大气运动经常满足静力学方程,基本上是准水平的,因而空气的垂直运动速度很小,一般仅为水平速度的百分之一,甚至千分之一或更小。然而垂直运动却与大气中云雨的形成和发展及天气变化有着密切关系。
(一)对流运动
对流运动是由于某团空气温度与周围空气温度不等而引起的。当某空气团的温度高于四周空气温度时,气团获得向上浮力产生上升运动,升至上层向外流散,而低层四周空气便随之辐合以补充上升气流,这样便形成了空气的对流运动。对流运动的高度、范围和强度同上升气团的气层稳定度有关。大气中这种热力对流的水平尺度多在0.1—50km,是温暖的低、中纬度地区和温暖季节经常发生的空气运动现象。它的规模较小、维持时间短暂,但对大气中热量、水分、固体杂质的垂直输送和云雨形成、天气发展演变具有重要作用。
(二)系统性垂直运动
是指由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿锋面滑升以及气流受山脉的机械、阻滞等动力作用所引起的大范围、较规则的上升或下降运动。这种运动垂直速度很小,但范围很广,并能维持较长时间,对天气的形成和演变产生着重大影响。
大气是连续性流体,当空气发生水平辐合运动时,位于辐合气流中的空气必然受到侧向的挤压,便从上侧面或下侧面产生上升或下降气流。同理,当空气向四周辐散时,在垂直方向上也会产生下沉或上升气流以补偿辐流气流的流散。
在系统性的垂直运动中,上升区或下降区的范围可达几百至几千千米,而升降速度却只有1—10cm/s。然而,这样的升降速度在持续较长的时间里(例如一昼夜),空气在垂直方向上可以移动数百米至数千米,对天气的形成和变化有很大影响。
系统性垂直运动的发生往往同天气系统相联系。例如与高压、低压、槽、脊以及锋面等有密切关系。
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