气压及其测定

气压的概念和单位 气压是单位面积上所受大气柱的重量,也就是指的大气的压强,习惯上称为大气压力,简称气压。我们常说某地气压多少,就是指该地的单位面积上,大气柱的重量是多少。我们假设某地大气柱的质量为M,重力加速度为g,则该地大气柱的重量为F=Mg。当该地面积为A时,则其气压P=F/A=Mg/A。对一个固定地点来说,重力加速度是一个定值,因此各地气压的变化就决定于其上大气柱中质     

地面气压测定中的订正

大气压强简称气压,是重要的气象要素之一,各地气象台站都把气压观测作为常规观测的基本项目。早在十七世纪就有人用气压的变化来预测未来的天气变化,曾把气压表称之为晴雨表,时至今日,气压及其变化仍是分析和预报天气变化的重要依据。地面气压的测定中,主要有本站气压和海平面气压两项。 人们知道,在地球重力场中,大气(即包围地球表面的这一层空气)是具有重量的。大气中任意位置上的气压就是该位置所在高度以上,直至大气上界单位截面积(如每平方厘米面积)上空气柱的重量。因此,任意地点的气压,总是随着高度增加而降低。在海平面上,每平方厘米面积上空气柱的重量大约为1     

计算高度差订正值公式的由来

新规范对气压表水银槽拔海高度低于15米的测站,规定可用公式C=34.68h/ 273(毫巴)计算高度差订正值,进而求得测站的海平面气压。式中h为测站气压表水银槽拔海高度,为测站多年的年平均气温,所以高度差订正值C是一个固定值。 这个公式及常数34.68是如何求得的?下面作一简单介绍。 由大气静力学基本方程: dp=-ρgdz (1) 其中dp为从大气层中所取单位截面积的一段气柱的顶部与底部之气压差,单位为毫巴;dz为该气柱上下的高度差,单位为米;ρ为干空气密度,单位为千克/立方米;g为重力加速度。通常取值为9.8米/秒~2。     

水银气压表安装不垂直的误差分析

地表单位面积上所承受的静态大气柱的重量,谓之大气压力。气象上常用的测压仪器,有水银气压表和弹性气压表两种。本文就水银气压表安装不垂直所引起的误差及其排除方法作一简单分析。希望能对气象台站获得较准确的气压测量数值有所帮助。大家知道,水银气压表使用时必须垂直悬挂。通常的方法是把水银气压表挂到挂钩上,待停止摆动后加以固定,就认为水银气压表已经垂直了。事实上,用这种方法固定     

计算平均海平面气压的简便方法

海平面气压指的是1厘米~2面积上从海平面到大气上界空气柱的重量。平均海平面气压资料是气候及天气分析研究中的一项基本资料。平均海平面气压,与其他气候要素一样,本是可以用各定时海平面气压统计得出的。但是,通常气象台站(除发报站外)不计算海平面气压:虽然发报站要计算定时海平面气压,但也不抄入气象报表,而只记在观测簿上,也不做月平均和多年平均统计。所以,如要按定时海平面气压来统计各时段平均海平面气压,就要作大量整理、统计工作。可否不用定时海平面气压统计各时段平均海平面气压(以下简称“按定时值统计”),而直接用本站气压和其它要素来计算(以下简称“直接计算”)呢?这两种计算结果会有多大差异?下面作一些计算分析。     

高空风的应用(二)

五、各层气压变化的计算 未来气压变化趋势是预报天气的一个重要依据。由高空风也可以推算各层气压的变化,某高度上气压的变化,在于该高度上空空气总重量的加减,而一空气柱内空气总重量的加减又在于该气柱内空气温度的变化。在上节已经看到由空气水平运动引起气温变化可以用高空风算出,因此平流的气压变化也可以算出。     

