診斷分析-01ppt課件

1、天氣診斷分析主講：尚可政大氣科學(xué)學(xué)院第一章 地圖投影 第二章 資料處置和客觀分析 第三章 根本物理量的計(jì)算 第四章 垂直速度的計(jì)算 第五章 濕度場(chǎng)分析 第六章 穩(wěn)定度和能量計(jì)算 第七章 假設(shè)干診斷量的分析運(yùn)用 第八章 數(shù)值預(yù)告及其產(chǎn)品運(yùn)用技術(shù)為了進(jìn)展天氣分析、預(yù)告和資料處置，經(jīng)常需求把地球大氣中觀測(cè)的氣候要素的分布畫(huà)在地圖上，這就需求把地球外表表示在一個(gè)平面上。所謂地圖投影就是用投影的方法，把地球外表投影到預(yù)先規(guī)定的投影面上所對(duì)應(yīng)的地球上的實(shí)踐，然后把投影面沿某一指定的方向切開(kāi)展成平面。投影之后，地球上地理區(qū)域的間隔、方向、面積、外形等特征都會(huì)變形。我們自然希望使這些特征都堅(jiān)持不變，但每一種投

2、影都使其中的某些特征不變，間隔堅(jiān)持不變的投影叫等距投影。兩條交線間角度堅(jiān)持不變的投影叫正形投影，還有等面積投影，等方位投影等。通常運(yùn)用的地圖投影有麥開(kāi)托圓柱投影，蘭勃脫圓錐投影和極射赤平投影，它們都近似于正形投影，而且要所謂“規(guī)范緯圈附近是等距的。圖1.1為這幾種地圖投影的例子。圖1.1 a麥開(kāi)托圓柱投影,規(guī)范緯線22.5 圖1.1 b蘭勃脫圓錐投影,規(guī)范緯線30和60圖1.1 c極射赤面投影,規(guī)范緯線90地圖投影中，映象面和地面可以相切于一個(gè)緯度，也可以相割于兩個(gè)緯度，在相切或相割的緯度上，映象面上的間隔準(zhǔn)確地等于地球上間隔，這個(gè)緯度叫規(guī)范緯度。在其它緯度上，映象面上的間隔被放大或減少。映象

3、面上的間隔與地球上相應(yīng)間隔的無(wú)量綱比值，稱為放大倍數(shù)，以M表示。正形投影中，在每一個(gè)點(diǎn)，各個(gè)方向的放大倍數(shù)都相等，在同一個(gè)緯度上各點(diǎn)的M值一樣，但M值隨緯度而變化，在規(guī)范緯度，M1；在其它緯度，在地面處于映象之上時(shí)，M1。另處，M值的變化情況也因投影類型而異。1.1正形投影的根本關(guān)系我們?nèi)粘Ｋ玫臉O射赤平，蘭勃托和麥開(kāi)脫三種投影都是正形投影，由于極射赤平和麥開(kāi)脫投影都可以看成蘭勃托投影在圓錐角180和0時(shí)的極限情形。因此，我們可以經(jīng)過(guò)討論圓錐投影得到正形投影的一些根本關(guān)系。圖1.2是包圍北半球的圓錐投影的剖面圖，圖1.3是映象面切開(kāi)展成的映象平面。令l為映象面上點(diǎn)與團(tuán)中圓錐頂點(diǎn)A 間的間隔。為

4、緯度，為余緯，地球上經(jīng)度為s，映象的經(jīng)度為。圖1.2 包圍北半球的圓錐投影的剖面圖 圖1.3 映象面切開(kāi)展成的映象平面 先來(lái)計(jì)算放大倍數(shù)M，地球上緯度處緯圈長(zhǎng)度Ls為：其中a為地球平均半徑。假定單位經(jīng)度圓錐面所張開(kāi)的平面角為k弧度。那么整個(gè)緯度圈所張開(kāi)的平面角為2k。因此，映象面上同一緯的長(zhǎng)度L為L(zhǎng)=2kl，根據(jù)放大倍數(shù)的定義有1.1)為了確定不同緯度的放大倍數(shù)，需求確定K和l。由于在規(guī)范緯度0，放大倍數(shù)為1那么由(1.1)式得(1.2)其中l(wèi)0為映象面上規(guī)范緯度離圓錐頂點(diǎn)A的間隔，要利用(1.1)式計(jì)算放大倍數(shù)，必需把l的函數(shù)方式確定出來(lái)。由于正形投影中要求在每一點(diǎn)，各個(gè)方向的放大倍數(shù)相等，

5、因此(1.1)式雖然是根據(jù)緯圈長(zhǎng)度比確定的緯向放大率，在正形投影中它也是經(jīng)向的放大率。因此有：將上式積分，并利用 ，那么求得映象面上的經(jīng)向間隔為：(1.3) 其中C為待定積分常數(shù)，可由規(guī)范緯度的值確定。把0 ，l=l0代入(1.3)式得 。利用(1.2) 式可得： (1.4) 由于k代表的是單位經(jīng)度圓錐面所張開(kāi)的平面角弧度。因此，映象平面上地球經(jīng)度s相對(duì)應(yīng)的經(jīng)度為：=k s (1.5)將(1.4)代入(1.1)可得(1.6) (1.1)、(1.2)、(1.3)、(1.4)、(1.5)和(1.6)式即正形投影所必需滿足的一些根本關(guān)系。下面我們利用(1.5)和(1.6)分別導(dǎo)出各種正形投影中的m、

6、k、l、等的方式。由于割投影圖在各個(gè)緯度的變形和差別比切投影小，日常所用的地圖投影多是割投影。因此，下面也只討論割投影的情形。1.2 蘭勃托投影 取規(guī)范緯度在1=60， 2 =30(即 1=30， 2=60)見(jiàn)圖1.4。將和分別代入(1.6)式中去，得：(1.7) 圖1.4 蘭勃托投影由(1.7)式得(1.8) 代入1=30，2=60，求得k0.7156，再由(1.5)式，求得蘭勃托投影中 0.7156s (1.9)1.3極射赤平投影取規(guī)范緯度在0=60(即0=30)，見(jiàn)圖1.5。日常運(yùn)用的北半球圖就是這種投影圖。這種情形相當(dāng)于圓錐角為180，即：k1，因此映象面所張的平面角為360。將0=30和K1代入(1.6