第三章运动学特征参量的计算 天气学诊断分析课件
动力气象课件
：对流变化项（convection ）
：个别变化项
下面对i , j , k 的个别变化分别进行讨论： d i i i i i a) u v w dt t r cos r r
r cos
由图1.7a可知： i i 1 lim lim r cos 0 r cos 0 r cos r cos i 因 0时， 的方向指向地轴，由图1.7b可知： r cos i 1 (sin j cos k ) r r cos r cos i i i di u 另外， 0，故： (sin j cos k ) (1.31) t r dt r cos
式中
d dt
t
u
a cos
v
a
w
z
(1)含有 1/r (1/a) 的各项力为曲率项力
2 2 2 uvtg uw u tg vw u v Fr ( )i ( ) j( )k a a a a a
(2)在靠近极地附近, tgφ具有不可忽略的量级。
u v r
2
1 p
r
g fu N r
或者写成下列运动方程：
du uvtg uw fv fw N dt r cos r r 1 p
1 p fu u tg
2
dv dt
r
1 p
r
vw r
N
dw
2 2 u v g fu Nr dt r r
由于r=a+z (a=6371km为地球半径), 90%以上的 大气质量集中在20km以下的气层内, z/a=20/6371
天气学诊断分析第1--5章
维展开式是：
f x x f x
df
dx
d2f x x dx2
x2 d3f
x
2!
dx3
x3 x 3!
它表示间隔为Δx的离散点f(x+Δx)和f(x)之间 与导数f´(x),f’´´(x) ，……的关系。在理论上， 其展开式是精确成立的。
各种差分公式都是由泰勒 （Taylor)展开式来构成。
x
(2x) 3 3!
(1.1.3) (1.1.4)
• (一）两点式差分方案 • 将（1，1，1）式移项并整理,可得
dA dx
x
Ax
x
x
A(x)
d2A dx 2
x
x 2!
d3A dx 3
x 2 x 3!
• 略去方栝号內高阶微商项。得一阶微商的向前差分方案
• •
dA dx
x
Ax x A(x)
（三）用几何图形直观地理解，上述几种一阶微 商(导数) 差分方案的精度。如图2所示：
• A(x)的一阶导数是表示，A(x)曲线在 x 点的切 线L0的斜率.向前差
• 分两点式是表示直线 • L1的斜率。向后差分 • 两点式是表示直线L2 • 的斜率。三点式（中 • 心）差分是表示直线 • L3的斜率.可见，L3 与L0的斜率误差较小, • 其它的误差都较大.
Ax x Ax dA
dx
x
x
d2A dx 2
x
x 2 2!
d3A dx 3
x
x 3 3!
• • 因为气象要素场多呈现波动规律,因此我们可以 • 假定: A(x)=BSin(2πx/L), • 式中L为A要素场的波长, B为其振幅。
• 其一阶微商是 • A'(x)=BCos(2πx/L) ·(2π/L), • 其二阶微商是 • A''(x)=-BSin(2πx/L) ·(2π/L)², • 其三阶微商是 • A'''(x)=-BCos(2πx/L) ·(2π/L)³.
