动力气象-第八章(大气边界层)

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大气边界层

精品资料
均匀下垫表面类型的粗糙度z 值（引自Wieringa，1993） 0
下垫表面类型
粗糙度长度(米)
引用文献数
海面、散砂、雪面
0.0002
17
三合土、平坦沙漠、潮汐表面
0.0002-0.0005
5
平坦雪地
0.0001-0.0007
4
粗糙冰面
0.001-0.012
4
未开垦土地
0.001-0.004
精品资料
常用的特征(tèzhēng)尺度变量
长度尺度(chǐdù)：
速度尺度：
z：高度； zi：混合层厚度； z0：地表粗糙长度； L：Obukhov尺度(chǐdù)；温度尺度：
u*：摩擦速度； w*：对流速度尺度； G：地转风速；
U：地面风速；
*：温度特征尺度；
时间尺度：
f：无量纲频率；
湿度尺度： q*：湿度特征尺度；
性原理 1990年Shao等人将局地相似性理论应用于存在平流的非均匀下垫面。
精品资料
近地面层(surface layer)主要(zhǔyào)特征
1）大气边界层最下面部分，受到下垫面影响最直接，气象要素日变化大。 2）气压(qìyā)梯度力、柯氏力、分子粘性应力都可以忽略不计，湍流应力为主要作用力。风向随高度近乎不变，气流结构不受柯氏加速度影响。 3）各种湍流通量传输随高度变化而数值近乎不变，称常通量层（书P115）。 4）层内风速、温度和其余气象要素场随高度变化十分剧烈。
换句话说，对特定的地表而言，空气动力粗糙度长度一旦被确定，它就不会再随风速，稳定度或应力 (yìnglì)而发生变化
如果地面粗糙原因诸如植被的高度和范围，围墙兴建，房屋建造，森林砍伐等等而发生变化的话，那么空气动力粗糙度也会随之发生变化

数值天气预报第八章_边界层模式及其参数化

∂w ∂w ∂w ∂w ∂p′ +u +v +w = −α 0 ∂t ∂x ∂y ∂z ∂z
α′ 1 ⎡ ∂ ρ w′′u ′′ ∂ ρ w′′v′′ ∂ ρ w′′w′′ ⎤ + g− ⎢ + + ⎥ α0 ∂ ∂ ∂ x y z ρ⎣ ⎦
这就是中尺度数值模式中常采用的垂直运动方程的一种形式。
兰州大学大气科学学院 11
兰州大学大气科学学院 13
为了具体的给出参数化的公式，先把平均运动方程组中含有次网格尺度通量项的方程改写如下：
du 1 ∂p 1 =− + f v+ dt ρ ∂x ρ
⎡ ∂τ xx ∂τ yx ∂τ xx ⎤ + + ⎢ ⎥ x ∂ ∂ y ∂ z ⎣ ⎦ 1 ∂p 1 ⎡ ∂τ xy ∂τ yy ∂τ zy ⎤ dv =− − fu+ ⎢ + + ⎥ ρ ∂y dt ∂ x ∂ y ∂ z ρ⎣ ⎦ 1 ∂p 1 ⎡ ∂τ xz ∂τ yz ∂τ zz ⎤ dw =− −g+ ⎢ + + ⎥ dt ∂y ∂z ⎦ ρ ∂z ρ ⎣ ∂x 1 ⎡ ∂H x ∂H y ∂H z ⎤ dθ θ = + + Q+ ⎢ ⎥ ∂y ∂z ⎦ dt c p T ρ ⎣ ∂x
9.1 平均运动方程及平均次网格尺度项
由于以下原因：
• 大气运动的湍流性，空气微团作极不规则的运动，虽满足瞬时运动方程组，但其毫无意义 • 观测值是一定空间范围和一定时间间隔内的平均值
故应当研究物理量的平均值的变化规律。
以Φ 代表任一气象要素，在( x , y , z , t )坐标系中，其平均值 Φ 定义为

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。

动力气象名词解释_海大海气考博

名词解释：1. 旋转参考系：生活在地球上的人们自然是在地球上观察大气运动的，而地球以常值角速度Ω绕地轴旋转，所以任何一个固定在地球上并与它一道运动的参考系，就是一个旋转参考系 2. 气压梯度力：当存在气压梯度时，作用于单位质量空气上的力 3. 科氏力：由于地球自转而使地表上运动的物体发生方向偏转的力。

