þ考点:气压随高度变化
1.影响气压变化的因素
影响气压变化的因素有热力因素和动力因素。
热力因素:温度高,空气受热膨胀,空气密度变小,空气发生辐散现象,气压下降;温度低,空气冷却收缩,空气密度变大,空气发生辐合现象,气压升高。
动力因素包括水平气流的辐合和辐散、空气密度变化和空气的垂直运动。气流水平辐合时,空气聚积,导致气压上升;气流水平辐散时,空气离散,导致气压下降。移来的气团密度大,空气质量增多,气压上升(如冷空气南下);移来的气团密度小,空气质量减少,气压下降(如暖空气北上)。在空气没有垂直运动时,空气质量不变,气压不变;在空气有下沉运动时,上层空气质量减少,气压降低;在空气有上升运动时,上层空气质量增多,气压升高。
2.气压随高度的变化
气压总是随着高度的增加而降低的。气压随着高度降低的速度与空气密度有关,空气密度大的地方,气压随高度降低得快些,空气密度小的地方则相反。气压与高度的对应关系如表1.1。
表1.1 气压与高度的对应关系(四个典型数值)
高度 km | 0 | 1.5 | 3 | 5.5 | 9 | 12 | 16 | 20.5 | 24 | 31 | 36 | 48 |
气压hPa | 1000 | 850 | 700 | 500 | 300 | 200 | 100 | 50 | 30 | 10 | 5 | 1 |
问:哪个高度上的气压约为地面气压的一半?
(1)大气静力方程
假设大气相对于地面处于静止状态,则某一点的气压值等于该点单位面积上所承受垂直气柱的重量。△p/△z=-ρg是气象学中的大气静力学方程。方程说明,气压随高度递减的快慢取决于空气密度(ρ)和重力加速度(g)。重力加速度(g)随高度的变化量一般很小,因而气压随高度递减的快慢主要取决于空气的密度。气层密度大,气压随高度递减快,反之则递减慢。(如①高空与近地面大气中,每升高100m气压的变化量高空小;②在同一大气层中,每升高100m,气压的变化量高温处小于低温处。)
(2)单位气压高度差
船舶实际工作中经常引用单位气压高度差(h),它表示在垂直气柱中气压每改变一个单位所对应的高度变化值。可以推出:h=1/ρg。
在同一气压下,气柱的温度愈高,密度愈小,单位气压高度差愈大。反之,气柱温度愈低,单位气压高度差愈小。
在同一气温下,气压值愈大的地方,空气密度愈大,单位气压高度差愈小。反之,气压值愈低的地方,单位气压高度差愈大。在垂直方向上,随着高度的升高单位气压高度差迅速增大。在航海上,近似取单位气压高度差为8m,即高度每增加8m,气压降低1hPa。