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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?
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