优选南大天气学原理第五章
天气学原理讲稿ch
第五章天气形势及天气要素的预报天气形势是指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布形势。
它包含了大范围的环流及环流形势的各个天气系统。
天气形势预报：预报未来大范围的环流及环流形势的各个天气系统，具体的是各个天气系统的变天气要素是指晴、阴、雨、风力、风向、温度等要素。
天气要素预报是预报未来晴、阴、雨、风力、风向、温度等情况。
第一节天气系统及天气形势的天气学预报方法一天气系统的外推预报法外推法是指利用过去天气系统变化的强度、移动，外推未来系统变化的强度、移动。
图5.1闭合系统的外推图5.2槽线的外推图5.3槽线移速和强度的外推（一）闭合系统的外推法（二）高空槽脊的外推法（三）应用外推法时应注意的问题二天气系统的运动学预报法（变压法）（一）运动坐标系与固定坐标系中局地变化的关系1．运动学公式固定坐标系与运动坐标系局地转换公式：，其中表示对运动坐标系的局地变化，表示对固定坐标系的局地变化。
证明：= (5.1)（空气质点在固定坐标系个别变化）= + (5.2)（空气质点在运动坐标系中个别变化）=（空气质点个别变化不因坐标系的选择而发生变化）=+(5.3)天气系统基本特征辅助特征槽线脊线低压中心高压中心锋面（二）运动学方法预报气压系统的移动1. 假设条件在运动系统上，选取一些特定点或特定线，使得在这些点或线上一要素在运动坐标系中的局地变化为零，即，并取X轴与系统运动方向一致，则2. 槽脊线移动预报=++=0=00=+=或 = (5.6)其中表示瞬时变高沿系统移动方向变化率，- 为变高梯度，表示系统强度（等压面凹凸程度）。
A．在低压槽中图5.5因为槽线上 >0， ~-，若槽前负变高，槽后正变高（L<3000km），则- =，即 >0,槽线向变高梯度方向移动；相反，若槽前正变高，槽后负变高（L>3000km），则 <0，槽线向变高梯度方向移动。
B．在高压脊中图5.6因为脊线上 <0， ~ ，若脊前正变高，脊后负变高（L<3000km），则 =，即 >0，脊线向变高升度方向移动；相反，若脊前负变高，脊后正变高（L>3000km），则 <0,脊线向变高升度方向移动C. 结论ⅰ.槽（线）的移动方向是变高梯度的方向。
南京信息工程大学天气学原理知识点总结
图 1 海平面气压场
在气象上用等压线来表示气压的水平分布。气压分布形式有闭合低压和高压，有低压槽和高压脊，
以及两个高压和两个低压所围成的鞍型场。气压梯度反映在天气图上就是等压线的分布有疏有密，等
压线愈密集，表示气压梯度愈大。
而气压梯度力是作用于单位质量气块上的净压力，是由于气压分布不均匀而产生的。气压梯度力
梯度？
不会。由气压梯度力的定义可知，气压梯度力是作用于单位质量气块上的净压力，是由于气压分
布不均匀而产生的。如果气压是均匀分布的，也就意味着没有气压梯度，也就不会有净压力作用于气
块，就不会有气压梯度力了。
微风习习说明风很小，意味着气压梯度力小，而狂风大作说明风速大，意味着气压梯度力比较大。
2. 为什么气压梯度力的水平分量远小于垂直分量？
（2） 气压梯度力的方向与等压线相垂直，指向−方向，即由高压指向低压。
（3） 气压梯度力的水平分量远小于垂直分量
2
第一单元
大气运动的基本特征
1.1
影响大气运动的作用力
常见问题
第一单元
§1.1 影响大气运动的作用力
1. 如果气压分布均匀的话，会有气压梯度力产生吗？ 微风习习和狂风大作分别对应着怎样的气压
由此得到单位质量空气块受到的净压力为空气块受到的净合力与空气块的质量之比，上下均有体积项
，消掉后，就得到气压梯度力的表达式
1
⃑ = −
根据气压梯度力的表达式，我们很容易得到其性质：
（1） 气压梯度力的大小与气压梯度成正比，气压梯度越大，气压梯度力就越大；与空气密度成
反比，在气压梯度相同的情况下，密度越小，气压梯度越大；
1
第一单元
南京信息工程大学天气学原理第五单元知识点
