大气科学导论-第三讲大气运动

1、大气科学入门论，课程内容，第一章概要第二章大气的基本知识第三章大气运动的基本法则第四章气旋和气旋第五章关于气团和前线的介绍第六章天气预报的基本方法和技术第七章海气相互作用的产物厄尔尼诺第八章气候变动，为什么地球是椭圆球体北半球的河流(长江等) 的左右两岸哪一岸凹陷单环流三环流，思考题，本章内容，第一节坐标系第二节受力分析第三节大气运动方程式风压关系第四节大气运动方程式的方程式的解和分析，第三章大气运动的基本规律，x，推力f，t=t0 v=0 s=0 s=？ 分析步骤： 1、建立坐标系2、分析小方形受力情况3、建立方程： F=ma； v0=0 4，求解方程式得到t1时刻的v和s，进行光滑表面，如

2、何分析大气运动？ 1、坐标系、运动始终是相对的，是否要创建相应的坐标系、和Run with Bolt？ 参考系、运动是普遍的、绝对的。 同一物体对不同的标准具有不同的运动状况，称之为运动的相对性。 例如，列车发车后，对于列车上的乘客来说，车上的行李架是静止的，而站台上的人却看着行李架在移动。 两位观察者在研究该物体(货架)的运动时选择的标准不同。 描述一个物体的位置和运动状况时，首先以其他物体为基准进行选择，假定它是静止的，作为基准所选择的物体应该称为参考系统。 太阳参照系是惯性参照系地球非惯性参照系，如何选择旋转的参照系原则上是任意的。 在气象研究中，通常选择地球作为参考系。 气象上最常用的

3、坐标系：球坐标、局部直角坐标自然坐标系p坐标系、坐标系、坐标系等。局部正交坐标系、自然坐标系、球坐标系、局部正交坐标系：x方向：与纬轮相接，东方正y方向：与经轮相接，北方正z方向：上方正，可在地球上自由移动，地球上的不同场所(x，y，)、局部正交坐标系，别名： z坐标系，o:地面区域中心z:垂直地面朝上(天顶方向局部正交坐标系是实质上简化的球坐标系，其部分考虑地球的球面性：保持球坐标系的定标方向，但忽略了有关地球曲率的力。 但是，两者在高纬或极地附近的差异很明显。 局地直角坐标系不是大的范围，考虑到可以把(x，y，z )的方向看作不变的世界范围和极地地域的大气运动问题必须采用球坐标系，其孤立状

4、况采用局地直角坐标系。 局地直角坐标系：北京，纽约，x，x，北京西风Vs纽约西风，2，受力分析，Q1:对谁进行受力分析？ Q2:受到什么样的力量？ 另一方面，空气微块(流点、质量块、质点)和连续介质的假设、L2、L1、L3、假设：流点的线尺是L2分子的平均连续介质的假设中的流体质点足够小，它可以作为流动中的一个点，同时也足够大这样大而小的流体质点，也称为流体微块或流体体素，一般也简称为流点。 在我们之后的讨论中，这个概念流体块，小空气块经常被使用。 将由离散分子构成的实际流体看作无数的上述流体质点没有空隙地连续分布而构成是连续介质假设。二、作用于“流点”的力、1、万有引力地心引力、m、m、r、

5、2、摩擦力、外摩擦力：空气与地表之间的摩擦力内摩擦力：由空气间的相对运动产生的摩擦力、3、x、y、z、x、y、z、长方体： x、y、z、密度： m=xyz、每单位长度的气压Py: Pz :x方向受到的力为：向量形式：气压梯度力的性质：1、气压梯度力的大小：与气压梯度成比例的2、气压梯度力的方向：从高压向低压，两地之间有气压梯度时，气压梯度万有引力摩擦力气压梯度力、施力对象受力对象、真实力4 .在惯性离心力、非惯性坐标系中静止的物体：r、a、a点有一个小球，与圆盘一起逆时针旋转。 小球相对于转盘静止着。 惯性坐标系(圆盘外的人): 小球旋转，有向心力，矛盾，非惯性坐标系(圆盘): 小球静止，有向

6、心力，因此非惯性坐标系(圆盘)，小球受到向心力，但是又导入惯性离心力，与向心力大小相同，方向相反。 一个恒星日=23小时56分4秒=86164s、5、地震震动力、t=0、t=1、t=2、t=3、Why？ 什么？ 导入地震动力：在惯性坐标系观测直线运动从非惯性坐标系观测曲线运动。 科里奥利力的方向，地转偏向力的性质： 1，大小：与速度成正比2，方向：垂直于地球的自转角速度和速度，所以地摆力不工作，只改变运动方向。 站在风的背面，地震力指向运动方向的右侧(北半球)地震力指向运动方向的左侧副热带高压带、副热带高压带、副热带低压带、副热带高压带、副热带高压带、重力垂直于水平面，赤道最小，极地最大。 地

7、心引力()指球心，惯性离心力()垂直于地轴方向，因此，除极地和赤道以外，重力()不指球心(参见附图)。 由于存在惯性离心力，地球成为椭圆体，赤道半径比极地半径长约21km (但是，该差比地球的平均半径小)，重力与椭圆体表面垂直(上图虚线)。 摩擦力、气压梯度力、万有引力、惯性、离心力、地偏转力、真实力、视觉显示力、摩擦力、气压梯度力、空气微组的受力情况，3、大气运动方程式、风压关系，一、大气运动方程式、单位质量下：牛顿的第二定律只在惯性系统中成立，反映了物理受力与其运动状态的变化的基本关系。视力：科里奥利力和惯性离心力，大气运动方程式的成分形式，大气运动方程式讨论，一，垂直方向，dz，1m2，

8、重力，垂直方向的气压梯度力，每单位质量的重力：每g单位质量的垂直方向，在实际的大气中，这种情况近似，但近似的程度高。几何高度的增加总是气1、如果等压线是直线且没有摩擦，P0 P1 P2、P2 P1 P0、气压梯度力、地滚偏向力、v、气压梯度力和地滚偏向力平衡，该时空气块沿等压线等速直线运动，气压梯度力=0，风沿等压线吹，风站在背上没有摩擦的情况：P0、P1、气压梯度力、地转偏向力、v、惯性离心力，将此时的风称为阶梯风平衡，将此时的风称为阶梯风，北半球、高压中、风按时间顺序旋转，称为旋风分离器，将地转偏向力、惯性离心力、气压梯度在北半球、低压中，风逆时针旋转，被称为旋风，在存在4、摩擦的情况下，以平行直线等压线为例，P0 P1