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大气压力科学ppt课件

素材编号:
510744
素材软件:
PowerPoint
素材格式:
ZIP/RAR
素材上传:
weishenhe
上传时间:
2022-09-23
素材大小:
1 MB
素材类别:
科学PPT课件
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大气压力科学ppt课件

大气压力科学ppt课件下载是由PPT宝藏(www.pptbz.com)会员weishenhe上传推荐的科学PPT课件, 更新时间为2022-09-23,素材编号510744。

这是大气压力科学ppt课件下载,主要介绍了大气静力学方程;垂直气压梯度和单位气压高度差;等温大气压高方程;均质大气压高公式;多元大气压高公式;标准大气的压高公式;压高公式的应用,气压是大气科学中的一个极其重要的物理量,它的分布和变化与大气运动及天气状况有密切关系。欢迎点击下载大气压力科学ppt课件。

  气压力是指单位面积上直至气上界整个空气柱的重量。气压是气科学中的一个极其重要的物理量,它的分布和变化与气运动及天气状况有密切关系。人们早就发现,◇气压降低时,一般多阴雨;◇气压升高时,一般天气转好。(气压表曾被成为晴雨表)

  低

  雨

  晴

  地面

  高

  观测表明:气压值总是随着海拔高度的增高而减小。低层气压降低的数值于高层。一般海平面气压值在980—1040hpa之间变动。

  确定与气压随高度变化的定量关系,一般是应用静力学方程和压高方程。3.1气静力学方程和气压-高度公式3.1.1气静力学方程气在垂直方向上受到重力和垂直气压梯度力的作用达到平衡时,称为流体静力平衡状态。通常情况下,空气的垂直加速度<10-3m/s2,比重力加速度小一万倍。所以说,在垂直方向,实际气可以看成处于流体静力平衡状态,有强对流的地区除外。

  气静力学方程映在流体静力平衡状态时,气压、温度与高度的关系。一、气静力学方程假设气在水平方向的压强、温度、湿度变化都很小,等压面、等温面近于水平,且空气无水平运动。厚度为dz的单位截面积空气柱的受力如图:

  若气处于流体静力平衡状态,则合力为零:将m=ρdz代入上式,整理得:因为ρ是正值,所以气压总是随高度递减。

  由于气在水平方向分布均匀,在一定的范围内可以认为P=P(Z),则上式可以写出气静力学方程的主要形式方程说明:气压随高度递减的快慢取决于密度(ρ)和重力加速度(g)的变化。重力加速度随高度的变化量一般很小,因而气压随高度递减的快慢主要决定于空气的密度。

  由于气象观测不直接测量密度,利用湿空气状态方程得流体静力平衡状态时,气压、温度与高度的关系:

  二、垂直气压梯度和单位气压高度差当高度的变化不太时,气压变化的快慢可以用垂直气压梯度和单位气压高度差来表示。◇垂直气压梯度GZ是指每升高(或降低)单位距离,气压减少(或增)的数值。单位:hpa/100m负号表垂直气柱中气压随高度升高而降低

  ◇单位气压高度差h是指在垂直方向上,气压每降低(或升高)1hpa时,需要升高(或降低)的高度。单位:m/hpa(α=1/273,tv是摄氏温度)练习1:在0℃时,1000hpa,500hpa,100hpa处的单位气压高度差h(气压阶)分别为多少?

