動(dòng)力氣象-復(fù)習(xí)題20(共11頁(yè))

1、第 頁(yè)動(dòng)力(dngl)氣象學(xué)習(xí)題集一、名詞解釋地轉(zhuǎn)平衡(pnghng)： f平面(pngmin)近似：地轉(zhuǎn)偏差： 尺度分析法：梯度風(fēng)： 地轉(zhuǎn)風(fēng)：正壓大氣：斜壓大氣： 大氣行星邊界層：旋轉(zhuǎn)減弱：?？寺槲翰òE： 環(huán)流：環(huán)流定理：?？寺菥€：梯度(t d)風(fēng)高度：非頻散波：微擾法（小擾動(dòng)(rodng)法）： 聲波(shn b)：重力外波： Boussinesq近似：正壓不穩(wěn)定： 斜壓不穩(wěn)定：二、判斷題中緯度地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)水平的原因之一是重力場(chǎng)的作用使大氣質(zhì)量向靠近地球固定邊界一薄層中堆積，從而制約了鉛直氣壓梯度，限制了大氣運(yùn)動(dòng)的鉛直尺度。等壓面圖上，閉合高值等高線區(qū)域，等壓面是下凹的，在閉合低值等

2、高線區(qū)域，等壓面是上凸的。小尺度運(yùn)動(dòng)不滿足靜力平衡條件，但仍然可以用p坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)方程組描述他們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。壓高公式說(shuō)明，氣層厚度正比于平均溫度，氣壓隨高度按指數(shù)單調(diào)遞減，且平均溫度愈低，氣壓隨高度遞減愈慢，反之亦然。如果運(yùn)動(dòng)是絕熱、無(wú)摩擦和定常運(yùn)動(dòng)，且周?chē)鸁o(wú)水汽交換，那么單位質(zhì)量濕空氣的顯熱能、位能、動(dòng)能、潛熱能之和守恒。有效位能是動(dòng)能唯一的“源”，但不是唯一的“匯”。風(fēng)隨高度分布的對(duì)數(shù)定律是指在不穩(wěn)定條件下，近地面層的風(fēng)速分布特征。不規(guī)則湍渦運(yùn)動(dòng)會(huì)引起動(dòng)量和其它物理量的輸送，它的最小單位是分子。動(dòng)力氣象學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)(y )分支。物理量的空間分布(fnb)稱為物理量場(chǎng)。氣壓(qy)梯度力

3、反比于氣壓梯度。速度散度代表物質(zhì)體積元的體積在運(yùn)動(dòng)中的相對(duì)膨脹率。笛卡爾坐標(biāo)系中的三個(gè)基本方向在空間中是固定的，球坐標(biāo)系中的三個(gè)基本方向隨空間點(diǎn)是變化的。大氣運(yùn)動(dòng)被分成大、中、小尺度是按照時(shí)間尺度劃分的。當(dāng)f處于系數(shù)地位不被微商時(shí)，取f=f0；當(dāng)f處于對(duì)y求微商地位時(shí)，取df/dy=常數(shù)，此種處理方法稱為平面近似。連續(xù)方程一級(jí)簡(jiǎn)化后，說(shuō)明整層大氣是水平無(wú)輻散的。波動(dòng)的參數(shù)包括很多，其中波數(shù)與波長(zhǎng)成正比。用x軸表示波動(dòng)傳播方向，等位相面沿x方向移動(dòng)的速度為相速。大氣聲波的相速?zèng)Q定于基本氣流和大氣的熱性質(zhì)和熱狀態(tài)，與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，所以是頻散波。聲波只在水平方向傳播。純重力內(nèi)波的特點(diǎn)之一是相速矢量和群速

