动力气象试题分类
《动力气象学提高》-典型题分析(补充)
成都信息工程学院大气科学学院《动力气象提高》教学资料－典型题分析（补充）一、方程组、坐标系、平衡运动1、 证明满足准静力平衡关系的正压大气中水平气压梯度力不随高度变化。
2、 证明静力平衡条件下，地转风随高度的变化为ln gp V gk z fθ∂=−∇×∂3、 试推出热成风方程，并说明它在实际天气诊断分析中的应用。
4、 证明σ系中的运动方程组为ln ln s x s y p du RT fv D dt x xp dv RT fu D dt y yφφ∂∂=−−++∂∂∂∂=−−−+∂∂并说明此坐标系在数值预报中的应用及其优缺点。
5、 试写出z 坐标系和p 坐标系中的大气运动方程组，并说明这两种坐标系在描述大气运动时的优缺点。
二、运动方程的变形1、在绝热、无摩擦的自由大气中，运动满足下列方程组0()()()0gg g g V f f t pV t p p ζωζφφσω∂∂+⋅∇+=∂∂∂∂∂+⋅∇+=∂∂∂σ是静力稳定度，它不随x，y，t 变化。
试证明有位涡度01(g q f f p pφζσ∂∂=++∂∂守恒，并说明上述方程组在数值预报中的应用。
2、s σ为常数，由绝热准地转方程组推导位势倾向方程和ω方程。
3、 有如下形式的位势倾向方程222221()(,)(,f f J f J p t f p pφφφφφσσ∂∂∂∂∇+=−∇+−∂∂∂∂ （1） 推导上式用了哪些假定？（2） 讨论各项的物理意义？ 4、 有如下形式的ω方程2222200211[()][()]g g f f V f V p p f p ωφωφσσσ∂∂∂∇+=⋅∇∇++∇⋅∇−∂∂∂ （1） 推导上式时用了哪些假定？（2） 上式中各项意义如何？（1）答： 无摩擦近似；准静力平衡近似； 大尺度零级近似；准地转近似； β－平面近似； 绝热近似：静力稳定度σ取常数近似。
5、 给出无因次方程：0[()]h h V WR V S v f V L tH ζζβ∂+⋅∇+=−∇⋅∂ （1） 说出上式推导得到的主要步骤（S=L/a，a 为地球半径）。
动力气象试题分类分解
动力气象试题分类试题参数(分值，难度系数，知识点，题型) 组卷参数（题型比例，难度比例，章节比例）一、填空题1. 控制大气运动的基本物理定律有牛顿第二定律、质量守恒定律、 热力学能量守恒定律和气体实验定律。
(8,1,2,1)2. 在旋转地球上，一个运动着的空气微团所受的基本作用力气压梯度力、科里奥利力、惯性离心力和摩擦力。
(8,1,2,1)3. 中纬度大尺度运动具有以下基本性质，即准水平、准定常、准地转平衡、准静力平衡和准水平无辐散。
(10,1,2,1)4. 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宏观度量，后者是对流体涡旋运动的微观度量。
(4,1,6,1)5. 在埃克曼层中，风速随高度增加增大，风向随高度增加顺转。
(4,1,8,1)6. P 坐标系中，地转风的表达式是k f V g⨯Φ∇-=1，地转风涡度的表达式是Φ∇=201f g ς 。
(4,1,4,1) 7. 平流时间尺度U L =τ，气压水平变动的地转尺度U Lf P h 0π=∆。
(4,2,3,1)8. 科氏力是一种视示力，科氏力的方向始终与运动的方向垂直。
(4,1,2,1)9. 建立P 坐标系的物理基础是大气的静力平衡性质，P 坐标系中静力平衡方程的形式为α-=∂Φ∂p，连续方程的形式为0=∂∂+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂p y v x u pp ω。
(6,1,4,1) 10.定常情况下，埃克曼层中的三力平衡是指和、水平气压梯度力、科里奥利力、和湍流粘性应力之间的平衡。
(6,1,8,1)11. 理查孙数是湍流运动发展的重要判据，其定义式为i R =()2ln z V z g ∂∂∂θ。
(2,1,8,1)12. 任意高度z 的气压⎰∞=zgdz z p ρ)(，其物理意义为任意高度上的气压()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。