知识点第五单元§5.1天气系统外推预报法1.天气预报的概念及其分类天气预报是根据气象观测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况做出定性或定量的预测。
天气预报包括天气形势预报和气象要素预报。
2.外推预报法的概念及其分类外推预报法是根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化规律，顺时外延，预报出天气系统未来的移动速度和强度变化。
外推预报法分为等速外推和加速外推两类。
3. 等速外推等速外推假定系统的移动速度和强度变化基本上不随时间改变，系统的移动距离或它的强度与时间成线性关系，外推依据这种线性关系进行。
因此，等速外推又称为直线外推。
4. 加速外推加速外推假定系统的移动速度和强度变化接近等加速状态。
这时，系统的移动距离或它的强度与时间成曲线关系，外推时要考虑加速情况。
因此，加速外推又称为曲线外推。
常见问题第五单元§5.1天气系统外推预报法1.天气形势预报和气象要素预报的区别和联系。
天气形势是指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布形势。
它包含了大范围的环流及环流形势的各个天气系统。
天气形势预报用以预报各种天气系统的生消、移动和强度变化。
气象要素预报，包括气压、气温、湿度、风、云量、降水量和能见度等气象要素的预报。
天气系统及天气形势预报是气象要素预报的基础。
2.等速外推和加速外推的比较两者都是外推法。
如果是等速外推，至少需要两个时次的数据，方可推知第三个时次系统的位置和强度。
而对于加速外推，则至少需要三个时次的数据，才可推知第四个时次系统的位置和强度。
3.外推法的注意事项大气运动需处于相对稳定的状态，天气系统的运动速度和强度变化通常是渐进的，且具有连续性，此时运用外推法做预报比较有效。
而当大气处于显著变动状态时，天气系统的运动速度和强度就会发生剧烈变化，或者大气运动由相对稳定状态转为显著变动状态时，就不能简单地应用外推法来做预报。
若属于外推预报法适用的情形，应用时仍要注意以下三点，1、系统位置和强度一定要定准确；2、已知数据各个时次的时间间隔不能过长；最后，外推时间不能过长。
天气学原理课件——第五章 大气环流
2、在北半球7月份平均海平面气压分布图上看到： 从冬到夏海平面气压系统发生了很大变化，亚洲大 陆上出现了一个大低压。与气压系统相伴随的风系 也发生了根本变化。这种大规模的风系随季节的转 换称为季风。印度、印度支那半岛和我国是世界上 著名的季风气候区。北美的气压系统从冬到夏也有 巨大的变化，但不及亚洲明显。在海洋上，冰岛低 压比冬季弱得多，但位置不变；阿留申低压夏季减 弱很多，仅变成亚洲大陆低压的一个低槽。副热带 高压大大加强，以北太平洋的副热带高压为最强， 脊线位于东太平洋洋面约 处。
平均图上的高空低槽与地面低压所在的地区是日常 天气图上高空低槽和地面低压最经常加深的地方。在平 均槽东部的西南气流中出现了主要的气旋路径，也就是 说平均大槽的槽前上地面图上气旋活动的频繁地带，气 旋沿槽前西南气流向东北移动，不断地并入地面半永久 性大气活动中心，使半永久性低压持久地维持下来。
此外，平均图上的脊区的前部与地面冷高压相对 应，也是日常天气图上高空脊和地面高压最常加强的 地区，而低槽与低压在这些地方是容易减弱的。平均 脊前槽后的西北气流区是地面冷高压活动的最大频率 地带，高压的路径基本上是从西北指向东南。北半球 的副热带高压相形之下强度弱，中心位于大洋的东部。
第五章 大气环流
大气环流包含着极其丰富的内容，对于这个名词从不同角 度着眼有着不同的含意。一般来说，大气环流是指全球范围的大 尺度大气运动的基本情况。这种大范围大气运动的水平尺度在数 千公里以上，垂直尺度在10公里以上，时间尺度在1—2日以上， 这么大范围的大气运行的基本状态，是各种不同尺度的天气系统 发生、发展和移动的背景条件。天气分析预报工作者要深刻理解 与认识各种不同尺度天气系统发生、发展和移动的规律，就必须 掌握一定的大气环流基本知识和东亚地区环流与天气特点。
