天气学原理重点.doc

天原复习题 1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些？各作用力定义、表达式及意义如何？ 答：气压梯度力、地心引力、惯性离心力、重力、地转偏向力及摩擦力的分析 因地球为椭球体，重力与地面垂直，无指向赤道的分量。重力在赤道最小，极地最大。纬度45度海平面的重力加速度为： g=9.806m/s2重力是垂直方向上的，而大气运动是准水平的； 科氏力始终垂直于速度方向，故只改变方向，不作功； 所以，引起大气运动的最重要作用是：由于压力分布不均匀而产生的压力梯度力（热力作用引起的） 。 2、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？ 地转偏向力的大小：（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常 数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。（2）与速度夹角也成正比。 水平地转偏向力：大气中垂直运动一般也较小，气块主要受x方向和y方向地转偏向力，即：水平地转偏向力的影响。 地转偏向力方向：与垂直地轴和速度方向垂直，只能改变气块的运动方向，不能改变其大小。在不考虑w和Az的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。 2、科氏力是怎样产生的，与速度的关系如何，南北半球有何区别？ 观测者站在旋转地球上观测单位质量空气块运动（ ），发现在北半球有一个向右偏的力，在南半球向左偏的力。称此力为地转偏向力，又名科氏力。 表达式： （1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常 数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。（2）与速度夹角也成正比。 在不考虑w和Az的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。 3、大尺度系统运动遵循什么规律？ 4、质量通量散度和速度散度定义。 质量散度形式的连续方程: 速度散度形式的连续方程： 不可压缩流体的连续方程： 单位时间通过固定的单位体积的质量改变量，称为质量通量散度。 大于零，表示净流出，质量减少；小于零，表示净流入，质量增加。 称为速度散度，表示流体在单位时间内体积的相对膨胀率。 大于零，体积膨???，称为辐散，表示流出；小于零，体积缩小，称为辐合，表示流入。 流线与轨迹（1） 定义流线：是指在某一固定时刻，处处与风向相切并指向气流方向的曲线。轨迹：是指在某一段时间内个别空气块运动的路径。 （2）流线能表现在某一时刻的天气图上，而 轨迹却不能。所以日常中，等压线、等高线近似为流线，不能当作轨迹线。 热成风：a.上下两层地转风的矢量差，称为这两层之间的热成风。b.地转风随高度的变化，称为热成风。 （1） 适用范围：北半球中高纬度地区，自由大气中大尺度系统。 （2） 大小：a． 与纬度成反比，与等厚度线的疏密成正比b． 与纬度、等压面差距、温度有关（3） 方向热成风沿气层的等厚度线（等平均温度线）吹，背风而立，厚度（平均温度）高的在右。 8、在北半球大尺度系统运动中，气压场有低（高）中心存在，周围风为什么是逆（顺）时针旋转？ 高压周围的风场是顺时针旋转，低压周围的风场是逆时针旋转。 证明：高压中心存在，水平气压梯度力由内向外，惯性离心力由内向外，为使三力平衡，水平地转偏向力必定由外向内，因为水平地转偏向力垂直速度右偏，所以风顺时针旋转； 低压中心存在，水平气压梯度力由外向内，惯性离心力由内向外，惯性离心力为小量，为使三力平衡，水平地转偏向力必定由内向外，因为水平地转偏向力垂直速度右偏，所以风逆时针旋转。 9、为什么可以看到有很强的低压发展（如台风和气旋），而高压不能发展很强？（书上41-43） 10、正压大气、斜压大气含义是什么？热成风为什么会发生在斜压大气中？ 正压大气：密度仅为气压的函数，ρ= ρ（p）。等压面、等密度面和等温面重合在一起 ，等压面上温度梯度为零，地转风不随高度变化 ，无热成风. 斜压大气：密度是气压和温度的函数ρ= ρ（p，T）等压面与等密度面或等温面相交，等压面上温度梯度不为零 地转风随高度变化 ，有热成风 热成风存在于斜压大气中 11、画图说明在自由大气中某个气层中，当风随高度增加呈逆时针旋转，该气层有冷平流，当风随高度增加呈顺时针旋转，该气层有暖平流？ 风随高度顺时针变化-----暖平流 风随高度逆时针变化-----冷平流 根据P0、P1层上地转风的方向定出 热成风方向，根据背风而立高温在右，画出等温度线。根据地转风方向和等温度配置情况可知气层间温度平流是冷是暖。 12、上层风逆转，下层风顺转，气层是稳定还是不稳定？上层风顺转，下层风逆转，气层是稳定还是不稳定？为什么？ 上层风逆转，下层风顺转，气层不稳定，因为上层风逆转有冷平流，上层温度降低，而下层风顺转有暖平流，下层温度升高，下暖上冷，暖空气上升