(4,1,4,1)13. 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西风 12 1-⋅s m 。
动力气象学期末考试题基本概念复习题.docx
一、名词解释范围（共计20分）（1）冷暖平流：由温度的个别变化与局地变化的关系:dT dT rr——=——+匕或dt St 33移项后，有： dt dtdt设齐0W0,则有 ^T = -y.vr = -v — dt ds时，即使为微团本身的温度保持不变，也会引起温度场的局地变化。
）GT c 丁 当一>0,即沿着水平速度方向温度是升鬲的，风由冷区吹向暖区，这时-V —<0 & ds（即—<0）,会引起局地温度降低，我们便说有冷平流。
dt当竺<0,即沿着水平速度方向温度是降低的，风由暖区吹向冷区，这时-V —>0 ds ds （U|j —>0）,会引起局地温度升高，我们便说有暖平流。
dt总Z 温度平流是通过水平气流引起温度的重新分布而使局地温度发住变化的。
（2） 罗斯贝数：水平惯性力与水平科氏力之比，即：R ｛）= —，表示大气运动的准地转程 办厶度，也可用来判别人气运动的类型（人、屮、小尺度）和特性（线性或非线性）。
（3） 梯度风：水平科氏力、离心力和水平气压梯度力三力达成的平衡。
此时的空气运动称 为梯度风，即 --- F JV — ------- - o R p 8n（4） 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 一 1 一 的空气作水平肓线运动，称为地转风，表达式为：V =——Vpxk. fp（5） 0平面近似：中高纬地区，对大尺度运动，y/a<l.则/ =九+0『，其中具体做法：/不被微分时，令f = f.= const, f 在平流项屮被微分时，令dt dt dt（s 方向即水平速度的方向。
空气微团做水平运动 f = 2Qsin (pQ = const, [i - 2 cos %a -const实质：利用％纬度处某点的切平而代替该点附近的地球球而（即取局地切平而近似）,只考虑地球球面性最主要的彩响一科氏参数/随纬度的变化。
动力气象复习题
、名词解释1. 位温：气压为 p ，温度为 T 的干气块，干绝热膨胀或压缩到 1000hPa 时所具有的温度。
=T(1000/p)R/Cp ，如果干绝热，位温守恒( / t=0)。
2. 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。
3. 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4. 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uru 1 r 衡，这时空气微团作直线运动，称为地转风，表达式为： Vg f p k 地转风：在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯度力和水平 地转偏向力的作用，当二力相等的空气运动称之为地转风。
5. 惯性风：当气压水平分布均匀时， 科氏力、惯性离心力相平衡时的空气流动。
表达式为： V i fR T 。
6. 旋衡风：在小尺度运动中，惯性离心力和水平气压梯度力相平衡时的空气流1动。
表达式为： V c ( RT p ) 2n 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： = (p)，正压 大气中地转风不随高度变化，没有热成风。
气微团运动称为梯度风，表达式为： V 2fV 1p 。
n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： = (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。
环流：流体中任取一闭合曲线 L ，曲线上每一点的速度大小和方向是不一样 的，如果对各点的流体速度在曲线 L 方向上的分量作线积分，则此积分定义 为速度环流，简称环流。
环流定理：沿任意闭合回线的速度环流随时间的变化率，等于沿同一回线的 加速度环流。
简单地说，环流的加速度等于加速度的环流。
动力气象试题分类
24.
