发布时间 : 星期二 文章天气学原理重点 - 图文更新完毕开始阅读
天原复习题
1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些？各作用力定义、表达式及意义如何？
答：气压梯度力、地心引力、惯性离心力、重力、地转偏向力及摩擦力的分析
因地球为椭球体，重力与地面垂直，无指向赤道的分量。重力在赤道最小，极地最大。纬度45度海平面的重力加速度为： g=9.806m/s2重力是垂直方向上的，而大气运动是准水平的； 科氏力始终垂直于速度方向，故只改变方向，不作功； 所以，引起大气运动的最重要作用是：由于压力分布不均匀而产生的压力梯度力（热力作用引起的） 。
2、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？ 地转偏向力的大小：（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常 数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。（2）与速度夹角也成正比。
水平地转偏向力：大气中垂直运动一般也较小，气块主要受x方向和y方向地转偏向力，即：水平地转偏向力的影响。
地转偏向力方向：与垂直地轴和速度方向垂直，只能改变气块的运动方向，不能改变其大小。在不考虑w和Az的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。
2、科氏力是怎样产生的，与速度的关系如何，南北半球有何区别？
观测者站在旋转地球上观测单位质量空气块运动（ ），发现在北半球有一个向右偏的力，在南半球向左偏的力。称此力为地转偏向力，又名科氏力。 表达式：
???A??2??V
（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常 数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。（2）与速度夹角也成正比。
在不考虑w和Az的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。
3、大尺度系统运动遵循什么规律？ 4、质量通量散度和速度散度定义。 质量散度形式的连续方程:
速度散度形式的连续方程：
??????V?0?t1d????V?0?dt?????V???u?v?w不可压缩流体的连续方程：
???0单位时间通过固定的单位体积的质量改变量，称为质量通量散度。 ?x?y?z大于零，表示净流出，质量减少；小于零，表示净流入，质量增加。
??V称为速度散度，表示流体在单位时间内体积的相对膨胀率。
大于零，体积膨胀，称为辐散，表示流出；小于零，体积缩小，称为辐合，表示流入。
流线与轨迹（1） 定义流线：是指在某一固定时刻，处处与风向相切并指向气流方向的曲线。轨迹：是指在某一段时间内个别空气块运动的路径。
（2）流线能表现在某一时刻的天气图上，而 轨迹却不能。所以日常中，等压线、等高线近似为流线，不能当作轨迹线。
热成风：a.上下两层地转风的矢量差，称为这两层之间的热成风。b.地转风随高度的变化，称为热成风。
（1） 适用范围：北半球中高纬度地区，自由大气中大尺度系统。
（2） 大小：a． 与纬度成反比，与等厚度线的疏密成正比b． 与纬度、等压面差距、温度有关（3） 方向热成风沿气层的等厚度线（等平均温度线）吹，背风而立，厚度（平均温度）高的在右。
8、在北半球大尺度系统运动中，气压场有低（高）中心存在，周围风为什么是逆（顺）时针旋转？ 高压周围的风场是顺时针旋转，低压周围的风场是逆时针旋转。
证明：高压中心存在，水平气压梯度力由内向外，惯性离心力由内向外，为使三力平衡，水平地转偏向力必定由外向内，因为水平地转偏向力垂直速度右偏，所以风顺时针旋转；
低压中心存在，水平气压梯度力由外向内，惯性离心力由内向外，惯性离心力为小量，为使三力平衡，水平地转偏向力必定由内向外，因为水平地转偏向力垂直速度右偏，所以风逆时针旋转。 9、为什么可以看到有很强的低压发展（如台风和气旋），而高压不能发展很强？（书上41-43） 10、正压大气、斜压大气含义是什么？热成风为什么会发生在斜压大气中？ 正压大气：密度仅为气压的函数，ρ= ρ（p）。等压面、等密度面和等温面重合在一起 ，等压面上
??Vg?0?p温度梯度为零，地转风不随高度变化 ，无热成风.
