地轉風與梯度風
一、地轉風
在自由大氣中,平直等壓線情況下,水平氣壓梯度力與水平地轉偏向力達到平衡時空氣的等速、直線水平運動稱為地轉風。地轉風平行於等壓線吹,在北半球觀察者背風而立,高壓在右,低壓在左。而在南半球,觀察者背風而立,高壓在左,低壓在右。這就是地轉風方向與水平氣壓場之間的關係,即白貝羅風壓定律。
地轉風的風速大小取決於水平氣壓梯度、空氣密度及地轉參數。若在同一地理緯度上,並空氣密度一樣時,水平面上的等壓線越密集,地轉風速就越大;若在同一地理緯度,並各高度上水平氣壓梯度相同時,由於密度的影響、地轉風將會隨高度的增高而加大。當水平氣壓梯度和密度不變時,緯度越高,地轉風速越小。在赤道附近,由於地轉偏向力很小,所以不存在產生地轉風的條件。
二、梯度鳳
地轉風反映的是自由大氣中平直等壓線情況下空氣的穩定運動,而在實際應用的天氣圖上等壓線往往是彎曲的,在不計摩擦力作用的情況下,作曲線運動的空氣質點不僅受水平氣壓梯度力和水平地轉偏向力的作用,而且還要受慣性離心力的作用,如果三力達到平衡,則變為穩定運動、梯度風就是在自由大氣中,不計摩擦力的影響,水平氣壓梯度力、水平地轉偏向力及慣性離心力三個力達到平衡時空氣的等速、水平、圓周運動。
梯度鳳的大小與水平氣壓梯度、地理緯度、空氣密度及空氣運動的曲率半徑有關。並具有以下「特點:
1.在北半球,地轉偏向力總是指向空氣運動方向的右方。所以低壓中的風是沿等壓線逆時針方向吹的。在高壓中的風是沿等壓線順時針方向吹的。南半球相反。
2.當氣壓梯度力和地理緯度一定,並高低壓具有同樣的曲率半徑時,高壓中的梯度風比低壓中的梯度風速大,同樣緯度和氣壓梯度力的條件下的地轉風速介於兩者之間。
3.在高壓中水平氣壓梯度有一極限值。這說明高壓附近附近不可能出現大的氣壓梯度,也就是說高壓中心附近風速必是很小。而在低壓中並不存在水平氣壓梯度的極限值,所以在低壓中心附近風速可以達到很大。另外,在赤道地區,水平地轉偏向力很小,可出現小範圍的旋渦,因曲率半徑很小,故慣性離心力可以很大,若不計水平地轉偏向力的作用,水平氣壓梯度力和慣性離心力可達平衡,這時的風稱為旋衡風,可以順轉也可以逆轉,但中心必須是低壓,例如龍捲風就具有這種性質。