天气学分析诊断 1、 绪论 1
❖
❖在精密地分析所求得的各物理量的 空间分布特征后，分析它们和天气 系统发生。
❖发展的关系，以及和诊断对象的联 系等等，得出灾害性天气发生和发 展的三度空间物理图象。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
❖王式功，天气学与诊断分析，兰州 大学
❖周军，天气学诊断分析，南京信息 工程大学，1986
❖朱乾根，天气学原理和方法，气象 出版社，2007；
散度
流体为不可压缩时，即密度不变有：
V O u v w o x y z
上式将水平风场与垂直运动联系了起来， 在大气中进行垂直运动的观测是困难的， 可以上式，用水平风速分布采推断垂直运动。
涡度的形成
产生了顺时 针旋转
T=T0
T=T1
z
v x
u y
❖在天气分析和预报中有一些物理量 是十分重要的，如涡度、散度、垂 直速度、水汽通量和水汽通量散度， 以及各种能量场等等。
❖反映各气象要素场之间关系的，不 含有对时间微商项的方程称为诊断 方程。
❖研究这些物理量的计算方法、分析 其空间分布特征以及它们和天气系 统发生、发展的关系等等称为诊断 场的分析，简称为诊断分析。
❖诊断分析的方法，原则上适用于大 气科学的所有领域(如对各种灾害性 天气的分析)。
❖被诊断的对象不同，计算和诊断的 重点也不尽相同。
❖诊断方程的形式应便于计算，使计算 在允许的精度范围内愈简单愈好。
❖在具体计算时，如果诊断方程是微分 式，则需用差分近似地代替微分，将 其转化成计算数学表达式。然后编程 计算得出物理量的三度空间数值分布。
天气诊断分析
天气诊断分析内容简介本书简明介绍了天气分析和预报中各种常用物理量场特别是涡度、散度、垂直速度、水汽通量散度、能量场、Q矢量、位涡度、条件性对称不稳定、粗Ri数、螺旋度、能量-螺旋度指数、雷暴大风指数等的诊断分析方法和数值预报产品的应用技术。
全书约13万字，共分八章。
可做为高等院校大气科学专业本科生的教材，也可供相关专业的教师、研究生及气象台站预报人员使用。
前言诊断分析方法是大气科学研究中常用的一种方法。
在天气分析中有一些十分重要的物理量，如涡度、散度、垂直速度和水汽通量散度以及各种能量场等等，这些物理量与一般的气象要素(温、压、风、湿)不同，它们通常是无法由观测直接得到的，而必须通过其它要素由计算间接获得。
这些物理量在某时刻的空间分布被称为“诊断场”。
诊断场和预报场是不同的，预报场是对未来时刻某物理量场的预报结果，在反映大气环流演变的流体动力学天气方程组中有一些十分重要的物理量即属于可以通过时间积分作预报的“预报方程”一类；而诊断场是物理量方程中不含有它对时间的微商项。
反映各气象要素场之间关系的不含有对时间微商的方程称为“诊断方程”。
研究这些物理量的计算方法、分析其空间分布特征，以及它们和天气系统发生、发展的关系称为诊断场分析。
诊断分析方法是加深认识天气系统及其发生、发展过程的一种重要途径。
可应用于大气科学中的各个领域，如气候诊断分析，大气环流模式和天气预报模式的诊断分析以及物理量场的诊断分析等等，随着计算机的发展和普及诊断分析方法已在气象台站业务中得到广泛应用，并且越来越受到广大气象工作者的重视。
本书着重介绍天气分析和预报中各种物理量场的诊断分析方法，其中不少是作者近年来在科研中改进应用的新方法。
由于作者学术水平的限制，可能会有不少错误和不妥之外，欢迎广大读者批评指正。
目录第一章地图投影 (1)§1.1 正形投影的基本关系 (2)§1.2 兰勃托投影 (4)§1.3 极射赤平投影 (4)§1.4 麦开脱圆柱投影 (5)第二章资料处理和客观分析 (6)§2.1 资料处理 (6)§2.2 客观分析 (12)第三章基本物理量的计算 (24)§3.1 表示空气湿度的物理量 (24)§3.2 运动学量的计算 (38)第四章垂直速度的计算 (45)§4.1 个别变化法 (45)§4.2 动力学方法 (48)§4.3 运动学方法 (54)§4.4 从降水量反算大气的垂直速度 (57)第五章湿度场分析 (59)§5.1 水汽通量 (59)§5.2 水汽通量散度 (60)§5.3 水汽净辐合的计算 (61)§5.4 降水率P的计算 (63)§5.5 总降水量的计算 (67)§5.6 降水效率 (67)第六章稳定度和能量分析 (69)§6.1 稳定度分析 (69)§6.2 能量分析 (74)第七章若干诊断量的分析应用 (78)§7.1 Q矢量分析 (78)§7.2 位涡思想的应用 (89)§7.3 条件性对称不稳定 (97)§7.4 强对流天气分析预报中新近引入的几个参数 (105)第八章数值预报及其产品应用技术 (115)§8.1 概述 (115)§8.2 数值预报产品的接收和预处理 (119)§8.3 数值预报误差的分析和订正 (120)§8.4 数值预报产品的定性应用方法 (128)§8.5 数值预报产品的定量应用方法 (131)§8.6 综合集成方法 (151)思考题 (158)编制程序题 (159)主要参考文献 (161)第一章地图投影诊断分析中需要计算某些物理量(如涡度、散度等)的空间导数，如何计算，这就涉及到坐标的选取问题。
专题三 大气运动与天气.doc
专题三大气运动与天气、气候[明确选考要求][构建知识体系]考点一大气受热状况与气温[典题领悟]【典例1】(2017·全国卷Ⅰ，9～11)我国某地为保证葡萄植株安全越冬，采用双层覆膜技术(两层覆膜间留有一定空间)，效果显著。
下图中的曲线示意当地寒冷期(12月至次年2月)丰、枯雪年的平均气温日变化和丰、枯雪年的膜内平均温度日变化。
据此完成(1)～(3)题。
(1)图中表示枯雪年膜内平均温度日变化的曲线是()A.①B.②C.③D.④(2)该地寒冷期()A.最低气温高于－16 ℃B.气温日变化因积雪状况差异较大C.膜内温度日变化因积雪状况差异较大D.膜内温度日变化与气温日变化一致(3)该地可能位于()A.吉林省B.河北省C.山西省D.新疆维吾尔自治区解析第(1)题，材料中提到我国某地为保证葡萄植株安全越冬，采用双层覆膜技术效果显著，说明①②为覆盖地膜的膜内平均温度日变化曲线，排除③④。
又根据枯雪年降水少，昼夜温差较大，丰雪年降水多，昼夜温差小，可进一步判断：①为丰雪年覆盖地膜的膜内平均温度日变化曲线，②为枯雪年覆盖地膜的膜内平均温度日变化曲线，因此答案选B。
第(2)题，由图可知，图中的曲线示意当地寒冷期(12月至次年2月)的平均气温日变化，不能确定当地最低气温，因此A错；丰、枯雪年的平均气温日变化(即平均气温变化状况和昼夜温差)大致相同，因此B错；膜内温度日变化丰雪年小于枯雪年，主要是由于丰、枯雪年积雪厚度存在较大差异，因此C正确，D错误。
第(3)题，本题考查时间的估算。
一般来讲，某地日最高气温一般出现在当地地方时14时，而此时北京时间是16时左右，说明该地比北京时间晚2小时左右，相对于120°E偏西30°左右，当地经度大约为90°E，结合选项只能是新疆维吾尔自治区，因此答案选D。
答案(1)B(2)C(3)D人地协调观运用双层覆膜技术，克服不利自然条件发展农业，体现了人地协调观综合思维读数据统计图，结合大气受热过程原理，判断曲线类型，进而判断气温变化特征和区域位置区域认知通过寒冷期丰、枯雪年的平均气温日变化和丰、枯雪年的膜内平均温度日变化判读区域位置地理实践力判读数据统计图，运用所学区域地理知识推测地理位置1.(2019·吉林长春市调研)下图为某一地区某月等温线(℃)分布图，图中P处因受地形影响气温出现异常，回答(1)～(2)题。
第3章 大气的运动(学生版)-【高中地理知识总结】(人教版选择性必修1)
第一节常见天气系统知识点1：锋与天气1．气团(1)概念：水平方向上【】、【】等物理性质比较均匀，垂直方向上物理性质也很相似的大范围空气。
(2)分类及天气①分类：温度比移经地区气温【】的气团叫【】，比移经地区气温【】的气团叫【】。
①天气：单一冷气团或暖气团控制的区域，天气现象单一，多【】天气。
2．锋面(1)概念：当冷、暖两种性质不同的气团接触时，它们之间就会出现一个交界面，叫作【】，如图中B。
锋面与地面相交而成的线，叫作【】，如图中C。
一般把锋面和锋线统称为【】。
(2)天气特征锋面两侧的【】、【】、【】差别很大，锋面附近常伴有云、大风、【】等天气现象。