25.斜压适应过程的物理机制是重力惯性内波对初始非地转扰 动能量的频散,适应的速度主要依赖于重力惯性内波的群速和初始非
地转扰动的水平尺度和强度。
26.连续方程是质量守恒定律定律的数学表述。它表明密度和风 场
是相互制约的。
27.根据准地转©方程，正涡度平流随高度增加，有利于产生 上升运动,冷平流有利于产生血运动。(4, 1,11,1)
仝］=0,正压不稳定扰动 丿i
Z
发展的能量来自基本纬向气流的平均动能。(4, 1, 12, 1)
29.旋转层结大气中可能出现的四种基本波动是啟、重力波、惯性波和罗斯贝波。(&1, 9,1)o
30.大气中两种存在两种最基本的动力学过程，即地转适应过程 和准地转演变过程。(4,1,10,1)。
31.根据准地转位势倾向方程，高空槽脊系统的移动是由遇度平 流造成的，而高空槽脊系统的发展是由靈平流造成的。(4,1,11,1)
32.声波是由大气的可压缩性造成的,重力内波生成的必要条件 是大气层结是稳定的。(4, 1, 10, 1)
21.根据准地转位势倾向方程，高空槽前为正涡度平流区，等压 而位势高度会降低,槽区有冷平流，有利于槽加深。(4,1,11,1)
22.正压不稳定是发生在具有水壬切变基流中的长波不稳定，斜 压不稳定是发生在具有垂直切变基流中的长波不稳定。(4, 1,12, 1)
23.根据准地转理论，平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破 坯
3.中纬度大尺度运动具有以下基木性质，即准水平、准定常、准地转平衡、准静力平衡和准水平无辐散。(10, 1, 2,1)
4.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 涡旋运动的宏观度量,后者是对流体涡旋运动的微观度量。(4,1, 6, 1)
动力气象作业复习题
尺度分析作业1、何为Ro 数？大尺度大气运动的Ro 数为多大？大尺度大气运动的主要特征是什么？罗斯贝数的大小反映了科氏力的相对重要性 中纬度大尺度大气运动主要特征是准水平，准地转平衡，准静力平衡，准水平无辐散，准定常的涡旋运动。
2、正压大气和斜压大气概念密度的空间分布只依赖于气压，即ρ=ρ(p)，这种大气状态称作正压大气。
正压大气中等压面、等密度面和等温面重合在一起。
密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压大气。
斜压大气中等压面与等密度面、等温面是交割的3、地转风概念定义：空气块直线运动，在水平气压梯度力和水平地转偏向力平衡的作用下，风沿等压线或等位势线吹，北半球背风而立，气压高的在右。
4图一：（1）正压状态下，高空为低压中心，由于动力作用引起的，（2）斜压状态下，高空为高压中心，由于热力作用引起的，图二：（1）正压状态下，高空为高压中心，由于动力作用引起的，（2）斜压状态下，高空为低压中心，由于热力作用引起的，5、何为斜压大气？请说明在天气图上如何分别根据温度场和风场结构判断斜压大气性的强弱？密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压大气。
斜压大气中等压面与等密度面、等温面是交割的。
等温线越密，等温面与等压面夹角越大，斜压性越强；风速越大，风向与等压面夹角越大，斜压性越强。
6、何为热成风？请详细说明热成风是由于大气的斜压性所引起，并由此说明大气大尺度动力系统与热力系统在天气图上的主要表现特征，并举出实例。
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。
热成风与大气的斜压性相联系，与热力作用相关。
大气大尺度动力系统在天气图上的主要表现为从低层、到中层、直到高层属同样气压系统。
例如： 副热带高压：从低层、到中层、直到高层，都表现为高压，是正压系统，由动力作用引起；大气大尺度热力系统在天气图上的主要表现为低层和高层属不同气压系统。
成信工动力气象学期末试题及答案
系名____________班级____________姓名____________学号____________密封线内不答题成都信息工程学院考试试卷课程名称： 20 —20 学年第 学期动力气象学使用班级：大气20 级试题一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 得分一、名词题( 每小题3分，共30分)1、大气长波2、群速度3、上游效应4、地转偏差5、K-H不稳定6、赤道β平面近似7、Ekman数8、Richardson数9、有效动能（APE）10、浅水波二、判断题(判断下列题目是否正确，如果正确请在题号前打“√”，错误请打“×”。
每小题2分，共10分)1、北半球大气边界层中，风偏向低压一侧，风向随高度向右偏转。
2、潜热的释放并不影响湿静能。
3、对于频散波，群速度与相速度是一致的。
4、中性层结大气中，不存在重力内波。
5、实际大气中，有效位能绝大部分转换成为了动能。
三、填空题(在空白处填写入正确的内容。
每小题1分，共20分)1、非地转扰动的水平尺度远大于( )时,风场适应( )。
2、低纬对流层、平流层中向西传播的热带波动有( )和( )。
