天气学原理重点考点

1、Vg2Vg1三、热成风三、热成风 地转风随高度的改变量称热成风，即上下两层地转风随高度的改变量称热成风，即上下两层地转风之差。地转风之差。讨论：讨论： 1. 热成风与等平均温度线平行，背热成风而立，热成风与等平均温度线平行，背热成风而立，低温在左，高温在右。低温在左，高温在右。 2. 热成风风速大小与平均温度梯度成正比，与热成风风速大小与平均温度梯度成正比，与纬度成反比，等温线越密集热成风越大。纬度成反比，等温线越密集热成风越大。 3. 热成风与冷暖平流热成风与冷暖平流 自下而上地转风随高度逆转时自下而上地转风随高度逆转时气层中有冷平流气层中有冷平流 自下而上地转风随高度顺转时自下而上地转风随

2、高度顺转时气层中有暖平流气层中有暖平流 补充：天气图上判断冷暖平流补充：天气图上判断冷暖平流a) 24小时变温小时变温(T24)： 0 暖平流暖平流 b) 水平温度平流：水平温度平流：c) 等高线与等温线有交角处，有温度平流等高线与等温线有交角处，有温度平流 等高线与等温线平行处，无温度平流等高线与等温线平行处，无温度平流 4. 中纬度系统的温压结构中纬度系统的温压结构 a) 中纬度对流层中，温度分布南暖北冷，中纬度对流层中，温度分布南暖北冷， 所以高层为西风气流，且高度越高，西风越大。所以高层为西风气流，且高度越高，西风越大。 b) 地面闭合高压和低压系统地面闭合高压和低压系统 在高空转变为

3、西风气流的波状槽脊。在高空转变为西风气流的波状槽脊。 c) 中纬度系统的温压场结构的基本特征中纬度系统的温压场结构的基本特征:地面低压中心位于高空槽前脊后地面低压中心位于高空槽前脊后地面高压中心位于高空槽后脊前地面高压中心位于高空槽后脊前高空温度槽脊落后于气压槽脊高空温度槽脊落后于气压槽脊四、地转偏差四、地转偏差 实际风与地转风的偏差称为地转偏差。实际风与地转风的偏差称为地转偏差。讨论：讨论：a) 代入地转风方程：代入地转风方程： 得：得： （变压风）（变压风）变压风垂直于等变压线，指向变压代数值小的方向。变压风垂直于等变压线，指向变压代数值小的方向。变压风的大小与变压梯度大小成正比，等变压线

4、越密，变压风的大小与变压梯度大小成正比，等变压线越密，变压风越大。变压风越大。负变压中心有变压风的辐合；负变压中心有变压风的辐合； 正变压中心有变压风的辐散。正变压中心有变压风的辐散。 纵向（切向）地转偏差纵向（切向）地转偏差 . 气流气旋式旋转气流气旋式旋转 产生指向地转风相反方向地转偏差产生指向地转风相反方向地转偏差实际风小实际风小于地转风于地转风 。. 气流反气旋式旋转气流反气旋式旋转 产生指向地转风相同方向地转偏差产生指向地转风相同方向地转偏差实际风大实际风大于地转风。于地转风。. 高空槽前脊后有纵向地转偏差的辐散，高空槽前脊后有纵向地转偏差的辐散， 高空槽后脊前有纵向地转偏差的辐合。

5、高空槽后脊前有纵向地转偏差的辐合。. 纵向地转偏差的大小与风速的平方成正比纵向地转偏差的大小与风速的平方成正比 c) 太小太小 略略 锋生锋生密度不连续面的形成过程或水平温度梯度密度不连续面的形成过程或水平温度梯度加大的过程；即锋的生成或原有锋强度增强的过加大的过程；即锋的生成或原有锋强度增强的过程，均称为锋生。程，均称为锋生。锋消锋消反之反之 等压面图上等温线密集程度等压面图上等温线密集程度天气图天气图 地面图上锋两侧要素场差异明显地面图上锋两侧要素场差异明显 一、锋生与锋消的概念一、锋生与锋消的概念2. 讨论讨论式（锋生消公式）式（锋生消公式） 设坐标系设坐标系x轴平行于等位温线；轴平行于

