动力气象学第3章自由大气中的平衡流场.pdf

第三章 自由大气中的平衡流场 复习思考题 1.什么是自然坐标系？它有何优点？采用自然坐标系中运动方程研究大气动力学问题有何局 限性？ 答：自然坐标系的坐标原点，规定选在运动的空气微团的位置上，三个坐标s,n,z 的方向分别       用单位矢量,n,k 表示，在空间任一点上， 都与该点水平气流方向一致，n 是 的法向量，  并指向水平气流的左侧，k 的方向铅直向上。 dV 1 p   自然坐标系中水平运动方程组为dt  s V 2 fv  1 p RT  n 利用上式定性分析水平流场性质将是方便的，但因 和n 随运动变化，因而对上式进行时间  积分是困难的。 2.什么是平衡流场？各种不同形式的平衡流场有哪些共同特征？ 答：气流方向无外力分量的定常水平流场称为平衡流场。 平衡流场中等压线即为流线，微团的运动是等速率运动。 3.试说明地转风与正常梯度风这两个概念的异同点？ 答：地转风为自由大气中，水平气压梯度力与Coriolis 力二者相平衡下的空气水平运动。而梯 度风为自由大气中，水平气压梯度力、Coriolis 力、惯性离心力三者相平衡的空气水平运动。 地转风是水平等速直线运动，梯度风是水平等速曲线运动。 根据梯度风的定义，地转风则是梯度风的一个特殊情形，即当RT 时的梯度风。 4.什么是正压大气？什么是斜压大气？在等压面图上，若等温线与等高线完全重合在一起，大 气是正压大气还是斜压大气？ 答：密度的空间分布只依赖于气压，即 ()p ，这种大气状态称为正压大气。 密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于密度，，即( ,p)T ，这种大气状态称为斜压 大气。 正压大气。 5.在静力平衡条件下，地转风随高度变化的充分与必要条件是什么？什么是热成风？ 答：斜压大气。 热成风定义为铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。 6.试讨论地转风与热成风的实际意义？ 答：地转风关系揭示了大尺度运动中风场与水平气压场之间的基本关系，而热成风关系具体 揭示了静力平衡大尺度运动中风场、气压场、温度场的关系。 7.为什么说地转风、梯度风、热成风概念是中纬度天气分析的基础？ 41 答：当我们取地转风、梯度风、热成风概念时，就可以利用它们来核校实测风场、气压场、 温度场的分析是否协调一致。此外，根据单站探空给出的实测风铅直分布，可以估计出各层 中温度平流的性质，地转风和热成风概念已成为天气分析的基础，无论在理论研究和实际天 气分析中都有着广泛的应用。 8.有经验的预报员，在无气象资料时，将地面风向与高空云层移动方向进行比较就能决定气层 中是暖平流还是冷平流，你能对此作出解释吗？ 答：地转风随高度逆时针转动，于此相伴随的是冷平流；地转风随高度逆时针转动，于此相 伴随的是暖平流。 9.试从物理上说明，在梯度风平衡条件下，高压中的水平气压梯度的大小要受到限制，相应的 梯度风也要受到限制，且有V 2V G g 答：由梯度风平衡，其动力关系为V 2