梯度风(动力气象学名词)
空气受到的气压梯度力、科里奥利力和惯性离心力相平衡时所作的水平曲线运动。
梯度风
gradient wind
tī dù fēng
名词
反梯度风,次梯度风,超梯度风
动力气象学
定义
反梯度风:在北半球,低压伴随反气旋式环流,高压伴随气旋式环流的梯度风。
次梯度风:自由大气中风速小于相应梯度风的实际风。
超梯度风:自由大气中风速大于相应梯度风的实际风。
基本内容
由于做曲线运动的气压系统有高压即反气旋和低压即气旋之分,在高压和低压系统中,力的平衡状态不同,其梯度风也不尽相同。以北半球圆形等压线为例,低压中,气压梯度力G指向中心,地转偏向力A和惯性离心力C都反向向外,二者之和等于气压梯度力,A+C=G。因为地转偏向力和惯性离心力都是与风向垂直的,所以在低压中,梯度风的风向Vt是沿等压线按逆时针方向吹的。南半球相反。高压中,气压梯度力G和惯性离心力C都自中心指向外,当三力达到平衡时,地转偏向力A必定由外沿指向中心,而且大小等于气压梯度力G和惯性离心力C的和。因此高压中的梯度风风向Vat是沿着等压线,绕高压中心作顺时针方向吹;南半球相反。
因此,梯度风的风向仍然遵守白贝罗风压定律。风速不仅受气压梯度力和纬度的影响,而且还受气流路径的曲率半径的影响,即使气压梯度力和纬度相同的情况下,梯度风风速和地转风风速也是不等的。
平衡
梯度风
梯度风是在不考虑摩擦力的情况下,气压梯度力、科里奥利力和惯性离心力平衡时的风。其风速(即梯度风)用表示。由于有梯度风时,等压线与流线重合,即
,故切向方程为:
其中,
表示水平算子,
是气块运动的速率。
虽然无切向加速度,但具有法向加速度。法向方程为:
梯度风
梯度风
其中,
是地转参数,
是气块做曲线运动时的曲率半径,称为轨迹的曲率半径,
是气块的密度,
是气压。
特点
在大尺度运动中,低压与气旋性环流相结合,低压中心是气旋性环流中心。高压中心与反气旋性环流结合,高压中心是反气旋性环流中心。在天气图中分析高、低压中心位置时,要考虑环流型式。在北半球,低压中的梯度风必然平行于等压线,绕低压中心作逆时针旋转。高压中的梯度风平行于等压线绕高压中心作顺时针旋转。南半球相反。