天氣學原理重點

天原復習題1、站在轉動的地球上觀測單位質量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達式及意義如何？答：氣壓梯度力、地心引力、慣性離心力、重力、地轉偏向力及摩擦力的分析因地球為橢球體，重力與地面垂直，無指向赤道的分量。重力在赤道最小，極地最大。緯度45度海平面的重力加速度為：g=9.806m/s2重力是垂直方向上的，而大氣運動是準水平的；科氏力始終垂直于速度方向，故只改變方向，不作功；所以，引起大氣運動的最重要作用是：由于壓力分布不均勻而產(chǎn)生的壓力梯度力〔熱力作用引起的〕。2、地轉偏向力與水平地轉偏向力有何相同與不同？地轉偏向力的大?。骸?〕與相對速度|V|大小成正比〔因角速度為常數(shù)〕；當|V|=0時，A=0，只有在做相對運動時，A才存在?！?〕與速度夾角也成正比。水平地轉偏向力：大氣中垂直運動一般也較小，氣塊主要受x方向和y方向地轉偏向力，即：水平地轉偏向力的影響。地轉偏向力方向：與垂直地軸和速度方向垂直，只能改變氣塊的運動方向，不能改變其大小。在不考慮w和Az的情況下，在北半球，地轉偏向力指向運動方向右側，在南半球，地轉偏向力指向運動方向左側。2、科氏力是怎樣產(chǎn)生的，與速度的關系如何，南北半球有何區(qū)別？觀測者站在旋轉地球上觀測單位質量空氣塊運動〔〕，發(fā)現(xiàn)在北半球有一個向右偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉偏向力，又名科氏力。表達式：〔1〕與相對速度|V|大小成正比〔因角速度為常數(shù)〕；當|V|=0時，A=0，只有在做相對運動時，A才存在?！?〕與速度夾角也成正比。在不考慮w和Az的情況下，在北半球，地轉偏向力指向運動方向右側，在南半球，地轉偏向力指向運動方向左側。3、大尺度系統(tǒng)運動遵循什么規(guī)律？4、質量通量散度和速度散度定義。質量散度形式的連續(xù)方程:速度散度形式的連續(xù)方程：不可壓縮流體的連續(xù)方程：單位時間通過固定的單位體積的質量改變量，稱為質量通量散度。大于零，表示凈流出，質量減少；小于零，表示凈流入，質量增加。稱為速度散度，表示流體在單位時間體積的相對膨脹率。大于零，體積膨脹，稱為輻散，表示流出；小于零，體積縮小，稱為輻合，表示流入。流線與軌跡〔1〕定義流線：是指在某一固定時刻，處處與風向相切并指向氣流方向的曲線。軌跡：是指在某一段時間個別空氣塊運動的路徑。〔2〕流線能表現(xiàn)在某一時刻的天氣圖上，而軌跡卻不能。所以日常中，等壓線、等高線近似為流線，不能當作軌跡線。熱成風：a.上下兩層地轉風的矢量差，稱為這兩層之間的熱成風。b.地轉風隨高度的變化，稱為熱成風?！?〕適用圍：北半球中高緯度地區(qū)，自由大氣尺度系統(tǒng)。〔2〕大?。篴．與緯度成反比，與等厚度線的疏密成正比b．與緯度、等壓面差距、溫度有關〔3〕方向熱成風沿氣層的等厚度線〔等平均溫度線〕吹，背風而立，厚度〔平均溫度〕高的在右。8、在北半球大尺度系統(tǒng)運動中，氣壓場有低〔高〕中心存在，周圍風為什么是逆〔順〕時針旋轉？高壓周圍的風場是順時針旋轉，低壓周圍的風場是逆時針旋轉。