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[名词解释] 三圈环流

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发表于 2008-12-25 22:10 | 显示全部楼层 |阅读模式
一般来说如果地球上的大气可以看作理想均匀分布的话,可以在一个半球(纬向上,例如北半球)将大气运动分为三圈环流,分别为低纬环流、极地环流(高纬环流)和中纬环流。接下来简要叙述一下这3种大气环流。

低纬环流

    这是一个封闭的环流,由温暖潮湿空气从赤道低压地区上升开始,升至对流层顶,向极地方向迈进。直到南北纬30度左右,这些空气在高压地区下沉。部分空气返回地面后于地面向赤道返回,形成信风,完成低纬度环流。
    低纬度环流基本活动于热带地区,在太阳直射点引导下,以半年周期往返南北。

极地环流

       虽然相比赤道的空气,这里的空气比较寒冷干燥,但仍然有足够热力和水分进行对流,完成热循环。本环流的活动范围限于对流层内,最高也只到对流层顶(7000-8000米)。往极地的气流主要集中在空中,而赤道方向的气流主要集中在地面。当空气到达极地范围,它的温度已经大大降低,在这高压干燥寒冷的地区下沉,受地转偏向力影响向西偏转,形成极地东风。极地环流的流出,形成呈简谐波形的罗斯贝波。这些超长波在影响于中纬度环流与对流层顶间喘流的流向,扮演重要的角色。极地环流如散热器般,平衡低纬度环流地区的热盈余,使整个地球热量收支平衡。可以说,在中高纬度地区,极地环流是影响这里气象的主要成因。
    低纬度环流与极地环流有着同一特点:两者都是由于地表的温度而出现,直接与热能相关。与此同时,其热能特点盖过其所产生的天气现象。低纬度环流大量传送的热能,和极地环流巨形的吸热能力,使除了特殊情况下,短暂气象的效果不能被系统接收,也不能产生。在纬度30度至60度以外地区,根本不能感受到中纬度气压中心无休止地每天由低转高再转低的情况。

中纬度环流

       和前2者不同,中纬度环流依靠其余两个环流而出现。如一处于两者之间的走珠轴承,因处于中纬度的涡旋循环而出现。故本区时而又称为混合区。在南面处于低纬度环流之上,在北面又漂浮在极地环流上。信风可以在低纬度环流以下找到,相同地西风带也可以在中纬度环流下找到。
    另外,中纬度环流并不是真正闭合的循环,而重点却在西风带上。不像信风和极地东风那样稳定,盛行西风常常由于经过的气象系统而发生变化。
    在上空通常由西风主导,但是在地表风向可以随时突然改变。例如以北半球而言,往北的低气压或是往南的高气压往往维持甚至加速西风的流速;但是经过当地的冷锋可能扭转这种情况。而往北的高气压带来东风主导的气流,常常持续数天。
    气团移动是中纬度环流底层特色之一。喘流吸收由地表低压区上升的空气,它所处的地方是影响气团位置的原因之一。地表风整体的流向是从纬线30度至60度的,可是中纬度环流上空的流向尚未能完全界定,一方面因为环流本身处于极地环流与低纬度环流之间,没有一个强烈的热源或冷源推动对流,而另一方面地表涡漩也对上空环境造成不稳定影响。

[ 本帖最后由 tom.hp 于 2008-12-27 23:42 编辑 ]

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发表于 2008-12-26 17:03 | 显示全部楼层
高一地理有讲到 不过没这么详细就是
发表于 2008-12-26 20:32 | 显示全部楼层
不同地方的环流受地形影響會出現不同的环流圈.

如夏季青藏高原和南亚次大陸的熱力差異.出現南亚季風环流圈,氣流沿青藏高原南坡上升,升到高空折向南流,流到低緯下沉,下沉氣流在低緯低空又重新向北流动,組成一個閉合的經向环流圈系統,与低緯經向哈德來环流圈剛剛相反.

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发表于 2008-12-27 20:55 | 显示全部楼层
呵呵,TOM兄讲的三圈环流和行星风带,气压带是理想状态下的情况,在实际大气中所谓的副热带高压和极地高压是交错出现的,比如东亚大陆的寒潮冷高压可以认为是极地高压,而入海后就变性为副热带高压,而在高压东南侧的北-东北风可以认为是属于极地东风带
 楼主| 发表于 2008-12-27 22:25 | 显示全部楼层
原帖由 追风精灵 于 2008-12-27 20:55 发表
呵呵,TOM兄讲的三圈环流和行星风带,气压带是理想状态下的情况,在实际大气中所谓的副热带高压和极地高压是交错出现的,比如东亚大陆的寒潮冷高压可以认为是极地高压,而入海后就变性为副热带高压,而在高压东南侧的北-东 ...