系名____________班级____________姓名____________学号____________密封线内不答题3、北半球大尺度运动一般是惯性稳定的,其( )几乎总为正值。
大气长波正压不稳定的必要条件是基本气流的( )在区间内应改变符号。
4、边界层顶的垂直速度与地转风( )成正比。
若采用包辛内斯克近似来滤波,可滤去( )。
5、K-H不稳定可用来研究（ ）尺度天气系统的发展问题。
与中高纬度不同的是，在热带地区（ ）可作为天气系统发展的重要能源。
6、平均纬向有效位能通过哈德莱环流圈直接转换为( )。
( )大气长波既有上游效应又有下游效应。
7、重力内波模型可用来研究( )尺度天气系统；( )层结可滤除重力内波。
8、正压大气中罗斯贝波是由( )守恒控制的一种大尺度涡旋性波动,( )是它得以传播的主要机制。
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。
(整理)题库(动力气象)
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．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2．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3．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4．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 ∂∂∂∂θ5．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6．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7．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8．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 >>9．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10．第一、二类准地转运动出现的条件分别是（1）和（2）。
动力气象考试题
一、 名词解释1.地转平衡: 地转平衡是指非粘性流体运动场在气压梯度力恰好与科里奥利力平衡时的状态。
2.地转偏差:g v v v-='、实际风与地转风的矢量差定义为地转偏差3. f －平面近似：在中纬度读取，若运动的经向水平尺度远小于地球半径时（L/a 1<<）,可以取f ≈0f 把f 作为常数处理，这种近似称为f －平面近似4.β－平面近似:取0f 近似相当于完全没有考虑地球球面性所引起的f 随纬度的变化。
高一级近似是所谓的β平面近似(1)当f 处于系数地位不被微商时，取f ≈0f (2)当f 处于对y 求微商地位时，取β=dydf =常数 5.全位能:静力平衡大气的内能和位能之和。
6.有效位能：大气处于某一状态时，可用于转换为动能的能量只是全位能的一小部分，这部分能量称为有效位能，余下的称为非有效位能。
7.Ekman 抽吸：因为二级环流是由行星边界层摩擦所驱动的，所以产生此二级环流的机制称为埃克曼抽吸8.二级环流：在准地转涡旋流场中，由于湍流摩擦效应将会在埃克曼层中造成强迫的铅直环流，它叠加在准地转水平环流之上，称之为二级环流。
9.相速度： k c /ω=表示等位相面沿x 方向移动的速度10.群速度：k c g ∂∂=/ω 群速指波群传播的速度11.波的频散：无论g c < c 还是g c >c 波群的宽度最终总是加宽的，这表明扰动量将逐渐被分散，扰动能量相对于合成波列的传输现象为波的频散12.正压大气：密度的空间分布只依赖于气压，即ρ=ρ(p)，这种大气状态称作正压大气。
正压大气中等压面、等密度面和等温面重合在一起。
13.斜压大气:密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压大气。
斜压大气中等压面与等密度面、等温面是交割的。
二、简述题1、利用公式和示意图说明散度对涡度变化的影响；117页 ))(()(x u y f p x p u y t ∂∂+∂∂+-∂∂∂∂-∂∂∂∂=∂∂υςυωως散度项：))((x u y f ∂∂+∂∂+-υς 中高纬天气尺度运动中涡度~10因此，当有水平辐散时，绝对涡度要减小，有水平辐合时，绝对涡度要增加，，水平辐合辐散引起的绝对涡度变化，是由于涡管强度守恒所要求的，水平辐合辐散引起涡度变化的机制，对于天气尺度扰动的发展是头等重要的。
动力气象-复习题20
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。
动力气象总复习题
动力气象总复习题一、名词解释1.位温：气压为p，温度为T的干气块，干绝热膨胀或压缩到1000hPa 时所具有的温度。
θ=T(1000/p)R/Cp，如果干绝热，位温守恒（∂θ/∂t=0）。
2.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。
