大氣環流粒子課堂

大氣運動總覽

大氣運動的根本能量來自太陽輻射。地表冷熱不均引起空氣的垂直運動和同一水平面上的氣壓差，形成熱力環流；在全球尺度上，再疊加地球自轉的影響，就形成了三圈環流和七個氣壓帶、六個風帶。

三維地球可拖動旋轉、滾輪縮放；地球邊緣的光環是經向環流剖面，始終朝向你。

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熱力環流原理

熱力環流是由地面冷熱不均而形成的空氣環流，是大氣運動最簡單的形式。按步驟看它是怎樣形成的：

熱 → 上升 → 近地面低壓、高空高壓冷 → 下沉 → 近地面高壓、高空低壓

等壓面高壓處上凸、低壓處下凹。

同一地點，近地面與高空的氣壓性質相反。

水平方向上，空氣總是由高壓流向低壓。

垂直方向上，近地面氣壓總是高於高空——"高壓""低壓"是與同一水平面比較而言。

城市熱島環流

城市人口、工業集中，生產生活釋放大量廢熱，水泥、瀝青路面吸熱多、綠地少，市區氣溫高於郊區，形成城市熱島。市區空氣上升、郊區空氣下沉，近地面風從郊區吹向市區。

近地面：郊區 → 市區高空：市區 → 郊區；市區上升，郊區下沉。

大氣汙染較重的工業應佈局在熱島環流之外。

城市綠地宜佈置在環流內部、下沉區附近，淨化流向市區的空氣。

增加綠地、水面，使用淺色屋頂，可以減弱熱島效應。

海陸風

陸地比熱容小，升溫、降溫都比海洋快。白天陸地氣溫高、近地面形成低壓，風從海洋吹向陸地——海風；夜晚陸地降溫快，氣壓比海洋高，風從陸地吹向海洋——陸風。

白天海風 · 夜晚陸風近地面風總是從較冷（高壓）的一側吹向較熱（低壓）的一側。

海風使濱海地區夏季白天較為涼爽、空氣溼潤。

傳統漁民“借陸風清晨出海、借海風傍晚歸航”。

山谷風

白天山坡增溫快，坡面上方空氣比同高度谷地上空暖，空氣沿山坡上升，谷底空氣補充——谷風；夜晚山坡降溫快，冷空氣沿坡下滑流入谷底——山風。

白天谷風 · 夜晚山風

夜晚谷底暖溼空氣被冷空氣抬升，易成雲致雨，山區多夜雨。

冷空氣在谷底堆積易形成逆溫，汙染物不易擴散——谷地不宜佈局大氣汙染嚴重的工業。

單圈環流

先做兩個假設：地表均勻、地球不自轉。赤道受熱最多，空氣膨脹上升，高空流向兩極；兩極冷卻，空氣收縮下沉，近地面由兩極流回赤道。南北半球各形成一個閉合的熱力環流。

赤道：受熱 → 上升 → 近地面低壓極地：冷卻 → 下沉 → 近地面高壓

觀察地球邊緣的剖面：粒子在赤道上升、在兩極下沉。

近地面氣流沿經線由極地直接吹向赤道，沒有東西向的偏轉。

實際上地球在自轉，這種單圈環流並不存在——見下一節。

三圈環流

地球自轉產生地轉偏向力（北半球向右、南半球向左）。赤道上空流向極地的氣流，在約 30° 附近已偏轉成西風，空氣堆積下沉，單圈環流被分割成三個環流圈。

低緯環流：赤道上升 → 高空流向 30° → 下沉 → 近地面流回赤道。

中緯環流：30° 下沉的氣流一部分流向高緯，在 60° 附近與極地冷空氣相遇、被抬升。

高緯環流：極地冷卻下沉 → 近地面流向 60° → 上升 → 高空流回極地。

氣壓帶與風帶

三圈環流在近地面形成七個氣壓帶、六個風帶，高低壓相間分佈，風帶夾在氣壓帶之間。

赤低 · 副高 · 副低 · 極高風從高壓吹向低壓，再按“北右南左”偏轉。

季節移動

氣壓帶和風帶隨太陽直射點的移動而移動：就北半球而言，大致夏季北移、冬季南移，移動幅度約 5～10 個緯度。

地中海氣候（約 30°–40° 大陸西岸）：夏季受副熱帶高氣壓帶控制，炎熱乾燥；冬季受西風帶控制，溫和多雨。看左下角 38°N 的實時判斷。

熱帶草原氣候：赤道低氣壓帶與信風帶交替控制，乾溼季分明。

海陸分佈與季風

真實的地球表面海陸相間。陸地冬冷夏熱、海洋冬暖夏涼，氣壓帶被切斷成一個個高、低壓中心，季風也由此產生。地球上顯示的是 NCEP 再分析資料 1991–2020 年的月平均近地面風和海平面氣壓。

亞歐大陸冷卻，形成強大的亞洲高壓（蒙古—西伯利亞高壓），把副極地低氣壓帶切斷，只在海洋上保留阿留申低壓和冰島低壓。

我國東部吹西北季風，寒冷乾燥；南亞吹東北季風。

亞歐大陸受熱，形成亞洲低壓（印度低壓），把副熱帶高氣壓帶切斷，只在海洋上保留夏威夷高壓和亞速爾高壓。

我國東部吹東南季風，高溫多雨；南亞吹西南季風——南半球的東南信風越過赤道後向右偏轉而成。

東亞季風：海陸熱力性質差異南亞季風：海陸熱力性質差異 + 氣壓帶、風帶的季節移動

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