天原復習試題

1、南京信息工程大學天氣學原理試題一 一、名詞解釋： （20分） 1質量通量散度。 2冷式錮囚鋒。 3氣旋族。 4大氣活動中心。 5熱成風渦度平流。 二、填空：（36分） 1 連續(xù)方程根據(jù)-原理求得，P坐標中的連續(xù)方程-。 2 固定點溫度變化由- -決定。 3 推導馬格拉斯鋒面坡度公式假設鋒為-面，其動力學邊界條件為-。 4 一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是- -。 5 在中、高緯大尺度系統(tǒng)運動中，通常固定點渦度增加（減?。┖驮摴潭c等壓面位勢高度降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù)是-。 6 用?方程診斷上升及下沉運動是由- -項決定。 7 控制大氣環(huán)流的基本因子有- -。 8任一層風速可 用

2、TvAvv?表示，它能成立的條件是- 若v為地面風速，則A取-（填：1,0,0?） 9我國北方氣旋活動，一般與-急流相對應，南方氣旋活動一般與-急流相對應。 三、綜合題。（44分） 1從力的平衡觀點說明為什么在北半球大尺度系統(tǒng)運動中，高壓內(nèi)空氣作順時針旋轉？（8分） 2解釋在穩(wěn)定大氣中，冷鋒上山（爬坡），此鋒是加強還是減弱？（8分） 3請寫出位勢傾向方程： ?ggfvftpf?222 2?dtdQpRpcfpvpfpg?22 右端各項的名稱，并用此方程定性解釋圖中槽的變化（圖中波長L<3000KM,，實線為hPa500圖上等高線，虛線為等溫線，閉合DG,為地面高低壓中心）（14分） 4請

3、用高空形勢預報方程及地面形勢預報方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋變化？（14分） 南京信息工程大學天氣學原理試題二 一、填空:（25分） 1尺度分析含義是-。 2控制大氣環(huán)流的基本因子有-。 3一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是-。 4溫度平流的拉普拉斯其含義是-。 5熱成風渦度平流的含義是-。 二、選擇:（25分）（對打?） 1慣性離心力表達式是?r?1 ?r?2?R23?R24?（其中r為地球半徑，R為緯圈半徑）。 2高空等壓面圖上等高線密，則等壓面坡度是?1大?2無變化?3小 3某站風隨高度逆時針旋轉，表示有可能?1冷鋒通過?2暖鋒將來臨。 4以c速度相對固定坐標系運動的閉合高壓中心有： ?01?x

4、Hdtd?02?xHt? ?03?yHdtd?04?yHt? 5位勢渦度守恒條件是?1無水平輻散輻合?2斜壓大氣?3正壓大氣?4大氣不可壓縮?5大氣可壓縮。 三、在圖中標出，無相對渦度平流及正、負相對渦度平流區(qū)。（10分） 四、下圖為單站高空風分析圖上的熱成風 T v，試分析： 1.冷平流及暖平流層次（4分） 2.3KM高度上的水平氣壓梯度力方向。（4分） 3.56KM高度上的平均溫度梯度方向。（4分） 五、下圖為地面天氣圖上的冷暖鋒的分布，試沿AB線作一空間垂直剖面圖請畫出垂直剖面圖上鋒附近及其周圍等溫線的分布示意圖。（8分） 六、試從地形影響分析自西向東移動的高空槽，在青藏高原各點?EDC

5、BA,上空的移速情況。（10分） 七、請寫出位勢傾向方程 ?ggfvftpf ? ?2222?dtdQpRpcfpvpfpg?22 右端各項的名稱，并用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長L<3000KM）。（10分） 南京信息工程大學天氣學原理試題三 一、名詞解釋：（20分） 1地轉風和熱成風。 2絕對渦度。 3冷式錮囚鋒。 4溫度平流的拉普拉斯。 5東北信風。 二、填空。（32分） 1固定點溫度變化由-項決定。 2一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是-。 3若鋒作為密度的一級不連續(xù)面，則鋒附近氣壓分布特征是- -。 4極鋒鋒區(qū)與副熱帶鋒區(qū)的區(qū)別是-。 5用?方程診斷上升及下沉運動由- -項決定。 6

