3．3 旋转地球上的环流

    在转动的地球上，大气由于受到地球重力的作用，必定随地球转动。事实上，地球大气有别于Benard流体或其它流体的根本特征就在于大气的层结结构和旋转性。地球上的实际大气是重力层结、旋转性、热力共同作用的结果，并进而制约了热力驱动的Hadley环流。

3．3．1 大气环流的运动特征

    通过建立行星大气在重力层结、旋转性、热力共同制约作用下的运动特征参数，将助于我们深刻理解旋转地球上环流的形成机制。重力层结、旋转性的共同作用可以通过地球大气固有的尺度特征参数来表征

    (3.16)

    L0通常称Rossby变形半径，对地球大气而言，它是一个固定的特征尺度，大约为3000km。由于温度的不均匀分布引起的密度变化，及根据状态方程，可以表示为

δρ＝-ρ0βδT

    (3.17)

    (3.18)

    根据地转风和热成风原理，我们有如下关系

    (3.19)

    由第一、二章的尺度分析的知识，可得到它们的特征尺度关系

    (3.20)

    温度差异的经向(南北)分布梯度变化。将(3.16)式代入(3.20)式，

    (3.21)

    这就是热力Rossby数。由(3.20)和(3.21)式可知，旋转地球上风的特征尺度不仅仅取决于温差，还取决于由Rossby变形半径表述的重力层结、旋转性的综合作用。(3.21)式则说明了，大气环流满足准地转关系。因为若L＝a(a为地球半径)代表大气环流的长度特征尺度，则R0T<<1。对于任何特定的行星，由于旋转角速度、半径、重力、辐射平衡温度、变形半径、行星大气厚度等都是确定的，例如根据火星的这些确定的参数，它的计算风速为35m/s，接近观测值40m/s。