动力气象学 引论(1.2)--思考题、习题
动力气象课后习题标准答案doc
动力气象课后习题标准答案.doc 动力气象课后习题标准答案1. 什么是动力气象学？动力气象学是研究大气运动和气象现象的科学。
它主要涉及大气力学、热力学和动力学等方面的知识，通过数学模型和物理规律来描述和预测大气中的各种运动和现象。
2. 什么是大气力学？大气力学是研究大气运动的科学。
它主要研究大气中的气体运动、气压分布、风场形成和演变等现象，以及它们与天气和气候的关系。
3. 什么是热力学？热力学是研究能量转化和热力传递的科学。
在动力气象学中，热力学主要研究大气中的能量转化和热力传递过程，包括辐射、传导和对流等，以及它们对大气运动和气象现象的影响。
4. 什么是动力学？动力学是研究物体运动的科学。
在动力气象学中，动力学主要研究大气中的运动方程和运动规律，包括质量、动量和能量守恒定律等，以及它们对大气运动和气象现象的影响。
5. 什么是大气稳定度？大气稳定度是指大气中的气块上升或下沉时，受到的抵抗力和推动力之间的平衡状态。
当气块受到的抵抗力大于推动力时，大气稳定，气块下沉；当推动力大于抵抗力时，大气不稳定，气块上升。
6. 什么是大气边界层？大气边界层是指大气中与地表直接接触并受地表摩擦影响的一层大气。
它的高度一般在几百米到几千米之间，对大气中的能量和物质交换具有重要影响。
7. 什么是风？风是指大气中的气体运动。
它的产生和变化与大气压力差、地转偏向力和摩擦力等因素有关，是大气环流和气象现象的重要组成部分。
8. 什么是气压场？气压场是指大气中不同地点的气压分布。
它是由大气中的气块运动和密度变化等因素引起的，对大气运动和天气变化具有重要影响。
9. 什么是风场？风场是指大气中不同地点的风速和风向分布。
它是由大气压力差和地转偏向力等因素引起的，是描述大气运动和气象现象的重要参数。
10. 什么是气象现象？气象现象是指大气中的各种现象，如降水、云层、气温和湿度等的变化。
它们是由大气运动和能量交换等因素引起的，对天气和气候的形成和演变具有重要影响。
动力气象-复习题20剖析
动力气象学习题集一、名词解释1.地转平衡：2.f平面近似：3.地转偏差：4.尺度分析法：5.梯度风：6.地转风：7.正压大气：8.斜压大气：9.大气行星边界层：10.旋转减弱：11.埃克曼抽吸：12.波包迹：13.环流：14.环流定理：15.埃克曼螺线：16.梯度风高度：17.非频散波：18.微扰法（小扰动法）：19.声波：20.重力外波：21.Boussinesq近似：22.正压不稳定：23.斜压不稳定：二、判断题1.中纬度地转运动准水平的原因之一是重力场的作用使大气质量向靠近地球固定边界一薄层中堆积，从而制约了铅直气压梯度，限制了大气运动的铅直尺度。
2.等压面图上，闭合高值等高线区域，等压面是下凹的，在闭合低值等高线区域，等压面是上凸的。
3.小尺度运动不满足静力平衡条件，但仍然可以用p坐标系运动方程组描述他们的运动规律。
4.压高公式说明，气层厚度正比于平均温度，气压随高度按指数单调递减，且平均温度愈低，气压随高度递减愈慢，反之亦然。
5.如果运动是绝热、无摩擦和定常运动，且周围无水汽交换，那么单位质量湿空气的显热能、位能、动能、潜热能之和守恒。
6.有效位能是动能唯一的“源”，但不是唯一的“汇”。
7.风随高度分布的对数定律是指在不稳定条件下，近地面层的风速分布特征。
8.不规则湍涡运动会引起动量和其它物理量的输送，它的最小单位是分子。
9.动力气象学是流体力学的一个分支。
10.物理量的空间分布称为物理量场。
11.气压梯度力反比于气压梯度。
12.速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。
13.笛卡尔坐标系中的三个基本方向在空间中是固定的，球坐标系中的三个基本方向随空间点是变化的。
14.大气运动被分成大、中、小尺度是按照时间尺度划分的。
15.当f处于系数地位不被微商时，取f=f0；当f处于对y求微商地位时，取d f/d y=常数，此种处理方法称为β平面近似。
16.连续方程一级简化后，说明整层大气是水平无辐散的。
气象学复习思考题答案
复习思考题第一章1.名词解释：气温垂直递减率P12 ，饱和水汽压P16，相对湿度P16 ，露点（温度）P17，饱和差P172.气候与天气有哪些不同？P23.平流层和对流层的主要特点有哪些？P11-134.臭氧，二氧化碳，水汽和气溶胶的气候效应。
P7-85.如何用饱和差（d）、露点温度（td）来判断空气距离饱和的程度？P17饱和差当空气饱和时，d=0；当未饱和时，d>0；当过饱和时，d<0。
6.已知气温和相对湿度以后，如何得出饱和水汽压、水汽压、饱和差、露点温度。
饱和水汽压与温度的关系P16水面：a=7.45 b=235 冰面: a=9.5 b=265露点温度第二章第三章1.名词解释太阳常数P36 、大气透明系数（P）P40 、太阳高度P32 、太阳直接辐射P39 、总辐射P42 、大气逆辐射P47 、地面有效辐射P47、地面净辐射P48、逆温平流逆温辐射逆温P78、活动积温有效积温P85大气之窗（8~12um处大气对长波吸收率最小，透明度最大，因此称此波段为“大气窗口”。
这一波段内的辐射，正好位于地面辐射能力最强处，所以地面辐射有20%的能量透过这一窗口射向宇宙空间。
）、2.太阳高度角计算公式中都包括哪些要素？P323.太阳辐射在大气中减弱的一般规律是什么？贝尔减弱定律的公式。
P414. 到达地面的太阳总辐射由哪两部分组成？试比较二者的异同及影响因子。
P39-425. 地面有效辐射的公式。
有哪些影响因子？P476. 地面净辐射公式和各项的意义。
P487. 画图并说明土壤温度的铅直变化类型。
P698. 写出地面（土壤）热量平衡方程和解释各项的意义。
P679. 常见的逆温有哪几种？P78 辐射逆温形成的条件是什么？天气:晴朗而有微风的夜晚，无云或云层很薄很高。
地形:在山谷或凹地、干燥地区有利于辐射逆温的形成。
10. 什么叫土壤日较差P68、气温日较差P74？影响土壤日较差、气温日较差的因子有哪些？P68 P7511. 如何计算活动积温、有效积温？P85积温在林业生产中有何意义？P87第四章大气中的水分1. 影响蒸发的气象因子有哪些？P89道尔顿定律。
动力气象课后习题标准答案
1、大气运动方程组一般由几个方程组成？那些就是预报方程？哪些就是诊断方程？答：大气运动方程组一般由六个方程组成，分别就是三个运动方程、连续方程、热力学能量方程、状态方程；若就是湿空气还要加一个水汽方程。
运动方程、连续方程、热力学能量方程就是预报方程，状态方程就是诊断方程。