3.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4.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1V k =-⨯。
地转风：在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用，当二力相等的空气运动称之为地转风。
5.惯性风：当气压水平分布均匀时，科氏力、惯性离心力相平衡时的空气流动。
表达式为：6.旋衡风：在小尺度运动中，惯性离心力和水平气压梯度力相平衡时的空气流动。
表达式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. 湿静能：湿空气的内能（c v T ）、位能（gz ）、压力能（p /ρ）及潜热能（Lq ）之和，其表达式为：E s= c v T +gz + p /ρ+Lq 。
也称为静力能。
10. 埃克曼螺线：行星边界层内的风场是水平气压梯度力、科氏力和粘性摩擦力三着之间的平衡结果。
若以u 为横坐标，v 为纵坐标，给出各个高度上风矢量，并投影在同一个平面内，则风矢量的端点迹线为一螺旋。
称为埃克曼螺线。
11. 梯度风高度：当z H =π/γ，γ=(2k /f )1/2时，行星边界层风向第一次与地转风重合，但是风速比地转风稍大，在此高度之上风速在地转风速率附近摆动，则此高度可视为行星边界层顶，也表示埃克曼厚度。
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惯性不稳定：在基本流场为西风且有水平切变的情况下，气块因南北位移离开原来位置后，若继续远离原来位置的趋势，则称其为惯性不稳定。
正压不稳定：在具有水平切变气流中产生的长波不稳定称为正压不稳定。
斜压不稳定：在具有铅直切变基流中产生的长波不稳定称为斜压不稳定。
K-H不稳定：密度不连续分界面上存在速度的垂直切变时，扰动形成的重力波随时间增强。
地转偏差：实际风与地转风的矢量差。
地转平稳(风)：在地转运动中，水平气压梯度力与科氏力相平衡。
这时的空气作水平直线运动，称为地转风。
梯度风：科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达成的平衡。
此时的空气运动称为梯度风。
地转适应过程：也称地转调整过程，当大气局部出现较强的地转偏差时，在气压梯度和柯氏力的作用下，通过气压场和风场相互调整适应，引起整层大气辐合、辐散的交替变化，使得该区域的地转偏差迅速减小，则原来地转平衡得以恢复或新的地转平衡得以重建的大气动力过程。
罗斯贝变形半径：风场与气压相互调整保持地转平衡的一个临界水平尺度。
罗斯贝数：水平惯性力与水平科氏力的尺度之比。
罗斯贝参数：表示地球表面性引起的科里奥利参数随纬度变化的参数。
基别尔数：局地惯性力与水平科氏力之比或惯性特征时间尺度与运动时间尺度之比。
热带波动：又称低玮波、赤道波，是赤道地区大气波动的总称，它包括向西传播的东风波、罗斯贝-重力混合波和向东传播的赤道开尔文波、惯性-重力波，以上波动的显著特点是远离赤道时振幅迅速衰减。
开尔文波：开尔文波是一种被限制在赤道附近，并且东向传播的行星波，它的驱动源来自于对流层大气的潜热释放。
Cisk:第二类条件不稳定（CISK ）是指天气尺度的低压扰动和小尺度积云对流间的相互促进，通过这种正反馈作用，使得天气尺度的低压扰动不稳定发展，同时积云对流也得到加强。
摩擦速度:摩擦速度是湍流切应力与空气密度比值的平方根，具有速度量纲，常用U*表示。
推导题：一、Ekman 抽吸公式 ①利用不可压连续方程：ðu ðx+ðv ðy+ðw ðz=0⟹ðw ðz=−(ðu ðx+ðv ðy )，ðw ðzr 0dz =− (ðuðx+ðv ðy) r 0dz ，w| T −w|z =0=− (ðuðx+ðv ðy) r 0dz ②地表平坦时，w|z =0=0；又由于地转风散度为零，且V g ≡0,ðu g ðx+ðv g ðy=0，v g =0，∴ðu g ðx=0，故ðu ðx =ððxu g 1−e −zEcosz E=0，w| T =− ðw ðz r 0dz =−ððy (u g e −zEsinz E) rdz .③由于地转风u g 与z 无关（因为已假定气压梯度力不随高度改变）W T =− ðv ðyrdz =−ðu gðy (e −zE sinz E) r 0dz =−ðu g ðy [ E 2e−zE(cosz E−sinz E)]|0 T (且h T =π E )= −ðu g ðy(e −π+1)E 2. e−π≈0.043≪1，W T =−ðu g ðyE 2=E2ζg =ζg kZ 2f.二、旋转减弱公式正压大气，(1)f 为常数,(2)大气不可压,(3) ζ+f =f ，正压涡度方程为：d dtζg =−fðu ðx+ðv ðy=fðw ðz，从边界层顶到对流层顶积分上式，ddt ζgH r dz = f Hrdw ，由于ζg 不随高度改变，上式积分可得dζg dtH − r =f W H −W T =−fW T ,dζg dt=−fW TH− r≈−fW T H=−E2H ζg.即ζg t =ζg (0)e− E t 。