知识点2：锋的类型根据锋面两侧冷、暖气团的移动方向，可把锋分为【】、【】、【】等。
冷锋暖锋准静止锋概念【】主动向【】方向移动的锋【】主动向【】方向移动的锋冷、暖气团势力相当，使锋面移动幅度很小的锋Chapter 3第三章大气的运动冷气团密度【】，在锋面【】；暖气团密度【】，在锋单一暖气团控制，单一冷气团控制，知识点1.低气压(气旋)（1）低气压：在等压线分布图上，凡等压线闭合，中心气压【】四周气压的区域，叫作【】，简称低压。
（2）气旋：在水平气压梯度力的作用下，低压的气流由四周向【】流动，受地转偏向力影响，低压的气流在北半球【】偏转，按【】方向流动(南半球相反)，大气的这种流动叫【】。
（3）天气：低压中心形成【】气流，常出现【】天气。
2.高气压(反气旋)（1）高气压：在等压线分布图上，凡等压线闭合，中心气压高于四周气压的区域，叫作【】，简称高压。
（2）反气旋：高压气流由【】流出，在北半球按【】方向旋转流出(南半球相反)，这种环流系统与气旋相反，叫【】。
（3）天气：高压中心形成【】气流，天气【】。
一、我国东部锋面雨带的推移规律(1)锋面类型北进过程主要是暖锋，南退过程主要是冷锋，6月江淮流域主要是准静止锋。
(2)正常年份雨带推移规律5月：南部沿海进入雨季；6月：长江中下游地区形成梅雨；7～8月：雨带移至华北、东北地区；9月：雨带南撤；10月：雨季结束。
51运动学特征参量的计算讲解
王咏青 （2010年10月） 南京信息工程大学
天气学诊断中的另一个重要内容是借助高度场或 风场等方面的原始资料，求取各种运动学特征参量， 以此来揭露或说明某些天气过程中伴随的动力学实 质。这类工作在现代天气学研究中使用相当广泛，是
天气专业本科毕业生必须掌握的基本技能。
本章主要介绍这些特征参量的计算方法计算技 巧。
球坐标中涡度的表达式为：
v u u tan x y a
（5.1.8）
推导见吕美仲《动力气象学教 程》，2004版：24-28
球坐标中涡度的表达式为：
v u u tan x y a
（5.1.8）
推导见吕美仲《动力气象学教 程》，2004版：24-28
位。
求出的涡度以秒-1 为单位。
二、球坐标中涡度的计算
如果已知的 u, v 分量是按地球上经纬度给出的， 则最好使用球坐标中的涡度计算公式来求取不同经纬 度点上涡度的值，球坐标中涡度的 a
写成差分形式则为
v u u tg x y a
多数是等压面上的，所以经常遇到的是后一种计算。
在已知等压面高度的水平分布以后，地转风可以 从下式中直接求得：
9.8 H 9.8 H ug f y f y 9.8 H 9.8 H vg f x f x
f
是地转参数，对于纬度为 的地方 f 2 sin ，
式中 x, y 应是以米为单位的差分距离。
对于经纬度网格，上式又可以改写为：
1 vi 1, j vi 1, j ui , j 1 ui , j 1 i , j 2ui , j tan j cos j 2a
《高等天气学》课件
THANKS
感谢观看
总结词
天气学在人类生产生活中具有重要意义，它关乎人类 生存和社会发展。
详细描述
天气学的研究成果对于保障人类生命财产安全、促进 经济发展和提高生活质量等方面具有重要作用。例如 ，准确的天气预报可以帮助人们提前做好应对措施， 减少自然灾害造成的人员伤亡和经济损失；气候变化 研究有助于人们更好地了解地球气候系统的运行机制 ，为应对全球气候变化提供科学依据；而空气质量监 测和污染防治则直接关系到人们的健康和生活质量。
气候变化与极端事件 未来天气预报将更加关注气候变 化和极端事件的影响，为应对全 球气候变化提供科学支持。
精细化预报 随着观测技术和数值模式的进步 ，天气预报将更加精细化，能够 提供更高时空分辨率的预报结果 。
集合预报 集合预报方法将克服单一预报的 不确定性，提供更全面的概率信 息，提高决策服务的可靠性。
准确率。
风场分析
总结词
风场分析是高等天气学中研究天气系统的重要方法之一，它通过对大气的风速、 风向等气象要素的分析，揭示天气系统的演变规律。
详细描述
风场是指大气中风的分布和运动状态，其形成和发展与天气系统的演变密切相关 。风场分析主要研究风速、风向的变化规律、风场的结构特征等方面。通过对风 场的分析，可以深入了解天气系统的变化机制，提高天气预报的准确率。
高等天气学
contents
目录
• 天气学概述 • 天气系统的基本理论 • 天气现象与天气系统 • 数值预报与天气模型 • 天气预报的现代技术 • 高等天气学的应用与发展趋势
01 天气学概述
天气学的定义与特点
总结词
天气学是一门研究大气状态、变化及其与地球表面相互作用的科学。它具有综合性、实践性和动态性的特点。
最新02运动生物力学参数测量ppt课件
红外光点摄像系统（左为反射标志点配置示例，右为摄像头）
Vicon多机同步运动数据收集系统结构
录像解析获得的参数举例（跳高倒一步及起跳技术运动 学分析）：
1.时间参数：缓冲时间、起跳时间；肢体摆动时相
2.空间参数：步长，H1/H2/H3；身体倾角、缓冲过程和 起跳过程的各关节角度；起跳角、腾起角等
汤主之。 • 会用附子、干姜治疗口腔溃疡一种境界
五倍子泻心汤
• 方药组成： • 五倍子6g 黄连6g 黄芩10g 大黄3g • 薄荷6g 淡竹叶10g • 柴胡6g 金银花10g 葛根10g • 病症：疱疹性咽峡炎，疱疹性口腔炎（黄
甡老师方）
半夏泻心汤
• 方药： • 清半夏18g 黄芩10g 黄连3g 干姜6g • 党参10g 炙甘草6g 大枣10g • 病症：小儿呕吐，急慢性胃炎，胃脘部痞
What we get from force platform?
FzFoot
FyFoot
FxFoot FyPlat
MyPlat
MxPlat FxPlat
MzPlat
FzPlat
瑞士奇石乐KISTLER 美国艾里尔AMTI
2.肌肉力测量
实
简单测力计
验 室 肌
握力计、背力计、 钢丝绳张力计
肉
力量测量系统
（松井秀治，15） （汉纳范，15） （扎齐奥尔斯基，16） （郑秀媛，16）
二、运动学参数测量
（一）运动学参数（指标）
质点位置矢量（位矢、矢径）：用来确定某时刻质点位 置（用矢端表示）的矢量。
运动函数机械运动是物体（质点）位置随时间的改变。
在坐标系中配上一套同步时钟，可以给出质点位置坐标和
时间的函数关系— 运动函数（function of motion） 。
第二章 温湿特征参量的计算 天气学诊断分析课件
•
T 1000 0.286 P
TL
1000 PL
0.286
(2,5,6)
•
q 0.622e 0.622eL
P - 0.378e PL 0.378eL
(2,5,7)
•
eL
6.1078exp
aTL
TL
273.16
b
(2,5,9)
• 以上方程组中有三个方程，包含三个未知量 TL ，PL ，e L .
相当位温 e 是：未饱和湿空气(T, Td) , 如下图(书中
图4)所示.从初始高度P开始，先沿干热绝上升到达凝结
高度 PL(此时所具有的温度，称为抬升凝结温度 TL后，
再沿湿绝热上升，等到全部水汽凝结尽，所有的潜热均
释放出来，且全部凝结物均落出该气块之外后，再沿干
绝热压缩到1000hPa 时, 所具有的温度, 称为相当位温 e
• 原则上是可以求解的。但是直接求其解析解是比较复杂
• 的。而用迭代法求解则相对容易些。在讲解迭代法之前,
• 应先分析这三个变量和三个方程有什么特点及其图形特
• 征。这三个变量，其实只有 PL 和 TL 两个是真正的变量,
• 而 e L可由 TL 唯一决定。以下分析(2,5,6)和(2,5,7)式
•
q=0.012331克/克 如何输出这个比湿q计算结果值，由于原始参加运算的温 度和气压值,它们都只有三位有效数, 因此,比湿 q 也只能 有三位有效数.再考虑到比湿 q 值很小，并一般习惯取小 数一位的做法。这样,上述的计算值应取
q=12.3× 10克3/克，或 q=12.3 克/千克。 即选取多大的比例单位输出，取决于它的数值大小，并取 小数一位为原则。
• 还是可信的。计算结果有效位数减少了一位，其
2020_2021学年新教材高中地理第三章大气的运动第三节天气系统课件湘教版选择性必修一
) B.暖锋 D.冷锋
) B.干旱 D.雾霾
