次地转风是风速小于相应的地转风风速的风。等压线不平行时,空气从等压线较疏区流向等压线较密区。流动空气的速度因惯性暂时保持不变,就会比等压线较密区气压梯度下的风速为小,由于气压梯度力超过地转偏向力,在北半球空气必定向左偏转,使之趋向气压较低的一侧。
次地转风是风速小于相应的地转风风速的风。等压线不平行时,空气从等压线较疏区流向等压线较密区。流动空气的速度因惯性暂时保持不变,就会比等压线较密区气压梯度下的风速为小,由于气压梯度力超过地转偏向力,在北半球空气必定向左偏转,使之趋向气压较低的一侧。
等压线不平行时,空气从等压线较疏区流向等压线较密区。流动空气的速度因惯性暂时保持不变,就会比等压线较密区气压梯度下的风速为小,由于气压梯度力超过地转偏向力,在北半球空气必定向左偏转,使之趋向气压较低的一侧。这种风速比新环境气压梯度下的地转风速为小的风叫次地转风。
水平不均匀气压场中的次地转运动,起着将大气的位能转换为动能的作用。
证明:
在讨论大气中动能的制造与消耗问题时,可从矢量运动的方程
出发,用三维速度矢量V乘上述方程,可得
或
方程说明动能的局地变化是由右端四项引起的。
其中,气压梯度力和重力作功项可分解写成:
当大气运动严格满足地转关系时,水平风矢量Vh与等压线平行,上式第一项等于0;当大气运动严格遵从静力平衡时,上式第二项等于0。因此,当大气运动严格满足地转关系又严格遵从静力平衡时,大气中便不能制造动能。由于摩擦一般说来总是消耗动能,那么大气动能的制造就只能依靠非地转运动和非静力平衡这两方面的条件才能实现。
当水平风向从高压吹向低压(次地转运动)时。
即有动能的制造。
反之,当风由低压吹向高压(超地转运动)时。
即消耗动能。
实测风的统计表明,次地转风的出现频率是大于超地转风频率的。所以水平气压梯度力对大气的水平运动作功是以制造动能为主的。我们知道,在静力平衡条件下,水平气压梯度就是气压场的位势能。因而,水平不均匀气压场中的次地转运动,起着将大气的位能转换为动能的作用。亦正因为这一缘故,在作大气环流诊断分析计算时,总是设法采用实测风资料。
容易证明:不管等压线的曲率如何,当气流从较高气压穿越等压线朝向较低气压时,伴随而产生的地转偏向力总是要将气流拉向与地转风相符的方向上。因此,横越等压线朝向较低气压的气流必然使风力加强,而横越等压线朝向较高气压的气流常能使风力减弱。
在旋转的流体中所出现的横越等压线的水平气流分量,在促使气流平行于等压线以维持地转平衡状态方面起了关键性的作用。试考虑如图1所示的例子。
设一开始,平行于等压线的风分量稍具次地转性,此时从低压穿越等压线而朝向高压的地转偏向力的强度就不足以平衡掉气压梯度力。这种力的不平衡性产生了一股微弱的穿越等压线的气流,它引起空气从高压中心呈螺旋状地辐散出来并进入低压中心(如图1所示)。作用在这个穿越等压线的分量气流上的地转偏向力产生一个向右侧的加速度,这个加速度加强了平行于等压线的气流,从而使气流与气压场之间更接近地转平衡。