天气学原理和方法
天气学原理和方法天气学原理和方法目录第一章大气运动的基本特征 (3)第一节影响大气运动的作用力 (3)第二节控制大气运动的基本定律 (4)第三节大尺度运动系统的控制方程 (4)第四节“P”坐标系中的基本方程组 (5)第五节风场和气压场的关系 (6)第二章气团与锋 (8)第一节气团与锋 (8)第二节锋的概念与封面坡度 (9)第三节至第五节 (10)第三章气旋与反气旋 (12)第一节气旋、反气旋的特征和分类 (12)第二节涡度与涡度方程 (12)第三节位势倾向方程和方程 (14)第三节温带气旋与反气旋 (15)第五节东亚气旋和反气旋 (16)第四章大气环流 (18)第一节大气平均流场特征与季节转换 (18) 第五章天气形势及天气要素的预报 (22)第六章寒潮天气过程 (26)第七章大型降水天气过程 (28)第一节降水的形成与诊断 (28)第二节大范围降水的环流特征 (34)第三节降水的天气尺度系统 (39)第四节暴雨中尺度系统 (44)第五节不同高度急流对暴雨生成的作用 (46)第八章对流性天气过程 (47)第一节雷暴的结构及雷暴天气成因 (47)第二节中小尺度天气系统 (49)第三节对流性天气预报的物理基础 (50)第四节对流性天气的预报 (52)雷达原理与业务应用 (53)第九章低纬度和高原环流系统 (59)第十章东亚季风环流 (71)第十一章天气诊断分析 (77)第一章大气运动的基本特征第一节影响大气运动的作用力1.大气运动受什么定律支配？质量守衡、动量守衡和能量守衡定律2.影响大气运动的真实力有哪几种？气压梯度力、地心引力、摩擦力。
3.影响大气运动的视示力（外观力）有哪几种？惯性离心力、地转偏向力。
4.气压梯度力的方向？气压梯度力的大小与气压梯度和空气密度有什么关系？方向指向—▽P 的方向，即由高压指向低压的方向；气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空气密度成反比。
5.地心引力6.惯性离心力7.地转偏向力8.地转偏向力的几个重要特点？1）地转偏向力A 与Ω相垂直，而Ω与赤道平面垂直，所以A 在纬圈平面内2）地转偏向力A 与V 相垂直，因而地转偏向力对运动气块不作功，它只能改变气块的运动方向，而不能改变其速度大小。
南大天气学原理第五章3
热带气旋 热带气旋
热带气旋
• 在中南半岛的经度，热带辐合带活动于 25N和10S之间。
– 7月，它的平均位置在我国南海东部， – 8月位于台湾岛以南， – 9月在20N左右的南海北部， – 10月开始南退到8~15N之间， – 11月在赤道和5N之间， – 12月活动于10S和赤道之间。
平均OLR的季节变化
§5.3.4 热带云团
• 从卫星云图上发现热带地区存在大范围的 云区，其中直径约 4个纬距以上的称为云团。 • 热带天气系统大多是在云团的基础上发展 起来的，而且云团移行所经之地会出现大 风和暴雨，于是，云团成为人们近年来所 感兴趣的热带天气系统之一。
1.云团的分类(三种类型)
(1)一般云团
云区水平宽 2-12个纬距。一个云团由许多积雨云所组成，其顶部 常常见光亮碎片，并由此放射出卷云砧。一般云团常见于赤道辐 合带中，它对我国华东和华南地区有较大影响，是发生热带气旋 和东风波的源地。
3-5月
6-8月
9-11月
12-2月
§5.3.2 热带辐合带的季节内变动
• 热带辐合带的中短期变化，主要表现在其 位置的南北移动和走向的变化，以及强度 的变化，包括增强、减弱、断裂、消失、 重建等过程。
西太平洋地区辐合带的演变过程
1.不活跃阶段
当来自南半球的东南信风较弱时，西太平洋地区低层盛 行北半球副热带高压南侧的东北信风，赤道西风较弱、 范围小，它与东北信风的汇合区位于南海地区，热带 辐合带较弱，位置偏南。菲律宾以东的赤道地区的洋 面上为两个半球的信风的汇合区，汇合区内是一些分 布散乱的信风云系，在这个阶段很少有热带气旋形成。