證明：高壓中心存在，水平氣壓梯度力由向外，慣性離心力由向外，為使三力平衡，水平地轉偏向力必定由外向，因為水平地轉偏向力垂直速度右偏，所以風順時針旋轉；低壓中心存在，水平氣壓梯度力由外向，慣性離心力由向外，慣性離心力為小量，為使三力平衡，水平地轉偏向力必定由向外，因為水平地轉偏向力垂直速度右偏，所以風逆時針旋轉。9、為什么可以看到有很強的低壓開展〔如臺風和氣旋〕，而高壓不能開展很強？〔書上41-43〕10、正壓大氣、斜壓大氣含義是什么？熱成風為什么會發(fā)生在斜壓大氣中？正壓大氣：密度僅為氣壓的函數(shù)，ρ=ρ〔p〕。等壓面、等密度面和等溫面重合在一起，等壓面上溫度梯度為零，地轉風不隨高度變化，無熱成風.斜壓大氣：密度是氣壓和溫度的函數(shù)ρ=ρ〔p，T〕等壓面與等密度面或等溫面相交，等壓面上溫度梯度不為零地轉風隨高度變化，有熱成風熱成風存在于斜壓大氣中11、畫圖說明在自由大氣中某個氣層中，當風隨高度增加呈逆時針旋轉，該氣層有冷平流，當風隨高度增加呈順時針旋轉，該氣層有暖平流？風隨高度順時針變化-----暖平流風隨高度逆時針變化-----冷平流根據(jù)P0、P1層上地轉風的方向定出熱成風方向，根據(jù)背風而立高溫在右，畫出等溫度線。根據(jù)地轉風方向和等溫度配置情況可知氣層間溫度平流是冷是暖。12、上層風逆轉，下層風順轉，氣層是穩(wěn)定還是不穩(wěn)定？上層風順轉，下層風逆轉，氣層是穩(wěn)定還是不穩(wěn)定？為什么？上層風逆轉，下層風順轉，氣層不穩(wěn)定，因為上層風逆轉有冷平流，上層溫度降低，而下層風順轉有暖平流，下層溫度升高，下暖上冷，暖空氣上升，冷空氣下沉，所以不穩(wěn)定。上層風順轉，下層風逆轉，氣層穩(wěn)定，因為上層風順轉有暖平流，上層溫度升高，下層風逆轉有冷平流，下層溫度降低，下冷上熱，所以穩(wěn)定。13、地轉偏差對水平速度散度及垂直運動有何作用14、地轉偏差重要性表現(xiàn)在何處？解釋摩擦層和自由大氣中地轉偏差物理意義地轉偏差定：:實際風與地轉風的矢量差稱為地轉偏差，地轉偏差很小，但很重要：〔1〕引起的變化地轉偏差對大氣運動的演變有極為重要的作用。地轉偏差使空氣微團穿越等壓線引起質量的重新分布，造成風壓場的變化，是天氣系統(tǒng)演變的一個動力因子?！?〕可以引起輻散和輻合地轉偏差的輻散或輻合實際是水平風的輻散或輻合。摩擦層中的地轉偏差地轉偏差指向摩擦力方向右側。摩擦層中由于摩擦作用，低壓輻合上升，高壓輻散下沉。北半球,摩擦層中,風向指向低壓自由大氣中的地轉偏差，加速度引起的地轉偏差D地轉偏差垂直于加速度的方向，并指向加速度方向的左方(圖1.35)，其大小為：15、在討論地轉偏差時，反映在自由大氣中的低層和高層各以什么為主？16、解釋處在高空槽前脊后這塊區(qū)域上下層輻合輻散情況〔要求用地轉偏差概念解釋〕由于槽脊自西向東移動，槽前脊后必有負變壓發(fā)生，有變壓風的輻合；槽后脊前有正變壓發(fā)生，有變壓風的輻散。槽前脊后區(qū)有切向地轉偏差輻散，槽后脊前區(qū)有切向地轉偏差輻合。由于槽前脊后的上部等高線輻合有指向低壓的法向地轉偏差，下部等高線輻散有指向高壓的法向地轉偏差，所以槽前脊后有法向地轉偏差的輻散，而槽后脊前有法向地轉偏差的輻合。一般來說，中緯度對流層中，高層以法向和切向地轉偏差造成的輻合輻散為主，低層以變壓風造成的輻合輻散為主，所以在高層槽前脊后輻散，槽后脊前輻合；在低層槽前脊后輻合，槽后脊前輻散。因此，槽前脊后低層輻合，高層輻散，有上升運動；槽后脊前低層輻散，高層輻合，有下沉運動氣團的概念。