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)。
气科院1999年天气-动力气象学真题
测试
99年真题
一、名词解释
1、重力
2、熵
3、温度递减率
4、动力夹卷
5、旋衡风
6、正压大气
7、绝对角动量
8、Ekman边界层
9、群速度
10、第二类条件不稳定（CSIK）
二、表达式
1、混合比
2、对流稳定判据
3、β平面近似
4、Montgomery流函数
5、绝对环流
6、垂直位势涡度
7、Rossby波传播速度
8、θ坐标系中的静力方程
9、Rossby数
10、有效位能
三、简答
1、说明流线与轨迹的关系
2、如何依据角动量守恒原理届时高空西风急流和近赤道反气旋的形成
3、什么叫物理参数方案，为什么目前数值预报模式中必须要用此方案
4、大气中有几种主要波动，对大气——气候有什么意义
5、写出总体公式形势下的地表面通量（动量、热量、水汽公式），并说明其意义天原部分
1、说明温带气旋发展的物理因子和演变过程
2、说明东亚雨带季节变化的主要特点，是哪些主要大气环流系统决定的
3、说明西太平洋副高和我国天气的主要关系
4、写出准地转ω方程的推导，说明强迫项的意义
5、画出并说明一般雷暴和局地强风暴的气流模型图，并解释它们产生天气差异的原因
6、1998年汛期（6——8月）长江流域出现的严重暴雨和洪涝，试讨论其发生的天气学
成立。
动力气象作业复习题
动⼒⽓象作业复习题尺度分析作业1、何为Ro 数？⼤尺度⼤⽓运动的Ro 数为多⼤？⼤尺度⼤⽓运动的主要特征是什么？罗斯贝数的⼤⼩反映了科⽒⼒的相对重要性中纬度⼤尺度⼤⽓运动主要特征是准⽔平，准地转平衡，准静⼒平衡，准⽔平⽆辐散，准定常的涡旋运动。
2、正压⼤⽓和斜压⼤⽓概念密度的空间分布只依赖于⽓压，即ρ=ρ(p)，这种⼤⽓状态称作正压⼤⽓。
正压⼤⽓中等压⾯、等密度⾯和等温⾯重合在⼀起。
密度的空间分布不仅依赖于⽓压⽽且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压⼤⽓。
斜压⼤⽓中等压⾯与等密度⾯、等温⾯是交割的 3、地转风概念定义：空⽓块直线运动，在⽔平⽓压梯度⼒和⽔平地转偏向⼒平衡的作⽤下，风沿等压线或等位势线吹，北半球背风⽽⽴，⽓压⾼的在右。
4、下⾯地⾯系统，⾼层有哪⼏种可能配置？D G图⼀：（1）正压状态下，⾼空为低压中⼼，由于动⼒作⽤引起的，（2）斜压状态下，⾼空为⾼压中⼼，由于热⼒作⽤引起的，图⼆：（1）正压状态下，⾼空为⾼压中⼼，由于动⼒作⽤引起的，（2）斜压状态下，⾼空为低压中⼼，由于热⼒作⽤引起的，5、何为斜压⼤⽓？请说明在天⽓图上如何分别根据温度场和风场结构判断斜压⼤⽓性的强弱？密度的空间分布不仅依赖于⽓压⽽且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压⼤⽓。
斜压⼤⽓中等压⾯与等密度⾯、等温⾯是交割的。
等温线越密，等温⾯与等压⾯夹⾓越⼤，斜压性越强；风速越⼤，风向与等压⾯夹⾓越⼤，斜压性越强。
6、何为热成风？请详细说明热成风是由于⼤⽓的斜压性所引起，并由此说明⼤⽓⼤尺度动⼒系统与热⼒系统在天⽓图上的主要表现特征，并举出实例。
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。
热成风与⼤⽓的斜压性相联系，与热⼒作⽤相关。
⼤⽓⼤尺度动⼒系统在天⽓图上的主要表现为从低层、到中层、直到⾼层属同样⽓压系统。
例如：副热带⾼压：从低层、到中层、直到⾼层，都表现为⾼压，是正压系统，由动⼒作⽤引起；⼤⽓⼤尺度热⼒系统在天⽓图上的主要表现为低层和⾼层属不同⽓压系统。
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动力气象试题分类试题参数(分值，难度系数，知识点，题型) 组卷参数（题型比例，难度比例，章节比例）一、 填空题1. 控制大气运动的基本物理定律有牛顿第二定律、质量守恒定律、 热力学能量守恒定律和气体实验定律。
(8,1,2,1)2. 在旋转地球上，一个运动着的空气微团所受的基本作用力气压梯度力、科里奥利力、惯性离心力和摩擦力。
(8,1,2,1)3. 中纬度大尺度运动具有以下基本性质，即准水平、准定常、准地转平衡、准静力平衡和准水平无辐散。
(10,1,2,1)4. 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宏观度量，后者是对流体涡旋运动的微观度量。
(4,1,6,1)5. 在埃克曼层中，风速随高度增加增大，风向随高度增加顺转。
(4,1,8,1)6. P 坐标系中，地转风的表达式是k f V g1，地转风涡度的表达式是 201f g 。
(4,1,4,1) 7. 平流时间尺度U L ，气压水平变动的地转尺度U Lf P h 0 。
(4,2,3,1)8. 科氏力是一种视示力，科氏力的方向始终与运动的方向垂直。
(4,1,2,1)9. 建立P 坐标系的物理基础是大气的静力平衡性质，P 坐标系中静力平衡方程的形式为 p，连续方程的形式为0 p y v x u pp 。
