天氣預(yù)報競賽試題4

1、天氣預(yù)報競賽試題4試題+答案）南信大天氣學(xué)原理試題一一、名詞解釋： （20分）質(zhì)量通量散度。冷式錮囚鋒。氣旋族。大氣活動中心。熱成風(fēng)渦度平流。二、填空：（36分）連續(xù)方程根據(jù)原理求得，P坐標(biāo)中的連續(xù)方程固定點溫度變化由決-定推導(dǎo)馬格拉斯鋒面坡度公式假設(shè)鋒為面-弗動力學(xué)邊界條件為。一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是。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。用 方程診斷上升及下沉運動是由頊決定。控制大氣環(huán)流的基本因子有。f 二8 .任一層風(fēng)速可用V V Avt表示，它能成立的條件是 -*若-為-地-面-風(fēng)-速二則a取

2、-填-0, 0,1）9.我國北方氣旋活動，一般與急、流相對應(yīng)，南方氣旋活動一般與急、流相對應(yīng)。三、綜合題。（44分）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(zhuǎn)？（8分）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）請寫出位勢傾向方程：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L3000KM,實線為500hPa 圖上等高線，虛線為等溫線，閉合G，D為地面高低壓中心）（14分）請用高空形勢預(yù)報方程及地面形勢預(yù)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(xué)天氣學(xué)原理試題二一、填空：（25分）尺度分析含義是-5 控制大氣環(huán)

3、流的基本因子有一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是溫度平流的拉普拉斯其含義是 熱成風(fēng)渦度平流的含義是;二、選擇：（25分）（對打）慣性離心力表達式是1r 2r 3 2R 42R （其中r為地球半徑，R為緯圈半徑）。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小某站風(fēng)隨高度逆時針旋轉(zhuǎn)，表示有可能1冷鋒通過2暖鋒將來臨。以c速度相對固定坐標(biāo)系運動的閉合高壓中心有：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(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)VT，試分析：1J令平流及暖平流層次（4分）2.3KM高度

4、上的水平氣壓梯度力方向。（4分）3.5-6KM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A,B,C,D,E上空的移速情況。（10 分）七、請寫出位勢傾向方程右端各項的名稱，并用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長L3000KM ）。（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）地轉(zhuǎn)風(fēng)和熱成風(fēng)。絕對渦度。冷式錮囚鋒。溫度平流的拉普拉斯。東北信風(fēng)。二、填空。（32分）固定點溫度變化由頊決定-一型冷鋒與二型冷鋒

5、區(qū)別是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-O極鋒鋒區(qū)與副熱帶鋒區(qū)的區(qū)別是用 方程診斷上升及下沉運動由頊-夬定。在中、高緯大尺度系統(tǒng)運動中，通常固定點渦度增加（減小）和該固定點等壓面位勢高度 降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù)是O平均層渦度方程中，相對渦度平流項在自 然坐標(biāo)系中采用地轉(zhuǎn)近 似后，可以分為 頓討論平均層位勢高度局地變化。用運動學(xué)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O三、綜合題。（48分）等壓面分析比等高面分析有哪些優(yōu)越性？（12分）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）寫出位勢傾向方程：右端各項的名稱，并

6、用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長L 3000KM ,實線為5hPa圖上等高線，虛線為等溫線，閉合G,D為地面高低壓中心）（14分）請用高空形勢預(yù)報方程及地面形勢預(yù)報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: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(zhì)量。當(dāng)V 0,表示單位時間通過固定單位體積為凈流出（為質(zhì)量通量輻散），等于單位時間 0通過固定單位體積的質(zhì)量將減少，即t;反之，V 0,為質(zhì)量通量輻合，即0t（該體積內(nèi)流體質(zhì)量會增加）。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空，此兩

7、 冷氣團的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側(cè)，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。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。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(fēng)渦度平流：VT h T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 點熱成風(fēng)渦度增加或減少。從而引

8、起該點上空平均層相對渦度或位勢高度變化。一、填空。（36分）每題4分）質(zhì)量守恒原理；x y p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物質(zhì)面；1 PN1 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。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。2 竺 2H要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即g f h f h 。還要考慮固定點位勢或位勢高度變化在x，y，p方向按正弦波變化?？紤]大氣準(zhǔn)地轉(zhuǎn)絕對渦度平流（或簡稱渦度平流）隨高度變化項對波長小

