關(guān)于大氣環(huán)流地學(xué)習(xí)特殊說明基于經(jīng)向環(huán)流氣壓帶與風(fēng)帶的形成理想分析極端理想推廣有一點(diǎn)現(xiàn)實(shí)的極端理想赤道低氣壓帶副熱帶高氣壓帶信風(fēng)帶低緯環(huán)流圈哈得來環(huán)流圈極地高氣壓帶極地東風(fēng)帶中緯度西風(fēng)帶副寒帶低氣壓帶中緯環(huán)流圈費(fèi)雷爾環(huán)流圈極地環(huán)流圈補(bǔ)充說明氣壓帶與風(fēng)帶性質(zhì)緯向環(huán)流加以補(bǔ)充現(xiàn)象地轉(zhuǎn)風(fēng)定義及形成計(jì)算熱成風(fēng)緯向環(huán)流急流極渦定義借助大氣環(huán)流分析南北極極渦穩(wěn)定性差異羅斯貝波西風(fēng)帶波動(dòng)低壓槽和高壓脊性質(zhì)渦度知識(shí)點(diǎn)低壓槽和高壓脊存在性小節(jié)全球變暖卻寒潮越發(fā)頻繁現(xiàn)象解釋關(guān)于一些額外需要思考的東西特殊說明1、這里描述區(qū)域的風(fēng)帶和氣壓帶都是未加說明都是指近地面高空會(huì)特定說明。2、主要研究北半球南半球當(dāng)然同樣的方法分析。3、這里高空和低空的分界在于是否需要討論與空氣的摩擦力?；诮?jīng)向環(huán)流氣壓帶與風(fēng)帶的形成理想分析如果地球是平整的是地面熱力性質(zhì)相同只會(huì)在極地和赤道間形成非常穩(wěn)定的一圈熱力環(huán)流。極端理想推廣有一點(diǎn)現(xiàn)實(shí)的極端理想赤道低氣壓帶赤道區(qū)域受太陽輻射最多熱空氣上升形成近地面低壓圖中1 11。副熱帶高氣壓帶赤道高空熱氣流北上在北半球高空形成偏西風(fēng)圖中2 22因?yàn)楸卑肭虻剞D(zhuǎn)偏向力向右忽略高空的空氣摩擦阻力最終2 22會(huì)變?yōu)槲黠L(fēng)阻擋從赤道低氣壓帶來的2 22根據(jù)科學(xué)家的觀測(cè)南北緯[ 30 ° , 40 ° ] [30\degree,40\degree][30°,40°]左右2 22堆積下降圖中3 33形成副熱帶高氣壓帶。信風(fēng)帶由已經(jīng)形成的1 112 223 33和大氣環(huán)流推導(dǎo)易知近地面有一支由副熱帶高氣壓帶吹向赤道低氣壓帶圖中4 44北半球受地轉(zhuǎn)偏向力作用偏右即刮偏東風(fēng)。這個(gè)風(fēng)具古人記載非常穩(wěn)定所以可信所以稱之為信風(fēng)。低緯環(huán)流圈哈得來環(huán)流圈由1 11,2 22,3 33,4 44構(gòu)成。極地高氣壓帶極地區(qū)域受太陽輻射最少冷空氣下降形成近地面高壓。極地東風(fēng)帶近地面由極地吹向相對(duì)較低緯度的地區(qū)受地轉(zhuǎn)偏向力吹偏東風(fēng)圖中10 1010中緯度西風(fēng)帶副熱帶高氣壓帶近地面高壓近地氣流繼續(xù)北上吹偏西風(fēng)圖中5 55副寒帶低氣壓帶冷氣流10 1010與 熱氣流5 55相遇因其兩者密度差異形成極峰。熱氣流上升冷氣流10 1010與北上的 熱氣流5 55相遇無法繼續(xù)南下又無法繼續(xù)北上在小范圍空間尺度下受地轉(zhuǎn)偏向力作用形成氣旋北半球受地轉(zhuǎn)偏向力作用逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)氣旋中間處形成高壓區(qū)被迫上升最終形成了副寒帶低氣壓帶。副寒帶高空高壓高空氣流分為兩支一支北上圖中8 88一支南下 圖中7 77。8 88在極地受冷下降圖中9 99。中緯環(huán)流圈費(fèi)雷爾環(huán)流圈由3 335 556 667 77構(gòu)成。極地環(huán)流圈由6 66,8 88,9 99,10 1010構(gòu)成。