(6,1,4,1) 10.定常情况下，埃克曼层中的三力平衡是指和、水平气压梯度力、科里奥利力、和湍流粘性应力之间的平衡。
(6,1,8,1)11. 理查孙数是湍流运动发展的重要判据，其定义式为i R = 2ln z V z g 。
(2,1,8,1)12. 任意高度z 的气压 z gdz z p )(，其物理意义为任意高度上的气压 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。
(4,1,4,1)13. 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西风 12 1 s m 。
(4,1,5,1)14. 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冷平流，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暖平流。
(4,1,5,1)15. 在大气行星边界层中，近地面层又称为常值通量层，上部摩擦层又称为埃克曼层。
(4,1,8,1) 16. 大气中的四种基本能量形式是内能、位能、动能和潜热能。
(8,1,9,1)17. 写出以下无量纲数的定义式，基别尔数 01f ，罗斯贝数L f U R 00 。
(4,1,3,1) 18. 相对涡度在自然坐标系中的表达式是n V R V s。
(2,1,6,1) 19. Rossby 变形半径000f c L ，当初始非地转扰动的水平尺度0L L 时，风场向气压场适应。
(4,1,10,1) 20. 正压适应过程的物理机制是重力惯性外波对初始非地转扰动能量的频散，适应的速度主要依赖于重力惯性外波的群速和初始非地转扰动的水平尺度和强度。
(6,1,10,1)21. 根据准地转位势倾向方程，高空槽前为正涡度平流区，等压面位势高度会降低，槽区有冷平流，有利于槽加深。
(4,1,11,1)22. 正压不稳定是发生在具有水平切变基流中的长波不稳定，斜压不稳定是发生在具有垂直切变基流中的长波不稳定。
(4,1,12,1)23. 根据准地转理论，平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏 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维持作用。
(4,1,12,1)24. 第一、二类准地转运动出现的条件分别是1 Ro S 和1~S Ro 。
(4,1,11,1) 25. 斜压适应过程的物理机制是重力惯性内波对初始非地转扰动能量的频散，适应的速度主要依赖于重力惯性内波的群速和初始非地转扰动的水平尺度和强度。
(6,1,10,1)26. 连续方程是质量守恒定律定律的数学表述。
它表明密度和风场 是相互制约的。
(6,1,2,1)27. 根据准地转 方程，正涡度平流随高度增加，有利于产生 上升运动，冷平流有利于产生下沉运动。
(4,1,11,1)28. 正压不稳定的必要条件为022 ky y dy u d ，正压不稳定扰动发展的能量来自基本纬向气流的平均动能。
(4,1,12,1)29.旋转层结大气中可能出现的四种基本波动是声波、重力波、惯性波和罗斯贝波。
(8,1,9,1)。
30. 大气中两种存在两种最基本的动力学过程，即地转适应过程和准地转演变过程。
(4,1,10,1)。
31.根据准地转位势倾向方程，高空槽脊系统的移动是由涡度平流造成的，而高空槽脊系统的发展是由温度平流造成的。
(4,1,11,1)32.声波是由大气的可压缩性造成的，重力内波生成的必要条件是大气层结是稳定的。
(4,1,10,1) 变形半径000f c L ，当初始非地转扰动的水平尺度0L L 时，气压场向风场适应。
(4,1,10,1)34.科氏力是一种视示力，当空气微团沿赤道向东运动时，科氏力的方向指向天顶；在赤道向北运动时，科氏力为零。
(6,1,2,1)35.所谓力管是指间隔一个单位的等压面和等比容面相交割成的管子，力管存在的充要条件是大气的斜压性。
(4,1,6,1)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波长、垂直风切变、静力稳定度和 效应。
(8,1,11,1)37.建立热成风关系的物理基础是地转平衡和静力平衡。
(4,1,5,1)38.正压不稳定扰动发展的能量来自基本纬向气流的平均动能，斜压不稳定扰动发展的能量来自有效位能的释放。
(4,1,12,1)二、是非判断题1.等压面图上等高线与等温线重合,此大气一定是正压的。
(2,1,4,2)数可以表示为相对涡度与牵连涡度之比。
(2,1,4,2)3.采用准地转近似不可能滤去所有快波。
(2,3,9,2)近似只适用于大气浅层运动。
(2,1,9,2)5.频散波的相速与群速一定不等。
(2,1,9,2)6. 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。
(2,1,10,2)7.斜压不稳定波的增长率与铅直风切变有关,与波数无关。
(2,1,12,2)8.大气中绝大部分全位能不能用来转换成动能。