鋒，鋒面，鋒線，鋒區(qū)含義是什么？1.定義：氣象要素分布比擬均勻的大圍的空氣團。2.尺度：水平方向數(shù)千公里，垂直圍可達幾公里到十幾公里，3.氣團控制的天氣：水平方向：天氣現(xiàn)象根本相同，溫濕分布均勻；垂直方向：氣象要素分布相同〔包括穩(wěn)定度〕1、鋒：冷暖氣團相遇，存在一個狹窄的過渡帶，此過渡帶隨高度向冷區(qū)傾斜，稱此過渡帶為鋒。2、鋒面：在近地面層中過渡帶寬約數(shù)十公里，在高層可達200-400公里。寬度與其水平長度相比(長達數(shù)百-數(shù)千公里)是很小的。人們常把它近似地看成一個面，即鋒面?？拷瘹鈭F一側的界面叫鋒的上界，靠近冷氣團一側的界面叫鋒的下界。上界和下界的水平距離稱為鋒的寬度。3、鋒區(qū)：鋒面與空中某一平面相交的區(qū)域稱為鋒區(qū)(上界和下界之間的區(qū)域)。4、鋒線：鋒面與地面的交線。3、鋒在空間狀態(tài)為什么會隨高度往冷的方向傾斜？t0時刻，冷暖不均，ρ冷〉ρ暖，p冷〉p暖，水平氣壓梯度由冷指向暖，在水平氣壓梯度力的作用下，空氣由冷側向暖側運動，如下圖，地轉偏向力A垂直速度偏向右。隨著時間的推移，冷空氣逐漸楔入暖氣團下方，抬舉暖氣團的力逐漸減弱，如圖。到某一時刻，抬舉力為零，鋒維持傾斜狀態(tài)，向冷的一側傾斜。4、對鋒面坡度公式進行討論以密度一級不連續(xù)模擬鋒面，鋒面坡度與其附近的氣壓場、風場和變壓場特征1.鋒面坡度公式由密度一級不連續(xù)，則有：鋒區(qū)存在，鋒區(qū)附近密度一級不連續(xù)，氣壓二級不連續(xù)2.密度一級不連續(xù)模擬鋒面，鋒面附近氣壓場和風場特征氣壓場：鋒區(qū)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多鋒附近水平方向風場特征：風場呈氣旋性彎曲或氣旋性切變鋒附近風場垂直分布特征：鋒區(qū)中溫度水平梯度大于兩側，鋒區(qū)中熱成風比鋒區(qū)外大得多，所以風垂直切變大風隨高度順轉，暖平流最強且熱成風最大高度為高空暖鋒區(qū)；風隨高度逆轉，冷平流最強且熱成風最大高度為高空冷鋒區(qū)；熱成風很大而無明顯平流，可能是靜止鋒。變壓場特征：變壓梯度不連續(xù)，變壓風也不連續(xù)；地面鋒區(qū)中，等變壓線密集，鋒區(qū)外，等變壓線稀疏，變壓值比擬小。5、請用鋒面坡度公式解釋鋒面附近氣壓分布特征氣壓場：鋒區(qū)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多6、鋒面附近要素場的特征是什么？鋒面附近氣壓場、變壓場、風場特征如何？〔以密度零級和一級不連續(xù)不連續(xù)模擬鋒面〕一、鋒面附近溫度場的特征1、水平溫度場特征①地面圖：鋒附近溫度水平梯度大，平均約5-6℃/②高空圖：高空鋒區(qū)為等溫線的密集帶，該密集帶向冷區(qū)傾斜，與地面鋒線平行。錮囚鋒在高空圖上有暖舌，暖舌兩側等溫線密集。