6、等位温线； y轴垂直于等位温线，指向位温升高的方向。轴垂直于等位温线，指向位温升高的方向。 所以转为讨论所以转为讨论式式a) 水平运动的作用水平运动的作用 当当 时，则时，则 ，锋消；，锋消； 当当 时，则时，则 ，锋生。，锋生。 气流辐合，锋生气流辐合，锋生 在垂直于等位温线的方向上有气流辐合利于在垂直于等位温线的方向上有气流辐合利于锋生，反之则有利于锋消。锋生，反之则有利于锋消。气流辐散，锋消气流辐散，锋消进一步说明：进一步说明： 一个线性流场可分解为四种简单的流场一个线性流场可分解为四种简单的流场 平流场平流场 旋转场旋转场 辐合辐散辐合辐散 变形场变形场前三种对锋生、锋消不起作用。前三

7、种对锋生、锋消不起作用。变形场：变形场： 若等位温线与伸展的轴夹角若等位温线与伸展的轴夹角45，则在辐合，则在辐合气流下易锋生气流下易锋生 若若 45，则辐散气流下易锋消；但等位温线，则辐散气流下易锋消；但等位温线会逐渐旋转使会逐渐旋转使 45变形场最有利于产生锋生。变形场最有利于产生锋生。 在天气图上鞍型场最易产生锋生。在天气图上鞍型场最易产生锋生。b) 垂直运动作用垂直运动作用 稳定大气（一般状态下）稳定大气（一般状态下） 当当 时，时， ，锋生；，锋生； 当当 时，时， ，锋消。，锋消。 说明：说明： 0，下沉；，下沉； 0，上升。，上升。 ，暖下沉，冷上升（辐合），暖下沉，冷上升（辐合

8、） 锋生锋生 ，暖上升，冷下沉（辐散），暖上升，冷下沉（辐散） 锋消锋消在稳定大气中，暖空气一侧相对于冷空气一在稳定大气中，暖空气一侧相对于冷空气一侧是下沉的，则锋生；反之则锋消。侧是下沉的，则锋生；反之则锋消。 在不稳定大气中在不稳定大气中 当当 ， ，锋生；，锋生； 当当 ， ，锋消。，锋消。 因为暖气团的凝结潜热作用抵消了上升作用。因为暖气团的凝结潜热作用抵消了上升作用。c) 非绝热加热项非绝热加热项 ，暖空气相对加热，暖空气相对加热， 冷空气相对冷却，则冷空气相对冷却，则 ，锋生，锋生 ， 则则 ，锋消，锋消 加热形式加热形式 凝结潜热加热凝结潜热加热有利于锋生有利于锋生 下垫面加热下

9、垫面加热有利于锋消有利于锋消一、位势倾向方程一、位势倾向方程1. 公式推导公式推导 简化的简化的涡度方程涡度方程 代入连续方程代入连续方程 得到得到 13作运算作运算 18将将14+18式，消去式，消去 项，得到：项，得到： 19位势倾向方位势倾向方程程2. 讨论讨论19式各项的物理意义式各项的物理意义 证明左端项证明左端项 设设 ，则有：，则有： k,l,m为三个方为三个方向上的波数向上的波数同理同理即即 地转风绝对涡度平流地转风绝对涡度平流a. 地转风相对涡度平流地转风相对涡度平流天气图应用天气图应用 槽前脊后为正的相对涡度平流，等压面高度降低槽前脊后为正的相对涡度平流，等压面高度降低 槽

10、后脊前为负的相对涡度平流，等压面高度升高槽后脊前为负的相对涡度平流，等压面高度升高 槽脊线上涡度平流为零，等压面高度无变化槽脊线上涡度平流为零，等压面高度无变化相对涡度平流使槽脊东移（短波槽），对槽脊相对涡度平流使槽脊东移（短波槽），对槽脊的发展不起作用。的发展不起作用。VgVgg 0g 0-Vgg 0低低高高高高地转风相对涡度平流地转风相对涡度平流b. 地转涡度平流地转涡度平流 在长波槽中作用较大在长波槽中作用较大在北半球在北半球所以在所以在天气图上天气图上： 1）槽前脊后偏南风，）槽前脊后偏南风， ，则，则 有负地转涡度平流，等压面位势高度升高。有负地转涡度平流，等压面位势高度升高。 2）