(2,1,7,2)9.只要大气是斜压的,就一定会产生斜压不稳定(2,1,12,2)10.等压面图上等高线愈密集的地区水平气压梯度力愈大。
(2,1,4,2)11.等压面图上等温线愈密集的地区大气的斜压性愈强。
(2,1,5,2)12.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。
(2,1,4,2)13. 平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏作用。
(2,1,11,2)14. 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。
(2,1,11,2)15. 定常流场中流线与轨迹相重合。
(2,1,5,2)16. 对于气旋性流动，梯度风速比地转风速要小。
(2,1,5,2)17. 对于反气旋性流动，梯度风速比地转风速要大。
(2,1,5,2)18. 大气的斜压性是地转风随高度改变的充分与必要条件。
(2,1,4,2)19. 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。
(2,3,10,2)20. 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。
(2,1,11,2)21. 埃克曼层中风总有指向低压一侧的分量。
(2,1,8,2)22. 低压区一定有水平辐合，高压区一定有水平辐散。
(2,3,8,2)23. 斜压性愈强，层结愈不稳定，大气中的有效位能愈充沛。
(2,1,7,2)24. 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。
(2,2,2,2)25. 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。
(2,2,2,2)26.在极区采用局地直角坐标系是不适宜的。
(2,2,2,2)27.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。
(2,2,7,2)28.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。
(2,2,6,2)29.斜压大气中的准地转运动不可能是纯水平运动。
(2,2,11,2)30. 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。
(2,2,11,2)三、 计算题1.计算N 45跟随地球一起旋转的空气微团的牵连速度。
(10,2,2,3)13.328 s m V r2.一人造地球卫星从南半球飞向北半球，通过赤道时，其飞行方向与赤道成 60交角，相对水平速度为18 s km ，试求它的科里奥利加速度。
(10,2,2,3) 2583.02 s m V，方向指向地心。
3. 一物体在N 45的地方由m 100高度上自由下落，若不计空气阻力，只考虑重力和科里奥利力作用，试求着地时物体偏移的方向和距离。
(10,2,2,3) 向东偏移m 21055.1 。
4. 700百帕地转风为东风4ms 1 ,500百帕地转风为西风8ms 1 ，计算700-500百帕之间热成风的大小和方向。
(5,1,5,3)西风112 s m 。
5. 设地球为正球体，试计算海平面上地球引力与重力之间的夹角，又夹角的最大值为多少(10,3,2,3)'91.5max 。
6. 计算赤道上空重力等于零的高度，一人造地球卫星进入该高度绕地球旋转的周期为多少(10,3,2,3)km z 1.35829 ，s T 46.861057. 45°N 处，700hPa 等压面图上3000gpm 和2960gpm 两根等高线间最短距离为190km ，问地转风有多大(5,1,5,3)120 s m V g8. 当罗斯贝数Ro =时，取地转风近似的相对误差有多大(5,2,5,3) 10/1009. 考虑f 随纬度的变化，若取110 s m v g ，试计算45°N 处的地转风散度的大小。
(5,2,6,3)161057.1 s10. 一龙卷以常值角速度ω旋转，设离中心0r 处，地面气压为0p ，温度为T （设为常值），证明龙卷中心的地面气压为)2ex p(2020RT r p p如果T =288K ，离中心100m 处气压为1000hPa ，风速为1001 s m ，问中心气压为多大(5,2,5,3)hPa 3.941实际风偏于地转风右侧30°，如果地转风为201 s m ，计算水平速度大小随时间的变率（设1410 s f ）。
(5,1,5,3)1310 s m14. 700百帕地转风为西风4ms 1 ,500百帕地转风为东风8ms 1 ，计算700-500百帕之间热成风的大小和方向。
(5,1,5,3)东风112 s m 。
15. 正压大气中，在30°N 有一圆形空气柱，其半径为100km ，如果初始时空气是静止的，当空气柱膨胀至原半径的两倍时，周界上平均切线速度为多大(10,2,6,3)147.5 s m16. 计算以下四种圆运动的涡度（1）2cr V （2）c V（3）2/r c V （4）2/1 cr V式中c 为常数。