动力气象学第三章-课件

动力气象学第三章目的：对方程进行简化，突出主要因子，研究运动的主要特征。途径：分析各因子（各项）大小，大－－重要小－－次要1动力气象学第三章目的：对方程进行简化，1动力气象学第三章将任一物理量写作：

其中：

Q－－特征量，表示该物理量的一般大小；常量；有量纲

－－无量纲量，量级在

100，表示物理量的具体大小；变量；没有量纲2动力气象学第三章将任一物理量写作：其中：－－无量精品资料3精品资料3你怎么称呼老师？如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？教师的教鞭“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘……”“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”44

这里的q是广义的，不仅包括气象要素，还包括方程各项。比较物理量的大小，可以比较特征量的大小。如：已知：则：5这里的q是广义的，不仅包括气象要素，还包括方程在中纬度大尺度大气运动，各物理量的特征量为：

（1000hPa）

6在中纬度大尺度大气运动，各物理量的特征量为：（1000hP

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对方程组进行尺度分析：水平尺度：大尺度为106m;中尺度为105m;小尺度为104m时间尺度：大尺度为105s;中尺度为104s;小尺度为103s8对方程组进行尺度分析：水平尺度：时间尺度：8

10-410-410-510-310-610-310-6

－－ms-2其中：

二、运动方程的尺度分析910-410-41

10-410-410-510-310-310-6

－－ms-21010-410-41

10-710-710-810110110-310-9

－－ms-21110-710-71⑴分子粘性力可以忽略不考虑分子粘性和湍流粘性

——“自由大气”分子粘性很小短期天气过程不计；气候学中不能忽略！12⑴分子粘性力可以忽略分子粘性很小12⑵取“零级近似”，即只保留量级最大项，得到的简化方程为：13⑵取“零级近似”，131、水平方向上：

水平气压梯度力＋水平科氏力＝0－－地转平衡141、水平方向上：水平气压梯度力＋水平科氏力＝0－－地转平衡地转平衡运动的特征：动力学特征：水平压力梯度力与科氏力相平衡运动学特征：风沿等压线吹；背风而立，高压在右，低压在左（南半球相反）。地转风的表达式：

15地转平衡运动的特征：地转风的表达式：15南半球：在南半球：高压——反气旋——逆时针16南半球：在南半球：高压——反气旋——逆时针161717⒉垂直方向上：

－－静力平衡

不仅适用于大尺度系统，还适于中小尺度系统。

18⒉垂直方向上：－－静力平衡不仅适用于大尺度系统，还适于中——Z坐标向P坐标的转换的物理基础

对上式从Z高度积分到大气顶H：

推论：垂直气压梯度力＝浮力

19——Z坐标向P坐标的转换的物理基础对上式从Z高度积分到大气三、连续方程的零级简化形式：－－水平无辐散四、热力学方程的简化：（绝热）

20三、连续方程的零级简化形式：－－水平无辐散四、热力学方程的简五、重要的无量纲数：“流体力学”中进行尺度分析的步骤：1）把方程各项写作“特征量×无量纲量”的形式。2）化为“无量纲方程”：用方程中某一项的特征量同除方程的每一项（量纲齐次性原理）——无量纲方程——各项前面的系数－无量纲（数）——体现各项的相对重要性。

21五、重要的无量纲数：“流体力学”中进行尺度分析的步骤：1）把例：

两边同除以科氏力的特征量

22例：两边同除以科氏力的特征量22其中：23其中：23a)中纬度大尺度运动：

——准地转24a)中纬度大尺度运动：——准地转24b)中纬度中小尺度运动：

——非地转25b)中纬度中小尺度运动：——非地转25c)热带大尺度运动：

——非地转26c)热带大尺度运动：——非地转26d)海洋情形：

——准地转运动

27d)海洋情形：——准地转运动27六、地转偏差定义：实际风与地转风之差28六、地转偏差定义：实际风与地转风之差28地转运动：天气系统不变地转偏差是天气系统变化的重要原因。准地转理论被广泛应用于大尺度大气运动29地转运动：天气系统不变地转偏差是天气系统变化的重要原七、热成风地转风随高度的变化

——由热力作用引起的（1）正压大气和斜压大气“流体力学”中正压流体和斜压流体：30七、热成风（1）正压大气和斜压大气“流体力学”中正压流体和斜力管项：正压流体：等压面平行于等容面，力管项为0斜压流体：等压面与等容面相交，力管项不为031力管项：正压流体：31大气：

当

32大气：当32大气斜压性与等压面上温度分布不均匀相联系－－热力过程相对应；33大气斜压性与等压面上温度分布不均匀相联系33（二）热成风地转风，Z坐标：热成风为零，反之亦然34（二）热成风地转风，Z坐标：热成风为零，反之亦然34等压面上温度分布均匀－－正压大气情形，密度仅仅和气压有关P+与P-之间二个气柱重量相同，密度相同－－高度也相同－－P+与P-平行－－热成风为035等压面上温度分布均匀P+与P-之间二个气柱重量相同，密度相同等压面上温度分布不均匀－－斜压大气情形，暖区密度减少，气柱膨胀。P+与P-之间二个气柱重量相同，密度暖区小于冷区－－高度h1>h2－－P+与P-不平行－－热成风不为036等压面上温度分布不均匀P+与P-之间二个气柱重量相同，密度暖可见：热成风是与大气的斜压性相联系，与热力作用相关。已知地转风：地转风随高度的变化为：

37可见：热成风是与大气的斜压性相联系，与热力作用相关。已知地转进一步：等压面上温度分布的不均匀，引起了热成风

38进一步：等压面上温度分布的不均匀，引起了热成风38从以上讨论可见：正压大气，等压面上温度分布均匀，热成风为0，上下运动一致。斜压大气，等压面上温度分布不均匀，热成风不为0，上下运动不一致。39从以上讨论可见：39例如：（1）副热带高压：从低层、到中层、直到高层，都表现为高压（反气旋）－－正压系统成因－－动力作用；（2）夏季的青藏高原：高层是反气旋，低层是气旋，－－斜压系统成因：热力作用；40例如：40（3）整层大气的平均运动，体现的是上下相同的部分，属于正压分量－－动力过程结果。

500hPa为对流层中层，体现的是大气上下平均状况，相当正压层。