地转风是指自由大气中空气的水平等速 直线运动 ,是指无加速度、 离心力 不起作用情况下的运动。在这种运动中,只有水平气压 梯度 力和地转偏向力起作用。地转风是自由大气中水平气压梯度力和地转偏向力相平衡时的空气的水平运动。这种平衡状态称为“地转平衡”,在自然界中很少完全出现,因为真正的风几乎总是受到地面 摩擦力 等其他力量的影响。
产生原理
地转风是指自由大气中空气的水平等速直线运动,是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动。在这种运动中,只有水平气压梯度力和地转偏向力起作用。地转风是自由大气中水平气压梯度力和地转偏向力相平衡时的空气的水平运动。
地转风是平衡运动,它受到的合外力等于零,没有加速度。空气运动平行于 等压线 ,人背风而立,高压在右,低压在左。这就是 北半球 地转风的规则。平时人们说水往低处流,那么空气也应该从高压向低压流动了,但实际上却是平行于等压线流动的,这是地转偏向力影响的结果。因为,当有了气压 梯度 之后,空气要从高压向低压流,一但有运动,就会受地转偏向力的作用,使运动方向向右偏(北半球),随着运动方向的改变,偏向力的方向也改变,因为偏向力的方向永远垂直于运动方向所指的右方。
分布规律
地转风和气压场分布的这种规律,是C.H.D. 白贝罗 于1857年首先提出的,故称白贝罗定律。地转风的大小与水平气压梯度(或等压面上的重力位势梯度,即等压面 坡度 )的数值成正比,与 古斯塔夫·科里奥利 参数及 空气密度 成反比。在离地面约1.5千米以上的自由大气中,大尺度运动的铅直速度比水平速度小得多,而且水平运动的 惯性力 和湍流 摩擦力 也比水平气压 梯度 力和 科里奥利力 小得多,因此,自由大气中的大尺度运动,除了具有准水平运动的性质外,还近似地满足地转风关系,故又称为准地转运动。
在大尺度自由大气中(不考虑摩擦力的作用),空气质点所受的水平气压梯度力(G)和水平地转偏向力(A)达到平衡时的匀速直线平衡运动,G=A。地转风的表达式:Vg=-(9.8/f)×(H/n)式中f=2ωSinφ是地转参数,-(H/n)为高度梯度(相当于气压梯度)。地转风方向平行于 等压线 ,在 北半球 ,背地转风而立,高压在右,低压在左, 南半球 则相反,地转风速度大小与水平气压梯度成正比,即等压线越密(疏)地转风风速越大(小)。地转风风速还与 地球 纬度 成反比。
在中高纬地区,高空的实际风十分接近地转风,风压关系大体遵循上述地转风原理,这是中高纬地区在分析天气和预报天气中应遵循的原则。
在大气中水平方向的气压 梯度 力与 地球自转 所引起的 古斯塔夫·科里奥利 力平衡时的风。由于水平气压梯度力的方向垂直于等压线且由高压指向低压,而 科里奥利力 的方向垂直于风,因此两者平衡形成的地转风的方向平行于等压线(或等重力位势线)。在 北半球 ,若背风而立,高气压(或高重力位势)在右侧,低气压(或低重力位势)在左侧,在 南半球 则相反。