亚洲夏季风结构和变动与大气运动流场的斜压和正压特征:正压模分析

使用ＥＣＭＷＦ１９８０—１９８６年７ａ格点资料对大气运动的正压模进行了分析。指出：对流层中大气正压运动流场显示的副热带高压带仅能反映出行星风带的季节性移动；与亚洲夏季风有关且反映季风局地性的则是副热带高压带南侧的东风带上的波状扰动；东风带上的经向风分量存在着纬向传播且传播方向和扰动幅度与印度、东亚季风子系统有关；随着北半球夏季的到来，亚洲季风区大气运动的斜压模有较大的增长且斜压运动动能占气柱内整层平均总动能的绝大部分，而在赤道附近的其他经度上则是正压运动动能的成分明显增长。     

热带大气半地转适应理论的尺度分析和物理机制

对热带大气行星尺度运动所做的尺度分析和物理分析表明:热带大气 的行星尺度运动在y方向容易实现气压梯度力与Coriolis力的平衡，它称为纬圈的 半地转运动。半地转平衡的建立过程，也就是半地转适应过程相对是很短暂的，它不需 要考虑f=β0y随y的变化，因而主要依靠惯性重力波为频散；而半地转平 衡建立后的演变过程相对是很缓慢的，它主要受Kelvin波和Rossby波控制。     

污染大气边界层的长波冷却率模式

考虑大气气溶胶在长波窗区的散射和吸收作用以及水汽的连续吸收作用，建立了一个适用于污染大气边界层的长波冷却率模式。计算结果表明：当单位面积气柱中气溶胶含量为７８５．９ｍｇ／ｍ２时，气溶胶的作用可使到达地面的长波向下辐射增大３９Ｗ／ｍ２。在大气窗区，大气气溶胶和水汽的连续吸收对长波冷却率的影响是同等重要的。在水汽含量和气溶胶浓度较大的大气边界层内，水汽连续吸收的冷却率最大时可达１．３Ｋ／ｄ，气溶胶的冷却率最大时可达到１．６６Ｋ／ｄ，二者对长波冷却率的贡献均不容忽视     

地球大气纬向风系、副热带高压和太阳较差自转的形成机制

利用N S(Navier Stokes)方程和一个基本假设推导出星体大气平均纬向风和平均气压公式,根据公式讨论了地球大气纬向风系和平均气压以及副热带高压的成因并进行了数值模拟。结果发现,地球大气纬向风是大气微团密度与基准大气密度存在差异而形成的,大气微团的密度大于（小于）基准密度,则为西风（东风）;密度的差距越大,风速越强。在中高纬度地区大气微团吸收的太阳辐射少而向空间辐射多,导致其密度变大,因此在中高纬度盛行西风;而在低纬度地区,因为吸收的太阳辐射多使大气微团密度变小而盛行东风。夏季（冬季）太阳辐射增强（减弱）使得大气微团密度变小（增大）,进而导致中高纬度地区西风减弱（增强）和低纬度地区的东风加强（减弱）。风速的大小还与纬度的余弦成正比,这就使得最大西风带位于中纬度地区而不是大气微团密度最大的极地附近;也使得最大的东风不是发生在太阳直射点附近而是靠近赤道一侧。根据气压公式和大气密度的经向差异可以得出中高纬度区域气压随纬度的升高而减小的分布特征,而太阳辐射所造成低纬地区密度的减小是该区域气压大于中高纬度的主要原因;在赤道上纬度的正弦为零,使得气压在赤道上存在极小值,导致了赤道槽和副热带高压的形成,且太阳辐射越强、副热带高压越强。因为纬度正弦因子的存在,使得副高脊线总是位于太阳直射点的向极一侧。在假定太阳大气为理想气体的情况下,由N S方程推导出太阳大气自转角速度随纬度的变化公式,由此解释了太阳较差自转的成因在于低纬地区的大气微团密度大于高纬度,并且在赤道上大气微团的密度最大。该公式与观测得到的经验公式在略去高阶小项后一致。由此认为,太阳大气的运动在形成机制上与地球大气没有区别,不同的是在太阳表面没有象地球表面那样受太阳辐射的影响,N S方程是所有星体（包括恒星、行星）大气共同遵守的动力方程。     

