象山5612
终身荣誉-风之图腾
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1.如何看海平面气压图

楼主#
更多 发布于:2007-04-01 21:42
    气象上的数据很多都是以图形的形式表示的,图形中的物理量也是千差万别,比如气压、等压面高度,温度,风速,湿度等。对于注释是英文的天气图,如果希望能看懂天气图,请各位首先查得注释的含义。气象上常用的气象词汇不是很多,所以了解一些英文气象词汇,对于不论看天气图还是上气象网站都是有好处的,不过英语毕竟不是自己的母语,所以希望以后能有更多更好的中文气象网站。
    言归正传,我们首先以今年3.4-3.5寒潮的地面天气图为例对天气图作一个初步的了解。这是KMA(韩国气象局)的天气图,地址是http://www.kma.go.kr/ema/ema03/anal_eng_low.html


    右上角红色的SURFACE PRESSURE表明这是一张海平面气压图,如果将SURFACE PRESSURE直译就是表面气压的意思,不过这个表面指的是什么表面呢?珠穆朗玛峰的表面气压只有300多hpa(百帕),仅为海表面气压1000hpa左右的30%多。目前实测最强的台风Tip的中心海平面气压为870hpa,比珠峰的表面气压300hpa要高很多,但两者能直接比较吗?显然不能。所以人们就想了一种方法,把人们在地球不同高度表面测到的气压,全部通过一定的方法转化到海平面高度处的气压,称为海平面气压(sea surface pressure)。

    具体的转换方法,就是通常所说的静力平衡法。大家一定还记得流体静力学中的液体压强公式吧,p=a×g×h a为液体的密度。如果我们在海洋某个深度处,用压力计测到压力为1000000pa,那么我们马上就能知道从这个位置往下1m处的压强为1000000+1000×9.8×1=1009800pa.在大气中的道理也是一样的,只是地球表面大气的密度大约为1.29kg/m3.如果在地球表面测到的气压是101300pa(1013hpa),那么在1m高出的气压就是101300-1.29×9.8×1=101287pa=1012.87hpa,反之也能从1m高出的气压推得海平面气压。不过大气和海洋有个不同的地方就是海水的密度通常在1000km/m3附近,变化不大,而大气由于压缩性很好,密度常常是变化的,比如tip中心的大气密度只有海平面大气平均密度1.29kg/m3的85%,这样在tip中心海面处上升1m,气压变化就只有10.7pa.在珠峰上高度变化1m,气压变化也小的多。这样问题就来了,如果黄山上的气象站测到气压是850hpa,那么我们能准确的说出黄山山脚下的气压吗?很遗憾的是,我们只能大概给一个密度的数值,然后根据流体压强方程近似的估计山脚下的气压,因为是近似,所以就会有误差,黄山的高度只有1800多米,误差尚能接受,但如果是青藏高原,那误差就大了,所以我们常常会看到数值预报在青藏高原处出现很强的高压或低压。各家对冷高压中心气压的标定常常不同,也是这个原因,冷空气中心常位于3000m左右高度的蒙古高原处,各家的海平面气压估计方法不同嘛^_^

    通过上面的方法,世界上成千上万个气象站测到的气压数据都能统一到海平面了,就如上面今年3.4-3.5寒潮的那张图。至于气压的重要意义,就如牛顿第二定理所叙述的那样,气压就是单位面积上受到的力,我们能想象没有力的世界吗?没有力,也就没有天体完美规律的运动,同样也就没有大气混乱而丰富多彩的运动了。
    这下好了,气压能够转化成海平面气压统一比较了。问题又来了,把所有气压数据转化成海平面气压有什么好处呢?请看下面的图,来做个实验。下图是两个杯子,左面的那个杯子中左侧的蓝色液体是水,右侧的黄色液体是植物油,中间用木板隔开,当把木板抽取时,液体发生了运动,水马上占据了下层,油占据了上层。这其实就是斜压性的一个例子。下面来分析一下为什么会运动,如图A B两点高度一样,那么根据静力方程,由于水的密度比油要大,同样深度的情况下,A点的压强比B点要大,所以液体就发生了运动。 反之,对于右图,因为杯子里全部是水,C D两点的压强一样,所以液体就不发生运动。但C点下面不远处的压强同样比D点要大,所以这就说明了一件事情,不论在大气中还是在水中,一般情况下只有水平方向的压强差能够导致液体发生运动。这就是我们为什么要先把所有测到的气压转换成统一的海平面气压,然后再根据海平面气压场来判断大气运动状况的原因了。
 

