大气基本方程组课件

DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity第一章天气动力基础DepartmentofAtmosphericSci第2节大气运动基本方程组一.局地直角坐标系下三维运动方程组分量形式：第2节大气运动基本方程组一.局地直角坐标系下三维运动方2、连续方程根据质量守恒原理，一个空间，有大气流入，则该空间质量增加，增加的质量就是流入的质量。。如果这个空间就是单位体积，那么质量的变化就是密度的变化。表达式：或，展开：全导数形式：2、连续方程根据质量守恒原理，一个空间，有大气流入，则该空间讨论:1、速度散度的意义称为速度散度

，其中为比容讨论:单位时间质量的变化率单位时间体积的变化率大气基本方程组课件2、水平速度散度和垂直速度的关系对不可压缩大气有即

则

2、水平速度散度和垂直速度的关系

即大气的水平辐散减弱了大气的上升运动

即大气的水平辐合增强了大气的上升运动

即大气的水平辐散减弱了大气的上升运动即3、补偿原理高低层大气不会同样的散度，互相之间会进行质量补偿，以保证这个气柱的质量变化较小，只有一个层次的散度的量级的十分之一。这样才能够使一个气压系统可以维持数日。如果上下层都是同样的散度，那么气压系统很快就消亡了，例如一个低压，地面是辐合系统，如果上下层是辐合，那么大量质量流入，很快就使气压升高到低压消失。而补偿原理则应该是低层辐合，高层辐散，上升运动，这样就可以维持系统了。同理对于地面高压，也是应该是低层辐散，高层辐合，下沉运动。地面低压地面高压辐散辐散辐合辐合3、补偿原理地面低压地面高压辐散辐散辐合辐合4、二维水平散度比一维散度小一个量级

DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity

大气是可以压缩和膨胀的，但是整体的体积变化比单方向的变化要小一个量级，这就是大气的部分不可压性质。4、二维水平散度比一维散度小一个量级Department1热力学第一定律：物体受到以外的加热（非绝热加热）就会使本身的温度升高，内能增加；还会受热膨胀，对外做功。三、热力学能量方程2热力学方程非绝热加热内能增加对外做功1热力学第一定律：物体受到以外的加热（非绝热加热）就会使本身热力学能量方程推导热力学能量方程推导DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity热力学能量方程推导DepartmentofAtmosphericSci热力学能量方程：温度局地变化项，表征局地温度随时间的变化，可以预报某地温度的变化。这样的方程叫做预报方程或倾向方程。热力学能量方程：温度局地变化项，表征局地温度随时间的变化，热力学能量方程物理意义1温度平流项表示大气的水平运动对热量的输送，输送正的热量称为暖平流，输送负的热量就是冷平流。热力学能量方程物理意义1温度平流项热力学能量方程物理意义2垂直运动项因为一般大尺度都是稳定层结（小范围局地可以是不稳定层结），先假设层结稳定：热力学能量方程物理意义热力学能量方程物理意义3非绝热加热项太阳辐射是加热大气的主要形式，赤道附近是热源，极地的冷源。热力学能量方程物理意义太阳辐射是加热大气的主要形式，赤道附近大气运动基本方程组动力学方程组（展开三个）连续方程热力方程（热流量方程）状态方程（有时会用到）大气运动基本方程组动力学方程组（展开三个）思考题1大气的基本方程组有那些方程？2用热力学方程说明影响当地气温变化的因素有那些？并思考在热带、中高纬地区气温变化的影响因素有那些不同？3举例说明大气具有部分不可压性质。DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity思考题1大气的基本方程组有那些方程？DepartmenDepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity第一章天气动力基础DepartmentofAtmosphericSci第2节大气运动基本方程组一.局地直角坐标系下三维运动方程组分量形式：第2节大气运动基本方程组一.局地直角坐标系下三维运动方2、连续方程根据质量守恒原理，一个空间，有大气流入，则该空间质量增加，增加的质量就是流入的质量。。如果这个空间就是单位体积，那么质量的变化就是密度的变化。表达式：或，展开：全导数形式：2、连续方程根据质量守恒原理，一个空间，有大气流入，则该空间讨论:1、速度散度的意义称为速度散度

，其中为比容讨论:单位时间质量的变化率单位时间体积的变化率大气基本方程组课件2、水平速度散度和垂直速度的关系对不可压缩大气有即

则

2、水平速度散度和垂直速度的关系

即大气的水平辐散减弱了大气的上升运动

即大气的水平辐合增强了大气的上升运动

即大气的水平辐散减弱了大气的上升运动即3、补偿原理高低层大气不会同样的散度，互相之间会进行质量补偿，以保证这个气柱的质量变化较小，只有一个层次的散度的量级的十分之一。这样才能够使一个气压系统可以维持数日。如果上下层都是同样的散度，那么气压系统很快就消亡了，例如一个低压，地面是辐合系统，如果上下层是辐合，那么大量质量流入，很快就使气压升高到低压消失。而补偿原理则应该是低层辐合，高层辐散，上升运动，这样就可以维持系统了。同理对于地面高压，也是应该是低层辐散，高层辐合，下沉运动。地面低压地面高压辐散辐散辐合辐合3、补偿原理地面低压地面高压辐散辐散辐合辐合4、二维水平散度比一维散度小一个量级

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大气是可以压缩和膨胀的，但是整体的体积变化比单方向的变化要小一个量级，这就是大气的部分不可压性质。4、二维水平散度比一维散度小一个量级Department1热力学第一定律：物体受到以外的加热（非绝热加热）就会使本身的温度升高，内能增加；还会受热膨胀，对外做功。三、热力学能量方程2热力学方程非绝热加热内能增加对外做功1热力学第一定律：物体受到以外的加热（非绝热加热）就会使本身热力学能量方程推导热力学能量方程推导DepartmentofAtmosphericSciencesYunnanUniversity热力学能量方程推导DepartmentofAtmosphericSci热力学能量方程：温度局地变化项，表征局地温度随时间的变化，可以预报某地温度的变化。这样的方程叫做预报方程或倾向方程。热力学能量方程：温度局地变化项，表征局地温度随时间的变化，热力学能量方程物理意义1温度平流项表示大气的水平运动对热量的输送，输送正的热量称为暖平流，输送负的热量就是冷平流。热力学能量方程物理意义1温度平流项热力学能量方程物理意义2垂直运动项因为一般大尺度都是稳定层结（小范围局地可以是不稳定层结），先假设层结稳定：热力学能量方程物理意义热力学能量方程物理意义3非绝热加热项太阳辐射是加热大气的主要形式，赤道附近是热源，极地的冷源。热力学能量方程物理意义太阳辐射是加热大气的主要形式，赤道附近大气运动基本方程组动力学方程组（展开三个）连续方程热力方程（热流量方程）状态方程（有时会用到）大气运动基本