風壓定律

根據長期氣象實踐，得出了風場與氣壓水平分佈的關係。自由大氣中風基本上是沿等壓線吹的。在北半球，背風而立，低壓在左，高壓在右；在南半球則相反。在摩擦層中，由於風向斜穿等壓線流向低壓，故在北半球，背風而立，低壓在左前方，高壓在右後方；南半球則相反。這就是風壓定律，又叫白貝羅定律。

在大氣中由於氣壓的不均勻分佈，氣壓差的存在導致氣壓梯度力的存在，使空氣存在一個由高壓向低壓運動的趨勢。又因為地球自轉，慣性運動導致地轉偏向力的存在，會使氣流在沿氣壓梯度力方向運動的過程中發生偏轉，北半球向右偏，南半球向左偏，因此氣流運動是氣壓梯度力和地轉偏向力共同作用的結果 ^[1]  。地轉偏向力的方向始終與氣流運動方向垂直，而氣壓梯度力一直由高壓指向低壓。若處在平行的氣壓場中（如圖1），當氣流運動方向（V）轉至與氣壓梯度力（f_g）垂直，則地轉偏向力（f_a）與氣壓梯度力處於同一直線上但方向相反，二力平衡使氣流沿等壓線方向運動，這樣的風就成為地轉風。地轉風的存在就滿足風壓定律，通常用於已知地轉風方向判斷氣壓梯度力的方向，或者已知氣壓梯度力的方向判斷地轉風方向。

圖1 地轉風示意圖

大氣中的等壓線並不都是平直的，有時是具有一定曲率的曲線。這時空氣的水平運動不僅要考慮氣壓梯度力和地轉偏向力的作用，還需要考慮慣性離心力（f_c）的作用。此處以北半球等壓線閉合形成環流的情況來説明，如圖2所示。圖2（a）為氣旋式環流，中心為低壓，四周為高壓，氣壓梯度力由外指向內，慣性離心力由內指向外，風速在地轉偏向力的作用下由沿氣壓梯度力的方向向右發生偏轉，至地轉偏向力與氣壓梯度力、慣性離心力達到三力平衡，則氣流沿等壓線方向運動，這時的風稱為梯度風。反氣旋式環流（圖2（b））原理相同。可見氣旋式環流為逆時針方向運動，反氣旋式環流為順時針方向運動，但二者的風向和氣壓場之間均滿足風壓定律。

圖2 氣旋式環流（a）和反氣旋式環流（b）風向示意圖

熱成風是地轉風隨高度的改變量。按照熱力學的原理，兩層等壓面之間的厚度與這兩層之間的温度成正比，而地轉風的大小和等壓面的坡度成正比。可見，地轉風隨高度增大是由於兩層等壓面間温度分佈不均勻造成的，因此稱其為熱成風。 ^[2] 

與地轉風原理類似，熱成風與等温線平行，背熱成風而立，高温在右，低温在左。可用於已知風向判斷温度梯度或者已知温度梯度判斷風向。

在地球大氣中，通常是多種風共同存在的。在天氣圖的分析中，利用風壓定律能方便快速的判斷風向、高低氣壓和冷暖平流。