4、矢量水平分量是相互垂直的。純重力內(nèi)波的特點(diǎn)之一是相速矢量和群速矢量鉛直分量是相互垂直的。取準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似不僅可以濾去重力慣性外波，還可以保證渦旋性慢波不受歪曲。湍流不僅可以引起動(dòng)量的輸送，還會(huì)引起熱量、水汽和空氣中懸浮物質(zhì)的輸送。?？寺菥€解的一個(gè)最顯著的特征是風(fēng)有指向高壓一側(cè)的分量。不規(guī)則湍渦運(yùn)動(dòng)會(huì)引起動(dòng)量和其它物理量的輸送，它的最小單位是分子。大氣位能可以直接轉(zhuǎn)換成水平運(yùn)動(dòng)動(dòng)能。一般來(lái)說(shuō)，單是鉛直運(yùn)動(dòng)就能改變動(dòng)能和全位能。等壓面、等溫面成水平分布狀態(tài)且層結(jié)穩(wěn)定時(shí)，有效位能不等于零?？諝馕F(tuán)做上升運(yùn)動(dòng)時(shí)，其位能減小，作下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)位能增加。局地非絕熱產(chǎn)生的有效位能的效率，當(dāng)?shù)任粶孛嫔细邏簠^(qū)冷卻，將

5、使有效位能增加。有效位能僅是全位能能夠轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的上限值。有效位能完全決定于大氣初始狀態(tài)，大氣為斜壓狀態(tài)時(shí)，有效位能為零。貼地層中有一個(gè)重要的物理量，是粗糙度，他決定于下墊面的物理性質(zhì)。三、填空題地轉(zhuǎn)偏向力的大小(dxio)與緯度成（ ），在赤道(chdo)為（ ）。地轉(zhuǎn)偏差與水平(shupng)加速度方向相垂直，在北半球指向水平加速度的（ ）側(cè)，其大小與水平加速度成正比，與緯度的正弦為（ ）。梯度風(fēng)平衡是指（ ）、（ ）和（ ）三力達(dá)成的平衡。建立P坐標(biāo)系的物理基礎(chǔ)為（ ），采用P坐標(biāo)系的優(yōu)點(diǎn)是（ ），并可（ ）。隨高度的增加，只要（ ）不變，熱成風(fēng)的大小和方向就不變.引起絕對(duì)鉛直渦度變化的

6、原因有（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。 北半球地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，與此伴隨的平流為（ ）。在大氣行星邊界層中，近地面層又稱為（ ），上部摩擦層又稱為（ ）。在埃克曼層中，風(fēng)速隨高度增加（ ），風(fēng)向隨高度增加（ ）。定常情況下，?？寺鼘又械娜ζ胶馐侵福?）、（ ）和（ ）之間的平衡。 旋轉(zhuǎn)層結(jié)大氣中可能出現(xiàn)的四種基本波動(dòng)是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。聲波是由大氣的（ ）造成的，重力內(nèi)波生成的必要條件是大氣層結(jié)（ ）。P坐標(biāo)系中，單位質(zhì)量空氣微團(tuán)動(dòng)能的隨時(shí)間的變化率，決定于（ ）和（ ）。所謂的干靜力能是由（ ）、（ ）和（ ）這三種能量的組合。根據(jù)動(dòng)能平衡方程，單位質(zhì)量的空氣微團(tuán)動(dòng)能隨

7、時(shí)間的變化率，決定于（ ）、（ ）和（ ）正壓不穩(wěn)定的必要條件為（ ），正壓不穩(wěn)定擾動(dòng)發(fā)展的能量來(lái)自（ ）。正壓不穩(wěn)定是發(fā)生在具有（ ）切變基流中的長(zhǎng)波不穩(wěn)定，斜壓不穩(wěn)定是發(fā)生在具有（ ）切變基流中的長(zhǎng)波不穩(wěn)定。根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)斜壓兩層模式的分析結(jié)果，影響斜壓不穩(wěn)定的主要因子是（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。正壓不穩(wěn)定擾動(dòng)發(fā)展的能量來(lái)自（ ），斜壓不穩(wěn)定擾動(dòng)發(fā)展的能量來(lái)自（ ）。四、問(wèn)答(wnd)題1、什么是大氣行星邊界層？大氣行星邊界層可分為幾個(gè)(j )層次？說(shuō)明各層次的主要特點(diǎn)。【答】： 2、試從物理上說(shuō)明(shumng)埃克曼抽吸產(chǎn)生的原因和所起的作用。【答】： 3、敘述羅斯貝數(shù)（R0）的表達(dá)