6、在中、高緯大尺度系統(tǒng)運動中，通常固定點渦度增加（減?。┖驮摴潭c等壓面位勢高度降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù)是-。 7平均層渦度方程中，相對渦度平流項在自然坐標系中采用地轉近似后，可以分為-項討論平均層位勢高度局地變化。 8用運動學公式，描述低壓中心強度變化用-表示，橢圓型高壓中心將向-移動。 三、綜合題。（48分） 1等壓面分析比等高面分析有哪些優(yōu)越性？（12分） 2解釋在不穩(wěn)定大氣中，冷鋒上山（爬坡），此鋒是加強還是減弱？（8分） 3寫出位勢傾向方程： ?ggfvftpf ?2222?dtdQpRpcfpvpfpg?22 右端各項的名稱，并用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長

7、KML3000?，實線為hPa500圖上等高線，虛線為等溫線，閉合DG,為地面高低壓中心）（14分） 4請用高空形勢預報方程及地面形勢預報方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋變化？（14分） 天氣學原理試題一答案 一、名詞解釋。（20分）(每題4分) 1 質量通量散度：?v?表示單位時間通過固定單位體積的凈流出或凈流入的質量。當?v?0?，表示單位時間通過固定單位體積為凈流出（為質量通量輻散）, 等于單位時間通過固定單位體積的質量將減少，即0?t?；反之,?v?0? ，為質量通量輻合，即0?t?（該體積內(nèi)流體質量會增加）。 2 冷式錮囚鋒：暖氣團、冷氣團、更冷氣團，三者相遇迫使暖空氣抬離地面錮囚在高

8、空，此兩冷氣團的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側，如果更冷氣團推動冷氣團往冷氣團方向移動使冷氣團更冷稱冷式錮囚鋒，或高空暖舌處于冷式錮囚鋒后為冷式錮囚鋒。 3 氣旋族：在同一條鋒系上出現(xiàn)的氣旋序列，即一連串氣旋在一條鋒上出現(xiàn)，沿鋒線順序移動，最先一個錮囚，其后跟著一個發(fā)展成熟的氣旋，再后面跟著一個初生氣旋。 4 大氣活動中心：對大范圍天氣或氣候變化有一定影響的半永久性高、低壓系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)在一定地區(qū)，其位置強度和范圍隨季節(jié)變化。如北半球地面圖上阿留申低壓、冰島低壓、西伯利亞高壓、北美高壓。 5 熱成風渦度平流：ThTv?熱成風渦度在水平方向分布不均，借助熱成風輸送使得固定點熱成風渦度增加或減少

9、。從而引起該點上空平均層相對渦度或位勢高度變化。 二、填空。（36分）(每題4分) 1 質量守恒原理；0?pyvxu? 2溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運動絕熱變化的乘積及非絕熱變化 3物質面；NLPP? 4?1一型冷鋒是高空槽前對應地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應地面冷鋒。 ?2一型冷鋒沿鋒面暖一側的低層和高層都是沿界面抬升上升；二型冷鋒沿鋒面暖一側低層抬升上升，而高層是下沉。 ?3一型冷鋒降水處在鋒線到鋒后附近為穩(wěn)定性降水；二型冷鋒降水處在鋒前到鋒線附近為不穩(wěn)定性降水。 5 要求大氣是準地轉即Hffhhg228.91?。還要考慮固定點位勢或位勢高度變化在pyx,方向按正弦波變化。 6考慮大氣準地轉