11、槽后脊前偏北风，）槽后脊前偏北风， ，则，则 有正地转涡度平流，等压面位势高度降低。有正地转涡度平流，等压面位势高度降低。 3）槽脊线上为西风，地转涡度平流为零，等压面位）槽脊线上为西风，地转涡度平流为零，等压面位势高度无变化。势高度无变化。 地转涡度平流使槽脊西退（长波槽），对槽脊发展地转涡度平流使槽脊西退（长波槽），对槽脊发展不起作用。不起作用。 厚度平流随高度的变化项厚度平流随高度的变化项代入静力学方程代入静力学方程有：有： 补充：冷暖平流在天气图上的应用补充：冷暖平流在天气图上的应用 等压面图上冷暖平流的判断等压面图上冷暖平流的判断a） 等温线与等高线有等温线与等高线有交角交角处有温度

12、平流处有温度平流 等温线与等高线没有交角处无温度平流等温线与等高线没有交角处无温度平流b）二十四小时变温）二十四小时变温 暖平流暖平流 冷平流冷平流 温度槽脊落后于高度槽脊温度槽脊落后于高度槽脊 温度槽脊超前于高度槽脊温度槽脊超前于高度槽脊温度平流对槽脊发展起主要作用温度平流对槽脊发展起主要作用 温度槽脊超前于高度槽脊温度槽脊超前于高度槽脊温度槽脊落后于高度槽脊温度槽脊落后于高度槽脊任意槽脊任意槽脊 非绝热加热随高度的变化项非绝热加热随高度的变化项 0，非绝热加热随高度增加，非绝热加热随高度增加， 等压面位势高度降低。等压面位势高度降低。 0，非绝热加热随高度减小，非绝热加热随高度减小， 等压

13、面位势高度升高。等压面位势高度升高。. 公式推导：公式推导： 取取14、17式式 14 17 二、二、方程方程 作运算作运算 得：得： 20 作运算作运算 得得：（：（在水平方向上分布均匀在水平方向上分布均匀 ） 21 将将2021，消去，消去 项，得到：项，得到： 22 方程方程 2. 讨论讨论22式各项的物理意义式各项的物理意义 左端项左端项，同，同19式类似，同理可证式类似，同理可证 绝对涡度平流随高度变化项绝对涡度平流随高度变化项绝对涡度平流随高度增加，绝对涡度平流随高度增加， 0， 有下沉运动有下沉运动天气图应用天气图应用 a）地面低压中心，一般位于高空的槽前脊后，低层涡地面低压中心

14、，一般位于高空的槽前脊后，低层涡 度平流很小，高层为正涡度平流。度平流很小，高层为正涡度平流。 在这个地区涡度平流随高度增加在这个地区涡度平流随高度增加有上升运动有上升运动b）地面高压中心，一般位于高空的槽后脊前，低层涡地面高压中心，一般位于高空的槽后脊前，低层涡 度平流很小，高层为负涡度平流。度平流很小，高层为负涡度平流。 在这个地区涡度平流随高度减弱在这个地区涡度平流随高度减弱有下沉运动有下沉运动 高高低低 0 0 0 0 低压槽低压槽 0 高压脊高压脊变压在变压在X方向上的变化率方向上的变化率 等高线的弯曲程度等高线的弯曲程度2、预报规则、预报规则1）槽脊线移动）槽脊线移动方向方向 a)

15、 槽线槽线 ：当当 ，槽前的变压，槽前的变压 ，槽后，槽后 ，C0槽东进槽东进 b) 脊线脊线 ： 当当 ，C0，脊东进，脊东进 当当 ，C 0 气气 旋性曲率旋性曲率 Ks 0 反气旋性曲率反气旋性曲率 等高线密集程度沿气流方向减小等高线密集程度沿气流方向减小等高线沿气流方向散开等高线沿气流方向散开 等高线密集程度沿气流方向增大等高线密集程度沿气流方向增大等高线沿气流方向汇合等高线沿气流方向汇合 等高线呈气旋性曲率，沿气流方向散开等高线呈气旋性曲率，沿气流方向散开当当 等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向汇等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向汇合合 气旋性涡度增加气旋性涡度增加 即等压面位势高度即等压面位势高度降低降低 等高线呈气旋性曲率，沿气流方向汇合等高线呈气旋性曲率，沿气流方向汇合当当 等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向散等高线呈反气旋性曲