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天气学原理?Char1?大气运动的基本特征1、真实力：气压梯度力、地心引力、摩擦力???（1）气压梯度力：作用于单位质量气块上的净压力，由于气压分布不均匀而产生（2）地心引力：地球对单位质量空气的万有引力（3）摩擦力：单位质量空气受到的净粘滞力?2、视示力：惯性离心力、地转偏向力惯性离心力：地球受到了向心力的作用却不作加速运动，违背牛顿第二定律，为了解释这种现象引入惯性离心力，其大小与向心力相等而方向相反。C=Ω2R地转偏向力：由于坐标系的旋转导致物体没有受力却出现加速度，违背牛顿第二定律，从而引入，以使牛顿运动定律在旋转参考系中成立。地转偏向力的特点：A= -2Ω×V（1）地转偏向力A与Ω相垂直，在纬圈平面内（2）地转偏向力A与风速V垂直，只改变气块运动方向，不改变其速度大小（3）在北半球A在水平速度的右侧，在南半球A在水平速度的左侧（4）地转偏向力的大小与相对速度成正比，V=0时，A=0；只有在做相对运动时A才存在重力：地心引力与惯性离心力的合力。重力垂直于水平面，赤道最小，极地最大。?3、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？水平地转偏向力：大气中垂直运动一般比较小，气块的运动主要受x方向和y方向的影响。通常情况下w很小，因而近似有Ax=2Ωv和Ay= -2Ωu。对水平运动而言，北半球Ax、Ay使运动向左偏，南半球右偏。地转偏向力：包括垂直运动。?4、控制大气运动的基本规律：能量守恒、质量守恒、动量守恒牛顿第二运动定律——运动方程质量守恒定律——连续方程能量守恒定律——热力学能量方程气体实验定律——气体状态方程?5、温度平流变化-V·▽hT是气块在温度水平分布不均匀的区域内保持原有的温度作水平运动而对局地温度变化所提供的贡献，称为温度平流变化。-▽T温度梯度由高温指向低温。当-V·▽hT0时，有冷平流，夹角为钝角，风从冷区吹向暖区，使局地温度降低。当-V·▽hT0时，有暖平流，夹角为锐角，风从暖区吹向冷区，使局地温度升高。对流变化：空气垂直运动引起的局地温度变化?6、质量散度和速度散度质量散度：▽·(ρV)单位体积流体的净流出量。净流出时散度为正，净流入时散度为负。速度散度：▽· V流体在单位时间内的相对膨胀率。▽· V?0时，体积增大辐散。不可压缩流体：速度散度为零水平散度：流体在单位时间内水平面积的相对膨胀率?7、热力学能量方程空气块的热力学能量的变化率=加热率+外力对空气块的作功率?8、用热力学方程解释引起固定点温度变化的原因由热力学能量方程的零级简化得，大尺度系统中的局地温度变化是由温度平流和非绝热作用造成的结果。在非绝热作用很小的情况下，温度变化主要是由温度平流引起的。?9、等位势面当物体在等位势面上移动时，位能不发生变化，不需要克服重力作功，等位势面处处与重力方向垂直，等位势面是水平面。?10、地转风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。风沿等压线（等高线、等位势线）吹，背风而立低压在左高压在右。地转风性质：（1）地转关系是在无摩擦，不考虑加速度和垂直方向的地转偏向力的情况下近似成立的。赤道上（φ=0）水平地转偏向力为零，地转风不存在。（2）地转风的大小与水平气压梯度力成正比（3）地转风与等压线平行，在北半球，背风而立，低压在左高压在右，南半球，背风而立，低压在右高压在左（风压定律）（4）地转风速大小与纬度成反比?11、梯度风水平气压梯度力、水平地转偏向力、惯性离心力平衡时，有效分力为零，风沿等压曲线作惯性等速曲线运动，这就是梯度风。应用：（1）顺时针旋转对应高压中心，逆时针旋转对应低压中心。（2）低压中心等压线可分析的密集些，高压中心附近等压线应分析的稀疏些。（3）气旋中心气压梯度和风速可无极限，而在反气旋中则有极限，梯度风有极大值。（4）气旋性环流中对风速估计过高，反气旋中V?max=2Vg对风速估计过低。?12、热成风：地转风随高度的改变量热成风与平均等温度线（或等厚度线）平行，背风而立，低温在左高温在右。热成风大小与平均温度梯度或厚度梯度成正比，与纬度成反比。热成风解释浅薄深厚系统：百度温压场对称系统地转风随高度顺转有暖平流，地转风随高度逆转有冷平流。?13、正压大气和斜压大气正压大气：大气中密度的分布仅仅随着气压而变，等压面和等密度面（等温面）重合，没有热成风。斜压大气：大气中密度的分布不仅随气压变化，还随温度变化。等压面和等密度面（或等温面）是相交的。等压面上具有温度梯度，地转风随高度变化，就有热成风。?14、地转偏差实际风与地转风之差称为地转偏差。D=V-Vg摩擦层中的地转偏差：（1）地转偏差垂直于摩擦力的方向，并指向摩擦力方向的右方。摩擦力越大，实际风越小，左偏越多。（2）风速比应有的梯度风风速小，风向偏向低压。因此在北半球低压中的空气逆时针流动，但有向内流