10、絕對渦度平流（或簡稱渦度平流）隨高度變化項對波長小于KM3000的波而言，以相對渦度平流隨高度變化為主；厚度平流（或溫度平流）的拉普拉斯項；還有非絕熱變化的拉普拉斯。 7太陽輻射，地球自轉，地表不均勻，地面摩擦。 8各層等溫線平行或各層之間熱成風方向相同，1。 9極鋒急流；副熱帶急流。 三、綜合題。（44分） 1從梯度風的三力平衡原理，注意對于大尺度系統(tǒng)運動，中、高緯地區(qū)慣性離心力? ?C是小量，水平氣壓梯度力垂直于等壓線（等高線）且由高指向低?G，從而可得水平地轉偏向力?A方向，由此才可確定運動方向?V，因此高壓周圍的空氣作順時針旋轉。(8分) 2從鋒區(qū)中等溫線變稀角度可確定冷鋒上山是減弱。

11、因為冷鋒上山（爬坡），靠近等溫線密集帶冷一側上升運動很弱或基本無上升運動，其冷一側溫度基本無變化，而靠近其暖一側上山（爬坡）上升運動較強，由于在穩(wěn)定大氣中，上升絕熱膨脹冷卻使其暖一側降溫，這樣鋒區(qū)中等溫線密集帶變稀，此鋒上山（爬坡）減弱。（8分） 3第一項 地轉渦度和相對渦度的地轉風平流（絕對渦度平流），通常KML3000?波以相對渦度平流輸送為主。 第二項 厚度平流或溫度平流隨高度變化項。 第三項 非絕熱加熱隨高度變化項。（6分） 第一項以相對渦度平流輸送為主，槽前有正相對渦度平流輸送，引起槽前固定點正相對渦度增加，考慮準地轉關系，等壓面高度降低，有負變高，槽后相反有正變高，槽線上變高為零，

12、對槽強度無影響，指示槽向變高梯度方向移動即前進。 第二項溫度平流隨高度變化項。通常對流層溫度平流隨高度減弱，尤其是在對流層中上層。對于對流層中上層等壓面來說，500hPa槽線處及其下層，風隨高度逆轉，有冷平流，此氣柱降溫收縮，500hPa槽線處等壓面高度降低，有負變高，槽加深。(8分) 4上圖hPa500槽變化 要求：物理解釋：相對渦度平流輸送使槽強度無變化，向變高梯度方向移動即前進；KML3000?波地轉渦度平流輸送小，以相對渦度平流輸送為主；物理解釋有正熱成風渦度平流輸送使槽加深。（7分參考） 上圖中溫帶氣旋變化 要求：用平均層約hPa500圖中物理解釋正熱成風渦度平流輸送使槽加深，曲率變

13、大。槽前正相對渦度平流輸送加強，溫帶氣旋上空對應槽前，由于正相對渦度平流輸送加強的同時，在水平地轉偏向力作用下伴隨水平輻散加強，引起低層地面質量減少，溫帶氣旋降壓，此氣旋加深發(fā)展，另外平均層約hPa500槽前脊后本身正相對渦度平流輸送也可解釋使此氣旋加深發(fā)展。還有平均層以下溫度平流的平均物理解釋使它向變高梯度方向移動即前進。還有平均層以下穩(wěn)定度乘以垂直運動絕熱變化影響。因為穩(wěn)定溫帶氣旋上空上升絕熱膨脹冷卻會使氣柱收縮，地面等壓面升高，又會抑制溫帶氣旋發(fā)展。（7分參考） 天氣學原理試題二答案 一、填空。（25分, 每題5分） 1將大氣運動進行分類，引入各種尺度系統(tǒng)運動的特征尺度數(shù)量級，以此可比較

14、方程中各項所對應的不同數(shù)量級，從而對方程進行簡化。 2 太陽輻射，地球自轉，地表不均勻，地面摩擦。 3?1一型冷鋒是高空槽前對應地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應地面冷鋒。 ?2一型冷鋒沿鋒面暖一側低層和高層都是沿界面抬升上升； 二型冷鋒沿鋒面暖一側低層抬升上升，而高層是下沉。 ?3一型冷鋒降水處在鋒線到鋒后附近為穩(wěn)定性降水； 二型冷鋒降水處在鋒前到鋒線附近為不穩(wěn)定性降水。 4 數(shù)學表達式22222yAxAATTTh? ，其中TvAhT?（溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運動或地面系統(tǒng)的發(fā)展情況，注意溫度平流的拉普拉斯不同與溫度平流本身它決定于溫度平流的分布，但其符號與溫度平流相反。 5