2、研究大气运动变化规律为什么选用旋转参考系？旋转参考系与惯性参考系中得运动方程有什么不同？答：地球以常值角速度Ω绕地轴旋转着，所以任何一个固定在地球上并与它一道运动得参考系，乃就是一个旋转参考系。
为了将牛顿第二定律应用于研究相对于旋转参考系得大气运动，不但要讨论作用于大气得真实力得性质，而且要讨论绝对加速度与相对加速度之间得关系。
相对于惯性参考系中得运动方程而言，旋转参考系中得运动方程加入了视示力（科里奥利力、惯性离心力）。
3、惯性离心力与科里奥利力有哪些异同点？答：都就是在旋转参考系中得视示力；惯性离心力恒存在，而大气相对于地球有运动时才会产生科里奥利力。
4、重力位势与重力位能这两个概念有何差异？答：重力位势：重力位势表示移动单位质量空气微团从海平面（Z=0）到Z 高度，克服重力所做得功。
重力位能：重力位能可简称为位能。
重力场中距海平面z 高度上单位质量空气微团所具有得位能为Φ=gz，引进重力位势后，g等重力位势面（等Φ面）相垂直，方向为高值等重力位势面指向低等重力位势面，其大小由等重力位势面得疏密程度来确定。
所以，重力位势得空间分布完全刻划出了重力场得特征。
5、试阐述速度散度得物理意义？速度散度与运动得参考系有没有关系？答：速度散度代表物质体积元得体积在运动中得相对膨胀率。
因，故速度散度与运动得参考系没有关系。
8、计算45°N跟随地球一起旋转得空气微团得牵引速度。
答：由速度公式可知，牵引速度为：大小为；方向为向东。
19、证明相对加速度可写成4 20、对于均质流体（p=常数）证明有以下能量方程21、假设运动就是水平得，对于均质流体，证明水平运动方程可以改写为。
动力气象学习题2
第四章习题1. 证明在等压面坐标系中的地转风散度为xfa V g ∂Φ∂-=⋅∇φcot ，此处a 为地球半径，而Φ为纬度，在430N 处南风风速为10米秒-1时，问地转风的散度是多少？2. 距测站东、北、西和南方各50千米的风纪录为：900，10米秒-1；1200，4米秒-1；900，8米秒-1；600，4米秒-1。
计算测站上的近似水平速度散度值。
3. 假设习题2里给出的每个风速的误差为正负10%，问在最坏情况下，计算所得的水平速度散度的误差为百分之几？4. 一个无线电探空站上方各层水平速度散度值计算结果如下： 气压（毫巴）)10(15--⨯⋅∇秒h V 1000+0.9 850+0.6 700+0.3 5000 300-0.6 100 -1.0假设大气是等温的，温度为2600K,并令在1000毫巴上w=0，计算每层的垂直速度。
第五章习题1. 有一东风气流（即向西流动），风速向北以10米秒-1/500千米的变率减小，问围绕每边边长为1000千米的正方形的环流是多少？又正方形中的平均相对涡度是多少？2. 在300N 有一个半径为100千米的空气圆柱，其半径膨胀到原半径的二倍。
假如开始时空气是静止的，问膨胀后圆周上的平均切线速度多大？3. 在300N 有一气块，向北移动时绝对涡度保持不变，假如起始时相对涡度为5*10 -5秒-1，问到达90 0 N 时的相对涡度是多少？4. 在60 0N 有一气柱，起始时δ=0，从地面直伸到固定的10千米高的对流层顶。
假如这气柱移动在450N 越过一个高为2.5千米的山岳，问当越过山顶时，绝对涡度和相对涡度各是多少？5. 一个内半径为200千米、外半径为400千米的圆环柱体，如已知其切线速度的分布由V=106/r 米秒-1给定，此处r 以米为单位。
试求其间的平均涡度。
又问在半径为200千米的内圆以内的平均涡度是多少？6. 在x 、y 平面上，又一个边长为1000千米的正方形，如果其间的温度分布为向东以1℃/200千米的变率增加，而气压向北以1毫巴/200千米的变率增加，又在原点的气压为1000毫巴，试计算沿正方形的环流变率。
2023年大学_动力气象学(吕美仲著)课后答案下载
2023年动力气象学（吕美仲著）课后答案下载2023年动力气象学（吕美仲著）课后答案下载动力气象学虽然可以看成是流体力学的一个分支学科，但由于上述大气运动的特殊性，动力气象学在研究内容和研究方法上又有自身的特点。
它需要针对大气运动的不同对象及其特点，在一般流体力学方程组中增加反映其特有物理过程(如水汽、辐射和海洋等对大气的影响)的方程，如水的相变方程、辐射能传输方程等。
按动力气象学研究的内容，又可以分成若干分支学科，如大气动力学、大气热力学、大气环流、大气湍流、数值天气预报、大气运动数值试验、大气运动模型实验等。
动力气象学：简介动力气象学(dynamic meteorology)从理论上研究发生在旋转地球上的大气状态和运动的演变规律的学科。
它根据物理学和流体力学的基本规律和数学原理探讨发生在大气中的各种热力过程和动力过程及其相互作用，既是大气科学的一个分支，又是流体力学的一个分支。
动力气象学包含大气热力学和大气动力学。
大气热力学根据物理学和热力学的基本原理研究大气中的各种热力过程(如辐射、相变、湍流扩散)的.演变;而大气动力学主要根据物理学和流体力学的基本原理研究大气中的各种动力过程(如对流、台风、长波)的演变。
由于大气状态和运动的演变既包含了热力过程又包含了动力过程，因此，大气中的热力过程和动力过程是相互联系和相互作用的。
由于近代数学和物理学的巨大成就，使动力气象学已经发展成为大气科学的重要分支。
无论是关于中纬度扰动的发展，还是大气环流、中小尺度运动系统以及热带环流和台风的发展过程等方面，都逐步形成了较完整的体系。
而应用这些理论于天气预报实践，形成了完整的数值天气预报这门学科，使天气预报逐步走向定量化、客观化。
但是由于影响大气运动的因素十分复杂，因此它已经取得的成就离问题的最后解决尚有很大的距离。
动力气象学：学科分支点击此处下载动力气象学（吕美仲著）课后答案。
《动力气象学思考题与习题集》
1 实际风指向地转风的右方 30°，如果地转风为 20 米·秒－1，问风速的变率是多 少? 设 f=10－4 秒－1。 2 如果地转风速为 8 米·秒－1，而地转偏差与地转风垂直，并且比地转风小 4 倍， 试求 55°N 处单位质量空气微团动能的变化。 3 在中纬度距地面 1 千米的气层内，风矢量与等压线的夹角约为 15°，在不存在
地转风成 15°角，又知实际风比地转风大 5%，试求空气微团移动速率的变化，并求
地转偏差及与等压线的夹角。
8 在某地测定平均风速随高度的分布，得到如下结果，假定风速分布满足对数规
律，试计算 z0，u*及 T0(取卡曼常数为 0.40) 高度(米) 平均风速(米·秒-1)
7
3.92
2
3.30
0.30
(1) 计算其理查逊数 Ri。
(2) 在此气层内，具有这个 Ri 值，就晴空湍流(CAT)出现的可能性来说意味着什么?
11 假定在地面风向与等压线成 45°角，在 45°N 处 1500 米高度上的第一次观测
到风向与地转风方向相合，试求湍流交换系数(设空气密度ρ=1 千克·米-3)。
12 在定常的水平运动中，假定地面摩擦力和风速的大小成正比，而方向相反，当
(2)风与等压线的偏角；
4
(3)在φ=40°N，风速为 6 米·秒-1，θ=30°，气压梯度值为 1.3 百帕/100 千米， ρ=1.3 千克·米-3)，求β和摩擦系数。 14 对修正的埃克曼螺线
u=ug[1- 2sina e-g zcos(g z-a +p /4)]
v=ug 2sina e-g zsin(g z-a +p /4)]
(二)解释、回答问题 1 粗糙度的物理意义是什么?解释下列观测事实：z0 (层结稳定)＜z0 (中性)＜z0(层 结不稳定) 2 从物理上解释在近地层不同层结下风速分布的差异。 3 如何从水平气压梯度力、科氏力及湍流摩擦力三者平衡的原理，说明北半球风 偏向低压，风向随高度向右偏转。 4 湍流摩擦力的大小和方向在埃克曼理论中是如何变化的? 5 什么叫二级环流?埃克曼抽吸为什么会造成旋转减弱? 6 埃克曼理论中，在 z=0 和 z=hB 两个高度上，湍流摩擦力和风的关系如何? 试作 图说明。 7 在急流中心，很少观测到晴空湍流，但紧贴急流的上方或下方，却经常可观测 到晴空湍流。
动力气象-复习题周顺武剖析
动力气象学习题集一、名词解释1.地转平衡：对于中纬度大尺度运动，水平气压梯度力和水平科氏力（地转偏向力）接近平衡，这时的空气作水平直线运动，称为地转平衡。
2.f平面近似：又称为f参数常数近似。
在中高纬地区，对于大尺度运动，y/a<<1，则f=f0=2Ωsinϕ0=const。
3.地转偏差：实际风与地转风之差。
4.尺度分析法：依据表征某类大气运动系统各变量的特征值来估计大气运动方程中各项量级的大小，判别各个因子的相对重要性，然后舍去次要因子而保留主要因子，使得物理特征突出，从而达到简化方程的一种方法。
5.梯度风：水平科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达到平衡，此时空气微团运动称为梯度风。
6.地转风：对于中纬度天气尺度的扰动，水平科氏力与水平气压梯度力接近平衡，这时空气微团作直线运动，称为地转风。
7.正压大气：大气密度的空间分布仅依赖于气压(p)的大气，即：ρ=ρ(p)，正压大气中地转风不随高度变化，没有热成风。
8.斜压大气：大气密度的空间分布依赖于气压(p)和温度(T)的大气，即：ρ=ρ(p, T)。
实际大气都是斜压大气，和正压大气不同，斜压大气中等压面、等比容面（或等密度面）和等温面是彼此相交的。
9.大气行星边界层：接近地球表面的厚度约为1－1.5km的一层大气称为大气行星边界层。
边界层大气直接受到下垫面的热力作用和动力作用，具有强烈的湍流运动特征和不同于自由大气的运动规律。
10.旋转减弱：在旋转大气中，由埃克曼层摩擦辐合强迫造成的二级环流大大加强了行星边界层与自由大气之间的动量交换，使得自由大气中的涡旋系统强度快速减弱，这种现象称为旋转减弱。
11.埃克曼抽吸：由于湍流摩擦作用，埃克曼层中风有指向低压一侧的分量，在低压上空产生辐合上升运动，同理在高压上空产生辐散下沉运动，这种上升下沉运动在边界层顶达到最强，这种现象称为称为埃克曼抽吸。
12.波包迹：在实际大气中，一个瞬变扰动可以看成是由许多不同振幅、不同频率的简谐波叠加而成的，这种合成波称为波群或波包。
题库(动力气象概论)
动力气象学习题集难度分为：A-很难、B-较难、C-一般、D-容易一、填空1．科氏力是一种〔1〕,当空气微团沿赤道向东运动时,科氏力的方向指向〔2〕；在赤道向北运动时,科氏力〔2〕.[知识点]：2.2[参考分]：4[难易度]：A[答案]：<1> 视示力<2> 天顶<3> 为零2.控制大气运动的基本物理定律有〔1〕、〔2〕、〔3〕和〔4〕.[知识点]：2.2--2.4[参考分]：8[难易度]：D[答案]：〔1〕牛顿第二定律〔2〕质量守恒定律〔3〕热力学能量守恒定律〔4〕气体实验定律3．在旋转地球上,一个运动着的空气微团所受的基本作用力<1>、<2>、<3>和<4>.[知识点]：2.2[参考分]：8[难易度]：D[答案]：<1> 气压梯度力<2> 科里奥利力<3> 惯性离心力<4> 摩擦力4．科氏力是一种<1>,科氏力的方向始终与运动的方向<2>.[知识点]：2.2[参考分]：4[难易度]：D[答案]：<1> 视示力<2> 垂直5．连续方程是〔1〕的数学表述.它表明〔2〕和〔3〕是相互制约的.[知识点]：2.3[参考分]：6[难易度]：A[答案]：<1> 质量守恒定律定律<2> 密度<3> 风场6．平流时间尺度<1>,气压水平变动的地转尺度<2>.[知识点]：3.2[参考分]：4[难易度]：C[答案]： <1> U L =τ<2> U Lf P h 0π=∆7．中纬度大尺度运动具有以下基本性质,即<1>、<2>、<3>、<4>和<5>.[知识点]：3.3[参考分]：10[难易度]：D[答案]：<1> 准水平<2> 准定常<3> 准地转平衡<4> 准静力平衡<5> 准水平无辐散8．写出以下无量纲数的定义式,基别尔数<1>,罗斯贝数<2>.[知识点]：3.4.[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> )τε01f ≡<2> ()L f UR 00≡9．任意高度z 的气压可表示为<1>,其物理意义为<2>.[知识点]：4.1[参考分]：4[难易度]：B[答案]：<1> ⎰∞=zgdz z p ρ)(<2> 任意高度上的气压()z p 相当精确地等于该高度以上单位截面积空气柱的重量 10．建立P 坐标系的物理基础是<1>,P 坐标系中静力平衡方程的形式为<2>,连续方程的形式为<3>.[知识点]：4.1—4.3[参考分]：6[难易度]：C[答案]：<1> 大气的静力平衡性质 <2> α-=∂Φ∂p<3>0=∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂py v x u p p ω 11．P 坐标系中,地转风的表达式是<1>,地转风涡度的表达式是<2>.[知识点]：5.3[参考分]：4[难易度]：D[答案]： <1> k fV g ⨯Φ∇-=1 <2> Φ∇=201f g ς12．700百帕地转风为东风41-⋅s m ,500百帕地转风为西风81-⋅s m ,则700-500百帕之间的热成风为<1>风<2>1-⋅s m .[知识点]：5.3[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 西<2> 1213．地转风向随高度增加逆时针转动,与此相伴随的温度平流为<1>,地转风向随高度增加顺时针转动,与此相伴随的温度平流为<2>.[知识点]：5.3[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 冷平流<2> 暖平流14．建立热成风关系的物理基础是〔1〕和〔2〕.[知识点]：5.3[参考分]：4[难易度]：B[答案]：<1> 地转平衡<2> 静力平衡15．所谓力管是指〔1〕,力管存在的充要条件是〔2〕.[知识点]：6.1[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 间隔一个单位的等压面和等比容面相交割成的管子<2> 大气的斜压性16．环流和涡度都是描述流体涡旋运动的物理量,前者是对流体涡旋运动的<1>度量,后者是对流体涡旋运动的<2>度量.[知识点]：6.1—6.3[参考分]：4[难易度]：D[答案]：<1> 宏观<2> 微观17．相对涡度在自然坐标系中的表达式是<1>.[知识点]：6.3[参考分]：2[难易度]：B[答案]： <1> nV R V s ∂∂-==ζ 18．大气中的四种基本能量形式是<1>、<2>、<3>和<4>.[知识点]：7.1[参考分]：8[难易度]：D[答案]：<1> 内能<2> 位能<3> 动能<4> 潜热能19．在大气行星边界层中,近地面层又称为<1>,上部摩擦层又称为<2>.[知识点]：8.1[参考分]：4[难易度]：D[答案]：<1> 常值通量层<2> 埃克曼层20．在埃克曼层中,风速随高度增加<1>,风向随高度增加<2>.[知识点]：8.2[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 增大<2> 顺转21．定常情况下,埃克曼层中的三力平衡是指<1>、<2>、和<3>之间的平衡.[知识点]：8.3[参考分]：6[难易度]：D[答案]：<1> 水平气压梯度力<2> 科里奥利力<3> 湍流粘性应力22．理查孙数是湍流运动发展的重要判据,其定义式为i R =<1>.[知识点]：8.5[参考分]：2[难易度]：B[答案]： <1> ()2ln z V zg ∂∂∂∂θ23．旋转层结大气中可能出现的四种基本波动是〔1〕、〔2〕、〔3〕和〔4〕.[知识点]：9.1[参考分]：8[难易度]：D[答案]：<1> 声波<2> 重力波<3> 惯性波<4> 罗斯贝波24．声波是由大气的〔1〕造成的,重力内波生成的必要条件是大气层结〔2〕.[知识点]：9.3[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 可压缩性<2> 是稳定的25．大气中两种存在两种最基本的动力学过程,即〔1〕过程和〔2〕过程.[知识点]：10.2[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 地转适应<2> 准地转演变26．Rossby 变形半径的表达式为<1>,当初始非地转扰动的水平尺度为<2>时,风场向气压场适应.[知识点]：10.3[参考分]：4[难易度]：B[答案]： <1> 000f c L<2>0L L >>27．正压适应过程的物理机制是〔1〕,适应的速度主要依赖于〔2〕和〔3〕.[知识点]：10.3[参考分]：6[难易度]：A[答案]：<1> 重力惯性外波对初始非地转扰动能量的频散<2> 重力惯性外波的群速〔3〕初始非地转扰动的水平尺度和强度28．第一、二类准地转运动出现的条件分别是〔1〕和〔2〕.[知识点]：11.1[参考分]：4[难易度]：A[答案]：<1> 1<<<Ro S<2> 1~SRo < 29．根据准地转理论,平流过程总是对地转平衡和静力平衡起〔1〕作用,而叠置在准地转水平环流上的二级环流总是对地转平衡和静力平衡起〔2〕作用.[知识点]：11.3[参考分]：4[难易度]：B[答案]：<1> 破坏<2> 维持30．根据准地转位势倾向方程,高空槽前为正涡度平流区,等压面位势高度会〔1〕,槽区有冷平流,有利于槽〔2〕.[知识点]：11.3[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 降低<2> 加深31．根据准地转位势倾向方程,高空槽脊系统的移动是由〔1〕平流造成的,而高空槽脊系统的发展是由〔2〕平流造成的.[知识点]：11.3[参考分]：4[难易度]：B[答案]：<1> 涡度<2> 温度32．根据准地转 方程,正涡度平流随高度增加,有利于产生〔1〕运动,冷平流有利于产生〔2〕运动.[知识点]：11.3[参考分]：4[难易度]：B[答案]：<1> 上升<2> 下沉33．正压不稳定的必要条件为〔1〕,正压不稳定扰动发展的能量来自〔2〕.[知识点]：12.3[参考分]：4[难易度]：A[答案]： <1> 022=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=ky y dy u d β <2> 基本纬向气流的平均动能34．正压不稳定是发生在具有〔1〕切变基流中的长波不稳定,斜压不稳定是发生在具有〔2〕切变基流中的长波不稳定.[知识点]：12.3—12.4[参考分]：4[难易度]：C[答案]：<1> 水平<2> 垂直35．斜压适应过程的物理机制是〔1〕,适应的速度主要依赖于〔2〕和〔3〕.[知识点]：12.4[参考分]：6[难易度]：B[答案]：<1> 重力惯性内波对初始非地转扰动能量的频散<2> 重力惯性内波的群速<3> 初始非地转扰动的水平尺度和强度36．根据准地转斜压两层模式的分析结果,影响斜压不稳定的主要因子是〔1〕、〔2〕、〔3〕和〔4〕.[知识点]：12.4[参考分]：8[难易度]：A[答案]：<1> 波长<2> 垂直风切变<3> 静力稳定度<4> 效应37．正压不稳定扰动发展的能量来自〔1〕,斜压不稳定扰动发展的能量来自〔2〕.[知识点]：12.3—12.4[参考分]：4[难易度]：B[答案]：<1> 基本纬向气流的平均动能<2> 有效位能的释放二、判断题38.局地直角坐标系中x、y、z轴的方向在空间中是固定不变的.< >[知识点]2.6[参考分]2[难易度]C[答案]：╳39.局地直角坐标系保持了球坐标系的标架方向,但忽略了球面曲率的影响. < > [知识点]2,6[参考分]2[难易度]C[答案]：√40.在极区采用局地直角坐标系是不适宜的.< >[知识点]2.6[参考分]2[难易度]B[答案]：√41.Rossby数可以表示为相对涡度与牵连涡度之比.< >[知识点]3.4[参考分]2[难易度]B[答案]：√42.等压面图上等高线与等温线重合,此大气一定是正压的.< >[知识点]4.2[参考分]2[难易度]D[答案]：╳43.等压面图上等高线愈密集的地区水平气压梯度力愈大.< >[知识点]4.2[参考分]2[难易度]D[答案]：√44.等压面上气压处处相等,因此等压面上的水平气压梯度力处处为零.< > [知识点]4.3[参考分]2[难易度]C[答案]：╳45.定常流场中流线与轨迹相重合. < >[知识点]5.1[参考分]2[难易度]D[答案]：√46.对于气旋性流动,梯度风速比地转风速要小.< >[知识点]5.2[参考分]2[难易度]A[答案]：√47.对于反气旋性流动,梯度风速比地转风速要大.< >[知识点]5.2[参考分]2[难易度]A[答案]：╳48.大气的斜压性是地转风随高度改变的充分与必要条件.< >[知识点]5.3[参考分]2[难易度]D[答案]：√49.等压面图上等温线愈密集的地区大气的斜压性愈强.< >[知识点]5.3[参考分]2[难易度]D[答案]：√50.p坐标系涡度方程中不含力管项,因此大气的斜压性对涡度变化的没有作用.< > [知识点]6.6[参考分]2[难易度]A[答案]：╳51.大气运动不可能在严格的地转平衡和静力平衡条件下进行.< > [知识点]7.2[参考分]2[难易度]C[答案]：√52.斜压性愈强,层结愈不稳定,大气中的有效位能愈充沛.< > [知识点]7.4[参考分]2[难易度]D[答案]：√53.大气中绝大部分全位能不能用来转换成动能.< >[知识点]7.4[参考分]2[难易度]D[答案]：√54.埃克曼层中风总有指向低压一侧的分量.< >[知识点]8.2[参考分]2[难易度]D[答案]：√55.低压区一定有水平辐合,高压区一定有水平辐散.< >[知识点]8.3[参考分]2[难易度]A[答案]：╳56.频散波的相速与群速一定不等.< >[知识点]9.1[参考分]2[难易度]D[答案]：√57.Boussinesq近似只适用于大气浅层运动.< >[知识点]9.4[参考分]2[难易度]D[答案]：√58.采用准地转近似不可能滤去所有快波.< >[知识点]9.7[参考分]2[难易度]A[答案]：√59.若正压大气中,非地转扰动充满全球,此种情形无地转适应过程.< > [知识点]10.3[参考分]2[难易度]A[答案]：√60.描写准地转涡旋运动的演变发展,可以不考虑水平辐合辐散的影响.< > [知识点]11.2[参考分]2[难易度]A[答案]：╳61.斜压大气中的准地转运动不可能是纯水平运动. < >[知识点]11.3[参考分]2[难易度]C[答案]：√62.正压地转适应过程中,涡度与散度随时间变化很大,但位势涡度总是不变.< >[知识点]11.3[参考分]2[难易度]B[答案]：√63.平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏作用.< >[知识点]11.3[参考分]2[难易度]C[答案]：√64.叠置在准地转水平环流上的二级环流总是对地转平衡和静力平衡起恢复和维持作用.< > [知识点]11.4[参考分]2[难易度]B[答案]：√65.斜压不稳定是中纬度天气尺度扰动发展最主要的物理机制.< >[知识点]11.4[参考分]2[难易度]C[答案]：√66.斜压不稳定波的增长率与铅直风切变有关,与波数无关.< >[知识点]12.4[参考分]2[难易度]C[答案]：╳67.只要大气是斜压的,就一定会产生斜压不稳定. < >[知识点]12.4[参考分]2[难易度]C[答案]：╳三、名词解释68.薄层近似[知识点]：2.5[参考分]5[难易度]：B[答案]：大气中90﹪以上的质量集中在离地表的一薄层中,其有效厚度约为几十公里,远比地球平均半径小,因此可取a z a r -+=~.其中a 是地球半径,z 是离地表的铅直高度.球坐标系的运动方程中,当r 处于系数地位时用a 来代替r ,当r 处于系数地位时用z 来代替r ,这一近似郭晓岚称之为薄层近似.69.尺度分析法[知识点]：3.1[参考分]5[难易度]：C[答案]：尺度分析法是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法.尺度分析法是依据表征某类运动系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值,估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法.根据尺度分析的结果,结合物理上考虑,略去方程中量级较小的项,便可得到简化方程,并可分析运动系统的某些基本性质.70.β平面近似[知识点]：3.3[参考分]5[难易度]：B[答案]：1． 当f 处于系数地位不被微商时,取0~f f -； 2． 当f 处于对y 求微商地位时,取常数==βdy df .采用β平面近似后,用局地直角坐标系讨论大尺度运动将是方便的.虽然由于球面效应引起的曲率项被忽略了,但球面效应引起的f 随纬度的变化对大尺度运动的作用却部分保留下来了. 71.罗斯贝数[知识点]：3.3[参考分]5[难易度]：B[答案]：罗斯贝数的定义式为()L f U R 00≡,它代表水平惯性力与水平科里奥利力的尺度之比.罗斯贝数的大小主要决定于运动的水平尺度.对于中纬大尺度运动,10<<R ,科里奥利力不能忽略不计,对于小尺度运动,10>>R ,科里奥利力可忽略不计.72.地转风[知识点]：5.2[参考分]5[难易度]：D[答案]：等压线为一族平行的直线〔∞→||T R 〕时的平衡流场称为地转风场,或称为地转运动.在地转运动中,水平气压梯度力与科里奥利力相平衡.地转风的方向与等压线相平行,在北半球〔f ＞0〕,高压在速度方向右侧,低压在速度方向左侧；地转风大小与水平气压梯度成正比,与密率和纬度的正弦成反比.地转风关系的重要性在于揭示了大尺度运动中风场和水平气压场之间的基本关系.73.热成风[知识点]：5.3[参考分]5[难易度]：C[答案]：热成风定义为铅直方向上两等压面上地转风的矢量差.热成风方向与等平均温度线〔即等厚度线〕平行,在北半球暖区在热成风方向右侧,冷区在热成风方向左侧；热成风大小与平均温度梯度成正比,与纬度的正弦成反比.热成风关系的重要性就在于具体地揭示了静力平衡大尺度运动中风场、气压场、温度场之间的关系.74.正压大气[知识点]：5.3[参考分]5[难易度]：D[答案]：密度的空间分布只依赖于气压的大气状态称作正压大气.正压大气中等压面、等密度、等温面重合在一起.在静力平衡条件下,正压大气中各等压面相互平行,因而某一等压面在空间的倾斜状态可以代表所有等压面的倾斜状态.75.地转偏差[知识点]：5.4[参考分]5[难易度]：B[答案]：实际风与地转风的矢量差定义为地转偏差.地转偏差用'V 表示,则g V V V -≡'.地转偏差和水平加速度方向相垂直,在北半球指向水平加速度的左侧,地转偏差的大小和水平加速度成正比,和纬度的正弦成反比.地转偏差虽然很小,但对大气运动的演变却起着极为重要的作用. 76.开尔文环流定理[知识点]：6.1[参考分]5[难易度]：C[答案]：根据绝对环流定理,绝对环流的加速度等于环线包围力管的代数和.对于正压大气,由于比容、密度仅是气压的函数,力管项等于零,因此,正压大气中绝对环流守恒.这一结论称为Kelvin 环流定理.77.位势涡度[知识点]：6.7[参考分]5[难易度]：A[答案]：位势涡度简称位涡,位涡是一个同时描写大气热力状态和运动状态的综合物理量,在某种意义上可以理解为涡旋强度与其有效厚度之比的度量.在绝热无摩擦条件下,位涡具有守恒性质.78.有效位能[知识点]：7.4[参考分]5[难易度]：C[答案]：大气现有状态下的全位能与经过绝热调整后达到层结稳定、等压面等温面重合且呈水平分布状态〔这一状态称为参考状态〕时尚存的全位能之差,定义为有效位能.大气的斜压性越强,层结越不稳定时,有效位能越充沛.79.大气行星边界层[知识点]：8.1[参考分]5[难易度]：D[答案]：接近地球表面的厚度约为1－1.5km的一层大气称为大气行星边界层.边界层大气直接受到下垫面的热力作用和动力作用,具有强烈的湍流运动特征和不同于自由大气的运动规律.80.旋转减弱[知识点]：8.3[参考分]5[难易度]：B[答案]：在旋转大气中,由埃克曼层摩擦辐合强迫造成的二级环流大大加强了行星边界层与自由大气之间的动量交换,使得自由大气中的涡旋系统强度快速减弱,这种现象称为旋转减弱. 81.埃克曼抽吸[知识点]：8.3[参考分]5[难易度]：B[答案]：由于湍流摩擦作用,埃克曼层中风有指向低压一侧的分量,在低压上空产生辐合上升运动,同理在高压上空产生辐散下沉运动,这种上升下沉运动在边界层顶达到最强,这种现象称为称为埃克曼抽吸.82.波包迹[知识点]：9.1[参考分]5[难易度]：C[答案]：在实际大气中,一个瞬变扰动可以看成是由许多不同振幅、不同频率的简谐波叠加而成的,这种合成波称为波群或波包.这种合成波列振幅的包络线称为波包迹,其传播的速度称为群速.83.拉姆波[知识点]：9.3[参考分]5[难易度]：A[答案]：受地球旋转作用影响,在静力平衡大气中只沿水平方向传播的特殊声波,称为拉姆波.与纯水平声波不同,拉姆波是一种水平尺度较大的频散快波.拉姆波属于外波型波动,其扰动气压随高度按指数减小,但扰动速度随高度几乎不改变.84.Boussinesq 近似[知识点]：9.5[参考分]5[难易度]：A[答案]：近似对于浅层运动,如果在运动方程中部分考虑密度扰动的影响,即只保留与重力相耦合的密度扰动项；连续方程中忽略密度扰动影响,简化为不可压缩形式；热力学能量方程保留密度扰动影响,只保留膨胀的作用,即取θθρρ'-='；这种近似叫作包辛内斯克近似. 85.准地转近似[知识点]：11.1[参考分]5[难易度]：B[答案]：准地转近似是为了合理地描写中纬天气尺度的准地转运动而引入的一种动力学近似,其含义为除散度项外,方程中的水平速度和涡度都取为地转风和地转涡度.取准地转近似后得到的准地转方程组既突出了中纬度大尺度运动的的准地转性质,又保留了维持准地转平衡所必须的水平辐合辐散,而且很好地保持了运动的若干整体性质,因此能够更为合理地描写中纬大型天气演变过程.86.正压不稳定[知识点]：12.3[参考分]5[难易度]：C[答案]：发生在具有水平切变基本纬向气流中的长波不稳定称为正压不稳定,正压不稳定的必要条件是基本纬向气流的绝对涡度在区间内存在极值,扰动发展的能量来自基本纬向气流的平均动能.87.斜压不稳定[知识点]：12.4[参考分]5[难易度]：C[答案]：发生在具有垂直切变基本纬向气流中的长波不稳定称为斜压不稳定,长波的斜压不稳定与垂直风切变和波长有关,最不稳定波长约为km 50004000 .扰动发展的能量主要来自来自有效位能的释放,斜压不稳定是中纬度天气尺度扰动发生发展的主要物理机制.四、问答题88．什么是尺度分析法？对大气运动方程组进行尺度分析有何意义？[知识点]：3.1[参考分]10[难易度]：C[答案]：尺度分析法是依据表征某类运动系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值,估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法.根据尺度分析的结果,结合物理上考虑,略去方程中量级较小的项,便可得到简化方程,并可分析运动系统的某些基本性质.89．何谓β平面近似？取β平面近似有何意义？[知识点]：3.3[参考分]10[难易度]：B[答案]：β平面近似的主要内容是：1.当f 处于系数地位不被微商时,取0~f f -； 2.当f 处于对y 求微商地位时,取常数==βdy df .采用β平面近似后,用局地直角坐标系讨论大尺度运动将是方便的.虽然由于球面效应引起的曲率项被忽略了,但球面效应引起的f 随纬度的变化对大尺度运动的作用却部分保留下来了. 90．何谓P 坐标系,P 坐标系的主要优缺点是什么？[知识点]：4.3[参考分]10[难易度]：D[答案]：用气压p 作为铅直坐标变量的坐标系称为p 坐标系,大气的静力平衡性质是建立p 坐标系的物理基础.p 坐标系的主要优点是：〔1〕p 坐标系中的大气运动方程组具有较简单的形式,例如气压梯度力项成为线性项,连续方程,成了一个诊断方程.〔2〕p 坐标系适合日常气象业务工作的需要,采用p 坐标系方程组进行诊断计算与分析十分方便.p 坐标系的主要缺点是不能正确地给出下边界条件,难以考虑地形对大气运动的作用和影响.此外,对于小尺度运动不满足静力平衡条件,自然不能用p 坐标系运动方程组来描述它们的运动规律.91．