應用：根據(jù)高空圖鋒區(qū)等溫線密集度確定鋒區(qū)強度、地面鋒線位置，等壓面上冷暖平流確定鋒的類型垂直方向：鋒區(qū)溫度垂直梯度小，逆溫、等溫或遞減率小，兩側氣團溫度隨高度遞減，冷暖氣團溫差越大，鋒面逆溫越強或過渡區(qū)越窄，通過鋒區(qū)時等溫線彎折越厲害鋒附近的位溫特征：位溫隨高度增大的快，鋒區(qū)水平等位溫線密集見圖〔2.6〕2、氣壓場特征：鋒面兩側氣壓連續(xù)，密度不連續(xù)，氣壓梯度不連續(xù)：冷氣團中氣壓梯度大于暖氣團中氣壓梯度應用：等壓線通過鋒線，風呈氣旋彎曲，鋒面處等壓線有折角，折角指向氣壓高的一側3變壓場特征變壓場是某一位面，空間各點氣壓隨時間的變化冷鋒、暖鋒均是鋒前變壓代數(shù)值小于鋒后變壓代數(shù)值暖鋒前地面減壓冷鋒后地面加壓冷鋒前暖鋒后，靜止鋒附近：變壓不明顯即：暖鋒前變壓代數(shù)值小于暖鋒后變壓代數(shù)值，暖鋒前地面減壓同理：有冷鋒前變壓代數(shù)值小于冷鋒后變壓代數(shù)值，冷鋒后地面加壓在平坦的地面上垂直速度為零時，地面氣壓變化由熱力因子和動力因子造成：暖鋒前地面減壓〔暖平流〕冷鋒后地面加壓〔冷平流〕冷鋒前暖鋒后，靜止鋒附近：變壓不明顯散度總和輻散，則地面氣壓下降散度總和輻合，則地面氣壓上升3風場特征水平：鋒線附近風場具有氣旋性切變，地面摩擦作用可使這種氣旋式切變更加明顯，并導致鋒線附近強的風場輻合。垂直：暖鋒附近風向隨高度順轉，冷鋒附近風向隨高度逆轉二、以密度的零級不連續(xù)模擬鋒面時，鋒面附近風場氣壓場和變壓場的特征鋒面有坡度、氣象要素有突變：溫度、氣壓、風、鋒面附近天氣變化劇烈由密度一級不連續(xù)，則有：鋒區(qū)存在，鋒區(qū)附近密度一級不連續(xù)，氣壓二級不連續(xù)氣壓場：鋒區(qū)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外大得多，反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多鋒附近水平方向風場特征：風場呈氣旋性彎曲或氣旋性切變鋒附近風場垂直分布特征：鋒區(qū)中溫度水平梯度大于兩側，鋒區(qū)中熱成風比鋒區(qū)外大得多，所以風垂直切變大風隨高度順轉，暖平流最強且熱成風最大高度為高空暖鋒區(qū)；風隨高度逆轉，冷平流最強且熱成風最大高度為高空冷鋒區(qū)；熱成風很大而無明顯平流，可能是靜止鋒。變壓場特征：變壓梯度不連續(xù)，變壓風也不連續(xù)；地面鋒區(qū)中，等變壓線密集，鋒區(qū)外，等變壓線稀疏，變壓值比擬小。7、風隨高度逆轉快為什么可能有冷鋒通過？同樣，風隨高度順轉快為什么表示可能有暖鋒即將來臨？風隨高度順轉，暖平流最強且熱成風最大高度為高空暖鋒區(qū)；風隨高度逆轉，冷平流最強且熱成風最大高度為高空冷鋒區(qū)；熱成風很大而無明顯平流，可能是靜止鋒8、如何在單站高空風分析圖上判斷測站上空，有無鋒、鋒的性質及其走向？高空測風資料的應用〔單站測風〕：熱成風方向大致代表鋒的走向

根據(jù)風向隨高度的轉變確定鋒的性質

原點與代表鋒面的熱成風的垂線代表鋒的移向和速度風隨高度順轉，暖平流最強且熱成風最大高度為高空暖鋒區(qū)；風隨高度逆轉，冷平流最強且熱成風最大高度為高空冷鋒區(qū)；熱成風很大而無明顯平流，可能是靜止鋒。9、鋒生函數(shù)，鋒生條件是什么？并用鋒生，鋒消公式討論穩(wěn)定及不穩(wěn)定大氣中，冷鋒上山、下山是加強還是減弱？〔注意討論中包含物理解釋〕鋒生：指密度不連續(xù)性形成的一種過程或指已經(jīng)有的一條鋒面，其溫度或位溫水平梯度加大的過程。鋒消：指作用相反的過程。2.鋒生函數(shù)的推導F>0表示有鋒生作用，溫度水平梯度加大F<0表示有鋒消作用，溫度水平梯度減小鋒面生成條件鋒面消失條件4.