環流 高空風系統 - 颱風討論

看板上大大們回了

我來接續幫忙補充一些東西~~~


※ 引述《yesyesnono (幾米)》之銘言：
: 大家好
: 自學氣象的時候有幾個問題實在卡住很久
: 希望強者不吝賜教
: 1. ꀊ: 根據熱力學原理
: 溫度梯度產生壓力梯度
: （熱空氣上升，造成高空壓力變大，自然向高空壓力小處移動，此時原地面壓力下降，四
: 周壓力大處空氣向原地面流動，而呈ㄧ循環）
: 但
: 在Ferrel cell中，其在緯度60度（冷）附近上升，在緯度30度（熱）附近沉降，而呈ㄧ
: 環流
: 這個環流圈並不遵守熱力學原理，是什麼原因造成？
: 2.
: 環流圈中地面與高空風向一般相反，故形成環流圈
: 但
: 西風帶卻是在地表的西南風，漸至高空呈西風。為什麼？為什麼高空不是吹東北風？


您要探討的地1點是為什麼有Ferrel Cell吧

第2點則是說如果是有Ferrel Cell 那為什麼中緯度高空還是普遍西風

接續前幾篇大大講的東西---維繫熱力風平衡(靜力平衡+地轉平衡)

假設先不考慮中緯度有什麼系統在搞怪

那麼我們最直覺的想大氣應該只有單胞環流

也就是在赤道上升、極區下沉(暖上升、冷下降)的熱力直接環流

因為太陽輻射加熱的不同所致

而熱力直接環流在大氣中扮演的角色也可看成減少南北方向的溫度梯度

(赤道地區由於空氣上升絕熱冷卻、極區則絕熱增溫)



但事情並沒有我們想像的那麼單純

在中緯度地區由於南北加熱不均的關係有溫度梯度存在

所以長年來說會有我們所謂的西風帶存在

用來與南北溫度梯度達成熱力風平衡

或說因為南熱北冷，導致南邊空氣層較北邊厚

在北半球氣壓梯度力指向北方，當空氣往北運動與科氏力平衡的結果

就是必須要有個西風帶來維繫這個平衡

且這個西風的量一般來說隨高度增加(有西風垂直風切存在)

而且這個西風帶，也不是一直都乖乖的東西走向

西風帶中常發展出許多溫帶擾動，比方說溫帶氣旋

這些溫帶擾動扮演的角色主要有(1)南北溫度的交換、(2)西風動量的向北傳送

從這兩個觀點與熱力環流調整維繫熱力風平衡的觀點可以知道：

(1) --> 南北溫度的交換使得南北方向的溫度梯度減少

(2) --> 西風動量的向北傳送增加西風帶中的西風分量(西風風切)

但為了維持西風風切與南北溫度梯度的熱力風平衡

必須發展出在高緯(冷區)上升、低緯(暖區)下沉的熱力間接環流

來增加南北方向的溫度梯度

或減少西風風切

(因為高層北風經科氏加速為東風、低層南風經科氏加速為西風

也就是高層西風減少、低層西風增加，故西風風切減少)

因此綜合以上結果

大氣緯向平均垂直環流就會是一個在中緯度地區有Ferrel Cell的三包環流



至於您說為什麼實際上我們看到的情況在中緯度是隨高度增加的西風

如果高層是Ferrel Cell由北往南的分量，要看到的應該是北風經科氏加速後的東風

原因就是西風的分量遠比那個應該有的東風分量還大很多

西風帶是主環流，而Ferrel Cell是調整使其維持平衡的次環流

而且通常我們看三胞環流 比較在意的也是經向上能量、動量的傳輸


: 3.
: 「海平面低壓有一冷心者，此低壓當隨高度增加而增強；
: 海平面低壓有一暖心者，此低壓當隨高度增加而減弱，且可能轉變為ㄧ高空低壓；
: 海平面高壓有一冷心者，此高壓當隨高度增加而減弱，且可能轉變為ㄧ高空低壓；
: 海平面高壓有一暖心者，此高壓當隨高度增加而增強。」
: 這段敘述背後原理為何？
: 這每個問題我都百思不得其解，
: 翻書估狗關鍵字也都找不太到相關解釋，
: 要不就是太多方程式看不懂
: 不知道有沒有強者能幫忙解惑
: 拜託大家了（跪


第二段話後面應該是"且可能轉變為一高空高壓"才對



建議"暖心、冷心"的概念可以用氣層厚度去想

簡單的熱脹冷縮概念~~

兩等壓面之間空氣的質量相同，而溫度越高者，兩等壓面間高度差越大



所以比方說"冷心"

冷心處上方同一個等壓面的高度場會比四周圍還低

冷心處下方同一個等壓面的高度場則會比較高

所以高壓自然隨高度減弱、低壓隨高度增強


暖心則相反

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