8、式及其物理意義。 【答】： 4、什么叫二級(jí)環(huán)流? 什么是旋轉(zhuǎn)減弱?【答】： 5、什么是力管及其力管效應(yīng)？【答】： 6、群速度與相速度有何區(qū)別(qbi)?何時(shí)二者一致?【答】： 7、什么(shn me)是羅斯貝波，它是怎樣產(chǎn)生的？【答】： 8、利用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)兩層斜壓模式討論斜壓不穩(wěn)定得到哪些(nxi)主要結(jié)論？（試從斜壓不穩(wěn)定與波長(zhǎng)、垂直風(fēng)切變、靜力穩(wěn)定度、 因子的關(guān)系加以說(shuō)明）【答案】： 9、單位水平截面積、無(wú)窮高的氣柱中各種能量的比較？【答案】：五、計(jì)算(j sun)和證明題1、在30N處有一氣(yq)塊向北移動(dòng)，假定絕對(duì)渦度守恒。如果初始時(shí)刻的相對(duì)渦度為510-5s-1，求其達(dá)到45N的相對(duì)(

9、xingdu)渦度是多少？（提示：=7.2910-5 s-1）。【答】： 2、設(shè)60N處有一氣柱，初始時(shí)相對(duì)渦度0，從地面一直伸展到固定10km高的對(duì)流層頂，如果該氣柱移動(dòng)到45N處越過(guò)一高度為2.5km的山丘障礙，問(wèn)當(dāng)越過(guò)山頂時(shí)，它的絕對(duì)渦度和相對(duì)渦度各為多少？（提示：假設(shè)大氣為均質(zhì)不可壓流體，且作絕熱、無(wú)摩擦運(yùn)動(dòng)，氣柱的位勢(shì)渦度守恒。）【答】： 3、沿經(jīng)圈由57.5N到52.5N氣壓升高2%，如果溫度等于17，求地轉(zhuǎn)風(fēng)。（提示：a=6.37106m , R=287m2s-2K-1, sin(55)=0.819）【答】： 4、根據(jù)羅斯貝長(zhǎng)波(chngb)的相速度公式：，推導(dǎo)(tudo)出其群

10、速度，討論群速與相速的關(guān)系？【答】：5、有下列(xili)方程組：假設(shè)大氣基本狀態(tài)是靜止的，即u=u，v=v，h=H0+h，試求：（1）將上述方程組線性化；（2）求出該方程組所含波動(dòng)的頻率方程；（3）分別求出該波動(dòng)的相速與群速；（4）分析該波動(dòng)的性質(zhì)【答】： 6、已知淺水方程組為：(1)設(shè)基本狀態(tài)是靜止(jngzh)的，將以上方程組線性化。(2)取f=f0，設(shè)擾動(dòng)(rodng)與y無(wú)關(guān)(wgun)，求波解。(3)分析該波動(dòng)的性質(zhì)【答案】： 補(bǔ)充（選擇題）一、單選題1、1939年_引進(jìn)平面近似，創(chuàng)建了著名的長(zhǎng)波理論。A .V.皮耶克尼斯；B 恰尼；C .菲利普斯；D 羅斯貝2、大氣是層結(jié)流體，大

11、氣的密度分布隨高度變化，通常來(lái)說(shuō)，_中容易產(chǎn)生積云對(duì)流。A .不穩(wěn)定層結(jié)；B 穩(wěn)定層結(jié)；C .中性層結(jié)；D 分層層結(jié)3、羅斯貝數(shù)是一無(wú)量綱參數(shù)，有一定的物理意義，它代表水平慣性力相對(duì)科氏力的量級(jí)，當(dāng)它的大小接近0.1時(shí)，代表中緯度的_。A .小尺度運(yùn)動(dòng)；B 中尺度運(yùn)動(dòng)；C .大尺度運(yùn)動(dòng)；D 微尺度運(yùn)動(dòng)4、可用于判斷對(duì)流或擾動(dòng)發(fā)展(fzhn)的無(wú)量綱參數(shù)是_。A .羅斯貝數(shù)；B 基別爾數(shù)；C .無(wú)量綱厚度(hud)參數(shù)；D 理查森數(shù)5、在北半球，滿足風(fēng)壓定律(dngl)的高壓是下列_項(xiàng)。A .高壓在運(yùn)動(dòng)方向右側(cè)，高壓伴隨有反氣旋式環(huán)流；B 高壓在運(yùn)動(dòng)方向左側(cè)，高壓伴隨有反氣旋式環(huán)流；C .高壓在

