天气学原理：第一章 大气运动的基本特征

1、天气学原理,前 言,天气学的研究对象和目的,天气系统和天气过程的演变规律预测天气,2006年8月10日百年一遇超强台风“桑美”登陆我国,“桑美”在浙江省苍南县登陆时，近中心最大风速60米/秒（17级）,我校气象台开通了与中央气象台的远程会商系统,2012年12月，我校IBM BladeCenter HS22高性能计算机集群系统投入使用。该系统浮点运算能力超过每秒40万亿次 。,天气学的研究工具,地面天气图,高空天气图,天气学发展史,V. Bjerknes,Carl G A. Rossby,1932年提出假绝热过程和相当位温等概念,1937年首先提出主要是气压场向风场适应的观点,开辟了研究大气运

2、动适应问题的新分支,1939年提出了大气长波理论，是现代气象学发展史上的一个里程碑。后又提出位涡度守恒定律,1941年对大气的三圈经圈环流模式作了精辟的论述。,瑞典裔美国气象学家，支加哥气象学派创始人。,1897年提出著名的环流定理，是将物理学引入地球物理学研究大气运动的开端。1910年在天气图上绘制流线，并分析辐合、辐散区。19131917年发现大气不连续面，并概括为冷锋、暖锋和锢囚锋等不同类型，提出气旋的极锋学说，创立了气旋的现代模式，形成了气象学的挪威（卑尔根）学派。1921年提出了著名的大气环流图案。,挪威气象学家、物理学家、近代天气学和大气动力学主要创始人之一，气象学挪威学派的创始人

3、。,1、经验、半经验 2、数学表达-严谨 物理意义-深刻 图形表达-直观 3、理论联系实际 4、勤于思考,1.天气学原理和方法（朱乾根等） 2.天气学教程（梁必骐） 3.现代天气学原理（伍荣生） 4.中国主要天气过程的分析（寿绍文）,第一章 大气运动的基本特征 第二章 气团与锋 第三章 气旋与反气旋 第四章 大气环流 第五章 天气形势及天气要素预报,课程内容,主要参考书,学习方法,大气运动的基本特征,第一章,影响大气运动的力 （第一节）,控制大气运动的基本方程组 （第二、四节）,简化方程组，突出大尺度运动的基本特征（第三节）,天气图分析应遵循的基本原则 （第五节）,本章内容：讨论大气运动的基本

4、特征以及风场和气压场的基本关系。,本 章 结 构,1.1影响大气运动的作用力,真实力（牛顿力、基本力）：气压梯度力、地心引力、摩擦力,惯性力（虚假力、视示力）：惯性离心力、地转偏向力,力,1、定义：单位质量气块上受到的净压力。,一 、气压梯度力,B面所受压力：,A面所受压力：,x方向受的净压力,2、表达式：,总的净压力为： 气压梯度力：,-p为气压梯度，由气压分布不均匀造成。,3、讨论： （1）性质：由气压分布不均匀引起。 （2）方向：由高压指向低压，垂直于等压线。 （3）大小：与气压梯度成正比，与空气密度成反比。 （4）分量：水平气压梯度力比垂直气压梯度力小很多。,P3,P2,P1,P1,P

5、2,数学表达式 物理（气象）意义 图形,二 、地心引力,三 、摩 擦 力,四 、惯性离心力,1、定义：单位质量气块因局地坐标系随地球旋转而呈现 在气块上的一种惯性力。,2、表达式：,向心力向心加速度,3、讨论： （1）方向：垂直于地轴，指向地球外侧。 （2）大小：随纬度变化：赤道最大，极地最小。 （3）地表上每个静止物体均受到惯性离心力的影响。,在旋转坐标系中引入的,与向心力相平衡(大小相等,方向相反)的力,称为惯性离心力。 它不是一种真实力,而是由于站在非惯性坐标系中观察运动,而又企图用牛顿第二定律解释它的结果,五、重力,1、定义：地心引力与惯性离心力的合力。,2、表达式：,3、讨论：,（1）方向：除赤道和极地外，均不指向心。 由于地球为椭圆，地球上重力垂直于当地水平面。 （2）大小：随纬度变化，极地最大，赤道最小，一般用450纬度海平面重力值= 9.806m/s2,（1）特点：只改变运动的方向，不改变速度的大小； （2）方向：在北半球，指向速度方向的右侧；在南半 球，指向速度方向的左侧； （3）大小：,六、地转偏向力