南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題13及其答案

1、南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題一一、名詞解釋： （20分）1 質(zhì)量通量散度。2 冷式錮囚鋒。3 氣旋族。4 大氣活動(dòng)中心。5 熱成風(fēng)渦度平流。二、填空：（36分）1 連續(xù)方程根據(jù)-原理求得，坐標(biāo)中的連續(xù)方程-。2 固定點(diǎn)溫度變化由-決定。3 推導(dǎo)馬格拉斯鋒面坡度公式假設(shè)鋒為-面，其動(dòng)力學(xué)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(yùn)動(dòng)中，通常固定點(diǎn)渦度增加（減?。┖驮摴潭c(diǎn)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(yùn)動(dòng)是由-項(xiàng)決定。7 控制大氣環(huán)流的基本因子有- -。 8任一層風(fēng)速可用表示，它能成立的條件是-若為地面風(fēng)速

2、，則取-（填：） 9我國北方氣旋活動(dòng)，一般與-急流相對應(yīng)，南方氣旋活動(dòng)一般與-急流相對應(yīng)。三、綜合題。（44分）1 從力的平衡觀點(diǎn)說明為什么在北半球大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中，高壓內(nèi)空氣作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)？（8分）2 解釋在穩(wěn)定大氣中，冷鋒上山（爬坡），此鋒是加強(qiáng)還是減弱？（8分）3 請寫出位勢傾向方程：右端各項(xiàng)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(shí)線為圖上等高線，虛線為等溫線，閉合為地面高低壓中心）（14分）4 請用高空形勢預(yù)報(bào)方程及地面形勢預(yù)報(bào)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(xué)天氣學(xué)原理試題二一、填空:（25分） 1尺度分析含義是-。 2控

3、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(fēng)渦度平流的含義是-。二、選擇:（25分）（對打）1 慣性離心力表達(dá)式是（其中為地球半徑，為緯圈半徑）。2 高空等壓面圖上等高線密，則等壓面坡度是大無變化小3 某站風(fēng)隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，表示有可能冷鋒通過暖鋒將來臨。4 以速度相對固定坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)的閉合高壓中心有： 5 位勢渦度守恒條件是無水平輻散輻合斜壓大氣正壓大氣大氣不可壓縮大氣可壓縮。三、 在圖中標(biāo)出，無相對渦度平流及正、負(fù)相對渦度平流區(qū)。（10分）四、 下圖為單站高空風(fēng)分析圖上的熱成風(fēng)，試分析：1.冷平流及暖平流層次（4分）2.3KM高度上的

4、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(dòng)的高空槽，在青藏高原各點(diǎn)上空的移速情況。（10分）七、 請寫出位勢傾向方程右端各項(xiàng)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(xué)天氣學(xué)原理試題三一、 名詞解釋：（20分）1 地轉(zhuǎn)風(fēng)和熱成風(fēng)。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(fēng)。二、 填空。（32分）1 固定點(diǎn)溫度變化由-項(xiàng)決定。2

5、一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是-。3 若鋒作為密度的一級(jí)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(yùn)動(dòng)由-項(xiàng)決定。6 在中、高緯大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中，通常固定點(diǎn)渦度增加（減?。┖驮摴潭c(diǎn)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(xiàng)在自然坐標(biāo)系中采用地轉(zhuǎn)近似后，可以分為-項(xiàng)討論平均層位勢高度局地變化。8 用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，描述低壓中心強(qiáng)度變化用-表示，橢圓型高壓中心將向-移動(dòng)。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