鋒生函數(shù)分析F2.穩(wěn)定度與垂直運動項a)穩(wěn)定大氣 鋒消鋒生冷鋒上山、下山，鋒消，冷鋒上山：其上空有等溫線密集帶，靠近其暖一側有上升運動，上升絕熱膨脹冷卻，其暖一側降溫，而靠近其冷一側上升運動很弱或無上升運動，靠近其冷一側溫度無變化，這樣密集帶等溫線變稀疏，所以鋒減弱或消失，鋒消。冷鋒下山：靠暖的一側根本無下沉運動，溫度無變化；其靠冷一側，下沉運動很強，溫度升高，等溫線變稀疏，鋒消。b〕不穩(wěn)定大氣 ， 鋒生 鋒消冷鋒上山、下山，，鋒生冷鋒上山，靠暖的一側有強上升運動，大量水蒸氣凝結釋放潛熱，溫度升高；而靠近其冷的一側上升運動很弱或無上升運動，溫度變化不大。這樣溫度密度集帶變密。所以鋒生。冷鋒下山，靠暖的一側，上升運動很弱或無上升運動，溫度變化不大；而靠近其冷的一側下沉運動強，以水汽吸收潛熱為主，溫度降低。這樣溫度密度集帶變密。所以鋒生。10、鋒面分析的根本原則？歷史連續(xù)性原則結合高空鋒區(qū)：鋒隨高度向冷區(qū)傾斜，地面鋒線位于高空等壓面上等溫線相對密集區(qū)的偏暖一側，據(jù)冷暖平流確定鋒的性質分析地面天氣圖上各氣象要素以確定鋒的位置應用衛(wèi)星云圖；應用其他資料11、我國有幾個鋒生帶？主要鋒消區(qū)在何處？鋒生時要素場的特點如何？

鋒生帶概況：南方鋒生帶：華南到長江流域、北方鋒生帶：河西走廊到東北鋒生時的溫壓場形勢地面氣壓場形勢鋒生時氣象要素的變化鋒消概況：我國主要鋒消區(qū)：青藏高原以東30-40oN第三章1、寫出地轉風渦度在“Z〞、“P〞坐標系及自然坐標系中表達式寫出繞垂直軸絕對渦度表達式 3、渦度方程各項名稱是什么？傾側項含義是什么？ 二、渦度方程〔p坐標〕p坐標渦度方程絕對渦度個別變化渦度傾側項散度項2.渦度傾側項 在斜壓大氣中出現(xiàn)在斜壓大氣中，風隨高度變化，同時垂直速度在水平方向分布不均，使得繞水平軸旋轉的空氣塊發(fā)生傾斜，在垂直方向有渦度的變化。4、在渦度方程討論中，對于波長L≤3000KM、波長L＞3000KM的波動,用相對渦度平流輸送，地轉渦度平流輸送定性判斷槽脊移動情況相對渦度平流項槽前脊后：正相對渦度平流槽后脊前：負相對渦度平流槽線、脊線：相對渦度平流為0，因為速槽線、脊線：相對渦度平流為0，因為速度與等渦度線相切相對渦度平流：相對渦度水平方向分布不均，借助風輸送使固定點渦度發(fā)生變化。結論：槽無加深減弱，向前移動，即：向東移動。槽線，槽前脊后。脊線，槽后脊前物理意義：槽前脊后借助西南風將正相對渦度大的向小的方向輸送，使得其固定點正相對渦度增加，在地轉偏向力作用下伴隨水平輻散，氣柱質量減少，地面減壓，有負變壓中心，地面輻合，這樣高空輻散，地面輻合，有上升運動，上升絕熱冷卻，氣柱收縮，高層等壓面高度降低，有負變高；相反，槽后脊前引起高層等壓面高度增加，槽線處變高為零，所以，槽無加深減弱，向東，即向前移動。地轉渦度平流北半球，f>0,β>0槽前脊后,,正變高槽后脊前,,負變高槽線、脊線：，無變高結論：槽前脊后有正變高，槽后脊前有負變高，槽線處變高為零，槽無加深減弱，向后移動即向西移動。地轉渦度平流項的結論與相對平流項相矛盾。假設波長長于3000km，以第二項〔地轉渦度平流項〕為主，系統(tǒng)穩(wěn)定或后退；假設波長短于3000km，以第一項〔相對渦度平流項〕為主，系統(tǒng)前進。