气压和风的相互关系及风偏转规律

驱使大气运动的原因错综复杂，水平风、垂直升降气流、不规则的紊流运动都是造成大气运动的原因。

图2-2所示为大陆等气压分布图，曲线是等压线。如果闭合等压线的气压值高于周围，则称其为高气压区；相反称为低气压区。如同山峰的山脊和山谷，从高气压伸展出来的部分称为高压脊，从低气压伸展出来的部分称为低压槽。

图2-2　某时大陆等气压分布图

一般把单位距离内气压的变化值称为气压梯度。等压线分布有疏有密，等压线的疏密程度标志着单位距离内气压差的大小。等压线越密集，代表气压梯度越大。这种由于气压梯度而产生的旁压力称为气压梯度力，这是推动空气运动的作用力。气压梯度力把两地间的空气从高气压区域推向低气压区域，空气流动便形成了风。气压梯度力越大，空气流动的速度越快，风速越大。气压梯度力的大小可以用下式来表示

式中 Fg——气压梯度力；

——气压梯度；

ρ——空气密度。

从式（2-1）可以看出，气压梯度力与气团的空气密度成反比，而与气压梯度成正比。

但是，风并非直接从高气压吹向低气压，而是不停地在发生偏转，偏转方向可通过左手法则、右手法则进行判别，如图2-3所示。北半球遵循右手法则，风总是向右偏转，南半球遵循左手法则，风总是向左偏转。风之所以发生偏转，是因为空气在相对地面运动时承受了另外一种力，这种因地球自转使空气水平运动发生偏向的力称为地转偏向力。值得注意的是，地转偏向力在空气相对地球静止时为零。地转偏向力的大小可以用下式来表示

图2-3　风偏转方向(www.xing528.com)

式中 Fa——地转偏向力；

v——风速；

ω——地球自转角；

φ——纬度。

从式（2-2）可以看出，地转偏向力随风速增大而增大，且与风向始终垂直。在风速相同的情况下，纬度越高，地转偏向力越大，在南北极达到最大值，而在赤道为零。在同一纬度，风速越大，地转偏向力越大。

在地转偏向力的作用下，风向不断发生偏转。直到风向被偏转到与气压梯度力成90°角，此时气压梯度力对风的分作用力为零。气压梯度力与地转偏向力正好方向相反，大小相等，达到平衡。在平衡状态下，风向与气压等压线保持平行，如图2-4所示。这种平衡规律显示了气压和风的相互关系，即风速与气压梯度成正比，风向与等压线成平行。图2-4中，L为低压，H为高压。

图2-4　风偏转

以北半球为例，在高空大气里，按照气压与风的关系分析，风近似地沿着等压线的闭合环进行流动。在高气压区以顺时针方向流转，在低气压区以逆时针方向流转。但在近地面，由于受到摩擦力的影响，在高气压区气流一边以顺时针的方向旋转，一边向外扩散；相反在低气压区，气流一边以逆时针的方向旋转，一边向内汇集。两者均表现为螺旋状的流动，如图2-5所示。

图2-5　风偏转方向