（6）对流层上部跨赤道的角动量总输送有明显的季节移动，跨赤道通量是冬春季半球指向夏秋季半球的。通量的源地是低层有最强东风带的冬半球，也就是从地球供给大气角动量的最大区域输送的。
对地球风系的维持受下列因子影响：
（1）平均经向环流产生的平均西风动量的平流作用（2）科氏力在经向平均风上的影响（3）山脉对低层大气的影响（4）地面摩擦作用（5）定常和瞬变涡旋引起的动量通量散度（6）湍流动量输送通量的散度。以上各项作用总是趋于相互平衡，以保证对常年平均而言，纬带平均风的时间变化率可近似视为零。其中（6）项较小，（3）（4）项除地面或低层以外其它层次为零。
【改 变大气角动量的外力矩主要来自地球下垫面的摩擦作用和山脉作用，从而在大气和固体地球与海洋之间产生一种动力耦合。这种耦合通过大气和地面之间角动量的交 换引起大气环流的变化。山脉力矩是由山脉两侧气压差引起的一种地面力矩。在北半球西风带中，气压分布一般是山前为脊，山后为槽，这两者的力矩均为负值，即 大气把动量给予地球。在北半球东风带，一般山东气压高，山西气压低，这两者的力矩都为正值，即大气获得动量。摩擦力矩是由地面摩擦或粘性阻力引起的。
摩擦力矩与山脉力矩的分布特征基本相似：中纬度为负力矩（使西风减小），热带地区为明显的正力矩（使西风增加），但摩擦力矩的量值在很多纬度上比山脉力矩大2－3倍。30N是例外，这里山脉力矩很大，而摩擦力矩几乎为零。】
纬向风的维持机制：在Hadley环流圈下部，科氏力作用于平均经向风的南北分量上（吹向赤道的非地转风成分），使纬向偏西风减速。在偏东风带由于它的作用，大气从地表获得角动量，纬向风被加速，与此相反的现象也出现在Ferrel环流圈的下部；在Hadley环流圈的上部，科氏力作用于平均经向环流的南风分量上，使纬向偏西风加速。低消这种作用使其处于平衡的是，伴随向副热带地区纬向偏西风极大值区输送动量的强涡动散度通量和平均经向环流产生的相对动量平流。与此相反，在Ferrel环流圈上部也出现相反的现象。
二十一．大气环流
冬季500hPa上大气环流平均状况：
一月，500hPa高度上在青藏高原和落基山上空为一致的西北气流，其下游为两上大槽，其南侧是平均高空急流位置。在两大洋的西岸有明显的高压脊。研究表明山脉在决定冬季500hPa北 半球主要槽脊的位置中起着主要作用。这说明高原动力作用的重要性。但是海平面气压场反映了热力的明显影响，低压位于高纬的海洋区，沿海岸线等压线密集。在 欧亚大陆和北美大陆以及副热带大西洋地区是地面高压带。数值试验表明：地形强迫在决定急流高度处北半球冬季定常波主槽主脊的位置上是主要因子，而热力因子 在维持高纬海洋区地面低压上是十分重要的。因而热力强迫以低层为主，动力强迫以高层为主。从这个意义上，在对流层下部常观测到的定常波明显向西倾斜至少部 分是一种虚假的现象，它实际上是低层热力作用和高层动力作用的结果在垂直方向上迭加的表现。
【冬三夏四的槽脊系统：冬季，北半球对流层的西风带中有三个明显的槽：一是在140E的亚洲东岸（由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜），称为东亚大槽；二是位于80W的北美大陆东岸（自大湖区向较低纬度的西南方倾斜），称为北美大槽；三是在10－60E之 间，乌拉尔山以西，由欧洲北海向西南方向伸展的较弱的欧洲浅槽，是三个槽中最弱的一个。在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和贝加尔湖 地区，脊的强度要比槽弱得多。夏季，西风带中为四槽四脊，等高线变稀疏，其强度比冬季显著减弱。北美大槽的位置没有明显变化，而东亚大槽即向东移20个经度，到了勘察加半岛以东附近，而乌拉尔山以西的浅槽到夏季已不存在。北美大槽和东亚大槽之间的距离加长，引起季节性的长波调整，形成两个相对较弱的波动，在欧洲西岸和乌拉尔山以东附近地区各出现一个弱的浅槽。夏季槽脊间的平均为1500km左右，比冬季相应槽脊间的半波长要短得多。】
【北 半球冬夏地面气压状况：冬季主要活动中心是两个低压，一个是强大的阿留申低压，另一个是冰岛低压。高压中心有西伯利亚高原、北美高压。夏季与冬季的突出差 别是冬季大陆上的两个冷高压到夏季变成了两个热低压，即亚洲低压和北美低压。阿留申低压和冰岛低压在夏季大为减弱，热带辐合带和副热带高压夏季显著北移， 两个大洋上的副热带高压变得非常强大。冬夏地面气压差异反映了热力强迫的显著差异。但地形强迫的重要性也不容忽视，这一般反映在山脉两侧的海平面气压梯度 的差异上。在高空西风带地区，通过山脉海平面气压从西向东减小。】
大气环流突变现象：
在全球范围内，大气环流一年中只存在两种主要的环流形势，即冬季型和夏季型。这两种环流形势在每年的6月和10月发生明显的季节转换，这种转换在非常短促的时间内完成，所以称为大气环流突变。从典型的冬季型环流到典型的夏季型环流的转换发生在六月，称为“六月突变”，从典型夏季型到典型冬季型的演变发生在十月，称为“十月突变”。这种突变是半球范围乃至全球范围的现象，但以亚洲最明显。中东地区和我国青藏高原附近变化最早，向东逐渐波及太平洋中部，美洲最迟也最不明显。