4. 尺度：各物理量具有代表意义的量值称为该物理量的特征值。

这一特征值就是尺度。

5. 尺度分析：依据表征某类运动系统各场变量的特征值，来估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法。

6. 基别尔数：100惯性特征时间运动平流时间i a Vf T fV T τετ−====基别尔参数大小可以反映运动变化过程的快慢程度 7. 罗斯贝数：200特征惯性力项特征科氏力项V L R fV ==表示大气运动的准地转程度00010,特征惯性力很小，加速度很小，可忽略满足准地转；10，非地转。

R R ⎧<<⇒⎪⎨≥⇒⎪⎩ 8. f 平面近似在中纬度地区，若运动的经向水平尺度远小于地球半径时1La ⎛⎫<< ⎪⎝⎭，可以取0f f ≈ 9. β平面近似在中高纬地区，对于大尺度运动，则fyβ∂=∂，即0f f y β=+ 10. 重力位势和位势高度⚫ 重力位势：单位质量空气由海平面上升到z 高度时，克服重力所做的功表达式为： 0zgdz φ=⎰，单位：焦耳/千克⚫ 位势高度：单位：位势米（gpm ）11. 自由大气和平衡运动：⚫ 自由大气：指距离地球表面1-2km 以上的大气层，它是大气的主体部分。

在此层，摩擦力比起其它力来说，可以忽略不计。

⚫ 平衡运动：各种力的平衡下，大气风场、气压场、温度场之间的关系。

12. 地转平衡：自由大气中，水平气压梯度力与科氏力二者的平衡称为地转平衡 13. 地转偏差'g v v v =−，实际风与地转风的矢量之差，地转偏差与加速度相互垂直，在北半球指向水平加速度的左侧。

动力气象-第八章(大气边界层1)解析

重点：边界层中风随高度的变化规律， Ekman 抽吸和旋转减弱
§1 大气边界层及其特征
大气边界层的定义
与地表直接接触，厚度约为1~1.5km、具有湍流特性的大气层(PBL，Planetary Boundary Layer)。
大气分层及其特性
由于受地表（固壁粗糙不平）影响——湍流边界层。 ——地表对大气的影响随高度增加而较弱； ——湍流的强度随高度增加而较弱； ——湍流粘性力随高度增加而减小； ——湍流粘性力的重要性随高度不同而不同。
对流：当暖而轻的空气上升时，周围冷而重的空气便下降来补充（下图），这种升降运动，称为对流。通过对流，上下层空气互相混合，热量也就随之得到交换，使低层的热量传递到较高的层次。这是对流层中热量交换的重要方式。
湍流：空气的不规则运动称为湍流，又称乱流（下图）。湍流是在空气层相互之间发生摩擦或空气流过粗糙不平的地面时产生的。有湍流时，相邻空气团之间发生混合，热量也就得到了交换。湍流是摩擦层中热量交换的重要方式。
(3)湍涡在运动过程中，在混合长距离内不与周围混合而失去其原有的特性；
——在混合长距离内，物理属性守恒。
设有一湍涡所携带的物理量属性为A，它在运动过程中不断与周围的介质进行混合，最后完全失去其原有的特性。作如下的假定：假设其在运行某一距离之后才与四周的介质混合失去其原有的性质，但在此之前，其仍然保持原有特性。这个能够保持原来物理特性不变的长度称之为混合长。如下图。
与分子运动类似——无规律、不确定性。确定或者描述个别分之的运动是不可能也是没有意义的。只有统计量才有规律。如：大数平均量。
地面上自动温度仪记录的温度
温度的日变化曲线
每隔t 作一次平均
可见：

