内容正文:
今天咱们这节课就着重来讲三圈环流,咱们总共分为两个部分,第一部分就是气压带和风带的形成,第二部分就是气压带和风带的季节性移动。首先咱们来看一下第一部分,气压带和风带的形成。在开讲之前,咱们首先得回顾下热力环流的形成原理。热力环流形成的根本原因就是近地表冷热不均,冷热不均造成了近地表存在温差,温差的出现引起了空气在垂直方向上的运动,其中热源处空气受热膨胀上升,冷源处空气遇冷收缩下沉。这一空气垂直运动导致了近地面和高空同一水平方向出现了高低气压差。其中热源处近地面空气受热膨胀上升嘛,气流从地面呼呼往上跑,所以近地面形成了低压,而高空形成了相对高压。因为同一低点近地面和高空的气压状态是相反的。反之,冷源处近地面空气遇冷收缩,空气是由高空垂直下降到近地面,因此近地面为相对高压,而高空是相对低压,这就导致热源处和冷源处近地面和高空出现了高低气压差。根据水平气压梯度力,空气在水平方向要发生运动,从高压流向低压,而空气的水平运动又被称为风,所以风就形成了。在之前热力环流原理中,咱们讲过,热力环流影响的范围比较小,所以热力环流引起了风,咱们就把它叫做局地风,像咱们之前学过的海陆风、山谷风、城市风、冰川风、绿洲风等等,妥妥的都属于局地风,局地风所影响的空间范围较小。实际上热力环流的原理不仅限于局地范围,我把它空间尺度放大,甚至放大到全球,只要地表出现了冷热不均,热力环流的原理依然成立。那像这种把热力环流的原理应用到全球尺度范围所形成的风就是大尺度的风,也就是咱们之前在热力环流里面讲过的背景风。那形成背景风的环流,咱们就不叫热力环流了,就叫做大气环流。那到底什么是大气环流呢?咱们来看一下概念,大气环流就是全球性有规律的大气运动。首先全球性交代了大气环流的空间尺度是大范围的有规律,说明这个大气环流它不是峡流的,而是有规律的运动。那到底有什么规律呢?咱们今天重点研究的就是这个规律。相对于热力环流,大气环流的形成过程要复杂的多。因为大气环流的形成过程不仅限于热力因素,还包括动力因素,这俩因素共同作用,才成就了大气环流。要想把这个事研究明白,咱们必须抽丝剥茧,一步一步层层假设才能把它研究透。层层假设地球表面只考虑热力因素,即地球表面只存在冷热不均的情况,什么自转带来的地转偏向力,公转带来的太阳直射点的移动,以及下垫面性质带来的差异通通不考虑。那地球表面贼拉光滑,性质非常均匀,比一个脸都干净。好了,这些底buff都叠满了,咱们就来看一下地球在只考虑冷热不均的情况下,空气会发生怎么样的流动。根据热力环流的原理,地表冷热不均是引发空气流动的根本原因。那现在咱们就根据地表太阳辐射的分布状况来看一下地球上哪里是相对热源,哪里是相对冷源。在不考虑地转偏向力、太阳直射点的移动以及海陆分布的情况下,赤道附近正午太阳高度角是最大的,所以单位面积接收的太阳辐射量是最大的那极地处正午太阳高度角最小,因此接收的太阳辐射量是至少的,所以赤道附近为相对热源,极地附近为相对冷源。赤道热,极地冷。赤道附近空气受热膨胀上升,在近地表就形成了低压,而极地附近空气遇冷下沉,在近地表就形成了高压。根据热力环流原理,咱们知道同一地点近地面与高空气压状况是相反的。赤道处近地面为低压,那么高空即为高压。反之,极地处近地面为高压,那极地的高空即为低压。那现在赤道和极地近地面及高空水平方向上的气压差是不是就形成了?在水平气压梯度力的驱使下,气流在高空从高压流向低压,即从赤道上空流向极地上空。在近地面同样在气压梯度D的趋势下,气流从高压流向低压。从半球的视角来看,北半球和南半球是不分别都有一个闭合的环流,这种环流在同一个半球是不是只有一个?所以咱们就管这个环流叫做单圈环流。单圈环流的形成过程咱们就讲完了,刚才单圈环流所设计动作原理就是热力环流形成的基本原理。如果这个地方你听不懂的话,那就说明你高一热力环流的所有内容没有过关,那么就不要继续再往下听了,请一定冲零基础学一下热力环流,要不然你后边就根本听不懂。大家再回到这个图上,大家来看一下,低压处气流是从四周向中心汇聚,像这种气流的流动方式,咱们就叫做气流的符合。而高压处气流是不从高压的中心向四周散开,那这种气流东东方式咱们就做服散。其实这件事儿也很好理解。从原理的角度,本来在气压梯度力的驱使下,气流就是从高压流向低压。那低压处既然气压值最低,但四周的气流是不都往低压处流,因此气流符合。反之,高压处本来气压就高,那么气流自然就要从高压处往四周的低压处去流,所以气流在高压处是辐散的那这点大家记住,只要是高低压都遵循着这个规律,不管是高孔还是基地面。如果你还是不理解,冷老师教你个方法,你就想想高压和低压,就跟咱们人遇到压力一样,高压的工作部门非常的卷,大家谁都不爱去,所以高压处人心涣散,自然气流就服散了。而压力小的部门大家都想去,所以大家都来了。那是不是大家向低压的部门聚合,那这种就叫做符合。这个如果能理解了,那之后咱们再讲三圈环流的时候就好讲了。好了,气流的辐合和辐散咱们讲完了,最后咱们把大眼睛都盯到近地面这两股水平气流上,因为近地面的水平气流叫做近地面峰。如果地球上只存在单圈环流,那么极地处为相对高压,赤道处为相对低压,那地表的气压梯度力就一定是从极地的高压处指向赤道的低压处。又由于缺少地软偏离在北半球,近地面的风就从极地直接干到赤道,而南半球的风也是从极地直接干到赤道。根据风向,北半球整体都刮北风,南半球整体都刮南风,而高空风的风向与近地面的风向恰恰相反。那到此咱们单圈环流就全部搞定,完结撒花。不过这一切都是虚构的,为啥呢?因为咱们现在只考虑了地表的冷热不均,我稍微再给你叠点buff,这件事就不一定完全成立了。