环流突变以高空东西风带为标志。冬季东亚存在着两支强西风带，到了6月，南支强西风带突然不见了，而北美的强风带也明显北移。到10月东亚又出现两支强西风带，北美的强西风带也南移回到冬季的位置。
对流层中部环流：冬季的主要 特点是以极地低压（又称为极涡，分裂为两个中心）为中心、环绕纬圈的西风环流，西风带中有尺度很大的平均槽脊，其中三个明显大槽分别位于亚洲东岸、北美东 部和欧洲东部。与之并列的三个平均脊分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和青藏高原北部。副高强度小，中心都位于海上。夏季和冬季相比极涡中心合并为一个，中心位 于极点，环绕极涡的西风带明显北移，而且等高线变稀，中高纬度出现四个槽。冬季从青藏高原北部伸向贝加尔湖地区的脊，在夏季变为槽，北美东部的大槽由冬到 夏略为东移，东亚大槽移到堪察加半岛附近。冬季在欧洲西海岸的平均脊，夏季变为槽。副高大大加强并北移，在北太平洋、北大西洋和非洲大陆西部各有一个闭合 中心。
二十二．江淮梅雨锋
主要特点：
（1）变形风是梅雨锋特有的一种风场结构，它是比锋区中的涡度、散度场更重要的维持梅雨锋的动力条件。这种风场特点与经典锋区特征不同，分析变形风向量的两个分量表明，u,v分量的经向切变构成变形风的主要部分，低空急流及北侧东北风的存在可使
达到较高的值。（2）锋生函数的变形项是一个主要项，它与锋的维持有直接关系，而散度锋生项则与梅雨锋上中尺度扰动及由此引起的不均匀性有关，它的正值区与暴雨区对应。（3）锋区上空位能向动能的转换说明梅雨锋有一定的斜压性。在暴雨区上空这种转换更为强烈，且随降水的强弱而增减。充分说明了高低空流场所组成的直接热力环流圈的作用。
每年夏初，西太平洋副高北跳，并稳定维持在23°N附近，于是华南前汛期结束，长江中下游梅雨期开始，这期间北方南下的变性冷空气与沿副高西侧北上的暖湿空气在长江流域交绥，形成了这个地区的梅雨天气。梅雨锋结构具有以下特征：
（1）梅雨锋主要位于300－850hpa。锋区南侧，暖脊明显向上凸起，并与湿度舌配合；锋区北侧，温度略低而湿度明显减小。梅雨锋南侧为热带季风气团，北侧为大陆暖干气团。湿度有明显的不连续分布特征。
（2）由于低层冷空气弱以及北方气团在近地层变性的结果，低层梅雨锋特征不太清楚，锋区不及地。因此，地面图上往往分析不出锋面。特别是暴雨发生时，低层锋区完全消失，梅雨锋下界可抬高到600hpa。
（3）锋区两侧的对流层中下层，θse都随高度的增加而减小，为对流性不稳定层结。在对流层中层都有θse的小值区，但南侧热带季风团内的θse小值中心比北侧大陆暖干气团要高100－200hpa，其中心值也要大16℃左右。这说明锋区南侧对流性不稳定曾经要比北侧厚，所含的不稳定能量也比北侧大。这与暴雨主要发生在高空锋区南侧是一致的。
（4）梅雨锋强降水区位于高空锋区下界以南、θse大值舌状区以北所对应的地面。这一区域的大气层中，线密集，并向北倾斜。在强降水区的南侧近地面，常有一条气流辐合线，在剖面图上，则可在低层分析出一条向北倾斜的“雨成锋”。
（5）强降水发生前，南侧暖湿空气明显增强，
剧增，
也逐渐增大；强降水时，下降，达最大值；强降水之后，和都明显下降。
二十三．名词解释
Ekman螺线：描写大气边界层内风矢随高度变化的一种模式分布，按此模式，风向随高度增大并向右旋转（在北半球），风速随高度增加而增大，不同高度的风矢量末端的连线为一螺线，称为Ekman螺线。由于在大气边界层中，空气质点的流动主要受到气压梯度力、科里奥利力和湍流粘性力的作用，由此从大气动力方程组出发，假设湍流交换系数K等于常数，而且气压梯度力不随高度变化，得出风廓线公式为：
，式中
位势涡度：位势涡度在某种意义上是绝对涡度与涡度有效厚度的比值的一个度量，且其在绝热、无摩擦运动中具有守恒性，即有：
，这里有效厚度正是以气压单位度量的两个位温面之间的距离。在均质不可压的流体中，位涡守恒定理可简单地写成：
。位涡守恒对大气的大尺度运动是一个很重要的制约，如使常定西风气流越过山脉时，在贴近山脉的东侧形成气旋性的流型，并在下游交替出现一系列的脊和槽。
Walker（瓦克环流）：瓦克环流是指 南美与西太平洋赤道地区空气的交换，是一种行星尺度的东西向辐散环流，出现在纬向平面中。对观测资料的研究表明，低纬度地区经向风速要比相应的纬向风速小 的多，行星尺度运动主要表现为东西向的环流系统。菲律宾附近及以东的西太平洋暖池与赤道东太平洋的冷水域形成强烈的温度对比，造成了一个在西太平洋印度尼 西亚海洋上大气对流强烈，以上升为主，而在赤道东太平洋冷水域上空大气下沉运动的闭合东西向环流圈，称为Walker环流。