  3.1.2气压-高度公式Gz、h只能定性判断气压的变化快慢,要定量确定气压随高度的关系最常用压高公式。将由高度z1(P=P1)积分到高度z2(P=P2):

  因为在公式中,g和T都随高度而有变化,而且R因不同高度上空气组成的差异也会随高度而变化,因而进行积分是困难的。因而积分要在假定条件下采用特殊解。这些特殊解虽然不适用于整个气层,但却近似符合某些气层的特性,仍有实用价值。

  一、等温气压高方程若气层的温度(虚温)不随高度变化,这样的气称为等温气。忽略重力加速度的变化和水汽影响,并假定气温不随高度发生变化,此条件下的压高方程,称为等温气压高公式又称拉普拉斯压高方程。由在等温气中,上式中的T可视为常数,

  对上式积分,将T换成t,自然对数换成常用对数,并将g、R代入,则上式变成气象上常用的等温气压高方程:实际气并非等温气,所以应用上式计算实际气的厚度和高度时,必须将气划分为许多薄层,求出每个薄层的tm,然后分别计算各薄层的厚度,最后把各薄层的厚度求和便是实际气的厚度。

  说明:◇一般说,在气低层g随高度的变化不,但将此式应用到100km以上的高层气时,必须对g作纬度和高度的订正。◇当空气中水汽含量较多时,必须用虚温Tv代替式中的气温T。◇气层厚度不时,用平均温度tm来代替t。

  tm的求法:1、已知上下两层空气的气温t1,t2,则tm=(t1+t2)/22、已知测站的气温t和前12小时的气温t12,则tm=1/2(t+t12)+h/400(h为测站的海拔高度)

  下表是利用等温气压高方程计算的标准气中气压与高度的对应值。

  二、均质气压高公式(自学)假设气密度不随高度变化,而是整层都保持海平面的气密度值,这就是等密度气模式,称为均质气。对进行积分(0-Z,P0-P)得

  令p=0,则均质气顶为z=P0/ρg,说明均质气的高度是有限。此时,均质气的高度称气厚度HH≈RdT0/g0≈8000m均质气的密度不变,温度却是变化的,气的垂直减温率Γ=3.42K/100m。均质气是一种假设的气模式,在处理某些理论问题时有一定意义。

  三、多元气压高公式(自学)假设气的温度直减率(Γ)不随高度变化的气称多元气。其中,温度直减率(Γ)表示温度随高度的变化值,即高度每升高100米,气温度降低或升高的数值。

  对进行积分。若取海平面的气温为T0,于是任意高度Z处的气温T=T0-ΓZ,令Z0=0,海平面气压为P0,任意高度Z上的气压为Pz,有

  该式表示在多元气中,气压随高度也是按指数规律递减的。实际气与多元气更为接近,将上式变换一个形式,求Z:

  取p=0,得多元气的上界高度可见,T0确定后,多元气的上界高度取决于Γ:◇等温气:Γ=0,则zt→∞◇均质气:Γ=g/Rd=3.41℃/100m,T0=273K,zt≈8000m◇多元气:Γ=0.65℃/100m,T0=273K,zt≈42Km实际上,等温气和均质气是多元气的一个特例。

  四、标准气的压高公式(自学)实际气状态的空间分布是复杂的,但是人们根据探测数据和理论计算,制定一种温度、气压、密度等气特性垂直分布比较接近实际气的平均状况的气模式,称为标准气。世界气象组织(wmo)对于标准气的定义:所谓标准气,就是能够粗略的映出周年、中纬度状况的,得到国际上承认的,假定的气温度、气压和密度的垂直分布。

  标准气的典型用途:作为压力高度计校准、飞机性能计算、飞机和火箭设计、弹道制表和气象制图的基准。假定:标准气服从使温度、压力和密度与位势高度发生关系的理想气体定律和流体静力学方程。在一个时期内,只能规定一个标准气,这个标准气,除相隔多年做修正外,不允许经常变动。

  ◇11km到20km为等温气,◇20km-30km为多元气,Γ=-0.1℃/100m见p41例题3.2,公式中的Z为位势米。

  五、压高公式的应用压高公式的应用广泛,在气象工作中一般最常用的是等温气的压高公式(拉普拉斯压高公式)。其中温度t多用气柱的平均温度tm代替。因为不考虑Rd和g的变化,所以压高公式中含有五个物理量P1,P2,t(或tm),Z2,Z1,如果已知其中四个量,则可计算另一未知量。压高公式在气象工作中应用有:

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