准定常行星波对大气中臭氧输运的动力作用

本文从拉格朗日平均环流观点讨论了行星波对大气中O3的输运作用。理论分析表明，当行星波是定常保守时，行星波对大气中O3没有输运作用；而非定常的行星波对大气中O3有明显的输运作用，它可以强迫出一个正的输运环流，即从热带上升，而从高纬下沉的环流；此外，只有当耗散的行星波传播到平流层才会在平流层强迫出输运环流。为了说明行星波对大气中O3输运的动力作用，本文还利用一组34层波—流相互耦合球坐标原始方程谱模式计算了地球大气中行星波对O3变化的作用，其计算的O3变化与实际观测到的O3分布变化很相似。     

准定常行星被对大气中臭氧输运的动力作用

本文从拉格朗日平均环流观点讨论了行星波对大气中Ｏ３。的输运作用。理论分析表明，当行星波是定常保守时，行星波对大气中Ｏ３没有输运作用；而非定常的行星被对大气中ｏ。有明显的输运作用，它可以强迫出一个正的输运环流、即从热带上升，而从高纬下沉的环流；此外，只有当耗散的行星波传播到平流层才会在平流层强迫出输运环流。为了说明行星波对大气中Ｏ３输运的动力作用，本文还利用一组３４层波－流相互耦合球坐标原始方程谱模式计算了地球大气中行星波对Ｏ３变化的作用，其计算的Ｏ３变化与实际观测到的Ｏ３分布变化很相似。     

一个冰气相互作用数值模拟结果的可能统计解释

基于一个全球海-冰-气耦合模式的数值模拟结果,选取冬季格陵兰海海表面温度(SST)、海冰密集度、海表面感热通量等物理量以及3个相关区域海平面气压分别作经验正交函数展开,取第一模时间系数作相关分析。结果表明,上一年海冰密集度偏大(小)与来年的SST偏低(高)相联系,但二者同期相关性最大。当海气热通量交换变化超前一年时,其与SST相关性最大。模式最低层大气温度与海洋表面热通量之间的同时相关性最大,冬季模式最低层气温偏高(低)与海洋表面失去的感热、潜热通量偏少(多)相联系。气温、比湿都和冰岛低压区及格陵兰海的海平面气压相关性最强,冰岛低压气压偏低(高)与模式最低层气温和比湿偏高(低)相联系。所以,在海-冰-气年际尺度的相互作用中,主要关系是大气环流调整造成大气中云量和低层气温、湿度变化,进而影响海气界面上的通量交换,造成SST的变化。SST变化决定着海冰范围及海冰密集度的变化,但海冰变化时通过相变潜热的释放或吸收反过来对SST变化有较明显影响。     

考虑气压的晴空大气下行长波辐射参数化方案及其适用性分析

基于Prata晴空大气下行长波辐射参数化方案,针对其在高原地区及可降水量较小地区理论精度较差的缺点,考虑不同高度的大气柱发射的长波辐射量不同,提出了三种考虑气压的大气下行长波辐射参数化方案,通过全球ERA-5再分析数据进行最小二乘拟合确定经验常数并在全球不同区域对其适用性进行了分析.模拟结果表明,考虑气压的参数化方案有...     