5、絕對渦度、位勢渦度守恒條件是什么？對位勢渦度守恒原理要求會應用(氣柱上山下山強度變化)絕對渦度守恒條件：正壓大氣，無水平輻合輻散。位勢渦度守恒，在西風帶中有向東運動，f不變，=常數(shù)上山，氣柱變短，為了保持位勢渦度守恒，正渦度減小，有正變高，所以槽和低壓減弱，脊和高壓增強；下山，氣柱伸長，為了保持位勢渦度守恒，正渦度增大，有負變高，所以槽和低壓增強，脊和高壓減弱。物理解釋：在青藏高原西風帶中，上〔下〕山，氣柱縮短〔伸長〕，為了保證整層大氣的不可壓縮性，必伴有水平輻散〔合〕，同時在水平地轉偏向力作用下，反氣旋〔氣旋〕渦度生成，考慮準地轉運動有等壓面高度升高〔降低〕，低值系統(tǒng)〔高空槽、低中心〕減弱〔加強〕，高值系統(tǒng)〔高空脊、高中心〕加強〔減弱〕。6、位勢傾向方程及ω方程右端各項名稱及物理意義是什么？地轉渦度和相對渦度的地轉風平流溫度平流隨高度的變化項非絕熱隨高度變化項對于一般波長<3000km的波，引起位勢高度變化的物理解釋：槽前脊后：借助西南風將正相對渦度從大的往小的方向輸送，使得槽前脊后固定點正相對渦度增加，同時在水平地轉偏向力作用下伴隨水平輻散，引起低層氣柱質量減少、降壓，出現(xiàn)負變壓中心，有變壓風輻合；其高層水平輻散，導致上升運動，上升絕熱膨脹冷卻，低層氣柱降溫，此氣柱收縮，高層等壓面高度降低，即

；

槽后脊前：借助西北風將負相對渦度從大的往小的方向輸送，使得槽后脊前固定點負相對渦度增加，同時在水平地轉偏向力作用下伴隨水平輻合，引起低層氣柱質量增加、加壓，出現(xiàn)正變壓中心，有變壓風輻散；其高層水平輻合，導致下沉運動，下沉絕熱增溫，此氣柱膨脹，高層等壓面高度升高，即

；槽脊線上：變高為零，即結論：槽脊向東移動即前進，強度無變化。ω方程渦度平流隨高度的變化項渦度平流隨高度增加〔隨氣壓減小〕時，有上升運動渦度平流隨高度減小〔隨氣壓增加〕時，有下沉運動波長<3000km的波，以相對渦度隨高度變化為主地面氣旋上空高空處在槽前脊后〔前〕，正相對渦度隨高度增加，使得固定點正相對渦度隨高度增加，同時在水平地轉偏向力作用下，伴隨水平輻散隨高度增加，必伴有上升運動。地面反氣旋上空高空處在槽后脊前，負相對渦度隨高度增加，使得固定點負相對渦度隨高度增加，同時在水平地轉偏向力作用下，伴隨水平輻合隨高度增加，必伴有下降運動。地面氣旋反氣旋中心渦度平流很弱，高空槽前為正渦度平流，槽后為負渦度平流，所以地面氣旋中心對應有上升運動，反氣旋中心對應有下沉運動，槽線位置高層和低層的渦度平流都很弱，因此渦度平流隨高度變化項對槽線上垂直運動不起作用。厚度〔溫度〕平流的拉普拉斯，暖平流區(qū)有上升運動冷平流區(qū)有下沉運動低壓中心左部與高壓中心右部之間上空對應槽線處附近，風隨高度逆轉，有冷平流，伴有下沉運動。

低壓中心右部與高壓中心左部之間上空對應脊線處附近，風隨高度順轉，有暖平流，伴有上升運動。

非絕熱加熱的拉普拉斯非絕熱加熱區(qū)，有上升運動非絕熱冷卻區(qū)，有下沉運動加熱區(qū)，500hPa等壓面升高，溫壓場不平衡，在氣壓梯度力作用下，產(chǎn)生水平輻散，為保持質量連續(xù)，必產(chǎn)生補償性上升運動7、用位勢傾向方程解釋高空槽及溫帶氣旋變化對于一般波長<3000km的波，引起位勢高度變化的物理解釋：槽前脊后：借助西南風將正相對渦度從大的往小的方向輸送，使得槽前脊后固定點正相對渦度增加，同時在水平地轉偏向力作用下伴隨水平輻散，引起低層氣柱質量減少、降壓，出現(xiàn)負變壓中心，有變壓風輻合；其高層水平輻散，導致上升運動，上升絕熱膨脹冷卻，低層氣柱降溫，此氣柱收縮，高層等壓面高度降低，即

