流的范围最小,如海陆风、山谷风等。
二、大气环流模式
(一)极地赤道间的经向环流——单圈环流
假设地球没有自转运动,而且地球表面又是均匀的。由于赤道附近比极地受热多,赤道附近的气温永远高于极地。因此在赤道和极地之间就形成一个热力环流圈,高空空气自赤道流向极地,低空空气自极地流向赤道,这支气流在赤道地区受热又上升,补偿了赤道上空流出的空气,维持了赤道和极地之间的经向闭合环流。

(二)三圈环流
    由于地球自转,空气相对地球一有运动,就会受到地转偏向力的作用。在北半球使空气运动方向向右偏转;在南半球,使空气运动向左偏转。并且地转偏向力随纬度的增加而增大,所以在考虑了地球自转的条件下,即使地表面均匀一致,上述的单圈环流不会存在,大气环流将变得更加复杂。
1、热带环流
又称为信风——反信风环流,形成在赤道到30-35º 。赤道地区,因太阳辐射比两极多,温度高,近地面空气因受热而膨胀上升,在高空由于水平气压梯度力由赤道指向极地,所以在该力作用下,空气由赤道向极地运动,由于受地转偏向力作用,空气运动向右偏转,随纬度增加,An不断增大,气流方向不断右偏,到30º纬度上空,An=Gn,空气沿纬圈流动,气流变成西风。西风阻碍气流继续北流,再此不断堆积空气并且下沉,使地面气压升高,形成副热带高压,而在赤道地面,由于空气流出形成赤道低压,副热带高压带中下沉气流在地面分成两支,一支向极地,一支向赤道。向赤道的这支气流,在An作用下,在北半球偏成东北气流,形成东北风;在南半球偏成东南风返回赤道,这种风比较恒定,称为信风。北半球的东北信风和南半球的冬南信风在赤道附近辐合上升,补偿了由赤道上空流出的空气。而在高空由赤道流向副热带在An作用下北半球吹西南风,南半球吹西北风,因与低空信风方向相反,称为反信风,所以信风和反信风在热带地区形成的环流圈称为低纬度环流圈,也称为信风—反信风环流。
低纬度环流圈的特点:赤道地区有上升气流,然后流向北,在副热带上空为下沉气流,然后再流向南方,形成一个闭合圈,此圈在暖区上升,冷区下沉,是一个直接热力环流圈。
2、中纬度环流
形成于极地到30-60º。由副热带高压地面向极地流动的一支气流,在An作用下,在中纬度地区形成西南风,南半球形成西北风。在极地由于终年寒冷,空气密度大,形成极地高压。地面自极地高压向南流出的冷空气在An作用下,在北半球形成东北风(南半球形成东南风)。在纬度60º附近与从副热带高压流来的暖空气相遇,形成极锋。同时空气辐合上升到高空后,一部分气流从高空流回中纬度上空,在副热带地区下沉构成中纬度环流圈。
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  • 关键词:大气环流模式
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