6、強(qiáng)還是減弱？（8分）3 寫出位勢傾向方程：右端各項(xiàng)的名稱，并用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長，實(shí)線為圖上等高線，虛線為等溫線，閉合為地面高低壓中心）（14分）4請用高空形勢預(yù)報(bào)方程及地面形勢預(yù)報(bào)方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋變化？（14分）天氣學(xué)原理試題一答案一、名詞解釋。（20分）(每題4分)1 質(zhì)量通量散度：表示單位時(shí)間通過固定單位體積的凈流出或凈流入的質(zhì)量。當(dāng)，表示單位時(shí)間通過固定單位體積為凈流出（為質(zhì)量通量輻散）,等于單位時(shí)間通過固定單位體積的質(zhì)量將減少，即；反之,，為質(zhì)量通量輻合，即（該體積內(nèi)流體質(zhì)量會(huì)增加）。2 冷式錮囚鋒：暖氣團(tuán)、冷氣團(tuán)、更冷氣團(tuán)，三者相遇迫使暖空氣抬離地面錮囚

7、在高空，此兩冷氣團(tuán)的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側(cè)，如果更冷氣團(tuán)推動(dòng)冷氣團(tuán)往冷氣團(tuán)方向移動(dòng)使冷氣團(tuán)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(dòng)，最先一個(gè)錮囚，其后跟著一個(gè)發(fā)展成熟的氣旋，再后面跟著一個(gè)初生氣旋。4 大氣活動(dòng)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(qiáng)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(fēng)渦度平流：熱成風(fēng)渦度在水平方向分布不均，借助熱成風(fēng)輸送使得固定點(diǎn)熱成風(fēng)渦度增加或減少。從而引起該

8、點(diǎn)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(zhì)量守恒原理；2 溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運(yùn)動(dòng)絕熱變化的乘積及非絕熱變化3 物質(zhì)面；4 一型冷鋒是高空槽前對應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應(yīng)地面冷鋒。 一型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)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(cè)低層抬升上升，而高層是下沉。 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(zhǔn)地轉(zhuǎn)即。還要考慮固定點(diǎn)位勢或位勢高度變化在方向按正弦波變化。6 考慮大氣準(zhǔn)地轉(zhuǎn)絕對渦度平流（或簡稱渦度平流）隨高度變化項(xiàng)對波長小于的波而言，以相對渦度平流隨高度變化為

9、主；厚度平流（或溫度平流）的拉普拉斯項(xiàng)；還有非絕熱變化的拉普拉斯。7 太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，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(fēng)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(fēng)的三力平衡原理，注意對于大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，中、高緯地區(qū)慣性離心力是小量，水平氣壓梯度力垂直于等壓線（等高線）且由高指向低，從而可得水平地轉(zhuǎn)偏向力方向，由此才可確定運(yùn)動(dòng)方向，因此高壓周圍的空氣作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。(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。因?yàn)槔滗h上山（爬坡），靠近等溫線密集帶冷一側(cè)上升運(yùn)動(dòng)很弱或基本無上升運(yùn)動(dòng)，其冷一側(cè)溫度基本無變化，而靠近其暖一側(cè)上山（爬

10、坡）上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，由于在穩(wěn)定大氣中，上升絕熱膨脹冷卻使其暖一側(cè)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(xiàng) 地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度平流），通常波以相對渦度平流輸送為主。 第二項(xiàng) 厚度平流或溫度平流隨高度變化項(xiàng)。 第三項(xiàng) 非絕熱加熱隨高度變化項(xiàng)。（6分） 第一項(xiàng)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(diǎn)正相對渦度增加，考慮準(zhǔn)地轉(zhuǎn)關(guān)系，等壓面高度降低，有負(fù)變高，槽后相反有正變高，槽線上變高為零，對槽強(qiáng)度無影響，指示槽向變高梯度方向移動(dòng)即前進(jìn)。 第二項(xiàng)溫度平流隨高度變化項(xiàng)。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

11、流層中上層等壓面來說，500hPa槽線處及其下層，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，此氣柱降溫收縮，500hPa槽線處等壓面高度降低，有負(fù)變高，槽加深。(8分) 4 上圖槽變化要求：物理解釋：相對渦度平流輸送使槽強(qiáng)度無變化，向變高梯度方向移動(dòng)即前進(jìn)；波地轉(zhuǎn)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(fēng)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：用平均層約圖中物理解釋正熱成風(fēng)渦度平流輸送使槽加深，曲率變大。槽前正相對渦度平流輸送加強(qiáng)，溫帶氣旋上空對應(yīng)槽前，由于正相對渦度平流輸送加強(qiáng)的同時(shí)，在水平地轉(zhuǎn)偏向力作用下伴隨水平輻散加強(qiáng)，引起低層地面質(zhì)量減少，溫帶氣旋降壓，此氣旋加深發(fā)展，