大气边界层概述

过去人们对夜间逆温层已进行了大量的实验观测，基本特征是：在晴朗的夜间和均匀平坦的地面上，边界层逆温从日落后开始发展，随着时间的推移，逆温层厚度从零开始不断增长，但这种增长在后半夜逐渐开始减弱，直
夜间边界层温度垂直分布的演变
2001年1月27日-28日逆温生消的演变过程
300
250
高 200 度 150
1999/10/5 08:00，北京露点和大气温度垂直分布
不稳定
稳定（逆温）
不稳定边界层风、温廓线
稳定边界层风、温廓线
夜间稳定边界层比起白天的对流边界层来有显著的不同，特别是，夜间经常在很低的高度上出现较强的逆温，严重阻碍了物质和能量的扩散。因此研究夜间逆温层的演变规律，尤其是确定逆温层顶的高度如何随时间演变，是
生态边界层示意图
一个关键的问题是如何定义边界层的上界，这也是一个很困难的问题。有时，上界很明显，例如逆温盖，在盖子以下大气受下垫面影响很大，而在盖子以上则未受影响。但在通常情况下这种明显的界限是不存在的，下垫面的作用随高度的增加只是缓缓减弱。一般地，类似于流体动力学中边界层厚度的定义，定义大气边界层的上界为在这个界面上，由地面作用导致的湍流动量通量以及热通量均减小到地面值的很小一部分，例如1%。但有时也以逆温层顶作为大气边界层上界。
大气边界层概述
王成刚大气物理系
与流体力学中称固壁附近的边界层为“平板边界层”、 “机翼绕流边界层”等类似，大气边界层也常常被称为“行星边界层”，因为它是处于旋转的地球上的。当大气在地表上流动时，各种流动属性都要受到下垫面的强烈影响，由此产生的相应属性梯度将这种影响向上传递到一定的高度，不过这一高度一般只有几百米到一二公里，比大气运动的水平尺度小得多。在此厚度范围内流体的运动具有边界层特征。在大气边界层中的每一点，垂直运动速度都比平行于地面的水平运动速度小得多，而垂直方向上的速度梯度则比水平方向上的大得多。此外，由于地球自转的影响，水平风速的大小在随高度变化的同时，风向也随之变化。

大气边界层概述(1)

7
图1 三种边界层方案(YSU、MYJ和ACM2)模拟的与观测的（a）西固二水厂和（b）兰州站的地面温度（2m）日变化对比
8
Time
（b）兰州站（52889）
Time
（a）西固二水厂
111111111111111111.................22222222222222222.2555555666666777777-----------------100111200111200112026048226048226482 111111111111111111111111........................222222222222222222222222555555556666666677777777------------------------000111220001112200011122258147032581470325814703
d. Mellor-Yamada Nakanishi and Niino Level 2.5 PBL (5). Predicts sub-grid TKE terms. New in Version 3.1.
e. LES PBL: A large-eddy-simulation (LES) boundary layer is available in Version 3.
面临的主要问题（1）非均匀和复杂下垫面边界层（下垫面性质非均匀分布、
地形起伏和山脉的作用、城市大气边界层) （2）特殊地区边界层特征（干旱荒漠区的大气边界层特征、青藏高原寒区边界层特征）（3）沙尘暴等特殊天气边界层特征（4）湍流如何在模式中更合理的参数化
22
1.什么是传统机械按键设计？

动力气象大气边界层解析

和vg 不变）；
➁密度和湍流系数K 为常数，则有埃克曼
层（大气运动）方程组：
Ekman螺线：
上部摩擦层中，在湍流粘性力、科氏力和压力梯度力平衡之下，各高度上的风速矢端迹在水平面上的投影。
埃克曼螺线的讨论
求出复速度的模W （大小）：
cW
u2 v2 ug
z
1 2e hE
W z
1 hE
i
ug
e
(1i
)
z hE
W z
z i( z )
略去平均量的平均符号—，上式变为：
0
1
p x
fv
1
z
Tzx
0
1
p fu 1
y
z
Tzy
Tzx
Kz
u z
K
u z
Tzy
Kz
v z
K
v z
0
1
p x
fv
1
z
K
u z
0
1
p y
fu
1
z
K
v z
再假定：
1
p x
fvg ;
1
p y
fug
➀ 水平气压梯度力不随高度改变（各层的ug
方向（见表）
湍流粘性应力大小随高度的变化
湍流粘性应力风向随高度的变化
埃克曼螺线解的问题：
➀ 下边界取在地面（z=0）时，u=v=0是不合适的，这样就将湍流交换K=const的假定扩展到近地面层了，而近地面层的湍流交换系数随高度时线性或幂指数的关系；
➁ 上边界取在z，也不合适的，这样就相当于把边界层延伸到整个大气层了；
cos
z
2 z