1984年南海夏季风经向环流强迫因子的诊断分析

1985年5月广东省的中、南部和西南部出现较为严重的暴雨洪涝灾害。利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式(MM5)成功地模拟了该月的华南气候，并通过敏感性试验研究了南海海温异常增暖对华南天气气候的影响。结果表明，海面温度的异常增暖改变了海面与行星边界层大气之间的能量交换过程，即增加了由海面向上输送的潜热通量和感热通量，从而引起南海及其附近地区对流层下部的月平均气温升高，气柱不稳定度增大；并在对流层下(上)部产生一个附加的差值气旋(反气旋)性环流。大气环流结构的这些改变对1998年5月广东中南部和西南部的洪涝有重要的影响。     

各行星的大气

比较太阳系各行星的大气,对了解太阳系和地球大气的现状及演化,提供无与伦比的指南。虽然地球大气比其他行星的大气便于观测得多,但在其他行星上出现的某些大气过程可能比在地球上出现的简单。苏联的金星和火星系列的太空探测器曾对该两行星的大气进行过直接测量;而美国发射的几个“航海者号”则使用遥感技术获得有关该两行星及水星的类似知识。美国的多个“先锋号”探测器曾发     

用GPS资料分析华南暴雨的水汽特征

对1998年华南暴雨试验期间获取的半小时时间间隔的GPS资料进行了分析，揭示华南前汛期局地大气气柱水汽总量增减变化特征及增湿方式，并证明气柱的水汽总量的增减有明显的不连续性。这种不连续性与大气环流的变化及华南暴雨的突发有很密切的关系。     

热带西太平洋区域性大气能量收支的初步分析

本文探讨了中美西太平洋海-气相互作用合作考察期间，热带海洋不同海域上空大气能量的水平输送和局地变化。我们把热带西太平洋划分成三个多边形（东、中和西部区），分别计算了1986年1月9—15日、2月1—14日逐日三个海区上感热、潜热和位能的平均、扰动输送项、局地变化项以及各边界面上大气能量的输送。得出西太平洋西部海域上空大气柱内能量的平均输送是由外界向区内输送，而中、东部海域则相反。这表明西太平洋西部热带海洋上大气柱内增温明显，而中、东部则不然。另外，大气能量局地变化的区域性差异，其量值比输送项值要小些。     

作为热机的自然对流:CAPE理论

在许多行星上,不断有热量供给地面,且热量也不断通过大气向太空发出红外辐射.由于在高压区是热源不是热汇,因此,该系统能够做机械功.大气对流是可以在此系统中运转的自然热机.基于这种热机结构,提出了一个大气对流的简单理论,预报在统计平衡状态下干、湿对流的浮力、垂直速度及其覆盖区域.在对流热机一次循环期间,来自地面层(热源,热区)的热,其中一部分被报废到空间自由对流层(热汇,冷区),并从那里辐射到太空.其余部分变为机械功.此机械功用于克服机械耗散维持对流运动上.最终,机械能耗尽,转变成热能.消耗掉的部分能量被辐射到太空,而其余的通过对流气块进入再循环.在温度较低能量消耗部分降低的情况下,温度较高能量消耗部分增加,提高了对流热机的视效率.对流热机所做的功对气柱积分,给出了存在于行星大气中克服粘性耗散、维持对流运动的对流有效位能(CAPE)统计平衡量的大小.此积分被认为是准平衡条件下行星状态的一个全球性数字.对于地球目前的气候,热机结构预报热带地区CAPE值的大小为1000 J·kg-1,该预报值与观测值一致.从结果也可得出,存在于对流大气的CAPE总量应随着全球地表温度的升高(或大气对红外辐射的暗度)的增大而增大.     

青藏高原表面过程对夏季青藏高原的影响—数值试验

利用IAP／LASG GOALS气候模式设计了两组敏感性试验，分别考察青藏高原表面感热输送和表面摩擦拖曳对夏季青藏高原的影响。结果表明，表面感热输送显著增强了高原近地层气柱中正涡度的制造和气旋性环流，同时增强了高原上空气柱高层的负涡度制造和反气旋性环流。另一方面，高原表面摩擦拖曳虽然使得低层的辐合略有增加，但施加给整层气柱以反气旋性涡度。因而高原表面的感热输送和表面摩擦拖曳对夏季青藏高压都有增强的作用。表面摩擦拖曳对上空环流的影响随着高度升高而减弱，而表面感热输送引起的高层负涡度的增加与低层正涡度的增加在数值上相当甚至更大。