(一)大气运动的动力

大气运动的产生及形式取决于气压的作用。所谓气压是指单位面积上所承受的空气柱的重量,单位是帕[斯卡](记作 Pa,1Pa=1N/m2)。一个地方的气压随高度增加而降低,影响气压随高度变化的原因主要是该地上空大气柱的高度和密度;在水平方向上,由于气温差异也会引起该方向上的大气密度的变化,并产生气压的水平变化。由于大气在垂直或水平方向上存在气压差,从而产生了气压梯度力,它的方向是沿着垂直于等压面方向由高压区指向低压区,其大小为这个方向上单位距离内气压的改变量。气压梯度力可分为水平气压梯度力和垂直气压梯度力。通常垂直气压梯度力较大,是水平气压梯度力的 100 万倍。虽然垂直气压梯度力较大,但因受地球重力作用的影响,它与重力始终处于平衡状态;而水平气压梯度力虽小,但没有其它实质力同它相平衡,在一定条件下却能造成较大的空气水平运动。所以,真正造成大气水平运动的力是水平梯度力。

除水平梯度力之外,运动的大气还会受到地转偏向力、惯性离心力及摩擦力的作用。

地转偏向力是由于地球的自转和地球的球面效应所引起的。通常,地球表面的大气随固体地球一起自西向东旋转,赤道附近线速度大,向两极逐渐变为零。如果低纬度具有较大旋转线速度的大气向具有较小线速度的高纬度运动时,两地的线速度差使运动的大气产生了一个向东的附加速度,实际的风向必然向东偏;相反,高纬度流向低纬度的大气则相当于具有一个向西的附加速度,使风向西偏。实际上,地球上一切物体(包括固体、液体和气体) 的运动都会受地球自转的影响而发生方向偏转,其偏转方向与大气相同。这种现象就好像在运动着的物体上施加了一个使其运动方向发生改变的力一样,这种假想的力一般称为科里奥利力,对于运动的大气来说则称为地转偏向力(图 2.4)。地转偏向力只改变大气运动方向而不改变速度;在北半球它使气流向原来运动方向的右方偏转,在南半球则向左方偏转。当大气作曲

线运动时,还会受到大气的惯性离心力作用。此外,近地面大气的水平运动还将受到地面摩擦力的影响;运动的大气与大气之间也存在着摩擦力作用。在上述几种作用力中,水平气压梯度力是大气运动的原动力,其它力只在大气运动开始后起作用。