4.1气压随高度和时间的变化解析

§4-1气压随高度和时间的变化一、气压随高度的变化二、气压的变化国际标准单位：帕（帕斯卡Pa）和百帕（百帕斯卡hPa）1hPa＝100Pa＝100N／m2标准大气压（0℃，45°N／S，海平面上）P0＝760mm汞柱＝1013.25hPa复习：气压（大气压强）P单位面积上所受到的大气压力。单位面积上空气柱的重量。气压的单位3甲乙•气压：单位面积上空气柱的重量。气压随着高度增加而降低。1000m2000m3000m4一、气压随高度的变化气压变化的根本原因：其上空大气柱中空气质量的增多或减少。定性1、随高度增加而递减2、低层气压降低的数值大于高层定量1、静力学方程2、压高方程5•一、气压随高度的变化•(一)大气静力学方程•(二)单位高度气压差•（三）单位气压高度差6（一）静力学方程（静压方程）在垂直方向上，空气要受到重力的作用。如果只是在这一力的作用下，空气应迅速下降。但实际情况并非如此，大气中的下降气流一般是很微弱的，因此一定有其他的力存在而抵消了重力的作用。1cm2分析截面积为1cm2的薄气柱在垂直方向上的受力情况。△PWZ2△ZZ1P2△PP1除重力w外，还在顶部和底部分别受到压力的作用，且顶部的压力小于底部的压力，二者的压力差△P的方向是垂直向上的。若该压力差等于重力，则簿气柱在垂直方向上所受的合力为0，即处于静力平衡状态。71cm2△PWZ2△ZZ1P2△PP1在实际大气中，除了在山区或是当有强烈对流运动的时候外，铅直运动速度都很小，可以近似地把大气当作处于静力平衡状态，即△P=－W由于W=mg=△v·ρg=△z·ρg，所以，△P=－W=－ρg·△z如果取△z为一无限小量，则上式可写成：dP=－ρgdZ，或–dP=ρgdZ此式是气象上广泛应用的大气静力学方程8dp=－ρgdz•它表示了大气在垂直方向上处于静力平衡状态时，气压随高度变化的关系。由此式可知：•1、当dz＞0时，dp＜0，气压随高度增加而减小•2、由于g随高度变化很小，所以气压随高度减小的快慢（dp/dz的大小）主要决定于ρ。近地面层ρ大，气压随高度减小得快，上层ρ小，气压随高度减小得慢。•3、两个不同高度上的气压差等于这两个高度之间单位截面积空气柱的重量。9一、气压随高度的变化单位截面大气上界P1P2Gz2z1△P＝P1－P2＝﹣G＝﹣gV＝﹣g（z2－z1）＝﹣g△z取△z→0大气静力学方程dP＝﹣gdz﹣——＝g﹣——铅直气压梯度（单位高度气压差）dPdzdPdz大气静力学方程10铅直气压梯度﹣——＝gzPdPdz气压高度海拔高度（m）气压（hPa）3000012160001001100025055005003000700150085001000一、气压随高度的变化（一）静力学方程：dp=-ρgdz1、条件：大气是静止的，无水平和垂直方向上的运动。并且垂直方向上受力为零。2、公式的意义：负号：气压随高度而减小因g在垂直方向变化小，因此，气压在垂直方向上减小的快慢程度主要决定于密度ρ1000mb900mb500mb400mbH=50h1=100地面低层ρ大，气压变化快高层ρ小，气压变化慢空气密度与气压变化快慢的关系(二)单位高度气压差定义：每改变一个单位高度时气压的改变量。单位：mb/100m、hPa/100m表达式：意义：GZ愈大，气压随高度降的愈快。gZPdZGZZP900mb500mb450mbhh地面1000mb密度正比暖冷1000mb900mb950mb同样的高度不同的气压(二)单位高度气压差（三）单位气压高度差►定义：气压每改变1mb所需要上升或下降的高度►单位：m/mb、m/hpa1000mb900mb500mb400mbh（ρ大）h1（ρ小）地面表达式：意义：h∝1/ρ低层ρ大，h小，气压降的快；高层ρ小，h大，气压降的慢。ggdzzpzh117•单位气压高度差只适用于较薄的压高计算。不精确单位截面大气上界p1P2Gz2z1△z＝z2－z1＝18400（1＋tm）log——△z两点之间的高度差z1较低点的海拔高度z2较高点的海拔高度P1较低点的气压P2较高点的气压＝1／273tm两点的平均温度，取tm＝（t1＋t2）／2P1P2压高公式压高公式的意义；根据不同高度的气压和期间的平均温度，可求算两点的高差；根据某高度的气压值和气柱的均温，可求算另一高度的气压值；根据某站气压值、海拔高度和气柱均温，可求算海平面气压值；根据两不同高度的气压值，可求算两高度的均温。20§4-1气压随高度和时间的变化一、气压随高度的变化二、气压的变化二、气压随时间的变化大气具有流动性和连续性，因此气压变化的实质就是空气柱内大气质量的增多或减少。（在同一时刻，有的地方气压增加，另一地区的气压必然降低。）（一）影响气压变化的因素1、热力因素：地面升温地面降温空气受热膨胀，ρ减小，p下降空气冷却收缩。ρ增大，p升高2、动力因素水平气流的辐合与辐散不同密度气团的移动地面冬季夏季地面冷空气南下,气压升高暖空气北上,气压降低abc辐合下降辐散辐散上升辐合空气的垂直运动（二）气压随时间的变化日变化：一天中有两个高值和两个低值。年变化：陆地上pmax在冬季，pmin在夏季海洋、高原上气压分布与陆地相反4812162024h-2-101莫斯科(55°50′N)七月平均气压变化hpahpa月-12-606北京（39°54′N)气压的年变化124812