图片:未命名.JPG


    现在再回到这张海平面气压图上,上面有两个明显的气压系统,一个是中心位于蒙古附近的冷高压,一个是位于黄海的低压。人们往往对天气系统的极值很感兴趣,就像定台风强度常用中心最低海平面气压一样,所以这张图上表示了高压中心气压为1057hpa,位于黄海的低压中心气压为1000hpa.
    日常生活中人们是很难感受到气压的变化的,可风却能让人轻易感受到他的存在。那么从这张海平面气压图上我们怎么看出风是怎样吹的呢?
 

图片:12_4738_5176cbfba8ca717.gif


    首先我们先来看张示意图。对于低压,气流是逆时针旋转,并且边旋转边流向中心,对于反气旋,这是顺时针旋转,并且从中心流出。流入的气流具有旋转效应是由于科氏力的作用也就是地球的旋转造成了,至于科氏力是怎么回事,下篇再讲^_^流入低压的空气哪里去了呢?根据质量守恒定律,那些流入低压中心的空气在中心附近上升,然后在高空流出。像台风这样强大的低气压,低层强烈的流入辐合会使中心附近的上升气流达到十几米/秒,在大约20km以上高空有很强的流出气流。对于大尺度的系统,有一点是必然的,低层低压必然对应高层高压,低层高压对应高层低压。
 

图片:未命名2.JPG


    有了上面的了解,那副3.4-3.5寒潮地面天气图中的风向也就不难理解了吧。并且等压线越密集也就是气压梯度力越大,风速越大。看着渤海附近密集的等压线,也怪不得海洋预报台发布风暴潮红色预警了。
    本篇完,下篇将介绍科氏力的成因与高空天气图。
2.如何看高空形势图&柯氏力成因-跳车的意义?
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发布于:2007-04-02 10:16
好的,解释的非常好
冬天快来吧,蚊子,可恶的蚊子快点冬眠吧!
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tianzhu
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发布于:2007-04-02 17:40
用户被禁言,该主题自动屏蔽!
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发布于:2007-04-04 19:05
日常生活中人们是很难感受到气压的变化的,可风却能让人轻易感受到他的存在。那么从这张海平面气压图上我们怎么看出风是怎样吹的呢?……

呵呵。。风是由于空气的水平运动引起的,从天气图上看,基本上就是
属于风是从高压处流向相对了高压较低的低压区。
台风论坛是个好地方。
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andysi
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发布于:2007-04-04 22:23
太精彩了,等待您的继续
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象山5612
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发布于:2007-04-04 23:13
第一篇写完了。
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将臣
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发布于:2007-04-04 23:38
一天做一片面包,不错,顶一下!

PS.
生产速度提高一倍忙得来吗?
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小样
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发布于:2007-04-05 07:33
象版太有才了,对地面图又有了更深的了解,顶一下
我是引风者,人到那,风到那!DNA AND 坚持,等到最后 我被“罗莎”的暴雨给折磨得睡不了 http://bbs.typhoon.gov.cn/read.php?tid=15692;fpage=0;toread=;page=1
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象山5612
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发布于:2007-04-05 11:38
引用第6楼将臣于2007-04-04 23:38发表的 :
一天做一片面包,不错,顶一下!

PS.
生产速度提高一倍忙得来吗?

应该是来不及,这个学期有个项目,要多耗点时间。
加紧点大概5个小时能出一篇。
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将臣
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发布于:2007-04-05 13:28
引用第8楼象山5612于2007-04-05 11:38发表的 :
应该是来不及,这个学期有个项目,要多耗点时间。
加紧点大概5个小时能出一篇。


感激象版,这种原创很耗时间的,在学校里帮导师做项目5小时是500-1000元的报酬(水平过得去的话)。

这些普及课程对会员的平均水平提升很快就会有效果的。
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