一大气运动方程.pptVIP

第2节 大气运动方程 一.标准坐标系的运动方程(局地直角坐标系) 分量形式： 1.尺度简化 大气运动系统的分类 水平尺度(水平范围所占有的空间) 时间尺度 行星尺度 104 km 周 大尺度 103 km 几天 中尺度 102 km 1天 小尺度 10 km 几小时 2.大尺度系统的简化方程 一级简化方程(最大项,次大项) 零级简化方程(最大项) 大尺度运动系统的特征(中高纬): 1.准水平 ω→0 2.准静力平衡 3.准地转 地转偏向力与气压梯度力相平衡 4.自由大气 F→0 二、P坐标系的运动方程 z坐标系：(x,y,z,t)来表示空间点的位置 p坐标系：(x,y,p,t)来表示空间点的位置 1.等高面图的概念 a.等高面：空间高度相同的点组成的面 等高面为平面,面上高度处处相等,但气压不等 b.等压面：气压相等的点组成的面 等压面为曲面,气压相等,但海拔高度不等 所以 等压面图分析高度场——高空图 等高面图分析气压场——地面图 显示气压场形势 等压面图的优点：气压面是个常数，公式得到简化 例如状态方程 P、T为单值函数，可以讨论两者间的变化关系 又如位温 2,等压面图的高度单位(位势高度) 几何米、位势米、位势能 mgh 重力势能(位势)——单位质量空气由海平面上升到z高 度时,克服重力所做的功 表达式: 单位：焦耳/千克 g=const 1位势米 因为当z=1米 Φ=9.8焦/千克 所以认为定义一位势米就是9.8焦/千克 位势高度: g=9.8 常数 等位势面的优点: 等位势面不平行于等几何面,只在海平面上重合 等位势面处处与重力方向垂直,无重力分量——相当于是空中水平面 3,z坐标系与p坐标系的关系 a.关系式 垂直方向 水平方向 水平气压梯度力的大小表示等压面坡度的大小 二层等压面上：位势梯度～梯度力～地转风相等 二层等高面上：气压梯度 梯度力 地转风 b.垂直速度: z系: p系 : 关系式 上升运动: w0 ω0 下沉运动: w0 ω0 4,“p”坐标系的运动方程 一级简化: 零级简化: