天气学原理

南京信息工程大学

天气学原理课程教案

课程名称：天气学原理

英文名称：Principle of Synoptic Meteorology

总学时：60学时（其中：上课60学时，另考试2学时）

课程简介：天气学原理课程是大气科学专业的重要专业基础课程之一。在先行课必修后，系统讲授大气运动、天气系统、大气环流、天

气形势及天气要素预报基本的天气学和有关的大气动力学理论如大气运动基本方程组、尺度分析和方程组简化、风压场关系、涡度方程。位势倾向方程和ω方程等。初步掌握天气分析和天气预报的基本原理和基本方法，为进一步学习“动力气象学”，“中国天气”，“中长期天气预报”，“中尺度天气学”，“热带天气学”，“高原天气”，“诊断分析”以及“气象统计预报”“数值天气预报”等专业课奠定必要的基础。教材：《天气学原理与方法》.第三版 .气象出版社.朱乾根等编著

参考书：

（1）J.R.Holton, An Introduction, to Dynamic, Meteorology, Second edition, Academic press, Inc.1979.

（2）动力气象学，上海科学技术出版社，1983，伍荣生等。

授课对象：大气科学专业2001级（2003.9~12月使用）

拟用教学手段：主要采用传统板书形式

第一章大气运动的基本特征（16学时）

重点：

描述大气运动的基本定律；“P”坐标系的特点及该坐标系的方程组；地转风、梯度风概念及关系式及其在天气分析中的应用。难点：

1.建立大气运动基本方程组

2.实际工作中高空分析等压面图而不分析等高面图

3.地转风、梯度风、热成风、地转偏差在天气分析中的应用

主要内容：

1.1 旋转坐标系中运动方程及作用力分析（2学时）

牛顿第二定律，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

1.2 基本方程组（3学时）

三个运动方程，状态方程，质量守恒 连续方程，热力学能量

守恒方程6个基本方程的推导

1.3 大尺度系统运动的控制方程（2学时）

大气运动特征尺度及分类，运动方程、连续方程和热力学能量

方程的简化

1.4 “P”坐标系（2学时）

“P”坐标系的定义及其优越性，“P”坐标系中的运动方程、连

续方程及热力学能量方程

1.5 地转风、梯度风（3学时）

地转风平衡、梯度风平衡的定义、表达式及其推导，地转风、梯度风的比较及各自的实际意义

1.6 热成风（2学时）

热成风的定义、表达式及其推导和实际意义

1.7 地转偏差（2学时）

地转偏差的定义，摩擦层和自由大气中的地转偏差的讨论

第二章 气团与锋（10学时）

重点：

锋的概念及锋三度空间的建立；锋及锋面附近气象要素场的特征；锋生、锋消公式的物理意义及定性分析应用。

难点：

1.锋三度空间建立；

2.锋生、锋消动力学特点。

主要内容：

2.122.2⎫⎬⎭气团 （学时）锋的概念及锋面坡度 2.3 锋面附近气象要素场特征（

3.5学时）

锋面附近温度场、位温场、气压场、风场、变压场特征，锋面天气

2.4 锋面分析（0.5学时）

简要介绍定锋步骤，详细放在天气学实习课中讲授（天气学分析课程有天气实习课）

2.5 锋生、锋消（4学时）

锋生、锋消概念及其运动学、动力学特点的讨论

第三章 气旋与反气旋（14学时）

重点：

涡度概念，涡度方程，位势倾向方程，ω方程的物理意义及其在分析温带气旋、反气旋发展机制方面的定性应用。影响我国温带气旋、反气旋的结构特征与活动规律。用位势涡度守恒原理解释天气系统在上山、下山变化

难点：

涡度方程，位势倾向方程与ω方程各项物理解释及其在分析槽、脊、温带气旋与反气旋发展机制方面的定性应用。

主要内容：

⎭

⎬⎫涡度与涡度方程类气旋、反气旋特征和分

2.31.3（4学时）

3.3 位势倾向方程与ω方程（4学时）

位势倾向方程与ω方程推导、各项的物理意义及其在分析温带气旋与反气旋发展机制方面的定性应用。

3.4 温带气旋与反气旋（4学时）

温带气旋生命史；温带气旋发展的动力和热力因子；

气旋再生与气旋族的概念（温带反气旋作简单介绍）

3.5 东亚气旋与反气旋（2学时）

影响我国的温带气旋、反气旋的结构特征与活动规律；南方气旋与北方气旋的定义、内容，重点介绍蒙古气旋和江淮气旋概况。

第四章 大气环流（6学时）

重点：

简要讨论大气平均环流基本特征、控制大气环流基本因子及大气环流基本模型

主要内容：

4.1 大气平均环流特征与季节转换（2.5学时）

大气环流的定义；对流层中部、底部平均的水平环流（冬三夏

四）；半永久性大气活动中心、大气环流的季节转换

4.2 控制大气环流基本因子与大气环流基本模型（2.5学时） 太阳辐射、地球自转、地表的不均匀性等基本因子和三圈环流

4.3 极地环流概况（结合天气实践寒潮中讲）

4.4 热带环流概况（结合天气实践低纬度讲）

4.5 西风带大型扰动（长波公式 1学时）

4.6 急流（自己看书）

4.7 东亚环流基本特征（自己看书）

第五章 天气形势及天气要素的预报（14学时）

重点：

用运动学公式预报槽、高低压中心移动及强度、高空形势预报及地面形势预报方程讨论。

难点：

1.高空形势预报方程的推导、定性分析与判断

2.地面形势预报方程的推导、定性分析与判断

主要内容：

5.1 天气系统及天气形势的天气学预报方法（14学时）

外推法和运动学方法（2学时）