什么是正压大气？正压大气具有哪些基本性质?[知识点]：5.3[参考分]10[难易度]：C[答案]：密度的空间分布只依赖于气压的大气状态称作正压大气.正压大气中等压面、等密度、等温面重合在一起.在静力平衡条件下,正压大气中各等压面相互平行,因而某一等压面在空间的倾斜状态可以代表所有等压面的倾斜状态.正压大气中等压面坡度不随高度变化,因此地转风也不随高度变化.92．何谓地转偏差？它对大气运动的演变发展有何重要作用?[知识点]：5.4[参考分]10[难易度]：C[答案]：为了量度实际风偏离地转风的程度,我们将实际风与地转风的矢量差定义为地转偏差.地转偏差用'V 表示,则g V V V-≡'.地转偏差虽然很小,但对大气运动的演变却起着极为重要的作用.有地转偏差时,空气微团才可能作穿越等压线运动,从而引起质量重新分布,造成气压场和风场的变化,所以地转偏差是天气系统演变的一个动力因子；地转偏差对大气运动动能的制造和转换起着重要作用；地转偏差对水平散度和铅直运动也有重要意义.93．静力平衡条件下的能量形式和能量关系有何特点？[知识点]：7.3[参考分]10[难易度]：C[答案]：在静力平衡条件下,一个从海平面延伸至大气上界的铅直气柱中的内能和位能成成正比,其比率近似等于；静力平衡条件下,为了保持总能量守恒性质,动能必须重新定义为水平速度的；静力平衡条件下,动能与全位能之间的转换是通过冷暖空气的垂直运动来实现的.94．什么是大气行星边界层？大气行星边界层可分为几个层次？说明各层次的主要特点.[知识点]：8.1[参考分]10[难易度]B：[答案]：接近地球表面的厚度约为1－1.5km的一层大气称为大气行星边界层.边界层大气直接受到下垫面的热力作用和动力作用,具有强烈的湍流运动特征和不同于自由大气的运动规律.大气行星边界层自下而上分为贴地层、近地面层和埃克曼层.贴地层中平均风速为零.在近地面层中风速随高度呈对数分布,湍流对动量、热量、水汽的铅直输送通量几乎不随高度改变,所以又称为常值通量层.埃克曼层中风随高度呈埃克曼螺线分布,湍流粘性应力和科里奥利力、水平气压梯度力几乎同等重要,而且这三个力基本上相平衡.95．试从物理上说明埃克曼抽吸产生的原因和所起的作用.[知识点]：8.3[参考分]10[难易度]：[答案]：B由于湍流摩擦作用,埃克曼层中风有指向低压一侧的分量,在低压上空产生辐合上升运动,同理在高压上空产生辐散下沉运动,这种上升下沉运动在边界层顶达到最强,这种现象称为称为埃克曼抽吸.埃克曼抽吸效应与一般湍流扩散过程相比,是使地转涡旋衰减的更有效的机制.96．什么是地转适应过程？什么是准地转演变过程？简述这两种过程的基本特征.[知识点]：10.2[参考分]10[难易度]：D[答案]：地转平衡态遭到破坏后,通过风场和气压场之间的相互调整和相互适应,重新建立起新的地转平衡态的过程,称作地转适应过程.准地转平衡态的缓慢变化〔演变〕过程,称作准地转演变过程.地转适应过程是一种快过程,位势运动显著,运动基本上是线性的；准地转演变过程。
动力气象学第二章习题答案
动力气象学第二章习题答案动力气象学第二章习题答案动力气象学是研究大气运动的科学，它探讨了大气中的力学过程和气象现象之间的相互关系。
在学习动力气象学的过程中，习题是检验我们对知识理解和应用的重要方式。
下面是对动力气象学第二章习题的详细解答。
问题1：什么是大气的垂直平衡？答：大气的垂直平衡是指在垂直方向上，大气中的各种力量之间达到平衡状态。
这种平衡是由重力、压强梯度力、离心力和科里奥利力等因素共同作用所形成的。
当这些力量之间的平衡达到一定状态时，大气就呈现出稳定或不稳定的状态。
问题2：什么是静力平衡？答：静力平衡是指在水平方向上，大气中的压强梯度力与离心力之间达到平衡状态。
在静力平衡下，气体分子受到重力的作用而向下运动，同时受到压强梯度力的作用而向上运动，最终形成一个平衡状态。
问题3：为什么大气的垂直平衡是稳定的？答：大气的垂直平衡是稳定的，因为当大气中出现扰动时，系统会自动调整以恢复平衡状态。
例如，当大气中某一区域的压强较高时，周围的气体会受到压强梯度力的作用而向该区域流动，从而减小压强差。
这种调整过程会持续进行，直到压强差减小到一定程度，大气再次达到平衡状态。
问题4：什么是大气的不稳定？答：大气的不稳定是指当大气中出现扰动时，系统无法自动调整以恢复平衡状态。
在不稳定的情况下，扰动会导致气体产生剧烈的运动，从而形成对流现象和气象灾害。
例如，当大气中某一区域的温度较高时，周围的气体会受到浮力的作用而向上升腾，形成对流运动。
问题5：什么是绝热过程？答：绝热过程是指在没有热量交换的情况下，气体的温度和压强发生变化。
在绝热过程中，气体的内部能量发生改变，但没有热量的输入或输出。
绝热过程可以用来描述大气中的垂直运动和气象现象，例如对流运动和气旋的形成。
问题6：什么是绝热抬升？答：绝热抬升是指当气体上升时，由于没有热量的输入或输出，气体的温度和压强发生变化。
在绝热抬升过程中，气体上升时受到外界压强的减小而膨胀，从而导致温度的降低。
气象学思考题
第一章1具备水汽、对流运动有利于温度降低水汽凝结、要素分布不均匀有利于锋面产生，而锋面的抬升运动有利于水汽凝结产生云雨等天气现象。
2臭氧能强烈吸收太阳紫外线辐射部分，对大气有增温作用，引起平流层的温度随高度增加。
3粉尘，一氧化碳，二氧化碳，一氧化氮，硫化氢，碳氢化合物和氨。
来自工业，交通运输业。
4温度随高度递减、对流旺盛、要素水平分布不均匀、集中了四分之三的大气质量和十分之九的水汽质量。
对流层主要是从地面得到热量，通过空气的对流和湍流运动，将热量输送到高层大气。
5平流层中水汽含量极少，透明度好，大多数时间天空晴朗，只是在底部有分散的贝母云。
飞机飞行的理想高度。
6平流层中这种温度的分布特征，是和它受地面的影响小，以及该层中的臭氧对太阳紫外辐射的吸收有关。
7干洁空气主要气体的成分比从地面直到90公里高度基本不变，在90km 以上，大气的主要成分仍是氮和氧，但随着高度的增加氧的比例减小，氮的比例增大。
平均从80km 开始，由于太阳紫外辐射的照射，氧和氮已有不同程度的离解，在100km 以上氧已全部成为氧原子，在250km 以上氮也基本以原子的形式存在。
8近百年来，大量燃烧化石燃料，大气中的二氧化碳含量以每年1×10-12%的量级不断增加。
9压强随高度的变化与温度成反比。
10因为p e <<，所以按照式dw m m w =算出的q 与按ep e w -=622.0算出的w 差别很小11．与湿空气同气压同密度的干空气的温度。
将水汽增加密度减小的效应，用温度升高密度减小来表示，而不考虑水汽多少所引起的空气分子量的变化。
12从物理意义上讲，米反映的是高度的变化，而位势米反映了单位质量的物体当高度变化时其势能的变化。
13单位体积大气所能容纳水汽与温度有关。
温度超高，能容纳的水汽，饱和水汽压超高。
当温度较高时，饱和水汽压随温度较快；而温度降低，饷水汽压随温度升高增大较慢。
14由单位压强高度差知当T 较大，H 较大，所以暖空气中单位气压高度差要比在冷静空气中大。
动力气象学复习思考题与习题解题
复习思考题
1.支配大气运动状态和热力状态的基本物理定律有哪些？大气运动方程组一般有几个方程组 成？哪些是预报方程？哪些是诊断方程？ 答：基本物理定律是牛顿运动定律、质量守恒定律、热力学能量守恒定律、气体实验定律； 大气运动方程组一般有六个方程组成（三个运动方程、连续方程、热力学能量方程、状态方 程）；若是湿空气还要加一个水汽方程。 运动方程、连续方程、热力学能量方程是预报方程，状态方程是诊断方程。 2.研究大气运动变化规律为什么选用旋转坐标系？旋转参考系与惯性参考系中的运动方程有 什么不同？ 答：相对于惯性参考系中的运动方程而言，旋转参考系中的运动方程加入了视示力（科里奥 利力、惯性离心力）。 3.地球旋转对大气运动有哪些动力作用？ 答：产生惯性离心力，相对于地球有运动的大气还受科里奥利力作用。 4.科里奥利力是怎样产生的？他与速度的关系如何？南北半球有何区别？它在赤道、极地的方 向如何？ 答：由于地球旋转及空气微团相对于地球有运动时产生；
14.位势高度的量纲是什么？因位势米与几何米在数值上差不多，能否写成1gpm 1m ？
答：位势高度的量纲是 L2T 2 ；位势高度的本质是重力位势，而不是高度。
15.何谓薄层近似？去薄层近似简化球坐标系中运动方程组应注意什么问题？
答.在球坐标的运动方程中，当 r 处于系数地位时用 a 代替，当 r 处于微商地位时用r z 代
答：重力位势：重力位势 表示移动单位质量空气微团从海平面（Z=0）到 Z 高度，克服重
力所做的功。 重力位能：重力位能可简称为位能。重力场中距海平面 z 高度上单位质量空气微团所具有的 位能为