• 直径2000km，气流向外流出 • 300hPa为平直东风气流
温度场分布特点
天气学原理
２、两次季节突变
①6月突变——冬季环流型转为夏季环流型
②10月突变——夏季环流型转为冬季环流型
控制大气环流的基本因子
太阳辐射 地球自转 地表非均匀（海陆与地形） 地面摩擦
（一）地球自转作用---地转偏向力，f随 纬度变化
1、北半球对流层大气环流模式 三圈经向环流：
极地环流圈——强 费雷尔环流圈——弱 哈德莱环流圈——强
8、地转偏差
地转偏差（偏差风）——实际风与地转风的矢量 差 产生原因：地球自转及空气中的摩擦力存在 意义：地转偏差使实际风穿越等压线，引起气压 场的改变；并使大气动能改变，促使 风速变化； 地转偏差也是造成垂直运动的重要原因。
第二章 气团与锋
要点
1. 2. 3. 4.
锋的概念及空间结构 锋的类型 锋生和锋消 我国主要的锋生区、锋消区
周 几天 1天 几小时
3、控制大气运动的基本定律
动量守恒---大气运动方程 质量守恒---连续方程 能量守恒---热力学能量方程
4、地转风
地转平衡：对中纬度天气尺度运动，在水平 方向上地转偏向力与气压梯度力平衡。 地转风：是水平地转偏向力和水平地转梯度 力平衡条件下，空气沿着平行等压线的水平 直线运动。
二、锋的分类
1. 按移动分类
a.冷锋：冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移 动，称为冷锋。 b.暖锋：暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移 动，称为暖锋。 c.准静止锋：冷暖气团势力相当，锋面很少移动的锋，称 为准静止锋。（6小时无移动，24小时移动在2个纬度 之内） d.锢囚锋：冷锋后部的冷气团与暖锋前的冷气团的交界 面，称为锢囚锋。
兰大大气学院天气学原理教程锋生锋消
东北地区的冷锋锋生
• 东北地区的冷锋锋生，天气形势和气象要 素有下列变化： 高空有低槽移入，出现明 显的冷平流或冷平流加强。 地面低槽显著 加深，使槽后有较强冷空气侵入，且天空 出现云量8~10量的密卷云。 原停滞性的大 陆高压突然向东或东南移动，高压前部3小 时正变压达2~3hPa，同时偏北风加强。
dt x
x dt
x x x y x P
———⑤
同理 d
d u v dt y y dt y y y y y P
同理
，则
，锋消
加热形式
凝结潜热加热——有利于锋生 下垫面加热——有利于锋消
非绝热加热项
冷锋南下，暖锋北上，由于下垫面影响，锋消
冷锋南下，靠冷一侧，下垫面影响大，温度升高, 靠 暖一侧，下垫面影响不大，所以等温线密集带变 疏， 锋消。
三、锋生、锋消的动力学特点
B
A
运动学锋生 a 温度水平梯度加大（热成风加大），风垂直 切变加大；等压面间厚度南侧加大北侧减小 （等压面梯度上层加大地层减小） b 热成风平衡破坏 ，高层西风加速，低层西风 减速 c 高层有向东的加速度，产生向北地转偏差， 低层有向西的加速度，产生向南地转偏差 d 锋区内地转偏差大于锋区外 有垂直于锋面的 环流：锋生次级环流产生
4.2 锋 生 函 数
T 锋生函数定义为： F d dt n T1 T2
T3
锋生带
T4
T5
n指向暖空气 锋生的必要条件: 锋生函数>0，锋生作用 锋生函数<0，锋消作用 固定地区F最强——锋生、消的充分条件 锋生条件： F 2 F
n
F>0,
【免费下载】805天气学
南京信息工程大学2012年硕士研究生招生入学考试《天气学》考试大纲科目代码：805科目名称：天气学第一部分目标与基本要求一、目标：天气学原理与方法（天气学）主要内容是以天气动力学原理揭示大气运动的基本特征和用此原理论述天气系统及天气过程生、消演变规律的天气学原理及中国天气，为进一步学习动力气象学、低纬度天气动力学、中尺度天气学、大气环流及中长期预报，也为将来天气预报业务及研究工作打下基础。
二、基本要求：要求学生掌握有关内容基本概念、基本理论和基本方法，以便提高综合分析及解决问题的能力。
第二部分内容与考核目标第一章大气运动的基本特征1.了解大气运动各作用力含义、表达式及理解它的物理意义2.了解个别变化、局地变化、平流变化含义3. 会推导连续方程，了解质量散度、速度散度含义、表达式及其物理意义，4.了解尺度分析含义、掌握在自由大气中大尺度系统运动，可以作为准地转、准静力处理5.理解热力学能量方程中引起固定点温度变化的因子6.了解实际工作中高空分析等压面图而不分析等高面图（P坐标系的优越性）7.了解位势、位势高度、位势米、几何米概念8.理解等高面上水平气压梯度力可以用等压面上位势梯度或等压面坡度表示9.理解地转风、梯度风、热成风、地转偏差含义、表达式及掌握它的讨论10.了解正压大气、斜压大气概念；掌握热成风发生在斜压大气中11.了解地转风、梯度风及热成风实用意义12.掌握低压中心附近及其边缘，还有高压边缘等压线可以分析密大风经常出现，而高压中心附近不能有上述现象13.理解变压风及切向、法向地转偏差含义，要求会画图解释第二章气团与锋1.了解锋、锋面、锋线、锋区含义及锋倾斜原因2.了解冷性锢囚锋、暖性锢囚锋含义，要求会画出剖面图中锋位置及等温线分布3.了解以密度零级不连续面模拟锋时，锋面坡度公式物理意义4.理解锋附近温度分布特征及锋面附近气压、变压分布特征5.掌握锋面分析中，高空测风资料应用图2.27(a)(b)(c)6.了解锋生带（线）、锋生函数、锋生条件概念7.掌握锋生、锋消公式讨论第三章气旋与反气旋1.了解大气作水平运动、绝对涡度概念及理解 含义2h H ∇2.理解大尺度系统运动中，固定点相对涡度变化可以用此点位势高度变化表示3.掌握涡度方程、位势倾向方程及ω方程等式右端各项名称及画出有关图,用相关因子进行讨论4.掌握在温带气旋发展中,动力因子(涡度因子)及热力因子对500hpa 高空槽及温带气旋变化,要求会画图解释5.了解气旋族含义6.了解北方、南方气旋活动范围及包括哪些气旋7.掌握“倒槽锋生型”、“静止锋波动型”，要求画图解释江淮气旋生成过程第四章大气环流1.了解控制大气环流基本因子、了解三圈环流的形成2.了解三圈径向环流、极锋锋区与副热带锋区及其对应急流概念3.了解信风与季风概念4.了解沃克环流含义5.了解我国各季环流概况及主要天气天气过程特点第五章天气形势及天气要素预报1.理解运动学公式中及含义，掌握用运动学公式推导锋面移速公式并会t δδt ∂∂讨论冷锋、暖锋移速情况与变压分布特征2.掌握用运动学公式讨论非闭合系统及闭合系统移动及强度3.高空形势预报方程中，由于各层等温线平行，因此各层热成风方向相同，这样任意层风速 注意理解A 的系数确定P p T V V AV =+ 4.掌握相对涡度平流在自然坐标系中展开分成三项，其中曲率项及散合项在实际天气图中会应用5.掌握用高空形势预报方程有关项，结合等高线等温线分布解释500hpa 槽、脊变化6.熟悉地面形势预报方程由哪几项组成，要求会讨论应用7.掌握地形对低值系统(槽、低压)移动及强度影响8.了解数值预报产品的“释用”第六章寒潮天气过程1.了解极涡及上下游游效应含义2.了解长波波速公式的推导，会对该公式进行讨论3.会运用形势预报原理解释“小槽发展型”、“横槽转竖型”的寒潮短、中期过程第七章大型降水天气过程1.理解水汽通量、水汽通量散度概念、表达式及物理意义2.了解中国及其各地暴雨有何天气系统影响3.熟悉我国东部雨带活动概况4.理解行星尺度、天气尺度系统对暴雨作用第八章对流天气过程1.了解飑中系统含义及飑线与冷锋区别2.理解对流性不稳定与条件性不稳定概念3.理解强雷暴发生发展有利条件第九章低纬度与高原环流系统1.熟悉西太平洋副热带高压变动与我国天气关系2.掌握南亚高压与西太平洋副热带高压区别3.掌握台风结构4.掌握台风发生发展第十章东亚季风环流1.了解季风的概念，了解东亚冬、夏季风环流系统的组成2.了解东亚季风形成的原因第三部分有关说明与实施要求1.考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述:较低要求——了解一般要求——理解、熟悉、会较高要求——掌握、应用一般来说,对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。
