室外气候在线视频

我们讲过

自然气候包括大气压力 风 空气温度

有效天空温度 地层温度 空气湿度 降水

另外还有微气候的概念

微气候指的是贴近地球表面 建筑

或者人的尺度范围内的气候情况

如前所述

古诗中的城市尚余三伏热

秋光先到野人家

南枝向暖北枝寒

一样春风有两股

这些都是微观气候的体现

首先看看大气压力的概念

大气压力随海拔高度而变

在同一位置

冬季大气压力比夏季大气压力要高

变化范围5％以内

如果从北京到珠穆朗玛峰

大气压力的变化3倍左右

由于空气的密度与温度成反比

因此在陆地上的同一位置

冬季大气压力比夏季大气压力要高

但变化范围也仅在5％

海平面大气压力称作标准大气压

为101325 Pa 或 760 mmHg

北京基本上就是标准大气压

当大气压力变化的时候

那么湿空气的焓湿图也是需要变的

到了兰州 昆明 格尔木 拉萨这些地方

由于海拔高度变高了

大气压力越来越小

而大气压力下降了

我们在做空调设计的时候

对应的湿空气的焓湿图就要替换

这是大气压力随纬度的变化图

可以看出 赤道带为低压带

由赤道带往南或往北 气压会增高

于30º～50º附近达到最高值

称为副热带高压带

再往高纬度则气压又下降

于60º～70º气压最低

因此我们看到南半球的气压下降尤为显著

气压还有周期性的日变化和年变化

此外还有非周期性的变化

气压的非周期性的变化

常常和大气环流及天气系统有联系

而且变化幅度最大

气压的日变化在热带表现得很明显

一昼夜有两个最高值

分别是9点到10点

以及晚上的9点到第二天早上的11点

此外还有两个最低值

是凌晨的3到4点

和下午的15点到16点

相比较而言

温带地区气压的日变化要平缓一些

大气压力对人有比较重要的影响

原因是人体内脏和血液系统

要维持一个与外部大气压力抗衡的压力

以保证人体的安全

一旦平衡被打破

可能影响人体的生理机能 甚至导致死亡

那么人体可以忍受的极限范围是

0.303~15 个大气压之间

对于低压缺氧环境

胸闷 呼吸急促 恶心呕吐

神经系统发生障碍是常见的情况

而对于高压环境

人体细胞被氮饱和

恢复正常必须缓慢地减压

否则脂肪中积蓄的氮

有部分就会停留在人的机体里面

并膨胀形成小的气泡

阻碍血液 液体和组织

形成气栓而引起病症

甚至会危及人的生命

下面我们介绍一下风的概念

风是由于大气压差所引起的

大气水平方向的运动

对于整个地球而言

其地表增温不同

是引起大气压力差的主要原因

也是形成风的主要原因

风可以分为大气环流 地方风和季风

由于大气环流由赤道和两极温差造成

也是造成全球各地气温差异的原因

而地方风以一昼夜为周期

原因是地方性地貌条件不同造成

如海陆风 山谷风等等

季风是以年为周期

由于海陆间季节温差造成

一般情况是冬季大陆吹向海洋

而夏季风则是由海洋吹向大陆

我们先介绍一下大气环流

北回归线南回归线之间

得到的太阳辐射热最多

而南北两极的太阳得热比较少

这样自然就会形成赤道附近的空气比较热

南北极的空气比较冷

根据自然对流的原理

轻的空气就会自然的上升

而重的空气就会往下走

这样的话 赤道附近的空气上升了

周围的冷空气就自动地来补

谁来补呢 南北两极来补

这样的话 就是我们说的刮北风了

那么为什么越到冬季

这个北风刮得越厉害呢

因为到冬季的时候

半个地球来说

南北两极的气温差别越来越大

总体看

就地球全年累计获得的太阳辐射来讲

极地附近是得的少又散的多

而赤道附近是得的多 散的少

那么赤道附近就会出现热的净增加

而南北极附近是热的净损失

这样就需要通过大气环流

来实现地球热量的盈亏平衡

因此我们说

由于照射在地球上的太阳辐射的不均匀

造成的赤道和两极间的温差

由此引发大气从赤道到两极

和从两极到赤道的经常性的活动

也就是我们说的大气环流

大气环流是造成各地气候差异的

主要原因之一

此外 地球的自转和公转

也会对大气环流的走向产生影响

地方风是由于地面水陆分布

地势的起伏 表面覆盖等

地方性条件的不同所引起的

