动力气象总复习 (2)

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1、1、何为Ro数？大尺度大气运动的Ro数为多大？大尺度大气运动的主要特征是什么？请利用Rossby数，分别判断中高纬度大尺度大气运动、中小尺度和热带大尺度大气运动为何种性质的运动？大尺度运动：R0<<1中纬度大尺度大气运动具有以下特点：准定常，准水平，准地转平衡，准静力平衡，准水平无辐散，涡旋运动。中纬度大尺度运动：准地转中纬度中小尺度运动：非地转热带大尺度运动：非地转2、正压大气和斜压大气概念正压大气：密度的空间分布只依赖于气压，即ρ=ρ(p)，这种大气状态称作正压大气。正压大气中等压面、等密度面和等温面重合在一起。斜压大气：密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T

2、)，这种状态称作斜压大气。斜压大气中等压面与等密度面、等温面是交割的。3、何为热成风？请详细说明热成风是由于大气的斜压性所引起，并由此说明大气大尺度动力系统与热力系统在天气图上的主要表现特征，并举出实例。热成风：地转风随高度的变化正压大气，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。斜压大气是地转风随高度改变的充要条件，也就是正压大气中不存在热成风。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

3、作用；三，涡度方程：1，涡度是什么？速度的旋度涡度方程：9散度项效应项扭转项力管项粘性耗散项作业：1、正压大气中涡度方程物理意义是什么？解释说明系统有辐合、辐散运动和整体做南北运动时涡度的变化。绝对角动量守恒辐合、辐散：系统南、北运动，f变化变化辐合、辐散：2、请说明一个气旋系统作辐合运动和向南运动时，其强度将会加强。93、β－平面近似、β效应β－平面近似：由于科氏参数随纬度变化，当气块作南北运动时，牵连涡度发生变化；为了保持绝对涡度守恒，这时相对涡度会发生相应的变化（系统发生变化），这种效应称为β—效应。β效应：科氏参数f是纬度y的非线性函数，近似地将f表示成y地线性函数，这种近似称

4、为β－平面近似，即：四，能量学1，能量形态2，无限高气柱的位能－内能的关系。——全位能？——有效位能？对无穷高气柱而言，大气的内能与位能成正比，同时增减，故定义：全位能＝位能＋内能3，质点的动能方程如何推导？”运动方程”引起动能变化的机制：压力梯度力的作用。4，闭合系统：什么是？特点：没有通过运动形式引起的物流交换；所有通量都等于0。（全位能A与动能K:A<-->K）闭合系统能量守恒——绝热无摩擦转化条件：必要条件是垂直运动；暖空气输送，冷空气下沉，全位能向动能转化。作业：1、大气中有哪几种能量形式？内能与位能的关系2、位能——重力－保守力单位质量气块的位能：gz2、内能——热力学能量

5、3、动能——标志着天气系统的强度9单位质量气块所具有的动能：4、潜热能定义：系统中所有水汽全部凝结所释放的热量2、全位能和有效位能概念；纬向平均运动全位能＝位能＋内能有效位能：在闭合系统中，经过干绝热过程，从初始状态调整到水平稳定层结状态时，系统所能释放的最大全位能，称为有效位能。有效位能，可以理解为：能够被释放出来的那部分全位能。纬向平均运动：指大气盛行的以极地为中心并绕其旋转的纬向气流，这是大气环流的最基本的状态，就对流层平均纬向环流而言，低纬度地区盛行东风，称为东风带（由于地球的旋转，北半球多为东北信风，南半球多为东南信风，故又称为信风带）；中高纬度地区盛行西风，称为西风带（其强

6、度随高度增大，在对流层顶附近达到极大值，称为西风急流）；极地还有浅薄的弱东风，称为极地东风带。3、闭合系统中动能与全位能发生转换的必要条件是什么？何时动能向全位能转换？何时全位能向动能转换？垂直运动是闭合系统中动能与全位能转换的必要条件。物理本质：暖空气－轻－上升冷空气－重－下沉系统质心下降，全位能减少，动能增加,反之，亦成立4、根据实际大气北半球中高纬度大气环流和天气系统的结构（斜槽结构），利用下式说明扰动运动动能将向平均运动动能转换。，其中符号同惯常意义。斜槽结构95、根据实际大气北半球中高纬度位势高度场和温度场的配置，利用下式说明扰动有效位能将向扰动动能转换的机制。，其中符号同惯

7、常意义。温度槽落后于气压槽槽前上升运动，槽后下沉运动——暖空气上升，冷空气下沉。6、实际大气北半球中高纬度纬向平均有效位能转换成扰动有效位能（）的机制。，其中符号同惯常意义。热量的经向输送，使得暖区失去热量，冷区得到热量在纬圈上形成温度分布不均匀——温度槽落后于高度槽7、试论述大型涡旋在实际大气能量循环中的重要作用。答：首先，通过大型涡旋引起的热量经向输送，使得平均有效位能向扰动有效位能转换；然后，又通过大型涡旋中的垂直运动，使得扰动有效位能向