天气学原理学习知识点汇总.doc
v1.0可编辑可修改气团与锋1.气团气团性质的改变是如何发生的气团是空气在气团源地经过对流、湍流、辐射、蒸发等物质和热量交换作用后，取得与下垫面相同的物理属性而形成的，当它离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，二者之间又会产生水汽与热量交换，气团的物理属性发生变化，即发生气团变性。
老气团的变性亦是新气团形成的过程。
2.锋附近要素场的分布特征T（温度）场：水平温度梯度大（等温线密集）；垂直温度梯度小（因下面是冷气团，上为暖气团，会出现温度垂直减率很小的情况甚至出现逆温）；等位温线密集（锋区内，特别大，强稳定层）。
P（气压）场：等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压；锋线一般位于地面气压槽内；锋区内等压线 ( 等高线 ) 的气旋式曲率大。
变压场：暖锋前负变压明显；冷锋后正变压明显。
（地面变压与温度平流的关系：冷平流使地面气压增加，暖平流使地面气压减小）风场：（前提：不考虑摩擦，认为满足地转关系）锋线附近的风场具有气旋式切变，这种现象在有摩擦的地方更为明显。
3.锋的强度的变化（ 1）补充一些：如何确定锋的强度（简单的说：锋的强度可用锋面两侧的温度差与水平距离（多用纬距）的比值来表示）850hPa 锋区内温度梯度判断，等温线越密集，锋区越强；剖面图上锋区内等位温线越密集、等假相当位温线折角越明显对流运动越强烈，锋区越强；各高度层对比，锋面坡度越小，锋面两侧温度差则越大，锋区越强。
（2）锋强度的变化锋强度的增强、减弱可以用锋生锋消的条件来判断。
Fv n w T n (r d r)锋生函数可以表示为：n n 1c pdQ()n dtF = 水平运动（f1）+垂直运动（f2）+非绝热加热项（f3）F>0: 锋生； F<0: 锋消。
影响锋生锋消的因素（影响锋强度变化的因子）i ．水平运动 f1若水平气流沿着温度升度方向是辐合的，当 f1>0 ，有锋生作用。
若水平气流沿着温度升度方向是辐散的，当f1<0 ，有锋消作用。
南京大学 天气学原理 期末复习提纲
复习思考题1.大尺度大气运动的基本特征1.准静力平衡只有当运动的水平尺度非常小(L<102m)和运动非常强烈(V>50m/s)的情况下，才不成立。
即一般大、中、小尺度都满足。
2.准定常状态在零级简化中，时间偏导数项(∂/∂t)可略去。
但若要作预报，则需保留，如取一级简化。
3.准水平运动运动方程的零级和一级简化中不出现含有w 的项，故大尺度运动是准水平的。
但垂直运动对天气形成有重要作用，常需将对流项保留。
4.准地转平衡零级简化表现为地转平衡。
2.尺度分析的概念、地转风的定义尺度分析法是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。
满足水平气压梯度力与科氏力平衡的大气运动称为地转风3.涡度定义、绝对涡度的表达式，自然坐标中涡度的表达式及意义气象中的涡度是指速度旋度的垂直分量，在z 坐标系中即为 ζ为相对涡度，f 为地转涡度，ζ+ f 为绝对涡度。
自然坐标中的涡度表达式 曲率项 ：由流线(或等高线)弯曲造成的涡度，风速愈大，曲率愈小，涡度愈大；当流线为气旋性弯曲时ζ>0，当流线为反气旋性弯曲时ζ<0。