補(bǔ)充說明近地面的風(fēng)是會(huì)受摩擦力的所以最終無法成為正西風(fēng)或正東風(fēng)氣壓帶與風(fēng)帶性質(zhì)氣壓帶緯度范圍特征氣流豎直運(yùn)動(dòng)方向成因氣候赤道低氣壓帶0 ? 5 ° 0 - 5\degree0?5°熱低壓上升熱力作用濕熱副熱帶高氣壓帶30 ° 30\degree30°左右熱高壓下降動(dòng)力作用干熱副極地低氣壓帶60 ° 60\degree60°左右冷低壓上升動(dòng)力作用冷濕極地高氣壓帶極地附近冷高壓下降熱力作用干冷信風(fēng)性質(zhì)干燥中緯西風(fēng)帶性質(zhì)濕潤極地東風(fēng)帶性質(zhì)干冷緯向環(huán)流加以補(bǔ)充現(xiàn)象中緯度高空實(shí)際并非偏東風(fēng)主要刮偏西風(fēng)與經(jīng)向環(huán)流推導(dǎo)并不相符。這是因?yàn)榈厍蚓曄颦h(huán)流占比更大緯向環(huán)流我目前認(rèn)為主要影響經(jīng)向環(huán)流體系中的高空風(fēng)因?yàn)榈剞D(zhuǎn)風(fēng)是定義在高空的。地轉(zhuǎn)風(fēng)定義及形成首先明確這個(gè)風(fēng)是定義在高空的。地轉(zhuǎn)風(fēng)實(shí)際上就是高空上氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力投影到同一高度水平面拉扯出來的結(jié)果。地面受熱不均就會(huì)導(dǎo)致等壓面傾斜。ps: 這張圖取得并不好900hPa并不算是高空不過只是為了說明等壓面傾斜湊活著看吧。解釋一下這張圖為了方便起見這里說方向前后左右同一高度下熱面氣壓大于冷面氣壓生成氣壓梯度力方向沿著該高度水平面向左風(fēng)向初始該高度水平面向左由地轉(zhuǎn)偏向力公式F ? 2 m ( ω ? × v ? ) \vec{F}2m(\vec{\omega}\times \vec{v})F2m(ω×v)可知地轉(zhuǎn)偏向力在該高度水平面投影始終和風(fēng)向垂直最終地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)向會(huì)向該高度水平面后方向地轉(zhuǎn)偏向力在該高度水平面投影向量方向與氣壓梯度力反向。計(jì)算這是deepseek總結(jié)出來的計(jì)算目前看來過于深?yuàn)W。顯而易見地在假設(shè)等壓面非常整齊均勻下根據(jù)公式很顯然高空上海拔越高ρ \rhoρ越小V g V_gVg?越大。熱成風(fēng)定義可以簡單理解為地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變化。緯向環(huán)流緯向環(huán)流其實(shí)本質(zhì)就是熱成風(fēng)主要作用的目前是這么認(rèn)為的。將剛才分析的冷熱區(qū)域換成北半球上的南北即可分析出中緯度緯向環(huán)流為偏西風(fēng)。急流基于之前經(jīng)向環(huán)流地分析中緯度緯向環(huán)流為偏西風(fēng)地球大氣環(huán)流以緯向環(huán)流為主北上的5 55和南下的10 1010隨著高度的上升收到緯向環(huán)流的作用最終呈現(xiàn)高空中緯西風(fēng)。因?yàn)槠滹L(fēng)速 30 m / s 30m/s30m/s形成了兩支西風(fēng)急流南支西風(fēng)急流副熱帶急流北支西風(fēng)急流極鋒急流極渦定義高空西風(fēng)環(huán)繞著極地低氣壓中心構(gòu)成極渦借助大氣環(huán)流分析南北極極渦穩(wěn)定性差異明確極渦由高空西風(fēng)帶構(gòu)成而高空西風(fēng)帶由因?yàn)闊岢娠L(fēng)形成。