；

槽后脊前：借助西北風將負相對渦度從大的往小的方向輸送，使得槽后脊前固定點負相對渦度增加，同時在水平地轉偏向力作用下伴隨水平輻合，引起低層氣柱質量增加、加壓，出現(xiàn)正變壓中心，有變壓風輻散；其高層水平輻合，導致下沉運動，下沉絕熱增溫，此氣柱膨脹，高層等壓面高度升高，即

；槽脊線上：變高為零，即

結論：槽脊向東移動即前進，強度無變化。8、用ω方程解釋地面氣旋、反氣旋及它們之間上升、下沉運動情況。波長<3000km的波，以相對渦度隨高度變化為主地面氣旋上空高空處在槽前脊后〔前〕，正相對渦度隨高度增加，使得固定點正相對渦度隨高度增加，同時在水平地轉偏向力作用下，伴隨水平輻散隨高度增加，必伴有上升運動。地面反氣旋上空高空處在槽后脊前，負相對渦度隨高度增加，使得固定點負相對渦度隨高度增加，同時在水平地轉偏向力作用下，伴隨水平輻合隨高度增加，必伴有下降運動。地面氣旋反氣旋中心渦度平流很弱，高空槽前為正渦度平流，槽后為負渦度平流，所以地面氣旋中心對應有上升運動，反氣旋中心對應有下沉運動，槽線位置高層和低層的渦度平流都很弱，因此渦度平流隨高度變化項對槽線上垂直運動不起作用。9、動力因子、熱力因子指的是什么？說明它們對天氣系統(tǒng)各起什么作用？動力因子〔渦度因子〕--相對渦度平流溫帶氣旋主要是在鋒區(qū)開展起來的，有很大斜壓性，溫度場位相落后于高度場，高空槽前地面為氣旋，槽后地面為反氣旋。結論：動力因子使得高空槽脊移動，地面氣旋、反氣旋加深開展。熱力因子間接作用：由于槽〔脊〕線處附近及低層地面都有冷〔暖〕平流，有降〔增〕溫氣柱收縮〔膨脹〕，槽〔脊〕線處高度降低〔增高〕，振幅加大，即曲率加大，槽前〔后〕脊后〔前〕正〔負〕相對渦度平流輸送增大，引起固定點正〔負〕相對渦度增大，同時在地轉偏向力作用下，伴隨水平輻散〔合〕加大，導致大量質量減少〔增大〕，降壓〔升壓〕，低層地面溫帶氣旋〔反氣旋〕加深開展。結論：高空槽加深脊加強，地面氣旋、反氣旋前移。熱力因子〔溫度平流〕地面：氣旋后部，反氣旋前部為冷平流加壓反氣旋后部，氣旋前部為暖平流減壓氣旋中心和反氣旋中心沒有溫度平流，熱力因子不起作用槽前脊后正渦度平流使地面減壓槽后脊前負渦度平流使地面加壓10、溫帶氣旋開展分哪幾個階段？其溫壓場特征是什么？溫帶氣旋生命史四個階段：波動階段、開展階段、錮囚階段、消亡階段。溫帶氣旋左〔右〕半部與反氣旋右〔左〕半部之間上空對應500hpa槽〔脊〕線處附近，風隨高度逆轉〔順轉〕，此氣層間有冷〔暖〕平流〔500hPa處也有冷〔暖〕平流〕，降〔增〕溫氣柱收縮〔膨脹〕，500hpa槽〔脊〕線處等壓面高度降低〔增高〕，槽〔脊〕線處有負〔正〕變高，槽〔脊〕加深。溫帶氣旋左〔右〕半部與反氣旋右〔左〕半部由于氣柱收縮〔膨脹〕，此之間等壓面高度增高〔降低〕，即有正〔負〕變高。溫帶氣旋、反氣旋變高為零。結論：高空槽加深脊加強，地面氣旋、反氣旋前移。11、氣旋再生、氣旋族含義是什么？氣旋再生：趨于消亡或已經(jīng)消亡的氣旋在一定的條件下又重新開展起來的過程。有三類：副冷鋒參加后再生、氣旋入海后再生、兩個錮囚氣旋合并加強。氣旋族：在同一條鋒系上出現(xiàn)的氣旋序列12、北方氣旋、南方氣旋活動圍在什么地方？