切变项 ：当有气旋式切变时ζ>0，当有反气旋式切变时ζ<0，4.涡度方程及各项的物理意义在p 坐标系下铅直涡度方程 v u k V x y ζ∂∂=⋅∇⨯=-∂∂V V R n ζ∂=-∂V V R n ζ∂=-∂V V R nζ∂=-∂1）相对涡度的平流2）相对涡度的的铅直输送3）水平散度作用4）β效应项5）倾斜项6）摩擦项5.简化的涡度方程式6.控制大气环流的基本因子有哪些？其作用是什么？大气环流是指大范围的大气运动状态。
太阳辐射在地表加热不均匀，使空气质点运动，形成经圈环流；地球自转使气流发生偏转，将单圈环流修正成三圈环流，产生纬向气流和高低压气压带；地面摩擦构成角动量输送的一环，对大气环流的形成和维持起重要作用；()()()u v V f f t x y ζζζ∂∂∂+⋅∇+=-++∂∂∂()()V f f t pζωζζ∂∂+⋅∇+=+∂∂地表不均匀使纬向气流发生断裂，造成大气环流经度间的差异和季节差异，形成闭合的高低压中心和高空槽脊，形成季风。
天气学原理和方法
P=RT, P/RT
dFFuFvFwF dt t x y z
dF dtZ
F t Z
uF xZ
vFyZ
wF z
dF dt
Z
F t
Z
u F x
Z
v
F y
Z
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dF dt
p
F t
p
u
F x
p
v
F y
p
F p
W= dz/dt
ω= dp/dt
( F)
A 2 V
V
ui
vj
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cos j sin k
ij
k
A 2 0 cos sin
uv
w
A2 讨 论V ：
地转偏向力的大小？ 什么是水平地转偏向力？ 地转偏向力（大小方向）与速度矢量的
关系？ 地转偏向力与角速度矢量的关系？ 南北半球地转偏向力方向为何不同？
第一章 大气运动的基本特征
地球大气的各种天气现象和天气变
化都与大气运动有关。大气运动受质量
守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理
定律所支配。
对气象上有意义的是：将这些物理
定律应用于相对于自转地球的大气运动。
坐标系
空间固定（绝对、惯性）坐标系 旋转（相对、移动、非惯性、局地直角）
坐标系 Z坐标系，P坐标系，球坐标系
§1.1影响大气运动的作用力
牛顿第二运动学定律： Fm a
力
真实力(基本力,牛顿力，在空间固定、绝对坐标
系中):
气压梯度力、地心引力、摩擦力
非真实力（视示力、外观力，在旋转坐标系中）：
惯性离心力、地转偏向力
一、基本作用力（真实力）
1. 气压梯度力
天气学原理知到章节答案智慧树2023年中山大学
天气学原理知到章节测试答案智慧树2023年最新中山大学第一章测试1.在实际工作中天气学并不研究所有的大气物理过程，而只研究对天气演变起决定作用的那些天气现象和天气过程。
（）参考答案:对2.天气变化可以分为周期性和非周期性两类变化过程。
非周期性两类变化过程如寒潮、台风等，主要是由大气本身的物理特性所决定的。
它们对人类生产活动影响极大，但又不容易预测，是天气学研究的主要对象。
（）参考答案:对3.天气学的主要研究内容包括（）：参考答案:研究天气分析和预报方法。
;研究大气中各种不同尺度的天气系统的结构特征、发生发展和移动规律，建立各种天气系统发生发展的物理图象及其天气模式，探讨不同尺度天气系统之间及其天气过程演变的物理机制。
;揭露和研究大气环流、天气系统、天气过程等大气运动现象，综合探讨大气运动规律。
;研究大气环流模型及其演变的物理机制，以及中低纬环流、南北半球环流、高低层环流的相互作用和海气相互作用。