12、另外平均層約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(dòng)即前進(jìn)。還有平均層以下穩(wěn)定度乘以垂直運(yùn)動(dòng)絕熱變化影響。因?yàn)榉€(wěn)定溫帶氣旋上空上升絕熱膨脹冷卻會(huì)使氣柱收縮，地面等壓面升高，又會(huì)抑制溫帶氣旋發(fā)展。（7分參考）天氣學(xué)原理試題二答案一、填空。（25分, 每題5分）1 將大氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分類，引入各種尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特征尺度數(shù)量級(jí)，以此可比較方程中各項(xiàng)所對應(yīng)的不同數(shù)量級(jí)，從而對方程進(jìn)行簡化。2 太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不均勻，地面摩擦。3 一型冷鋒是高空槽前對應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應(yīng)地面冷鋒。 一型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層和高層

13、都是沿界面抬升上升； 二型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層抬升上升，而高層是下沉。 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(xué)表達(dá)式，其中（溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運(yùn)動(dòng)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(hào)與溫度平流相反。5 熱成風(fēng)渦度在水平方向分布不均，借助熱成風(fēng)輸送使得固定點(diǎn)熱成風(fēng)渦度增加或減少。從而引起該點(diǎn)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）1 234 5 三、 為負(fù)相對渦度平流區(qū)。為正相對渦度平流區(qū)。為負(fù)相對渦度平流區(qū)無相對渦度平流為 （共1

14、0分）四、1風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，此氣層之間為暖平流。（2分）風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，此氣層之間為冷平流。（2分）2 由東南指向西北。（4分）由東南指向西北方向3 由東北指向西南。（4分）由東北指向西南方向五、 （8分）六、槽在點(diǎn)變高梯度減小，移速慢；點(diǎn)變高梯度加大，移速快；點(diǎn)變高梯度無變化，正常；點(diǎn)變高梯度加大，移速快；點(diǎn)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(yùn)動(dòng)學(xué)公式中槽線兩側(cè)變高梯度加大、減小說明槽移動(dòng)快慢。（10分）七、第一項(xiàng) 地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度平流），通常，以相對渦度

15、平流輸送為主。第二項(xiàng) 厚度平流或溫度平流隨高度變化項(xiàng)。 第三項(xiàng) 非絕熱加熱隨高度變化項(xiàng)。（每項(xiàng)2分，共6分）第一項(xiàng)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(diǎn)正相對渦度增加，考慮準(zhǔn)地轉(zhuǎn)關(guān)系，等壓面高度降低，有負(fù)變高，槽后相反有正變高，槽線上變高為零，對槽強(qiáng)度無影響，指示槽向變高梯度方向移動(dòng)即前進(jìn)。 第二項(xiàng)溫度平流隨高度變化項(xiàng)。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(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，此氣柱降溫收縮，500hPa槽線處等壓面高度降低，有負(fù)變高，槽加深。(4分)天氣學(xué)原理試題三答案一、名詞解釋。（20分，

16、每題4分）1 地轉(zhuǎn)風(fēng)：水平氣壓梯度力與水平地轉(zhuǎn)偏向力兩力平衡，風(fēng)沿等壓線或等高線吹，背風(fēng)而立，高氣壓在右（北半球）。熱成風(fēng)：上、下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)矢量差或地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度變化稱熱成風(fēng)。熱成風(fēng)沿著等平均溫度線或等厚度線吹，背熱成風(fēng)而立，高溫在右（北半球）。2 絕對渦度：是大氣絕對運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的度量是由地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度兩部分之和所組成，其垂直分量的表達(dá)式為，若空氣運(yùn)動(dòng)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(tuán)、較冷氣團(tuán)、更冷氣團(tuán)，三者相遇迫使暖空氣抬離地面錮囚在高空，此兩冷氣團(tuán)的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側(cè)，如果更冷氣團(tuán)推動(dòng)冷氣團(tuán)往冷方向運(yùn)行，使得冷的地方變得更冷，稱