15、ThTv?熱成風渦度在水平方向分布不均，借助熱成風輸送使得固定點熱成風渦度增加或減少。從而引起該點上空平均層相對渦度或位勢高度變化。 二、選擇。（25分，每題5分） 1?2 ?3 2?1 3?1 4?2 ?4 5?3 ?4 三、AC為負相對渦度平流區(qū)。 CE為正相對渦度平流區(qū)。 EF為負相對渦度平流區(qū) 無相對渦度平流為ECA, （共10分） 四、1?0.1KM0.4風隨高度順轉，此氣層KM0.40.1?之間為暖平流。（2分） KM0.60.4?風隨高度逆轉，此氣層KM0.60.4?之間為冷平流。（2分） 2 由東南指向西北。（4分） 3 由東北指向西南。（ 4分） 五、 （8分） 六、槽在A點

16、變高梯度減小，移速慢；B點變高梯度加大，移速快；C點變高梯度無變化，正常；D點變高梯度加大，移速快；E點變高梯度減小，移速慢。 用位勢渦度守恒原理說明在地形作用下，上坡引起等壓面高度增高，下坡引起等壓面高度降低，使得槽前后等壓面高度增高、降低發(fā)生變化。再用運動學公式中槽線兩側變高梯度加大、減小說明槽移動快慢。（10分） 七、第一項 地轉渦度和相對渦度的地轉風平流（絕對渦度平流），通常KML3000?，以相對渦度平流輸送為主。 第二項 厚度平流或溫度平流隨高度變化項。 第三項 非絕熱加熱隨高度變化項。（每項2分，共6分） 第一項以相對渦度平流輸送為主，槽前有正相對渦度平流輸送，引起槽前固定點正相

17、對渦度增加，考慮準地轉關系，等壓面高度降低，有負變高，槽后相反有正變高，槽線上變高為零，對槽強度無影響，指示槽向變高梯度方向移動即前進。 第二項溫度平流隨高度變化項。通常對流層溫度平流隨高度減弱，尤其是在對流層中上層。對于對流層中上層等壓面來說，500hPa槽線處及其下層，風隨高度逆轉，有冷平流，此氣柱降溫收縮，500hPa槽線處等壓面高度降低，有負變高，槽加深。(4分) 天氣學原理試題三答案 一、名詞解釋。（20分，每題4分） 由東南指向西北方向 由東北指向西南方向 1?1地轉風：水平氣壓梯度力與水平地轉偏向力兩力平衡，風沿等壓線或等高線吹，背風而立，高氣壓在右（北半球） 。?hgKfgv?

18、 ?2熱成風：上、下兩層地轉風矢量差或地轉風隨高度變化稱熱成風。熱成風沿著等平均溫度線或等厚度線吹，背熱成風而立，高溫在右（北半球）。 2絕對渦度：是大氣絕對運動所產(chǎn)生的旋轉運動的度量是由地轉渦度和相對渦度兩部分之和所組成，其垂直分量的表達式 為?yuxvfzaz?sin2，若空氣運動是水平、正壓、無輻散輻合，則絕對渦度是不變的。 3 冷式錮囚鋒：暖氣團、較冷氣團、更冷氣團，三者相遇迫使暖空氣抬離地面錮囚在高空，此兩冷氣團的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側，如果更冷氣團推動冷氣團往冷方向運行，使得冷的地方變得更冷，稱為冷式錮囚鋒或高空暖舌處于冷式錮囚鋒后。 4溫度平流的拉普拉斯：數(shù)學表達 式2

