30 21 -60 100 日15 由 summer 200 ECMW ……1300 400 F分析 资料计 -20 算的大 90s70100020545607080900 纬度 气温度 随纬度 21 18 70 变化的 winter 情况 ∴250 (0C) 300 44 500 22 …-.700 850 000 90°s70 100102030405060708090°N 纬度
由 ECMW F 分 析 资 料 计 算 的 大 气 温 度 随 纬 度 变 化 的 情 况 （0C） 纬度 summer winter
(2)温差造成的热力对流 1901年, Benard就发现大气温度的 差异将产生热力对流。他在实群室曾 Benard对流 经做过一个著名的物理实验。 在设有一薄层流体夹于两个水平隔板面之间,流体的厚度为H,比其水 平宽度L小得多。施加外部约束即对下层流体加热,使得下层隔板的温度 高于上层隔板的温度。当约束较弱时,热量从下层隔板扩散到上层流体。 这种现象称为热传导,它是靠分子的热运动来传递热量的,流体总体是 “静止的”,无宏观运动,这种运动是分子尺度的。若下层隔板继续加热, 当达到某一临界数值观时,可观测到流体内部突然有上下流动,整个流体 层分成许多比较规律的封闭单元,液体呈一串串对流结构,称为Benr对 流。只要温度固定不变,则这种对流是稳定的。事实上,当温差增大到一 定值时,靠分子的热运动传递热量已经不够,于是,要形成更大尺宽的宏 观对流来传递热量
在设有一薄层流体夹于两个水平隔板面之间，流体的厚度为H，比其水 平宽度L小得多。施加外部约束即对下层流体加热，使得下层隔板的温度 高于上层隔板的温度。当约束较弱时，热量从下层隔板扩散到上层流体。 这种现象称为热传导，它是靠分子的热运动来传递热量的，流体总体是 “静止的” ，无宏观运动，这种运动是分子尺度的。若下层隔板继续加热， 当达到某一临界数值观时，可观测到流体内部突然有上下流动，整个流体 层分成许多比较规律的封闭单元，液体呈一串串对流结构，称为Benard对 流。只要温度固定不变，则这种对流是稳定的。事实上，当温差增大到一 定值时，靠分子的热运动传递热量已经不够，于是，要形成更大尺宽的宏 观对流来传递热量。 (2) 温差造成的热力对流 1901年，Benard 就发现大气温度的 差异将产生热力对流。他在实群室曾 经做过一个著名的物理实验。 Benard对流
2)展 热力对流的 Benard实验 (a) Benard对流实验结果照片; (b) Benar对流实验主视图
热力对流的Benard实验 （a）Benard对流实验结果照片； （b）Benar对流实验主视图
实原大气中 Benard流的现象 夏日因热力强迫形成的对流沿海地区的海陆风 云(或所谓的对流单体) 大气环流的形成 大气温度的变化表现在低纬度地区大气温度高于高纬度地区,高层大气 湿度低于低层大气。在地一气系统接收太阳辐射随纬度变化的分布状况下, 低纬低层大气为热源,高层和极地大气为热汇(冷源)。设想低纬大气相 当于 Benard对流实验装置中的高温下层隔板,具有温度为T2,而极地的温 度为T1,T2>T1。于是与 Benard对流形成的过程相同,当△T=T2-11超 过一临界值时,对流出现。相似的对流也发生在低层(热源)与高层(冷 源)大气之间。因此,流体为了平衡流体内部不平衡的热量分布,将会自 发地产生了宏观的由南向北,由低向高的定向运动。这就是 Hadley.单圈环 流的形成机制(如下图)
大气温度的变化表现在低纬度地区大气温度高于高纬度地区，高层大气 温度低于低层大气。在地一气系统接收太阳辐射随纬度变化的分布状况下， 低纬低层大气为热源，高层和极地大气为热汇（冷源）。设想低纬大气相 当于Benard对流实验装置中的高温下层隔板，具有温度为T2，而极地的温 度为T1，T2＞T1。于是与Benard对流形成的过程相同，当ΔT= T2-T1超 过一临界值时，对流出现。相似的对流也发生在低层（热源）与高层（冷 源）大气之间。因此，流体为了平衡流体内部不平衡的热量分布，将会自 发地产生了宏观的由南向北，由低向高的定向运动。这就是Hadley单圈环 流的形成机制（如下图）。 实际大气中Benard对流的现象 夏日因热力强迫形成的对流 云（或所谓的对流单体） 沿海地区的海陆风 大气环流的形成 城市热岛效应
城市“热岛效应”少城市风 郊区气温低 城区气温高 郊区气温低
郊区气温低 城区气温高 郊区气温低 城市“热岛效应” 城市风