gz 引进重力位势后， g 等重力位势面（等 面）相垂直，方向为高值等重力位势面指向低等重
《新编动力气象学》习题答案
=
2p f
u02
+
v02
cos(
ft
+
tan -1
u0 v0
)
8
15
(1) u = u0 cos ft + v0 sin ft, v = v0 cos ft - u0 sin ft (2) V = u2 + v2 (3) (x - a)2 + ( y - b)2 = u02 + v02
f (4) r = u02 + v02 = 68568(m)
10
(1) u = -2x, v = 2 y , w = 2zt 1+t 1+t
(2) 不是 (3)ìíîzx=y1=1
ìx = e-2t (4)ïí y = (1+ t)2
ïîz = e2t (1+ t)-2
11
3
(1) 不存在势函数，存在流函数y＝ 1 y2 - y + tx 2
ì ïx ï
ur
ur ur
(2) Ñ ´V a = Ñ ´V + 2W
10 d ( rv ) = 0 dt rd
11
(1) w0 = 0.2(m × s-1) , 爬坡 (2) ¶p = 0.0501(N × m-2 × s-1) = 5.5(hPa / 3hr)
¶t (3) w = -0.731´10-2 (m × s-1),下坡
¶t
+
u
¶v ¶x
+
v
¶v ¶y
=
-
1 r
¶p ¶y
ï ï-(u î
¶w ¶x
+
v
¶w ) ¶y
动力气象学 引论(1.3)--习题答案
各项的量级：
∂w
W
～
～100 m /
s2
∂t τ
u
∂w
+ v ∂w
UW
～
δp
在 p 坐标中，有
=
−ρ g ，故上式可写为：
δz
dd m =d − 1 d d ( xdy p) dt g dt
= − 1 [d x yd d (d pd ) + yd d p dd ( x) d +d x p d ( y)]
g
dt
dt
dt
= − 1 [dxddy ω + dydpdud + dx dp v] g
垂直运动方程中，典型的龙卷的平流加速度与重力、气压梯度力量级相同，因此，静力 平衡不成立。
)2
=
V02 f2
7. 由质量守恒推导 P 坐标系的连续方程。
解：设一空气微团质量为 δ m ，体积为δV = δ xδ yδ z ，则= δ m ρ= δV ρδ xδ yδ z ，由质
量守恒定律= 可得： 1 d (d m) = 1 d (ρdxddy z) 0 ，
d m dt
ρdV dt
即 1 d ρ + 1 dd x + 1d d y +d 1 d z = 0 ρ dt d x dt dy d dt z dt
−Ω2 R = − cosjΩ2Rk + sinjΩ2Rj
故
= d a Vd a
动力气象-复习题20剖析
动力气象学习题集一、名词解释1.地转平衡：2.f平面近似：3.地转偏差：4.尺度分析法：5.梯度风：6.地转风：7.正压大气：8.斜压大气：9.大气行星边界层：10.旋转减弱：11.埃克曼抽吸：12.波包迹：13.环流：14.环流定理：15.埃克曼螺线：16.梯度风高度：17.非频散波：18.微扰法（小扰动法）：19.声波：20.重力外波：21.Boussinesq近似：22.正压不稳定：23.斜压不稳定：二、判断题1.中纬度地转运动准水平的原因之一是重力场的作用使大气质量向靠近地球固定边界一薄层中堆积，从而制约了铅直气压梯度，限制了大气运动的铅直尺度。
2.等压面图上，闭合高值等高线区域，等压面是下凹的，在闭合低值等高线区域，等压面是上凸的。
3.小尺度运动不满足静力平衡条件，但仍然可以用p坐标系运动方程组描述他们的运动规律。
4.压高公式说明，气层厚度正比于平均温度，气压随高度按指数单调递减，且平均温度愈低，气压随高度递减愈慢，反之亦然。
5.如果运动是绝热、无摩擦和定常运动，且周围无水汽交换，那么单位质量湿空气的显热能、位能、动能、潜热能之和守恒。
6.有效位能是动能唯一的“源”，但不是唯一的“汇”。
7.风随高度分布的对数定律是指在不稳定条件下，近地面层的风速分布特征。
8.不规则湍涡运动会引起动量和其它物理量的输送，它的最小单位是分子。
9.动力气象学是流体力学的一个分支。
10.物理量的空间分布称为物理量场。
11.气压梯度力反比于气压梯度。
12.速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。
13.笛卡尔坐标系中的三个基本方向在空间中是固定的，球坐标系中的三个基本方向随空间点是变化的。
14.大气运动被分成大、中、小尺度是按照时间尺度划分的。
15.当f处于系数地位不被微商时，取f=f0；当f处于对y求微商地位时，取d f/d y=常数，此种处理方法称为β平面近似。
16.连续方程一级简化后，说明整层大气是水平无辐散的。
气象学与气候学思考题
气象学与气候学思考题第一章引论1．气候系统气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈、和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理体系。
2．大气圈可分为哪些层？对流层有何重要特征？大气圈可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
对流层的特征：①气温随高度的增加而降低。
②垂直对流运动显著。
③气象要素水平分布不均。
3．什么叫露点、降水、降水量？①在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点（T d）。
其单位与气温相同。
②降水是指从天空降到地面的液态或固态水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒和冰雹等（但露不属于降水）。
③降雨量是指降水落到地面后（固态降水则经融化后），未经蒸发、渗透、流失而在水边面上积聚的深度，降水量以毫米为单位。
4．写出干空气状态方程并阐明其意义。
①干空气状态方程为P=pR d T,其中第二章大气的热能与温度1．什么叫太阳常数？就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1分钟内获得的太阳辐射能量，称太阳常数，用I0表示，多取I0=1370W/m2.2．什么叫太阳辐射光谱？其能量是如何分布的？①太阳辐射中辐射能按波长分布，称为太阳辐射光谱。
②太阳辐射能量主要分布在在可见光区，占太阳辐射总量的50%，其次是红外区，占总能量的43%，而紫外区的太阳辐射能很少，只占总能量的7%。
3．大气对太阳辐射的削弱方式有哪几种？为何雨后天晴时的天空特别蓝？①大气对太阳辐射的削弱方式有吸收、散射、反射三种。
②雨后天晴时的天空特别蓝是因为空气中杂质、水汽等凝结物少，基本上是属于分子反射，而太阳辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射。
4．为何有云的夜晚气温比较高？有云的夜晚气温比较高是因为云能强烈吸收地面辐射并且能反射回地面，也就是大气的逆辐射，因此，当天空有云，特别是浓密的低云时，逆辐射就更强了。
5．写出泊淞方程，并说明其物理意义。
动力气象学题库1-2-10
动力气象学题库1-2-
10
问题：
[问答题,简答题]根据尺度分析的结果，说明中纬度大尺度运动有哪些基本特征？
问题：
[问答题,简答题]如何将运动方程组进行无量纲化？
问题：
[问答题,简答题]什么是中纬度β平面近似？取β平面近似的条件是什么？取β平面近似有什么好处？出处：古诗词 ;
问题：
[问答题,简答题]估计在大尺度运动系统中fv和f w在哪个纬度带有相同的量级（可取二者之比在0.5～5之间作为同一量级的表征）。
问题：
[问答题,简答题]g，f0，H可视为表征大气运动的环境参数，由此可以确定三个特征尺度：
这三个特征尺度与运动无关，完全由环境参数决定，试计算30°N，45°N，60°N，90°N处的L0,并计算c0。
问题：
[问答题,简答题]对于中纬度大尺度运动，证明
问题：
[问答题,简答题]估计对于典型的龙卷风运动，水平运动方程和铅直运动方程中各项的量级，取L=102mD=103mU=102msW=10msτ=10s∆P=104Pa说明此种情况下静力平衡能否成立。
问题：
[问答题,简答题]将铅直运动方程无量纲化，试由此方程分析取静力平衡近似的条件为。
动力气象学习题集1.docx
(1)间隔一个单位的等压面和等比容面相交割成的管子
(2)大气的斜压性
16.
