第11章-准地转理论.pptVIP

回顾与小结 1. 运用摄动法简化基本方程组的一般思路 和方法。 2. 准地转近似的具体内容和动力学意义。 3. 准地转方程组的基本性质和特点。 §11.3 准地转位势倾向方程与 方程 准地转方程组可以很好地描写中纬度天气尺度斜压系统的演变发展过程。在实际天气分析和诊断计算时，利用由准地转方程组导出的准地转位势倾向方程和准地转 方程，可以更加方便地对中纬度天气尺度斜压系统发展变化的原因和趋势进行定性判断和定量诊断。 2008年1月27日00时，500hpa，南方暴雪 主要内容 一、什么是位势倾向 二、准地转位势倾向方程的推导 三、准地转位势倾向方程的分析讨论 四、定性结论与物理解释 §11.3.1 准地转位势倾向方程 推导思路 （1） （2） 用 乘（2）式后对 p微商，再将所得结果与（1）式相加得 上式称为准地转位势倾向方程，右端两项可视为造成位势倾向的原因，统称强迫项。准地转位势倾向方程的理论优势在于，根据瞬时位势场即可诊断出位势场的变化趋势。 位势倾向空间变化项 绝对涡度平流项 温度平流垂直变化项 位势倾向空间变化项的简化处理 假设 场和 场在 X 和 Y方向上呈正弦波变化，即设 从地面到对流层顶系统位相改变约 ，故可近似认为 因此有 相对涡度平流和行星涡度平流对槽脊系统的影响 E 天气尺度扰动 低 高 Ⅰ Ⅱ 高 W 绝对涡度平流项的物理意义 对于西风带中一个理想的正弦波流型，相对涡度地转平流的作用，使流型趋于东移，行星涡度地转平流作用使流型趋于西移。流型的实际移动方向决定于哪一种涡度平流占优势。由于相对涡度随波数的增加或随波长的减小而增大，因此短波长的天气尺度扰动应该随着纬向气流向东移动，而行星尺度的超长波则表现为西退。 因为槽线、脊线上 和 都为零，涡度平流不会使槽、脊处的位势倾向增加或减小，所以绝对涡度地转平流所代表的正压过程对位势倾向的贡献，不会使这种型式扰动的强度增强或减弱，只能使其沿水平方向传播。 温度平流随高度变化项的物理意义 结 论 1. 温度平流随高度变化项代表斜压过程对位势倾向的贡献，它包含着使中纬度天气尺度系统增强和减弱的机制。 2. 位势倾向与温度平流随高度的变化率成正比。 暖平流随高度减弱的地区有正的位势倾向，即正变高。 冷平流随高度减弱的地区有负的位势倾向，即负变高。 定性结论 1、槽前脊后为正涡度平流区，有负位势倾向。 2、槽后脊前为负涡度平流区，有正位势倾向。 3、槽区有冷平流，槽会加深。 4、脊区有暖平流，脊会增强。 为什么涡度平流会引起变高 ？ 500hpa槽前有正的涡度平流 气旋性涡度增加 要维持地转平衡必须有 E 黑实线 1000hpa等高线 虚线 500hpa等高线 红线 500-1000hpa等厚度线 脊 1000 750 500 250 0 暖 冷 槽 脊 东西向垂直剖面 冷 低 低 温度平流随高度的变化对槽脊系统的影响中纬度气旋发展示意图 脊区暖平流强度随高度减小 槽区冷平流强度随高度减小 正变高 负变高 脊加强 槽加强 发展因子 物理解释 槽前脊后的正涡度平流使得局地涡度增大，为维持地转平衡，等压面位势高度就必须降低。同理，槽后脊前的负涡度平流使得局地涡度减小，等压面位势高度就必须升高。 当槽区有冷平流时，会使气柱厚度减小，如果没有补偿性的气压增高作用，要维持静力平衡，等压面位势高度就必须降低。同理，当脊区有暖平流时，等压面位势高度就必须升高。 小 结 1、准地转位势倾向方程的推导思路 2、准地转位势倾向方程的物理意义 3、准地转位势倾向方程在天气分析中的应用 4、定性结论与物理解释 主要内容 一、对垂直速度场进行诊断分析的必要性 二、准地转 方程的推导 三、准地转 方程的分析讨论 四、实用结论与物理解释 §11.3.2 准地转 方程 2008年1月27日00时，500hpa，南方暴雪 推导思路 （1） （2） （1）式对p微商一次与（2）式取水平拉普拉斯后相减得 上式称为准地转 方程，右端两项可视为造成垂