产生机理
在等压线分布不平行时,空气从等压线较密区流向等压线较稀区,流动空气的速度因惯性而暂时保持不变,就会比等压线较疏区气压梯度下的风速为大,由于地转偏向力超过了气压梯度力,在北半球空气必定要向右偏转,使之趋向于气压较高的一侧。这种风速比新环境气压梯度下的地转风速为大的风叫做超地转风。1
相关概念地转风(geostrophic wind)是指自由大气中空气的水平等速直线运动,是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动。在这种运动中,只有水平气压梯度力和地转偏向力起作用。因此地转风是自由大气中水平气压梯度力和地转偏向力相平衡时的空气的水平运动。
地转风是平衡运动,它受到的合外力等于零,没有加速度。空气运动平行于等压线,人背风而立,高压在右,低压在左,这就是北半球地转风的规则(如右图),在南半球则相反。平时人们说水往低处流,那么空气也应该从高压向低压流动了,但实际上却是平行于等压线流动的,这是地转偏向力影响的结果。因为,当有了气压梯度之后,空气要从高压向低压流,一但有运动,就会受地转偏向力的作用,使运动方向向右偏(北半球),随着运动方向的改变,偏向力的方向也改变,因为偏向力的方向永远垂直于运动方向所指的右方。
地转风和气压场分布的这种规律,是C.H.D.白贝罗于1857年首先提出的,故称白贝罗定律。地转风的大小与水平气压梯度(或等压面上的重力位势梯度,即等压面坡度)的数值成正比,与Coriolis参数及空气密度成反比。在离地面约1.5km以上的自由大气中,大尺度运动的垂直速度比水平速度小得多,而且水平运动的惯性力和湍流摩擦力也比水平气压梯度力和Coriolis力小得多,因此,自由大气中的大尺度运动,除了具有准水平运动的性质外,还近似地满足地转风关系,故又称为准地转运动。当实际风速小于地转风速,且风向偏向低压侧时,称作亚地转风(sub-geostrophic wind)。当实际风速大于地转风速,且风向偏向高压侧时,称作超地转风(super-geostrophic wind)。2
有关的天气变化北半球冬季冷涌爆发,其反馈过程可对东亚急流入口区的风速增强产生影响,同时伴随着极锋急流南移和副热带急流合并增强的现象, 这时急流入口区由次地转风转为超地转风。当对流层上层至中层出现深厚的超地转风层, 它与近地面层强的超地转风相叠置时,有利于深厚的垂直上升气流形成。在低空急流( 常为东风急流) 水汽输送的有利条件下,可产生大范围的降水过程。3