在我國境它們各包括哪些氣旋？南方氣旋〔25o-35oN〕：江淮氣旋和東海氣旋北方氣旋〔45o-55oN〕：蒙古氣旋東北氣旋、黃河氣旋黃海氣旋13、解釋倒槽鋒生型及靜止鋒波動產(chǎn)生鋒面氣旋。二〕江淮氣旋：靜止鋒上波動，倒槽鋒生江淮氣旋的倒槽鋒生型：北支槽配合地面冷鋒和高壓向東南移動南支槽前西南風輸送暖濕氣流，暖平流作用下地面減壓形成倒槽第四章1.什么是大氣環(huán)流？尺度特征？指全球圍的大尺度大氣運行的根本狀況，水平尺度在數(shù)千公里以上，垂直尺度在10公里以上，時間尺度在1-2日以上。是各種不同尺度的天氣系統(tǒng)發(fā)生開展和移動的背景條件。2.對流層中、底部冬季、夏季的主要系統(tǒng),季節(jié)轉換的特點？對流層中部〔500hPa，圖4.4〕冬季三槽：亞洲東岸北美東部歐洲東部三脊：阿拉斯加西歐沿岸青藏高原北部槽：北美東亞地中海孟加拉灣東太平洋副熱帶高壓：海上夏季:(圖4.5)極區(qū)：極渦中緯：繞極西風四槽：勘察加半島北美東部歐洲西海岸貝加爾湖到青藏高原減弱脊：減弱不清楚低緯：副熱帶高壓大大加強：北太平洋北大西洋非洲大陸西部出現(xiàn)閉合對流層底部〔海平面氣壓場〕冬季阿留申低壓冰島低壓亞洲冷高壓北美大陸高壓格陵蘭大陸高壓夏季亞洲大陸低壓冰島低壓太平洋副熱帶高壓大西洋副熱帶高壓格陵蘭高壓200hPa以下〔12km〕，無論冬夏，平均溫度梯度由赤道指向兩極2冬季南北溫差大于夏季3夏季平流層溫度梯度由極地指向赤道，冷中心位于赤道4無論冬夏，低緯地區(qū)對流層頂高于中高緯，兩者間有明顯斷裂3.控制大氣環(huán)流的根本因子？控制大氣環(huán)流的根本因子：太陽輻射、地球自轉、地球外表不均勻性、地面摩擦。4.三圈環(huán)流的形成原因？考點：①會畫圖，會填空。②極鋒鋒區(qū)與副熱帶鋒區(qū)不同點。③三圈環(huán)流、東北信風、東南信風是如何產(chǎn)生的？太陽輻射：太陽輻射能緯度分布不均，造成對流層南北溫差的存在，赤道暖而兩極冷。假設地面性質一致，而且地球不旋轉，會出現(xiàn)從赤道上升在極地下沉的直接熱力環(huán)流圈。但實際上由于地球自轉形成著名的三圈經(jīng)向環(huán)流。地球自轉：由于輻射能收支不平衡造成南北溫度差異出現(xiàn)直接熱力環(huán)流圈，但由于地球自轉產(chǎn)生柯氏力，使直接熱力環(huán)流圈一分為三，形成著名的三圈經(jīng)向環(huán)流。Hadley環(huán)流的形成：由于太陽輻射，在對流層赤道暖，極地冷。根據(jù)靜力平衡〔靜力方程〕高層必有指向極地的水平氣壓梯度力存在。空氣離開赤道后，在地轉偏向力的作用下向東偏轉且向北的風速逐漸減小，在30°N附近輻合，下沉到近地面，一局部向北作水平運動，一局部向南作水平運動。向南作水平運動的空氣在地轉偏向力作用下轉為東北風，因為這支風系很穩(wěn)定，稱為東北信風。同理，在南半球有東南信風。這樣在赤道近地面輻合〔赤道輻合帶〕上升，構成北半球Hadley環(huán)流。東北信風〔NEtradewind〕：北半球Hadley環(huán)流圈中低層向南的氣流，在柯氏力作用下向右偏而形成的一支穩(wěn)定的風系。東南信風〔SEtradewind〕：南半球Hadley環(huán)流圈中低層向北的氣流，在柯氏力作用下向左偏而形成的一支穩(wěn)定的風系。赤