17、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(xué)表達(dá)式，其中（溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運(yùn)動(dòng)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(hào)與溫度平流相反。5 東北信風(fēng)：行星風(fēng)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(fēng)。在北半球稱為“東北信風(fēng)”，該風(fēng)系穩(wěn)定，長年盛行。古代，海上的航行常常借助該風(fēng)，故又名“貿(mào)易風(fēng)”。二、 填空。（32分，每題4分）1 溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運(yùn)動(dòng)絕熱變化的乘積及非絕熱變化。2 一型冷鋒是高空槽前對應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應(yīng)地面冷鋒。 一型冷鋒沿鋒面

18、暖一側(cè)低層和高層都是沿界面抬升上升； 二型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層抬升上升，而高層是下沉。 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 及說明鋒區(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 地點(diǎn)不同及高度不同，極鋒鋒區(qū)發(fā)生在高緯N附近中低層，副熱帶鋒區(qū)發(fā)生在較低緯度N附近高層。 極鋒鋒區(qū)對應(yīng)低層地面是極鋒；而副熱帶鋒區(qū)對應(yīng)低層地面是下沉輻散氣流，無鋒存在。 極鋒鋒區(qū)上空對應(yīng)極鋒急流，與副熱帶鋒區(qū)上空對應(yīng)副熱帶急流相比后者有一個(gè)很強(qiáng)的副熱帶急流與鋒區(qū)相對應(yīng)。5 第一項(xiàng)絕對渦度平流隨高度變化項(xiàng)簡稱渦度平流隨高度變化

19、項(xiàng)，對于波以相對渦度平流隨高度變化為主。 第二項(xiàng)厚度平流（溫度平流）的拉普拉斯。 第三項(xiàng)非絕熱加熱的拉普拉斯。6 要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即，還要考慮固定點(diǎn)位勢或位勢高度變化在方向按正弦波變化。7 曲率項(xiàng)，散合項(xiàng)， 疏密項(xiàng)8 變壓表示，長軸與變壓（高）升度方向之間。三、 綜合題。（48分）1 實(shí)際工作中，不觀測空氣密度“”，在等壓面分析中，研究大氣運(yùn)動(dòng)不需要非觀測值空氣密度“”，而在等高面分析中，研究大氣運(yùn)動(dòng)需要空氣密度。所以等壓面分析能滿足實(shí)際工作需要，而等高面分析不能滿足實(shí)際工作需要。 等壓面分析中計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)簡單，而在等高面分析中計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)多一個(gè)變量，另外等壓面分析中，上下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)可以進(jìn)行比較，

20、僅決定于等高線的疏密確定地轉(zhuǎn)風(fēng)大小，而等高面分析上下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)無法比較，涉及到的變化。 等壓面分析計(jì)算水平氣壓梯度力簡單，而等高面分析計(jì)算水平氣壓梯度力 多一個(gè)“”。 等壓面分析水平散度簡單，取決于垂直運(yùn)動(dòng)分布，而等高面分析水平散度多密度變化，即 （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(qiáng)。因?yàn)槔滗h上山（爬坡），靠近等溫線密集帶暖一側(cè)上升運(yùn)動(dòng)較強(qiáng)，在不穩(wěn)定大氣中，上升絕熱以大量水汽凝結(jié)釋放潛熱為主，使其暖一側(cè)增溫，而靠近其密集帶冷一側(cè)上升運(yùn)動(dòng)很弱又干燥，基本上無上升運(yùn)動(dòng)冷一側(cè)溫度變化不大或無變化，這樣鋒區(qū)中等溫線（等溫線密集帶）變密，此冷鋒上山（爬坡）加強(qiáng)。（8分）3 第一項(xiàng) 地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度