动力气象学汇总

一、地球大气的动力学和热力学特征：答：特性一：受重力场作用，大气大尺度运动具有准水平的特征及静力平衡性质。特性二：大气是重力场中的旋转流体，在中高纬度大气的大尺度运动具有地转近似平衡性质。特性三：大气是层结流体，层结稳定度对大气的垂直运动具有重要作用。特性四：大气中含有水汽，水汽所释放的潜热是大气运动发展的一种重要能量来源。特性五：大气的下边界是不均匀的，对大气的运动也具有重要影响。二、大气运动遵循哪些规律？答：大气运动遵守流体力学定律。它包含有牛顿力学定律，质量守恒定律，气体实验定律，能量守恒定律，水汽守恒定律等。由牛顿力学定律推导出运动方程（有三个分量方程）、由质量守恒定律推导出连续方程、由气体实验定律得到状态方程、由能量守恒定律推导出热力学能量方程、由水汽守恒定律推导出水汽方程。这些方程基本上都是偏微分方程。这些方程构成了研究大气运动具体规律的基本出发方程组。三、何谓个别变化？何谓局地变化？何谓平流变化?何谓对流变化?及它们的数学表达式？答：1、个别变化2、局地变化3、平流变化4、对流变化四、大气运动受到那些力的作用？答：受到气压梯度力、地球引力（也称为地心引力）、摩擦力、惯性离心力和地转偏向(科里奥利）力等作用。其中气压梯度力、地球引力、摩擦力是真实力，或称牛顿力。而惯性离心力和地转偏向力是“视示力”，是虚拟的力。五、科里奥利力有哪些重要特点：答：3、地转偏向力的大小与相对速度v大小程正比。对于水平运动的地转偏向力，它随地理纬度减小而减小。六、根据牛顿力学原理大气运动方程表达式：答：七、热力学能量方程的数学表达式及其物理意义答：八、何谓局地直角坐标系？（局地直角坐标系的取法及其特点？）答：所谓局地直角坐标系是指：这个直角坐标系的原点(或称0点)设在地球表面某一地点，则其三个坐标轴(x,y,z)中x轴指向这个地点水平面上的东方；y轴指向这个地点水平面上的北方；z轴指向这个地点的天顶方向，与球坐标相同。因此这个坐标系的三个坐标轴的指向也随地点不同而不同。可以认为它是球坐标系中略去球面曲率影响后的简化形式，对于所研究的水平范围不太大的气象问题，这种简化所产生的误差是比较小的。在这个坐标系中重力只出现在z轴方向，使运动方程变得比较简单些。九、什么叫尺度分析？答：根据天气实践经验知：大气中出现有各种不同尺度的运动。不同尺度的运动，其动力学和热力学特征是不同的。所谓尺度分析方法，就是对不同类型运动，通过观测资料，给出各种尺度运动物理量的特征值（也被称为尺度），特征值（尺度）的大小通常用数量级表示。用这样方法来估计出基本方程中各项数量级，找出主要因子，略去次要因子，使方程得以简化，以利数学处理，也有利于揭示某种运动的本质特征。它是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法。十、何谓零级简化？何谓一级简化？中高纬度地区，自由大气的大尺度水平运动方程的零级简化和一级简化的结果得到了什么结论？答：所谓零级简化，通过比较方程中各项的数量级，只保留方程中数量级最大的各项，而其他各项都略去。所谓一级简化，通过比较方程中各项的数量级，除保留方程中数量级最大的各项外，还保留比最大项小一个量级的各项，而将更小的各项略去。零级简化结论：一级简化结论：十一、大尺度空气运动在垂直方向的基本特征？答：十二、大尺度系统的连续方程零级简化结论，一级简化结论。答：零级简化结论：一级简化结论：十三、地转风有什么特征：答：1、在中纬度，自由大气的大尺度系统中，地转平衡是近似成立的。地转风与实际风相差很小。在低纬度地区因为地转偏向力较小，这种近似平衡不能成立的。2、地转风速大小与水平气压梯度力大小成正比。直观地讲，等压线较密集的地区地转风（或近似地讲实际风）的风速也较大。这可成为分析天气图的理论依据，即实际风速较大的地区等压（高）线应该分析的较为密集一些。3、地转风与等压线平行，在北半球背风而立，高压在右，低压在左。因此，在低压中，风呈逆时针旋转，称这个系统为气旋。而高压中，风呈顺时针旋转，称这个系统为反气旋。这可成为分析天气图的理论依据，即当实际风向分布呈弯曲时，等压（高）线分析也应该随之弯曲。在南半球因地转偏向力方向与北半球相反，因而背风而立，高压在左，低压在右。4、地转风速大小与纬度成反比。十四、什么叫地转风？答：十五、什么叫梯度风。答：十六、何谓热成风及其数学表达式？答：十七、热成风与温度场有何关系？答：十八、热成风与冷暖平流的关系？答：当两层等压面的地转风已知时，由热成风的定义式即可确定此两层间冷暖区的分布及温度梯度的大小。因为在实际的自由大气中实际风接近地转风，可得如下结论：⑴当地转风(或实际风)随高度增加而逆时针转时，则有冷平流。⑵当地转风(或实际风)随高度增加而顺时针转时，则有暖平流。⑶可根据某地的高空风随高度转变情况，来判断冷暖平流随高度变化，从而判断当地大气稳定度变化趋势。如高层冷平流较强或底层暖平流较强，则大气稳定度将趋向不稳定，为预报对流性天气提供依据。十九、练习题：已知在摩擦层内，某测站为西南风，试作图表示（水平气压梯度力），（水平地转偏向力），（摩擦力），（实际风），（地转风）和地转偏差的相互配置。提示：作图顺序如下：①根据已知条件先画出实际风（西南风）的矢量；②根据实际风画出地转偏向力；③根据实际风画出摩擦力；④根据地转偏向力和摩擦力的合力画出气压梯度力；⑤根据气压梯度力画出地转风；⑥根据地转风和实际风画出地转偏差；（这个题靠运气吧……当时学会的已经还给老师了）二十、环流的物理含义？答：在流体中，任取一闭合物质曲线L（所谓物质曲线是指曲线上的流体物质不流出此曲线，曲线外的流体物质也不流入此曲线），此曲线上每一点的速度大小和方向可以是不同的（物质曲线的位置和形状随时间可以改变，但不会断裂），若对曲线上各点的流体速度在曲线L方向上的分量作线积分，则此积分定义为速度环流，简称为环流C。二十一、什么叫涡度，以及相对涡度和绝对涡