《大气边界层》PPT课件

9.1.4 Turbulent transport and fluxes
湍流输送和通量
热通量（heat flux）
热通量大于零，热量向上输送。热通量小于零，热量向下输送。
9.1.5 Turbulence closure 湍流闭合
建立关于平均量的大气运动和热力学方程组，称为雷诺平均方程（Reynolds averaging）
扰动值
方差 variance
速度方差基本不随时间变化，湍流是平稳的。速度方差在空间上是均匀的，即湍流是各向同性的（isotropic）。
协方差
9.1.3 Turbulence kinetic energy and turbulence intensity
湍能和湍流强度
kinetic energy
考虑无限薄层，没有热容量
❖ FHs ：sensible heat flux（感热通量、感热） ❖ FEs ：latent heat flux （潜热通量、潜热） ❖ FGs ：the conduction of heat down into
the ground, (positive downward, away from the surface)
湿度通量
9.2.4 The Global Surface Energy Balance
9.2.4 The Global Surface Energy Balance
9.3 Vertical Structure 垂直结构
9.3.1 Temperature
绿色虚线：标准大气，黑色实线：实际大气
出现三阶量
建立二阶量方程，同时建立三阶量和二阶均量之间的关系，称为二阶闭合（Second-order closure），建立三阶量方程，同时建立四阶量和三阶均量之

动力气象-第八章(大气边界层2)解析

埃克曼标高（hE），具有高度因次，它又是推导埃克曼螺线所特有的参数，也是
边界层厚度的特征量。
梯度风高度ZH（hB）为埃克曼标高的倍
hE～312m
当zH= hE =hB时，
45o
3、湍流粘性力随高度的变化 (1i) z
W u iv (ug ivg )e hE (ug ivg )
边界层最重要的特性是：湍流性——物理量输送据观测近地面层中 Tzx Tzx “近地面层”中，该层很薄，物理量的通量
几乎不随高度变化。由于近地面层中物理量的通量几乎不随高度
变化，所以又称近地面层称为常值通量层。
常通量层中，物理量的垂直输送不随高度变化。则湍流动量输送（雷诺应力）
Tz = Tz0 =常矢量其中z0称为地面粗糙度，定义为风速为零的高度，风洞实验确定其值为覆盖下界面粗糙物平均高度的1/30。
有代表性的地面粗糙度
图中的w表示垂直运动，F表示浮力
中性层结中，湍流仅决定与下垫面动力作用。离下垫面越近，l 就越小。Prandtl假设l是z的线性
函数l=z。是卡曼常数（0.35~0.42，一般取
0.4）。
l z
斜率为ctg u ;
z轴上的截距为y0 ln z0
➂ 假定地面风速为零，从而得到风与等压线交角为45。然而当z=0时，u=v=0，那么风向是无法确定的，45 的交角是理论的，实际上，地面风不为零，海洋上该角为15，陆地上一般为30。
埃克曼为等角螺线
(1i) z
(1i) z
W u iv uge hE ug ug (e hE 1)
引入复地转偏差：W
W z
1 hE
i
ug
e
(1i

动力气象复习资料(名词解释和简答)

