梯度風

梯度風

自由大氣中,當空氣作曲線運動時,水平氣壓梯度力、地轉偏向力、慣性離心力三個力達到平衡時的空氣水平運動,稱為梯度風。梯度風是在不考慮摩擦力的情況下,氣壓梯度力、科里奧利力和慣性離心力平衡時的風。以北半球圓形等壓線為例,低壓中,氣壓梯度力G指向中心,地轉偏向力A和慣性離心力C都反向向外,二者之和等於氣壓梯度力,A+C=G。風速不僅受氣壓梯度力和緯度的影響,而且還受氣流路徑的曲率半徑的影響,即使氣壓梯度力和緯度相同的情況下,梯度風風速和地轉風風速也是不等的。高壓中心與反氣鏇性環流結合,高壓中心是反氣鏇性環流中心。

基本內容

由於做曲線運動的 氣壓系統有高壓即 反氣鏇和低壓即 氣鏇之分,在高壓和低壓系統中,力的平衡狀態不同,其梯度風也不盡相同。以北半球圓形等壓線為例,低壓中,氣壓梯度力G指向中心,地轉偏向力A和慣性離心力C都反向向外,二者之和等於氣壓梯度力,A+C=G。因為地轉偏向力和慣性離心力都是與風向垂直的,所以在低壓中,梯度風的風向Vt是沿等壓線按逆時針方向吹的。南半球相反。高壓中,氣壓梯度力G和慣性離心力C都自中心指向外,當三力達到平衡時,地轉偏向力A必定由外沿指向中心,而且大小等於氣壓梯度力G和慣性離心力C的和。因此高壓中的梯度風風向Vat是沿著等壓線,繞高壓中心作順時針方向吹;南半球相反。

因此,梯度風的風向仍然遵守白貝羅風壓定律。風速不僅受氣壓梯度力和緯度的影響,而且還受氣流路徑的曲率半徑的影響,即使氣壓梯度力和緯度相同的情況下,梯度風風速和地轉風風速也是不等的。

梯度風平衡

梯度風梯度風

梯度風是在不考慮摩擦力的情況下,氣壓梯度力、科里奧利力和慣性離心力平衡時的風。其風速(即梯度風)用

表示。由於有梯度風時,等壓線與流線重合,即

,故切向方程為:

梯度風梯度風

其中,

表示水平運算元,

是氣塊運動的速率。

雖然無切向加速度,但具有法向加速度。法向方程為:

梯度風梯度風
梯度風梯度風

其中,

是地轉參數,

是氣塊做曲線運動時的曲率半徑,稱為軌跡的曲率半徑,

是氣塊的密度,

是氣壓。

特點

在大尺度運動中,低壓與氣鏇性環流相結合,低壓中心是氣鏇性環流中心。高壓中心與反氣鏇性環流結合,高壓中心是反氣鏇性環流中心。在天氣圖中分析高、低壓中心位置時,要考慮環流型式

在北半球,低壓中的梯度風必然平行於等壓線,繞低壓中心作逆時針鏇轉。高壓中的梯度風平行於等壓線繞高壓中心作順時針鏇轉。南半球相反。

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