【思路点拨】解该类题应从以下几点入手: (1)判断气温、气压、天气状况的变化特点,确定天气系统。 (2)由判断出的天气系统,推断可能带来的灾害。 【解析】(1)选D,(2)选C。第(1)题,读图,该天气系统过境前,天气晴朗,气温较 高,过境时有降雪天气,过境后天气晴朗,气温下降,影响该时段天气状况的天气 系统是冷锋。暖锋过境后气温升高。准静止锋出现连续降水天气。第(2)题,2 月北方仍是冬季,该天气系统过境,是冷空气南下,可能带来的灾害是寒潮。我 国冬季不受台风影响。有降雪天气,不会发生干旱。冷锋过境有大风天气,且降 水天气空气中凝结核少,不易形成雾霾。
(3)判断冷暖空气(气团):“北冷南冷”。确定了南北半球后,北半球锋面北侧 为冷气团,南半球锋面南侧为冷气团。如上图若为北半球时,E、H、K为冷气 团,M、N、F为暖气团。 (4)确定锋面性质:“东暖西冷”。南北半球的锋面气旋的东侧锋面均为暖锋, 西侧均为冷锋。如上图无论是南半球或是北半球,CD均为暖锋,AB均为冷锋。 (5)确定锋面的移动方向:“北逆南顺”。北半球锋面逆时针方向运动,南半球 锋面顺时针方向运动。如上图若在北半球则锋面AB、CD均逆时针方向运动。
【解析】(1)选 A,(2)选 B。第(1)题,等压线越密集,水平气压梯度力越大,风 力越大,图中,甲地是甲、乙、丙、丁四地中等压线最密集的,因此水平气压梯 度力最大,风力最大。第(2)题,甲地受高气压控制,盛行下沉气流,天气晴朗。 此时是12月份,是冬季,乙地位于冷锋锋后,是冷锋的主要降水区,可能存在降雪。 丙丁均受暖气团控制,天气晴朗,不会有降雪。
【典例示范】 天气是指某一个地方距离地表较近的大气层在短时间内的具体状态;而天气现 象则是指发生在大气中的各种自然现象,即某瞬时内大气中各种气象要素空间 分布的综合表现。下图是我国北方某地2020年2月19日-24日天气状况示意图。 读图完成(1)、(2)题。
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p x y 求 p 的积分。并把大气分成 N 层(如图3,6,1). 积分
从p k-1到kk-1Pk p，d则p有ppkk1 x u y vdp
便可得到高度上的垂直速度 k
kkk1 11 2ppD kk1kD xuk1 yvpdp 注意：PkPk-1p
k1Dkp
(3,6,1)
式中 度.
•
§3.5 用三点法计算水平散度
• 三点法计算水平散度，是用邻近的三个测
• 站点风资料，就可以计算这三个测站点范围内平
• 均的水平散度。其基本原理：是假定风场在这三
• 个点内是线性分布。在这个假定下，可以推导出
• 多种形式的计算散度公式。它的优点是计算方法
• 相对简单些。但其缺点是误差较大，一般不采用
D pkP 12。k 1 D 根 k是P 据k D k天k与1气k-资1高料度情层况间，平首均先散计算
各层的风场散度D, 然后按以下步骤进行：
88 50 5 0 0 0 1 21 2D1 D 0100 00D 08 D 58051015500
1 21 2D D D D115500 770000 Dk1288 Dk55D0k0 1
v
dd 是风向，单位是度。
dd u 东
•
§3.3 实测凤涡度的计算
• 实测凤涡度 公式为
•
v u
x y
• 其差分公式在i,j网格坐标中为
•
i ,j v i 1 ,j v i 1 ,j u (i , 3j ,1 3 ,1u )i ,j 1 / 2d
•
• 其中d为网格距，在计算大尺度系统中d 取百公
进行其它的计算。
u 和 v 分量的定义，通常指风的向东和向北的分
量。而风向是指风的来向。所以它们的关系式
是：
u = ff Sin (dd – 180 ) = - ff Sin dd 北
v = ff Cos (dd – 180 ) = - ff Cos dd dd-180
式中 ff 是全风速，单位为 米/秒。
一，用运动学方法求垂直速度的公式
该方法的理论基础是：对P坐标的连续方程
u v 0
p x y
求 p 的积分。并把大气分成 N 层
（如图3,6,1).