一、各章节重点内容第一章：地球大气的基本特征？第二章：描述大气运动的基本方程组包括哪些？根据P23（2.52）推导位温公式。

根据球坐标运动方程组P28（2.78），证明绝对角动量守恒P29（2.82）式。

绝对坐标系、旋转坐标系、球坐标系和局地直角坐标系的区别，作图说明。

第三章：掌握尺度分析的方法，能对简单的方程进行尺度分析。

第四章：z坐标转化到p坐标所需要的数学物理条件，P坐标的优缺点？第五章：自由大气中根据力的平衡存在哪几种平衡？平衡的关系式是什么？正压大气与斜压大气的概念。

推导热成风方程（p94-p95），并利用热成风判断冷暖平流。

第六章：自然坐标系中，推导涡度的表达式，并分析各项的意义P111。

根据z坐标系中的水平动量方程推导涡度方程，并简要解释各项的意义。

根据位涡守恒原理解释形成过山槽的原因。

第七章：有效位能的概念。

内能、重力位能、动能、潜热能的表达式。

第八章：大气中行星边界层的主要特征，公式推导及解释埃克曼抽吸？公式推导及解释旋转衰减作用？第九章：利用微扰动法和标准波型法分析大气波动特征，如重力外波、重力惯性外波？或者，根据布西内斯克近似方程组分析，重力内波或惯性内波？第十章：描述地转演变过程？地转适应过程和演变过程在哪些方面体现了区分？第十一章：通过无量纲化方程组，利用摄动法推导第一类正压大气零级和一级方程组（P255-P257）。

利用P260（11.45）推导位势倾向方程并说明位势倾向方程中各项物理意义，或推导ω方程及解释各项物理意义。

第十二章：几个概念：惯性不稳定、正压不稳定、斜压不稳定、对称不稳定第十四章：CISK，热带大气动力学的基本特征名词解释（20分左右）简述题（20分左右）简单计算（10分左右）简单推导（10分左右）复杂推导、证明、解释等题（40分左右）二、名词解释要求（1）冷暖平流，（2）罗斯贝数，（3）梯度风，（4）地转风，（5）平面近似，（6）Ekman抽吸，（7）旋转减弱，（8）惯性不稳定，（9）斜压不稳定，（10）CISK，（11）正压不稳定，（13）尺度，（14）基别尔数，（15）里查森数，（16）热成风，（17）地转偏差，（18）速度环流，（19）涡度，（20）有效位能，（21）摄动法，（22）惯性稳定，（23）中尺度对称不稳定，（24）条件不稳定，（25）气压梯度力，（26）重力，（27）平衡流场，（28）Q矢量，（29）位势倾向，（30）质量守恒数学表达三、理解物理过程要求1．地转偏差及其作用？2．有效位能及其性质？3．尺度，尺度分析法，尺度分析法的不确定性？4．为什么说等压面图上等高线愈密集的地区水平气压梯度力愈大？5．p坐标建立的条件是什么？p坐标的优缺点是什么？6．简述大气长波的形成机制？7．什么是微扰动法？8. 斜压不稳定波的结构有哪些特点？9．简述科里奥利力随纬度的变化？10．大气中考虑哪几种能量？简述净力平衡大气中全球能量平衡过程？11．薄层近似？12．局地直角坐标系？与一般直角坐标系的区别？13．热力学变量尺度及其特征？14．什么是σ坐标系？15．位势涡度守衡及其过山槽的形成？16．标准波形法？17．重力惯性外波生成的物理机制是什么？为什么说当地转平衡遭到破坏后，就会激发出重力惯性外波？而在地转平衡条件下，不存在或者说滤去了重力惯性外波？18．什么是Boussinesq近似？什么是滞（非）弹性近似？采用Boussinesq近似或滞弹性近似为什么可以滤去声波？从物理上说明静力平衡近似可以滤去沿垂直方向传播的声波，但不能滤去沿水平方向传播的Lamb波。

《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

动力气象第八章大气边界层

重要性：
（1）人类活动区（2）43%入射太阳能在此被吸收、而后返回大气（3）几乎所有水汽在此被接受，并通过水汽提供大气
内能的50% （4）由于摩擦力的存在，几乎消耗整个大气动能的一
半左右行星边界层既是整个大气的主要能量源，也是大气的动量汇，它在地球表面和自由大气之间的热量、水汽和动量的交换中起着重要作用，对天气系统的发展演变有很大影响。
e 0.043 1
wT
ug y
hE 2
hE 2
g
Ekman pumping
二、次级环流
wT
ug y
hE 2
hE 2
g
• 由上式确定的垂直速度 wT 通常称为Ekman抽吸，表明边界层顶的速度和地转涡度成正比。当地转涡度不为零时，就会在边界层中激发出强
制的垂直环流。
对于大气中的气旋或反气旋系统来说，其
• 利用Ekman螺线解(Ekman spiral solution)可进一步求出边界层中的垂直速度，特别是边界层顶的垂直速度。边界层也是自由大气的底部，故此处的垂直速度应作为下边界条件引入自由大气的预报中。
一、Ekman抽吸
• 利用不可压连续方程：
u v w 0 w ( u v )
性项较小，可以忽略。
1
p
fk V
Fk
0
1 p
Fk
V
Vg
fk V
三力平衡示意图：
风穿越等压线指向低压一侧
假定：
（1）加速度项为零，表明运动是水平等速直线运动
（2）密度与湍流涡动输送系数K是常数
（3）气压梯度力不随高度改变
1
p x
fv
K
2u z 2
0