19、2222yAxAATTTh?，其 中TvAhTT?（溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運動或地面系統(tǒng)的發(fā)展情況，注意溫度平流的拉普拉斯不同與溫度平流本身它決定于溫度平流的分布，但其符號與溫度平流相反。 5東北信風：行星風系的重要組成部分，它是指北半球低層大氣中從副熱帶高壓吹向赤道低壓帶的盛行風。在北半球稱為“東北信風”，該風系穩(wěn)定，長年盛行。古代，海上的航行常常借助該風，故又名“貿(mào)易風”。 二、填空。（32分，每題4分） 1溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運動絕熱變化的乘積及非絕熱變化。 2?1一型冷鋒是高空槽前對應地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應地面冷鋒。 ?2一型冷鋒沿鋒面暖一側低層和高層都是沿

20、界面抬升上升； 二型冷鋒沿鋒面暖一側低層抬升上升，而高層是下沉。 ?3一型冷鋒降水處在鋒線到鋒后附近為穩(wěn)定性降水； 二型冷鋒降水處在鋒前到鋒線附近為不穩(wěn)定性降水。 3 22xPF? 22xPL? 及22xPF? 22xPN?說明鋒區(qū)內(nèi)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，或鋒區(qū)內(nèi)等壓線反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多。 4?1地點不同及高度不同，極鋒鋒區(qū)發(fā)生在高緯?60N附近中低層，副熱帶鋒區(qū)發(fā)生在較低緯度?30N附近高層。 ?2極鋒鋒區(qū)對應低層地面是極鋒；而副熱帶鋒區(qū)對應低層地面是下沉輻散氣流，無鋒存在。 ?3極鋒鋒區(qū)上空對應極鋒急流，與副熱帶鋒區(qū)上空對應副熱帶急流相比后者有一個很強的副熱帶急流與鋒區(qū)相

21、對應。 5第一項絕對渦度平流隨高度變化項簡稱渦度平流隨高度變化項，對于KML3000?波以相對渦度平流隨高度變化為主。 第二項厚度平流（溫度平流）的拉普拉斯。 第三項非絕熱加熱的拉普拉斯。 6 要求大氣是準地轉即Hffhhg228.91?，還要考慮固定點位勢或位勢高度變化在pyx,方向按正弦波變化。 7 曲率項sKnHs? ，散合項nsHKs?2， 疏密項?22nHs 8變壓表示，長軸與變壓（高）升度方向之間。 三、綜合題。（48分） 1?1實際工作中，不觀測空氣密度“?”，在等壓面分析中，研究大氣運動不需要非觀測值空氣密度“?”，而在等高面分析中，研究大氣運動需要空氣密度。所以等壓面分析能滿

22、足實際工作需要，而等高面分析不能滿足實際工作需要。 ?2 等壓面分析中計算地轉風簡單?hgkfv?1 ?Hkfh?8.9，而在等高 面分析中計算地轉風Pkfvhg?1多一個變量?，另外等壓面分析中，上下兩層地轉風可以進行比較，僅決定于等高線的疏密確定地轉風大小，而等高面分析上下兩層地轉風無法比較，涉及到?的變化。 ?3 等壓面分析計算水平氣壓梯度力簡單，HGhh?8.9?，而等高面分析計算水平氣壓梯度力 PGh?1多一個“?”。 ?4 等壓面分析水平散度簡單，取決于垂直運動分布pvhh?，而等高面分析水平散度多密度? 變化，即zwdtdvhh?1 （12分） 2從鋒區(qū)中等溫線變密角度確定冷鋒上山（爬坡）是加強。因為冷鋒上山（爬坡），靠近等溫線密集帶暖一側上升運動較強，在不穩(wěn)定大氣中，上升絕熱以大量水汽凝結釋放潛熱為主，使其暖一側增溫，而靠近其密集帶冷一側上升運動很弱又干燥，基本上無上升運動冷一側溫度變化不大或無變化