动力气象总复习1

总复习一,方程组1, 物理定律：控制大气运动的动力、热力过程是什么?运动学方程：牛顿第二定律；连续性方程：质量守恒；热力学方程、状态方程、能量方程：2, 各项意义：影响大气运动的因于加热不均匀-T分布不均匀-P不均匀趋动大气运动。3, z坐标系。二，尺度分析：1, 方法2, 特征量:U 10加/$,厶 10&加,/7 104/n,r- 1055,/ 了 O 2m/s3, 无量纲数：Ro数:定义、应用。4, 大尺度大气运动的特点：什么是地转、准地转？5, 正压大气、斜压大气、热成风：1）定义2）上下配置不同，热成风不等干03）天气学意义作业：1、（1）何为2?。数？大尺废大气运动的&数为多大？大尺度大气运动的主要特征是 什么？（2）何为屁数？请利用Rossby数，分别判斷中商纬度大尺度大气运动、中小尺度 和热带大尺度大弋运动为何种性质的运动？2、正压大代和斜压大代概念3、地转Xffi念4、下面地面系统，商层有哪几种可能配賣？5、何为斜压大气？请说明在天气图上如何分别根据温度场和风场结构判断斜压大气性 的强弱？6、何为热成风？请详细说明热成风是由干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。三，涡度方程：1, 涡度是什么？ =乐涡度方程：各项意义（引起涡度、天气系统变化的因子）这些因子是什么，产生机制是什么，对天气系统的影响，何时重要、何时次要。了解天气系统的发生发展机制。2, 位涡方程；什么是位涡二 由热力学和动力学过程组合而成的量；位涡守恒绝热无摩擦。应用：过山（大尺度）气流：没有热力过程，没有体现位涡特点。大气疗度/?散度项3, 什么是卩一平面近似?1、正压大气中涡度方程辛+ GVC = 0=2-（6） = 0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。2、请说明一个气旋系统作辐合运动和向南运动时，其强度将矣加强。3、0 平面近似、0效应4、位涡守恒条件是什么？并应用位涡守恒原理解释过山（大尺度）气流涡度变化。四，边界戻：研究耗散问题湍流边界戻1, 大气分层:1）根据什么分？地面对大气的影晌湍流粘性力大小2）如何分？3）各层特点（动力学特点）是什么？2, 处理湍流一一对平均运动的影响：湍流通量湍流粘性应力湍流引起动量输送、热量输送。脉动量二次乘积项的解释、处理一参数化一混合长理论什么是混合长？什么是混合长理论？参数化结果：脉动量二次乘积项，最后用平均量表示。3, 湍流发展判据R1数1）层结：稳定戻结（净浮力与位移相反，作负功，抑制湍流发展）、中性戻结、不稳 定层结。2）平均运动：总是有利于湍流发展。4, 常值通量层？摩擦速度，摩擦速度方程？粗糙度？求风廓线？中性层结对数律；非中性戻结指数律。5, 上部摩擦层：1）三力平衡：湍流连续力很重要，与压力梯度力、科氏力同量级风压关系：穿越等压线，指向低压一侧2）风随商度的分布Ekman螺线？梯度风高度：风向第一次与地转风向一致；应用中湍流粘性力的6, 自由大气旋转减弱：Ekman抽吸二级环流旋转减弱：共同的物理机制。“前提”：边界戻中，在三力平衡下，风要指向低压一侧，在气旋区产生辐合上升，反气旋辐散下沉，在边界层顶产生垂直运动，称为Ekman抽吸。相应的，自由大气中。这样，就在垂直面产生了一个闭合环流，称为二级环流。由于二级环流的作用，把动量小的从边界戻输送到自由大气，把动量大的从自由大气 输送到边界层中，这样就把角动量从自由大气从边界层输送，引起自由大气旋转减弱。1、大气如何分层？依据是什么？各层有何特点?2、puw物理含义？3、混合长概念4、稳定层结和不稳定层结；净浮力5、湍流运动发展判据理査森数6、常值通量层概念；中性层结和非中性层结下近地面层风随高度变化满足 何定律？7、上部摩擦层动力学特点？风随高度变化满足何定律？ Ekman螺线概念。 试证明上部摩擦层中，运动将穿越等压线指向低压一侧。&已知上部摩擦层中某层上的实际风与地转风如图所示，请分析该层上湍流粘性力的方向？u9、梯度风高度定义：风向第一次与地转风向一致的高度10、Ekman抽吸与二级环流11、请叙述大气旋转减弱的物理机制r= 一？=环境温度垂直递减率：12.巳知：他。试从物理上说明,九=-冀气块温度干绝热递减率dz大气层结是不稳定的。五，能量学1, 能量形态2, 无限高气柱的位能一能的关系。全位能？有效位能？3, 质点的动能方程如何推导？ v-M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:AK）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。1、大气中有哪几种能量形式？能与位能的关系2、全位能和有效位能概念；纬向平均运动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？4、船KJ, K：瓦;瓦幻物理意义5. 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。K环严評，其中符号同惯常意义。6、根据实际大气北半球中高纬度气压场和温度场的配置，利用下式说 明扰动有效位能将向扰动动能转换。=其中符号同惯常意义。7、已知闭合系统动能方程和全位能方程，=由此 讨论闭合系统全位能与能转换的物理机制。&请叙述大型涡旋在实际大气能量循环中的重要作用。六，波动学一一主流理论。槽脊，长波，短波波动中的术语。1, 波动概念：1）振荡机制一一回复机制（负反馈机制）2）传播机制一一质点与质点间的相互朕系。特点：空间、时间上周期变化。波参数：有哪些？定义？关系？求波解？单波：讨论波动传播问题，不能讨论波的发展。群速度波群群速度2, 微扰动的线性化方法：基本思想、假设？如何做？3, 基本方程中有哪些波？各种波的机制、性质？滤波条件？重力波浮力振荡（体现产生机制）P 一效应（体现Rossby波产生机制）重力外波用自由面h体现的连续方程11变化，引起辐合辐散传擂机制。上游效应4, 矣解：重力外波，大气长波物理（气象）模型、数学模型、线性化、设波解、本征值、求波速c、讨论气象意义4, 滤波概念：学握思想。1、频散波和非频散波；相速度和群速度；上游效应和下游效应2、已知自由表面高度为力的均质不可压缩大气满足方程：+v-（w?）= o,dt请推导之并说出该方程的物理意义。3、已知自由表面高度为h的均质不可压大气满足下式:p dx其中符号同惯常意义。丄型p dzduduu = dtdx1. 请说出重力外波传播的物理机制。2. 导出重力外波的波速公式，并讨论之。4、已知方程:其中：各符号同惯常意义。(1)由上式导出Rossby波的波速和群速公式，并讨论之。(2)请说出Rossby波的主要特征及其形成的物理机制。5何谓於嗷应？很据Rossby波的传播机制，说明下图所示的涡旋系6、巳知某波动位干北纬45度，其纬向波长为5000km，试求出纬向波数。(地球半径6370km)7、地球旋转对大气运动有何影响？七、大气运动稳定性理论1、惯性不稳定定义和判据2、正压不稳定定义和判据3、斜压不稳定定义4、均匀气流是稳定的吗？为什么?