北大大氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱

1、大氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)大綱大氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)是大氣科學(xué)專業(yè)本科生的一門(mén)核心課程，是學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)天氣學(xué)、氣候?qū)W、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)和模擬以及地球流體力學(xué)等課程和研究的重要基礎(chǔ)。2003年大氣動(dòng)力學(xué)被北京大學(xué)確定為主干基礎(chǔ)課。大氣動(dòng)力學(xué)研究與天氣、氣候和環(huán)境現(xiàn)象緊密相關(guān)的各種大氣系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。諸如氣旋反氣旋，臺(tái)風(fēng)，鋒面，大氣波動(dòng)等均為它的研究對(duì)象。在大尺度系統(tǒng)研究方面，已建立了準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論，它是大氣動(dòng)力學(xué)理論核心。在中小尺度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方面，由于它們與強(qiáng)災(zāi)害天氣相聯(lián)系，日益受到人們的重視，目前正處于蓬勃的發(fā)展之中。通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生對(duì)天氣氣候現(xiàn)象研究發(fā)生興趣，掌握它的基本研究方法和基本理論，了解該學(xué)科的

2、最新研究動(dòng)態(tài)，為今后從事大氣科學(xué)及其相關(guān)學(xué)科和領(lǐng)域的實(shí)際工作和科學(xué)研究奠定必要的大氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)。課程內(nèi)容共八章：1.大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組 2.自由大氣中的平衡運(yùn)動(dòng) 3.大氣中的渦旋運(yùn)動(dòng) 4.大氣邊界層 5.中緯度天氣系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué) 6.大氣中的波動(dòng) 7.中緯度天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展：穩(wěn)定度理論 8.大氣中的非線性過(guò)程1.授課學(xué)時(shí)安排按每學(xué)期16周64學(xué)時(shí)安排教學(xué)，其中：課堂講授58學(xué)時(shí)；習(xí)題與課堂討論4學(xué)時(shí)；課堂大討論2學(xué)時(shí)。2.教學(xué)進(jìn)度安排教學(xué)內(nèi)容學(xué) 時(shí)第 1 章引論2第 2 章大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組8第 3 章自由大氣中的平衡運(yùn)動(dòng)6第 4 章大氣中的渦旋運(yùn)動(dòng)8第 5 章大氣邊界層8第 6 章中緯度

3、天氣尺度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論8第 7 章大氣中的波動(dòng)8第 8 章中緯度天氣尺度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：穩(wěn)定度理論6第 9 章大氣中的非線性過(guò)程4教學(xué)內(nèi)容:第 1 章 引論一、學(xué)習(xí)大氣科學(xué)的意義二、大氣運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及其原因三、大氣動(dòng)力學(xué)課程的特點(diǎn)四、大氣動(dòng)力學(xué)發(fā)展中的重要?dú)v史事件第 2 章 大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組1. 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的動(dòng)量方程2. 連續(xù)性方程3. 熱力學(xué)能量方程4. 閉合方程組及其初邊值條件5. 球坐標(biāo)系6. 局地直角坐標(biāo)系7. P 坐標(biāo)系第 3 章 自由大氣中的平衡運(yùn)動(dòng)1. 自然坐標(biāo)系2. 地轉(zhuǎn)平衡與地轉(zhuǎn)風(fēng)3. 梯度平衡與梯度風(fēng)4. 旋轉(zhuǎn)平衡與旋轉(zhuǎn)風(fēng)5. 慣性平衡與慣性風(fēng)6. 地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變

4、化：熱成風(fēng)7. 地轉(zhuǎn)偏差與垂直運(yùn)動(dòng)第 4 章 大氣中的渦旋運(yùn)動(dòng)1. 環(huán)流定理2. 渦度與渦度方程3. 位勢(shì)渦度方程4. 散度與散度方程第 5 章 大氣邊界層1. 雷諾平均運(yùn)動(dòng)方程組2. 行星邊界層3. 次級(jí)環(huán)流與旋轉(zhuǎn)減弱4.地形上空的邊界層(I) 均質(zhì)流體5. 地形上空的邊界層(II) 層結(jié)流體第 6 章 中緯度天氣尺度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論1. 大氣層結(jié)與層結(jié)穩(wěn)定度2. 中緯度天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：觀測(cè)事實(shí)3. 天氣尺度系統(tǒng)的尺度分析4. 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)位勢(shì)傾向方程5. 方程6. 發(fā)展中的斜壓系統(tǒng)的理想模式第 7 章 大氣中的波動(dòng)1. 波動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2. 攝動(dòng)方法3. 大氣聲波4. 淺水重力波5. 重力內(nèi)波6. Rossby 波第 8 章中緯度天氣尺度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)：穩(wěn)定性理論1. 穩(wěn)定度的基本概念1. 正壓不穩(wěn)定2. 斜壓不穩(wěn)定3. Eady 波4. 兩層模式中的斜壓不穩(wěn)定波第 9 章 大氣中的非線性過(guò)程1. 非線性波基礎(chǔ)2.