12、運(yùn)動(dòng)方向右側(cè)，高壓伴隨有氣旋式環(huán)流；D 高壓在運(yùn)動(dòng)方向左側(cè)，高壓伴隨有氣旋式環(huán)流6、全位能是指內(nèi)能和_之和。A .動(dòng)能；B 潛熱能；C .位能；D 顯熱能7、在_條件下，全球大氣的內(nèi)能、位能、動(dòng)能的總和是守恒的。A .絕熱；B 無(wú)摩擦；C .絕熱無(wú)摩擦；D 定常8、重力內(nèi)波產(chǎn)生的條件之一是_。A .不穩(wěn)定層結(jié)；B 中性層結(jié)；C .穩(wěn)定層結(jié)；D 對(duì)流層結(jié)9、位渦守恒的條件是_。A .無(wú)摩擦；B 干絕熱；C .位溫守恒；D 無(wú)摩擦干絕熱10、在_條件下，近地面層中風(fēng)速隨高度呈對(duì)數(shù)分布。A .穩(wěn)定層結(jié)；B 中性層結(jié)；C .不穩(wěn)定層結(jié)；D 對(duì)流層結(jié)11、二級(jí)環(huán)流使地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度隨時(shí)間呈指數(shù)_。A .增強(qiáng)；

13、B 衰減；C .先增強(qiáng)后減弱；D 先減弱后增強(qiáng)12、分子粘性應(yīng)力大，湍流粘性應(yīng)力較小，厚度在2米以內(nèi)，指的是_。A .貼地層；B 近地面層；C .?？寺鼘?；D 行星邊界層14、顯熱能是指內(nèi)能和_之和。A .動(dòng)能；B 潛熱能；C .位能；D 壓力能15、當(dāng)?shù)葔好嫔铣霈F(xiàn)_，實(shí)現(xiàn)全位能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能。A .暖空氣上升，冷空氣下沉；B 冷空氣上升，暖空氣下沉；C .暖空氣上升，冷空氣上升；D 冷空氣下沉，暖空氣下沉16、_代表速度場(chǎng)的微分性質(zhì)，并且是流體旋轉(zhuǎn)特征的微觀量度。A .渦度；B 散度；C .環(huán)流；D 力管17、_代表速度場(chǎng)的積分性質(zhì)，并且是流體旋轉(zhuǎn)特征的宏觀量度。A .渦度；B 散度；C .環(huán)流

14、；D 力管18、根據(jù)渦度的方程，散度項(xiàng)的作用，當(dāng)有水平輻合時(shí)，絕對(duì)渦度要_。A .增加；B 減小；C .不變；D 先減小后變大二、多選題1、湍流運(yùn)動(dòng)與下列哪些因子有關(guān)，_。A .溫度層結(jié)；B 風(fēng)的水平切變；C .風(fēng)的鉛直切變；D 靜力穩(wěn)定度2、下列波動(dòng)中，屬于頻散波的是_。A .聲波；B 大氣長(zhǎng)波；C .重力外波；D 重力慣性外波3、所謂的感熱能是指_和_之和。A .內(nèi)能；B 動(dòng)能；C .勢(shì)能；D 壓力能4、位渦守恒原理可以解釋水平氣流越過(guò)山脈在背風(fēng)坡形成低壓槽，但是為了定性的說(shuō)明，需要進(jìn)行一些假設(shè)，包括_。A .山脈東西對(duì)稱，南北寬度無(wú)限；B 層結(jié)穩(wěn)定；C .運(yùn)動(dòng)是定常的；D 絕熱西風(fēng)氣流均勻，沒(méi)有水平切變5、熱成風(fēng)的大小與下列哪些因子有關(guān)_。A .平均氣壓梯度；B 平均溫度梯