动力气象学第八章

k1 k 2 1 2 k k1 k 2 , 1 2 2 2
e
i ( kx t )
载波的波速也接近于各个单波的波速，即
c

k

1
k1

2
k2
k 而令：A ( x, t ) 2 A cos( x t) 2 2

称为低频包络，它是载波的包络线，或称波包，因 △k≈0， △ω ≈0，因而波包的波长和周期远大于单波的波长和周期，即波包相对于载波随时空变化是相当缓慢的。
波动学与涡旋动力学、大气能量学讨论的对象、内容、目的相同；角度和理论不同，可以互相补充。学习中应该将它们联系起来思考。目前波动学是主流理论。 e.g 气旋增强涡度增加～涡旋动力学； K’增加～能量学；槽加深～波动学。
描述波动的波参数：波长，波速，周期，振幅……
波动学的优点： 1、可以利用成熟的波动学理论对天气系统形成机理、它的发生发展和移动进行研究。 2、∵槽脊的移动，即等位相线的运动，即波的移动。 ∴槽的移速＝相速＝波速 3、波动学把气旋（低压）、反气旋（高压）系统联系起来。

两个频率相近的简谐波迭加后的波形（波形传播的速度即为群速度？）
kc d
dc cg ck dk dk
1、c与k无关 ——该波动的波速与波长无关 cg c; 波动的能量随波动的传播而传播
非频散波 2、c与k有关 ——该波动的波速与波长有关
c g c; 波动的能量不随波动的传播而传播频散波
m
S S m 多个简谐波叠加可以表达实际的波动振幅是时空的函数
1.波群概念考虑“线性波动传播”时，使用单个简谐波解考虑波动强度变化时，应该用多个简谐波叠加 ——称群波或波群或波列或波包。

浅谈大气边界层 .ppt

几个相关概念：
湍流：湍流是区别于层流的不规则随机流动。流场中任意一点的物理量，如速度、温度、压力等均有快速的大幅度起伏，并随时间和空间位置而变化，各层流体间有强烈的混合气压梯度力：气压梯度力：作用在流体内正比于压力梯度的力。单位距离间的气压差叫做气压梯度，由此产生促使大气由高气压区流向低气压区的力，称为气压梯度力。气压梯度力垂直于等压线，指向低压。地转风：水平气压梯度力与水平科里奥利力平衡下空气的水平运动。
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大气边界层
大气边界层的高度随气象条件、地形和地面粗糙度的不同而有差异，这一层正是人们从事社会实践和生活的主要场所，地面上建筑物和构筑物的风荷载和结构响应等正是大气边界层内空气流动的直接结果。
大气边界层的特点：
其性质主要决定于地表面的动力和热力作用贴地层的主要特点：贴地层的主要特点：分子粘性力起主要作用；主要运动形式：分子扩散分子粘性力起主要作用；主要运动形式：近地层的主要特点：近地层的主要特点：湍流摩擦力和气压梯度力其主要作用，湍流摩擦力和气压梯度力其主要作用，科氏力可忽略风向几乎不变，但风速随高度增加。风向几乎不变，但风速随高度增加。物理量通量的输送几乎不随高度变化物理量的垂直梯度远大于物理量的水平梯度湍流运动明显，地气相互作用强烈，调整较快，湍流运动明显，地气相互作用强烈，调整较快，呈准定常。准定常。
基本手段：
a) 观测手段
b) 参数化近似
很遗憾的是，很遗憾的是，湍流问题到目前还没有得到彻底的解决！底的解决！因此很多与湍流有关的问题，因此很多与湍流有关的问题，我们也无法直接用精确的数学公式进行表达，直接用精确的数学公式进行表达，不得不采用近似的公式来描述！采用近似的公式来描述！