N N
Pn
k k
k -1 k-1
Pk Pk-1
2
P2
1
P1
0 0
P0
图3,6,1
一，用运动学方法求垂直速度的公式
该方法的理论基础是：对P坐标的连续方程
• 这个方法。
• §3.6 用运动学方法计算大气垂直速度 • 大气中垂直运动，对天气演变具有重要作用。 • 目前还无法直接测量到这个垂直速度。通过理论 • 方法，计算大气垂直速度，是诊断分析中十分重 • 要一项工作。 • 目前计算垂直速度的方法大致有以下四种： • 1，绝热法； • 2，求解ω方程； • 3，从降水资料反算垂直速度； • 4，运动学方法；
代表性误差（包含有局地地形影响和中小尺度天气的观 测值),有资料传递误差. 根据研究，实测风如果有10%的 误差, 则可能造成散度计算值有40%的误差, 甚至100%
的 误差.再用这样的散度值对P求积分，由于误差的积累作 用，使ω的计算值误差更大，到高层甚至失去可信度.
2，差分方案的误差。 3、从计算方法上看，存在数学方法与物理不一致问题. 从数学上看连续方程是对P作一阶导数的方程，对它求积 分只需要一个边界条件就求得垂直速度ω值。而从物理 上看，对于垂直速度，大气存在上下两个边界条件。数
(3,4,3)
• 其中 x 轴指向东，y轴指向北，a为地球半径，
• φ为所计算格点的地理纬度。 ∂x=a ∂λcosφ,
• λ为所计算格点的地理经度, ∂y=a ∂φ.在计算
• 区域较大，如千公里，则应用球坐标公式进行计
• 算. 其球坐标中的差分公式为
D i,j 2 1 a u i 1 ,jc u o i 1 j,jsvi,j 1 vi,j 12 vi,jtg j
(垂直速度单位：hPa/s)
通常要求ω值输出单位为 10h3Pa/s ，式中 0
通常指地表面强迫上升或下沉运动。在地表平坦 地区常取 0= 0 ；在山区要考虑地形作用。
§3.7 运动学方法中散度和垂直速度的修正方案 误差问题：上述求散度和求垂直速度的公式,似乎 求得D和ω的值应该是比较准确的。但是实际计算 结果，表明按上述方法计算所得结果，往往会 有 很大误差。特别是在高层误差更大。
• 里(10⁵米)为单位较为方便。u, v 取米/秒为单
• 位，涡度 取 10¯⁵ 秒¯¹为单位输出。
• 涡度在天气学理论中是一个很重要的物理量，
• 它直接表示风场的气旋与反气旋运动，在地转风
• 近似条件下它又可代表低压与高压系统。
• 在球坐标中实测凤散度 D 公式为
• •
Duvvtg
x y a
一，如何判断所计算的垂直速度值有误差？ 根据连续方程所表达的大气补赏运动原理
及实际观测资料表明：在大气对流层顶部或平流层
内，大气的垂直速度接近于零，即 N 0 。而如果计 算出的 N 不等于某个理论上认为正确的值( N ~0),
则可判断必有误差。
二，计算结果出现误差的原因分析。主要有： 1，实测风资料有误差。其中有观测误差， 有资料
学是方法,它要解决物理问题,必须用好物理条件才可以.
三，对水平散度和垂直速度计算值的修正方案之一
•
第三章运动学特征参量的计算
• 本章所介绍的各类运动学特征参量的定义和
• 计算公式，在“天气学原理”和动力气象学“中 都
• 已讲过。本章的重点在于讲解，这些量的计算方
• 法和技巧。相应地讲解一些可供使用的源程序。
•
§3.2 水平凤速的分解
实测凤资料常常只提供风向和全风速两种资料,
而诊断分析常常要先求出 u , v 两种分量后, 才能
885500 770000 Dk 12Dk Dk1
50 0 70 01 2D70 0D500 200
1 2 1 2D D D D 220000 3300 50 0 0070 05 1 25D 07 00 0 00D500 2
0
550000
0330000Fra bibliotek2200 0 0 3300 0 0 1 21 2D D 33 0 0 0 D 0D 20 20 010 10000