9、于3000KM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。太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不均勻，地面摩擦。各層等溫線平行或各層之間熱成風(fēng)方向相同，-1。極鋒急流；副熱帶急流。二、綜合題。（44分）從梯度風(fēng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)。（8分）從鋒區(qū)中等溫線變稀角度可確定冷鋒上山是減弱。因為冷鋒上山（爬坡），靠近等溫線密集 帶）令一側(cè)上升運動很弱或基本無上升

10、運動，其）令一側(cè)溫度基本無變化，而靠近其暖一側(cè)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(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）第一項地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度平流），通常L 3000KM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(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

11、。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。（8分）上圖500hPa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；L 3000KM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500hPa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，溫帶氣旋上空對應(yīng)槽前，由于正相對渦度平流輸送加

12、強的同時，在水平地轉(zhuǎn)偏 向力作用下伴隨水平輻散加強，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，另外平 均層約500hPa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(xué)原理試題二答案一、填空。（25分，每題5分）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，以此可比較方程中各項 所對應(yīng)的不同數(shù)量級，從而對方程進行簡化。太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不

13、均勻，地面摩擦。1 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；A 2A2A2 A Th T x2y2二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)表達式1 X22 ,其中AT V hT （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。VTh T熱成風(fēng)渦度在水平方向分布不均，借助熱成風(fēng)輸送使得固定點熱成風(fēng)渦度增加或減少。從

14、而引起該點上空平均層相對渦度或位勢高度變化。一、選擇。（25分，每題5分）1. 232. 13. 14. 245. 34二、AC為負(fù)相對渦度平流區(qū)。CE為正相對渦度平流區(qū)。EF為負(fù)相對渦度平流區(qū)（共10分）無相對渦度平流為A，C，E 四i.L0 4.0KM風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，此氣層】.0 4.0KM之間為暖平流。（2分）4.0 6.0KM風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，此氣層4.0 6.0KM之間為冷平流。（2分）-棍p 卜 由東南指向西北。（4分）頂匕金少由東北指向西南。（4分）五、六、槽在A點變高梯度減小，匕指向西南方向（8分）!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

15、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(xué)公式中槽線兩側(cè)變高梯度加大、減小 說明槽移動快慢。（10分）七、第一項地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度平流），通常L 3000KM，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 槽強度無影響，指示槽向變高梯

16、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(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，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E匕f2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）。絕對渦度：是大氣絕對運動所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動的度量是由地轉(zhuǎn)渦度

17、和相對渦度兩部分之和z 2國T ，若空氣運動是水3.所組成，其垂直分量的表達式為az平、正壓、無輻散輻合，則絕對渦度是不變的。冷式錮囚鋒：暖氣團、較）令氣團、更）令氣團，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(cè)，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。A 2A2A2 A Th T X2y2溫度平流的拉普拉斯：數(shù)學(xué)表達式*X2y2，其中ATVThT （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

18、度平流相反。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)”。一、填空。（32分，每題4分）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。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。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。2P2P2PL F1.2.3.4.5.2P L N-X2X2

19、及X2X2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。1地點不同及高度不同，極鋒鋒區(qū)發(fā)生在高緯60 N附近中低層，副熱帶鋒區(qū)發(fā)生在較低緯度30 N附近高層。2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。3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很強的 副熱帶急流與鋒區(qū)相對應(yīng)。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L 3000KM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。6.第三項非絕熱加熱的拉普拉斯。1要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即 化在X, y,p

20、方向按正弦波變化。9.82H h，還要考慮固定點位勢或位勢高度變2H2HK曲率項n s ,散合項;變壓表示，長軸與變壓（I高）二、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足 實際工作需要，而等高面分析不能滿足實際工作需要。Ikf7.8.疏密項 升度方向之間。n2t=l=/ I I I 1I需,2等壓面分析中計算地轉(zhuǎn)風(fēng)簡單Vg/ 1 k P 計算地轉(zhuǎn)風(fēng)g f h多一個變量 比較，僅決定于等高線的疏密確定地轉(zhuǎn)風(fēng)大小, 及到的變化。3等壓面分析計算水平氣壓梯度

21、力簡單，Gh 多一個“ ”。9.8 -kfHh，而在等高面分析中,另外等壓面分析中，上下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)可以進行而等高面分析上下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)無法比較，涉9.8hH ,而等高面分析計算水平G氣壓梯度力4等壓面分析水平散度簡單，取決于垂直運動分布p，而等高面分析水平散dt z（12 分）度多密度變化，即h h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(cè)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(jié)釋放潛熱為主， 使其暖一側(cè)增溫，而靠近其密集帶）令一側(cè)上升運動很弱又干燥，基本上無上升運動）令一側(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。（8分）第一項地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度