《氣象學(xué)與氣候?qū)W教學(xué)》3周一

上節(jié)課重點(diǎn)回顧：1、假絕熱過程及焚風(fēng)的形成原理2、大氣穩(wěn)定度的判定則不穩(wěn)定則則穩(wěn)定中性不穩(wěn)定穩(wěn)定中性不穩(wěn)定穩(wěn)定中性不穩(wěn)定穩(wěn)定中性編輯ppt3、對流不穩(wěn)定的發(fā)生原理編輯ppt熱力學(xué)方程對時間求導(dǎo)局地溫度變化不考慮氣壓的局地變化和平流變化，僅考慮氣壓由于上升或下降運(yùn)動而發(fā)生的改變編輯ppt個別變化：空氣塊運(yùn)動過程中，其本身的要素隨時間的變化局地變化：由于空氣運(yùn)動或其他原因，某固定地點(diǎn)的要素發(fā)生的變化平流變化：由于空氣水平運(yùn)動，引起某地要素隨時間的變化編輯ppt影響氣溫局地變化的因素平流變化垂直運(yùn)動非絕熱加熱對于短期、大尺度天氣過程，可以忽略垂直運(yùn)動和非絕熱加熱帶來的溫度變化α為風(fēng)向與水平溫度梯度之間的夾角編輯ppt逆溫：對流層中出現(xiàn)氣溫隨高度增加而升高的現(xiàn)象——大氣層結(jié)穩(wěn)定造成逆溫的條件有：輻射冷卻、空氣湍流混合、空氣平流冷卻、空氣下沉增溫、鋒面逆溫輻射逆溫：由于地面強(qiáng)烈輻射冷卻而形成的逆溫編輯ppt湍流混合逆溫：由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫平流逆溫：暖空氣平流到冷的地面或冷的水面上，形成逆溫編輯ppt下沉逆溫：某層空氣下沉，氣壓增大，厚度減小，這樣氣層頂部下沉的距離比底部下沉的距離大，頂部絕熱增溫多，形成逆溫。鋒面逆溫：冷暖空氣交匯時上下層空氣可能出現(xiàn)下低上高的情況編輯ppt作業(yè)1）干絕熱、濕絕熱、假絕熱過程的概念，并簡述他們的差異2）簡述焚風(fēng)的過程3）簡述輻射逆溫和下沉逆溫的形成編輯ppt大氣的運(yùn)動有規(guī)則的平均運(yùn)動無規(guī)則的湍流運(yùn)動坐標(biāo)系的選擇絕對坐標(biāo)系相對坐標(biāo)系編輯ppt氣壓梯度力：周圍空氣介質(zhì)作用在空氣塊表面上壓力的合力G水平方向垂直方向水平方向等壓線越密集，氣壓梯度力越大垂直方向垂直氣壓梯度力遠(yuǎn)大于水平方向，但水平氣壓梯度力引起的水平運(yùn)動遠(yuǎn)大于垂直運(yùn)動編輯ppt地轉(zhuǎn)偏向力：因地球自轉(zhuǎn)使空氣質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向發(fā)生改變的現(xiàn)象，設(shè)想它是受到一個力的作用編輯ppt水平分量的模水平分量f=2Ωsinφ，稱為地轉(zhuǎn)參數(shù)編輯ppt水平地轉(zhuǎn)偏向力的性質(zhì)：1、偏向力只能產(chǎn)生于空氣運(yùn)動之后，不能使靜止空氣運(yùn)動2、緯度一定，風(fēng)速越大，偏向力越大

風(fēng)速一定，緯度越高，偏向力越大3、地轉(zhuǎn)偏向力垂直于運(yùn)動方向，北半球，偏向力指向風(fēng)向的右邊，南半球，偏向力指向風(fēng)向的左邊。偏向力只改變風(fēng)向，不改變風(fēng)速編輯ppt編輯ppt摩擦力——內(nèi)摩擦力和外摩擦力內(nèi)摩擦力：兩個氣層之間通過湍流作用使上下層空氣得以交換，又稱作湍流摩擦力，取決于上下風(fēng)層的矢量差和湍流強(qiáng)度。摩擦力在近地面層(30-50m)最為顯著，隨高度增加而減小，1~2km以上，摩擦力可以忽略不計以1~2km為界，在此高度以下氣層為行星邊界層，以上為自由大氣層慣性離心力外摩擦力：下墊面對空氣運(yùn)動的阻力，方向與空氣運(yùn)動相反如果大氣運(yùn)動曲率半徑較大（幾公里到上千公里），該力遠(yuǎn)小于地轉(zhuǎn)偏向力編輯ppt大氣運(yùn)動方程：作用于空氣微團(tuán)上的力與其所產(chǎn)生的加速度之間的關(guān)系式標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的大氣運(yùn)動方程編輯ppt大氣運(yùn)動的尺度和分類大尺度運(yùn)動：氣旋、反氣旋、臺風(fēng)、大氣長波等中尺度運(yùn)動：颮線、小低渦小尺度：龍卷、雷暴類別L(m)H(m)V(m/s)W(m/s)t(s)大尺度105~10610410110-2>105中尺度104~105103~104101100104~105小尺度<104103~104100~101100~101<104編輯ppt10-410-410-410-510-310-310-6自由大氣大尺度運(yùn)動若保留最大數(shù)量級10-3，可得到地轉(zhuǎn)平衡：氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力平衡若保留10-4量級以上的項，可得到水平運(yùn)動編輯ppt垂直運(yùn)動10-710-710-710-810110110-3保留101項中尺度運(yùn)動小尺度運(yùn)動大氣運(yùn)動方程的一般簡化形式編輯ppt坐標(biāo)系變換——x,y,z,tx,y,p,t空間時間個別變化編輯pptP坐標(biāo)系中的運(yùn)動方程Z坐標(biāo)下一般大氣運(yùn)動方程轉(zhuǎn)換公式中F用z替代引入Φ=gz編輯ppt地轉(zhuǎn)風(fēng)：氣壓梯度力與水平地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時，空氣的等速直線運(yùn)動編輯ppt