       是的,我以上说的基本都是大气均匀分布的前提下出现的大气运动,但是现实情况远比这个复杂。尤其是在西风带里,陆地占的比重最大,容易产生强大的海陆温度差,导致大气分布很不均匀,从而产生不同性质的气团,影响了环流的纬向分布。

    例如,俄罗斯远东和我国东北冬天非常寒冷,经常有极涡南下影响,说明这些地区的冬天已经不是受到西风带影响,而是被副极地低压带控制,因为冷涡就是从副极地低压带发展下来的,也就是说副极地低压带在我国冬天的影响范围已经南下到45N左右;而副高的位置已经南压到15N左右,其西北部的我国大部地区(包括华南大部)都是受到了西风带的影响,所以在我国冬季西风带的影响范围可以到达20N左右甚至更南一些。

    再看我国东北和华北的春天和初夏,温差一般非常大(比如漠河0-27度,郑州附近可以达到16-36度甚至温差更大),俄罗斯远东地区也会出现类似气温(比如雅库茨克可以达到16-34度),这个就是典型的西风带控制下的表现;而在盛夏季节华北温差却没有这么大(济南和郑州往往容易出现25-34度类似的温度),说明受到副高控制,由于下沉气流明显抑止辐射降温,导致该地日温差不是很大。

    而在南亚(比如印度半岛),由于北部有青藏高原和伊朗高原的阻挡,西风带不容易南下影响,导致那边大气环流南北波动幅度不及我国,从而气候带的纬度分布也要高于我国。

    因此,可以看到不同的地理位置,其大气环流分布也是有比较明显的差异,需要具体情况具体分析。
 楼主| 发表于 2008-12-27 23:33 | 显示全部楼层
还有一个现象,俄罗斯北极沿海的1月气温比远东地区要高,而7月的气温比远东要低不少,这个也是不同环流控制下的明显表现特征。1月的时候俄罗斯北极沿海受极地东风带控制,气温比受副极地低压带的远东地区气温要高;而7月由于大气环流带的北移,俄罗斯北极沿海转受副极地低压带影响,气温就比较低了,而远东地区受到了西风带的影响,温差变大,气温上升比较明显。

    这个说明副极地低压带控制下的气温要比极地东风带低,这个也就能解释了中西伯利亚寒冷和极涡总是分裂南下时候往往在50-60N左右(副极地低压带)加强这种现象原因,所以北半球世界上气温最低的地方不是北极,而是冬天位于副极地低压带控制下的奥依米亚康,那里整个冬天都是阴冷多雪。(说明一下,南半球南极最冷的主要原因是南极大陆四周环海,受到闭合洋流——西风漂流的影响,而且与之对应的大气环流正好是副极地低压带,由于60S左右没有大陆,洋流和大气环流都很稳定符合纬向分布,使得冷源堆积在南极大陆而不容易北侵,从而出现世界上最低气温)

    同理,副高的北侧气流控制下的地区气温比赤道要高不少,所以世界上最热的地方一般是30N左右,而不是赤道。

[ 本帖最后由 tom.hp 于 2008-12-27 23:35 编辑 ]
发表于 2008-12-28 15:50 | 显示全部楼层
副热帶高温基本出現在副高中心附近的下沉晴朗区,如阿拉伯半島.赤道地区本身是低压环境,云雨比較多,阻挡輻射能.同理,副高北側往往是低緯水汽能量与西風系統相交錯区域,鋒系雨帶發展活躍吸收熱量也比較低.我國江淮地区完全出現高温都是在副高和梅雨帶北跳后,进入副高下沉环境下出現.
发表于 2009-1-7 01:14 | 显示全部楼层
呵呵,去年一直在说一个问题:

假设北极海冰在夏季完全融解,由于极地的天文辐射量,三圈环流会怎样?夏季北冰洋副极地高压出现否?到冬季又如何转折?会出现什么剧烈过程?
发表于 2010-8-16 16:52 | 显示全部楼层
最近同学提出了一个问题:为什么对极地平流层sudden warming后,温度梯度翻转,由热成风关系风向是“变”为东风呢?地球“三风四带”中极地本来不就是东风带么?     
     我试图解决,可是搞不清平流层的sudden warming发生在上部还是下部?另外又想到一个问题,三圈环流是不是发生在对流层中?
     欢迎回答,非常感谢!:)
 楼主| 发表于 2010-8-16 19:08 | 显示全部楼层
最近同学提出了一个问题:为什么对极地平流层sudden warming后,温度梯度翻转,由热成风关系风向是“变”为东风呢?地球“三风四带”中极地本来不就是东风带么?     
     我试图解决,可是搞不清平流层的sudden w ...
yangzi666007 发表于 2010-8-16 16:52
首先,极地东风带是下沉的,在近地面层是趋向东北风,偏东的分量其实是由科氏力作用形成;

其次,三圈环流基本上是在对流层内讨论的,至于平流层和对流层之间的关系,一般是呈现长波振荡导致能量传递,所以会出现一个滞后期。

具体内容请看:关于平流层爆发性增温的一些理解关于平流层异常与对流层耦合机制的探究-2
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