如海陆风 季风 山谷风 庭院风

以及巷道风等

海陆风和山谷风是由于局部地方

昼夜受热不均匀而引起的

所以其变化以一昼夜为周期

风向产生日夜交替的变化

山谷风多发生在较大的山谷地区

或者山与平原相连的地带

由于山坡在谷地形成了阴影

使得日间山坡获得的太阳辐射热量多于谷地

而夜间对于天空的长波辐射量也多于谷地

导致了日间山坡表面比谷地表面温度高

而夜间山坡表面温度比谷地的表面温度要低

因此 在温差造成的自然对流的诱导作用下

白天风就会从谷地吹向温度较高的山坡

而夜间风又从降低了温度的山坡吹向谷地

这样就形成了日夜交替风向的山谷风

海陆风的形成机理和山谷风是类似的

都是由于日夜变化的温差

产生的自然对流诱发的

不同的是

由于海水的蓄热与自然对流作用

日间陆地的自然温度高于海面的温度

而夜间海面的温度高于陆地的表面温度

因此 日间陆地表面的热空气上升

海面的冷空气流向陆地 予以补充

就形成了海风

夜间陆地表面附近的冷空气流向海面

形成了陆风

季风是由于海陆间季节的温差而造成的

冬季大陆被强烈地冷却

气压增高 季风就从大陆吹向海洋

夏季大陆强烈的增温

气压降低 季风就从海洋吹向大陆

这张图给大家展示了

我们国家的风的分区图

其中I区就是季风变化区

主要是我国的东部地区

它的夏季比较湿润多雨 冬季干燥

就是受强大季风的影响

我国的季风大部分都是来源于热带海洋

影响的区域主要是东南

和东北的大部分区域

夏季多为南和东南风

冬季多为北风和西北风

第II区是主导风向区

它还可以再进一步地细分为3个区

a区全年以西风为主

b区全年以西南风为主

c区冬季盛行偏西风

而夏季盛行偏东南风

III区 称之为无主导风向区

而IV区为准静风区

也分为两个区

a区是静稳偏东风区

b区是静稳偏西风区

怎么表征风呢

风向和风速是描述风特征的两个要素

通常 人们把风吹来的地平方向

确定为风的方向

如风来自西北方则称之为西北风

如风来自东南方则称之为东南风

在陆地上常用16个方位来表示

风速则是单位时间内风所行进的距离

用米每秒来表示

气象台一般以距离平坦地面

10米高处所测得的

风向和风速

作为当地的观察数据

风速有梯度

地面为0

从地面往高处 风速可认为按幂函数规律分布

对于高度h处的风速

可以用这么一个公式来计算

主要是按照幂函数的关系

通过对比实际点与气象站测量点的

高度 风速 边界层的厚度等参数进行计算

如果要求

取城市中心的风速

则气象站位于开阔的乡村

则δmet、amet的取值为270和0.14

δ和a的取值为460和0.33

为了直观地反映出一个地方的风向和风速

通常用当地的风玫瑰图来表示

风玫瑰图包括风向频率的分布图

和风速频率的分布图

因为它的图形和玫瑰花相似 故得名

风向频率是按照逐时所实测的各个风向

出现的次数

分别计算出每个方向风出现的次数

占总次数的百分比

并按一定比例在各方位线上标出

最后连接各点而成

风向频率图可按年 或按月统计

分为年风向频率图和月风向频率图

左图表示了某地全年（实线部分）及7月份

也就是虚线部分的风向频率

其中 除圆心以外

每个圆圈间隔代表的频率为5%

从图中可以看出

该地区全年以北风为主

出现的频率为23%

7月份以西南风为最盛 频率为19%

在城市工业区布局及建筑物个体设计中

都要考虑风向频率的影响

风速频率分布图的绘制方法也类似

PPT的右图给出了某地

各方位的风速频率分布

从图中可以看出

该地一年中以东南风为主 风速也较大

西北风所发生的频率虽较小

但高风速的次数有一定的比例

这张幻灯片给出了

北京地区风玫瑰图的情况

蓝色线是风向频率图

绿色线是平均风速频率图

红色线是最大风速频率图

可以看出北京风向频率最高的是

东南风 西北风和东北风

平均风速一般都在3.5到4米每秒左右

这是蒲福风力等级图

从这里面我们可以看到

不同的风力等级对应的风速范围

以及人看得见 感受得到的风的感觉

基于这张表

我们可以通过气象预报

大概知道风速的范围