环流和涡度都是描述流体涡旋运动的物理量，前者是对流体涡旋运动的(1)度量，后者是 对流体涡旋运动的(2)度量。
【知识点】：6. 1—6.3
【参考分】：4
【难易度】：I)
【答案】：
(1)宏观
(2)微观
17.
相对涡度在自然坐标系中的表达式是(1)。
【知识点】7.4
【参考分】2
【难易度】D
【答案】：V
三、名词解释
35.
薄层近似
【知识点】：2.5
【参考分】5
【难易度】：B
【知识点】：6.3
【参考分】：2
【难易度】:B
【答案】：
(1)匚=18.
大气中的四种基本能量形式是(1)、⑵、(3)和⑷。
【知识点】：7.1
【参考分】：8
【难易度】：D
【答案】：
(1)内能
(2)位能
(3)动能
(4)潜热能
二、判断题
19.
局地直角坐标系中兀、y、z轴的方向在空间中是固定不变的。()
【知识点】2.6
【知识点】：5.3
【参考分】：4
【难易度】：D
【答案】：
(2)①
J0
12-
700百帕地转风为东风4rn-5_，,500百帕地转风为西风8加・厂| ,则700-500百帕之间 的热成风为⑴风(2)m • s"o
【知识点】：5.3
【参考分】：4
【难易度】：0
【答案】：
⑴西
(2) 1213.
地转风向随高度增加逆吋针转动，与此相伴随的温度平流为(1),地转风向随高度增加顺 时针转动，与此相伴随的温度平流为(2)。
动力气象试题解答
一、名词解释1. 科里奥利力科里奥利力是一种视示力，它只是在物体相对于地球有运动时才出现。
单位质量空气微团所受的科里奥利力为32V ⨯Ω-。
32V ⨯Ω-始终与Ω 和3V 相垂直，而Ω 与赤道平面垂直，所以32V ⨯Ω-必通过运动微团所在的纬圈平面内。
在北半球，科里奥利力指向速度的右方，科里奥利力对空气微团不作功，它不能改变空气微团的运动速度大小，只能改变其运动方向。
2．尺度分析法尺度分析法是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法。
尺度分析法是依据表征某类运动系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值，估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法。
根据尺度分析的结果，结合物理上考虑，略去方程中量级较小的项，便可得到简化方程，并可分析运动系统的某些基本性质。
3．罗斯贝数罗斯贝数的定义式为()L f U R 00≡，它代表水平惯性力与水平科里奥利力的尺度之比。
罗斯贝数的大小主要决定于运动的水平尺度。
对于中纬大尺度运动，10<<R ，科里奥利力不能忽略不计，对于小尺度运动，10>>R ，科里奥利力可忽略不计。
4. Richardson 数理查德孙（Richardson ）数的定义式为222U D N Ri ≡，它代表垂直惯性力与水平科里奥利力的尺度之比。
由于()()Ri U D N z V N z V zg ≡∂∂=∂∂∂∂222222~ln θ，理查德孙数又是一个与大气层结稳定度和风的铅直切变有关的动力学参数。
层结愈不稳定，风的铅直切变愈强，则愈有利于湍流和对流运动的发展，所以Ri 可用于判断对流或扰动发展的条件。
5．地转风等压线为一族平行的直线（∞→||T R ）时的平衡流场称为地转风场，或称为地转运动。
在地转运动中，水平气压梯度力与科里奥利力相平衡。
地转风的方向与等压线相平行，在北半球（f ＞0），高压在速度方向右侧，低压在速度方向左侧；地转风大小与水平气压梯度成正比，与密率和纬度的正弦成反比。
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w ￬ T 1 q& q gd -g
11. 估计在大尺度运动系统中等压面和等q 面坡度的量级。 12. 取 L = 102 m, D = 103 m, U = 102 m / s, W = 10m / s, t = 10s, p￬= 10hPa ， 估 计 典
型的龙卷运动的运动方程中各项的数量级，并说明此种情况下，静力平衡能否成立？
7. 由质量守恒推导 P 坐标系的连续方程。 8. 一艘船以 10 km/h 的速度向正北行驶，地面气压以 5 hPa/km 的变率向西北方向增加，
若船上的气压以 100 hPa/3 h 的变率减小，问附近岛上气象站的气压倾向是多少？ 9. 证明 P 坐标系中水平运动方程可改写为以下通量形式：
￬￬￬� � �￬￬ut
+
￬u 2 ￬x
+
￬uv ￬y
� � �p +
￬uw ￬p
-
fv
=
-
�￬f � �￬x
� � �p
￬￬￬￬� � �￬￬vt
+
￬uv ￬x
+
￬v2 ￬y
� � �p +
￬vw ￬p
+
ห้องสมุดไป่ตู้
fu
=
-
�￬f � �￬y
� � �p
10. 若运动是非绝热的，证明q 坐标系中的铅直速度q& 与 Z 坐标中铅直速度 w 的关系为：
么？ 7. 中纬度大尺度大气运动有哪些基本特征？ 8. 试讨论 Kibel 数、Rossby 数和 Ekman 数意义？
习题
1. 计算以下单位质量气块的地心引力： a) 赤道海平面上和北极海平面上； b) 赤道上空，海平面以上 10、100、1000 km 处。
2. 计算 30°N 跟随地球一起旋转的空气微团的牵连速度。 3. 设流场是定常的、均匀的、沿纬圈的带状环流，试求微团的绝对速度和绝对加速度。 4. 一个人造卫星从南半球飞向北半球，通过赤道时飞行方向与赤道成 60°交角，相对水
思考题
第一章
1. 支配大气运动状态和热力状态的基本物理定律有哪些？大气运动方程组一般有几个方 程组成？哪些是预报方程？哪些是诊断方程？
2. 什么是局地直角坐标系？该坐标系是如何考虑地球旋转的？局地直角坐标系的适应范 围如何？局地直角坐标系与球坐标系有何联系与区别？
3. 在局地直角坐标系中是如何处理柯氏参数的？这种处理是否合理？ 4. 什么是 P 坐标系？P 坐标系的物理基础是什么？使用 P 坐标系的优缺点是什么？ 5. 试阐述对大气运动方程组进行简化的必要性与可能性？ 6. 什么是运动的尺度？什么是尺度分析法？对大气运动方程组进行尺度分析的目的是什
平速度为 8 km/s，试求它的科里奥利加速度。 5. 一物体在 45°N 的地方由 100 米高度上自由下落，若不计空气阻力，只考虑重力和科氏
力作用，试求着地时物体偏移的方向和距离。
v 6. 若空气微团只受到水平科氏力的作用，水平初速度为 V0 ， t = 0 时微团的位置矢量为
rv0 ，设科氏参数 f 为常值，试求该微团的运动轨迹。