現(xiàn)在討論南北半球中緯高空西風(fēng)帶穩(wěn)定性南半球比北半球溫差更大熱成風(fēng)更大故西風(fēng)帶風(fēng)速更大。南半球陸地面積少于北半球受海陸熱力性差異導(dǎo)致等壓線、等溫線波動(dòng)相對(duì)更小。綜上分析南半球中緯高空西風(fēng)帶構(gòu)成的極渦更穩(wěn)定。羅斯貝波西風(fēng)帶波動(dòng)正因?yàn)楸卑肭蚴芎ｊ憻崃π圆町悓?dǎo)致等壓線、等溫線較大所以西風(fēng)帶會(huì)波動(dòng)形成低壓槽和高壓脊。低壓槽和高壓脊性質(zhì)高空西風(fēng)帶本質(zhì)是由熱成風(fēng)導(dǎo)致形成的熱成風(fēng)本質(zhì)又是由地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度變化形成的地轉(zhuǎn)風(fēng)又是由地面熱力性質(zhì)差異形成的。因此高空西風(fēng)帶可以視為N NN條高空的等溫線。因?yàn)榈蛪翰墼凇暗葴鼐€”北側(cè)所以高空冷低壓高壓脊在“等溫線”南側(cè)所以高空熱高壓。渦度知識(shí)點(diǎn)行星渦度f 2 ω sin ? ? f2\omega \sin\phif2ωsin?其中? \phi?表示緯度。相對(duì)渦度ζ \zetaζ絕對(duì)渦度f ζ f\zetafζ相對(duì)渦度北半球情況ζ ↑ \zeta \uparrowζ↑傾向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)反之ζ ↓ \zeta \downarrowζ↓傾向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。絕對(duì)渦度守恒d ( f ζ ) d t 0 \frac{d(f\zeta)}{dt}0dtd(fζ)?0即在滿足正壓、水平無輻散和無摩擦的條件下絕對(duì)渦度地轉(zhuǎn)渦度與相對(duì)渦度之和在垂直方向上不隨時(shí)間變化。低壓槽和高壓脊存在性若走向低壓槽? ↓ \phi\downarrow?↓則f ↓ f\downarrowf↓則ζ ↑ \zeta \uparrowζ↑則傾向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)逐漸向北若走向高壓脊? ↑ \phi\uparrow?↑則f ↑ f\uparrowf↑則ζ ↓ \zeta \downarrowζ↓則傾向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)逐漸向南小節(jié)這樣的環(huán)流存在[ 3 , 7 ] [3,7][3,7]個(gè)波波長在[ 3000 , 10000 ] k m [3000,10000]km[3000,10000]km這種行星尺度下的長波被稱為“行星波”也被成為“羅斯貝波”。全球變暖卻寒潮越發(fā)頻繁現(xiàn)象解釋全球變暖導(dǎo)致極地溫度升高南北溫差減小地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速降低熱成風(fēng)風(fēng)速降低高空西風(fēng)帶波動(dòng)來自北方的冷空氣沿著通往低壓槽的方向南下。同時(shí)若波動(dòng)程度過于大在羅斯貝波波谷附近出現(xiàn)高空西風(fēng)帶斷裂形成小型高空低壓中心——“冷渦”。關(guān)于一些額外需要思考的東西對(duì)于2 22的堆積貌似也有角動(dòng)量守恒的說法但不太會(huì)角動(dòng)量守恒等待學(xué)習(xí)思考對(duì)于地轉(zhuǎn)風(fēng)和熱成風(fēng)認(rèn)識(shí)非常的基礎(chǔ)空間向量叉積一概不通關(guān)于渦度目前只知道有這么個(gè)東西并不會(huì)推導(dǎo)。