斜压大气：密度是气压和温度的函数ρ= ρ（p，T）等压面与等密度面或等温面相交，等压面上温度??Vg?0?p梯度不为零 地转风随高度变化 ，有热成风 热成风存在于斜压大气中
11、画图说明在自由大气中某个气层中，当风随高度增加呈逆时针旋转，该气层有冷平流，当风随高度增加呈顺时针旋转，该气层有暖平流？ 风随高度顺时针变化-----暖平流 风随高度逆时针变化-----冷平流
根据P0、P1层上地转风的方向定出 热成风方向，根据背风而立高温在右，画出等温度线。根据地转风方向和等温度配置情况可知气层间温度平流是冷是暖。
12、上层风逆转，下层风顺转，气层是稳定还是不稳定？上层风顺转，下层风逆转，气层是稳定还是不稳定？为什么？
上层风逆转，下层风顺转，气层不稳定，因为上层风逆转有冷平流，上层温度降低，而下层风顺转有暖平流，下层温度升高，下暖上冷，暖空气上升，冷空气下沉，所以不稳定。
上层风顺转，下层风逆转，气层稳定，因为上层风顺转有暖平流，上层温度升高，下层风逆转有冷平流，下层温度降低，下冷上热，所以稳定。
13、地转偏差对水平速度散度及垂直运动有何作用
14、地转偏差重要性表现在何处？解释摩擦层和自由大气中地转偏差物理意义
地转偏差定：:实际风与地转风的矢量差称为地转偏差 ，地转偏差很小，但很重要： （1）引起 ? h 的变化 V ?t地转偏差对大气运动的演变有极为重要的作用。地转偏差使空气微团穿越等压线引起质量的重新分布，造成风压场的变化，是天气系统演变的一个动力因子。 （2）可以引起辐散和辐合
?h?Vg?0
Vh?D?Vg??h?Vh??h?D??h?Vg??h?Vh??h?D
地转偏差的辐散或辐合实际是水平风的辐散或辐合。
????1?D?V?Vg??k?Ff摩擦层中的地转偏差 地转偏差指向摩擦力方向右侧。摩擦层中由于摩擦作用，低压辐合上升，高压辐散下沉。
北半球,摩擦层中,风向指向低压
自由大气中的地转偏差，加速度引起的地转偏差D
地转偏差垂直于加速度的方向，并指向加速度方向的左方(图1.35)，其大小为： 15、在讨论地转偏差时，反映在自由大气中的低层和高层各以什么为主？
16、解释处在高空槽前脊后这块区域高低层辐合辐散情况（要求用地转偏差概念解释）
由于槽脊自西向东移动，槽前脊后必有负变压发生，有变压风的辐合；槽后脊前有正变压发生，有变压风的辐散。
槽前脊后区有切向地转偏差辐散，槽后脊前区有切向地转偏差辐合。
由于槽前脊后的上部等高线辐合有指向低压的法向地转偏差，下部等高线辐散有指向高压的法向地转偏差，所以槽前脊后有法向地转偏差的辐散，而槽后脊前有法向地转偏差的辐合。 一般来说，中纬度对流层中，高层以法向和切向地转偏差造成的辐合辐散为主，低层以变压风造成的辐合辐散为主，所以在高层槽前脊后辐散，槽后脊前辐合；在低层槽前脊后辐合，槽后脊前辐散。因此，槽前脊后低层辐合，高层辐散，有上升运动；槽后脊前低层辐散，高层辐合，有下沉运动
1、 气团的概念。锋，锋面，锋线，锋区含义是什么？
1.定义：气象要素分布比较均匀的大范围的空气团。 2.尺度：水平方向数千公里，垂直范围可达几公里到十几公里，3.气团控制的天气：水平方向：天气现象基本相同，温湿分布均匀；垂直方向：气象要素分布相同（包括稳定度）
1、锋： 冷暖气团相遇，存在一个狭窄的过渡带，此过渡带随高度向冷区倾斜，称此过渡带为锋。 2、锋面：在近地面层中过渡带宽约数十公里，在高层可达200-400公 里。宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。人们常把它近似地看成一个面，即锋面。
靠近暖气团一侧的界面叫锋的上界，靠近冷气团一侧的界面叫锋的下界。上界和下界的水平距离称为锋的宽度。
3、锋区： 锋面与空中某一平面相交的区域称为锋区(上界和下界之间的区域)。 4、锋线：锋面与地面的交线。
3、锋在空间状态为什么会随高度往冷的方向倾斜？
t0时刻，冷暖不均，ρ冷〉ρ暖，p冷〉p暖，水平气压梯度由冷指向暖，在水平气压梯度力的作用下，空气由冷侧向暖侧运动，如图所示，地转偏向力A垂直速度偏向右。 随着时间的推移，冷空气逐渐楔入暖气团下方，抬举暖气团的力逐渐减弱，如图。 到某一时刻，抬举力为零，锋维持倾斜状态，向冷的一侧倾斜。
4、对锋面坡度公式进行讨论
以密度一级不连续模拟锋面，锋面坡度与其附近的气压场、风场和变压场特征 1.锋面坡度公式
由密度一级不连续，则有：锋区存在，锋区附近密度一级不连续，气压二级不连续
tg?N?1g1tg?L?g?2PF?2PN??x2?x2??F??N??x?x?2PL?2PF?2?x?x2??L??F??x?x
2.密度一级不连续模拟锋面，锋面附近气压场和风场特征
气压场：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，反气旋式曲率比锋区外小得多 锋附近水平方向风场特征： 风场呈气旋性弯曲或 气旋性切变
锋附近风场垂直分布特征：锋区中温度水平梯度大于两侧，锋区中热成风比锋区外大得多，所以风垂直切变大风随高度顺转，暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区；风随高度逆转，冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区；热成风很大而无明显平流，可能是静止锋。
变压场特征：变压梯度不连续，变压风也不连续；地面锋区中，等变压线密集，锋区外，等变压线稀疏，变压值比较小。
5、请用锋面坡度公式解释锋面附近气压分布特征
气压场：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，反气旋式曲率比锋区外小得多
6、锋面附近要素场的特征是什么？锋面附近气压场、变压场、风场特征如何？（以密度零级和一级不连续不连续模拟锋面） 一、锋面附近温度场的特征 1、水平温度场特征
①地面图： 锋附近温度水平梯度大，平均约5-6 ℃/100公里
②高空图：高空锋区为等温线的密集带，该密集带向冷区倾斜，与地面锋线平行。锢囚锋在高空图上有暖舌，暖舌两侧等温线密集。