第二章测试1.冬季影响我国的主要气团是变性极地天陆气团，在气压场上表现为（）参考答案:冷高压南下或高压脊南伸2.冬季我国东部沿海地区常出现雾或多层云天气，此时受——控制，吹（）参考答案:暖气团：偏南风3.冷、暖气团中水汽含量较多时，其天气特征为（）参考答案:暖气团出现连续性降水，冷气团出现阵性降水和雷暴天气4.移向冷的下垫面的气团时常出现（）参考答案:稳定性天气，变性慢5.使锋面向冷空气一侧倾斜的主要原因是（）参考答案:地球自转运动的作用第三章测试1.从流场角度而言，南半球地面气旋（）参考答案:顺时针向内辐合2.通常温带气旋的水平尺度一般在（）参考答案:1000km左右，大的可达2000~3000km，小的只有几百千米3.通常气旋的水平尺度天小有如下关系（）参考答案:温带气旋大于热带气旋4.通常气旋的强度用（）参考答案:中心最低气压表示5.通常锋面气旋进入锢囚阶段的一个显著天气特点是（）参考答案:锋线两侧均有降水，范围扩天第四章测试1.北半球的西风急流，（）最强参考答案:冬季2.热带东风急流，（）最强。
天气学原理
6、降水的天气尺度系统及其作用
天气尺度系统的作用 A、制约和影响形成暴雨的中尺度系统的活动 B、供应暴雨区的水汽
7、暴雨中尺度系统
中尺度雨团、中尺度低压 中尺度辐合中七章 大型降水天气过程
8、中尺度系统的不稳定发展
对称不稳定理论 触发条件： 锋面抬升、露点锋抬升 能量锋的触发、地形抬升 近地层非均匀加热、重力波抬升 海陆风
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第七章 大型降水天气过程
4、大范围降水
A、华南前汛期降水 B、江淮梅雨 （梅雨锋：主要是湿度对比，温度梯度对比时 有时无） C、华北雨季
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第七章 大型降水天气过程
5、降水的形星尺度系统及其作用
A、西风槽 B、阻塞高压 C、副热带高压 D、热带环流系统 它们各自的作用是不一样的。请针对具体问题具体分 析。
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第一章 大气运动的基本特征
4、风与气压场的关系 很复杂、准平衡情况 地转风关系 科氏力与气压梯度力平衡 fV=(1/ρ)▽φ 特点：风沿等压线吹，等压线越密，风速越大 在北半球，背风而立， 高压在右，低压在左
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第一章 大气运动的基本特征
4、风与气压场的关系
梯度风关系 科氏力与气压梯度力与惯性离心力平衡
静止锋
锢囚锋（两条锋面相遇）
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第二章 气团与锋
2、锋
锋附近的要素场特征
锋面两侧的要素场是有差异的，主要 表现在温度、湿度、气压、风、变压、变温、 天气等
在确定锋面位置时，应考虑上述要素的分布 特征
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第二章 气团与锋
2、锋
冷锋附近的要素场特征 锋后为冷区、高压、干燥、负变温、
天气学原理讲稿ppt
下面分别讨论温度为零级不连续和一级不连 续的情况下锋面坡度公式 1，温度为零级不连续时的锋面坡度
2 温度为一级不连续时，我们就来看看锋附近各种气象要素如温度、风、气压等的分 布特征。 （一）锋附近的温度场
１、平面图上的特征
相应的850hPa、700hPa、500hPa上的锋区在水平面上的投 影如下图。可见，空中锋区位于地面锋线靠冷区一侧，随高度 增加偏离越远。而锋面坡度越大，即锋面越陡，偏离越小
堡状层积云
荚状层积云
层云
层云 St
碎层云
雨层云 Ns
雨层云 碎雨云
云类 简写 Cu hum Fc Cu cong Cb calv Cb cap Sc tra Sc op Sc cug Sc cast Sc lent St Fn Ns Fn
积云
概述
积雨云 层积云
层云和碎层云 雨层云和碎雨云
高层云 As
(1)、锋具有一定的宽度并向冷区倾斜；
(2)、冷空气密度大，楔入暖空气之下。
二、锋面的分类
根据需要锋可有不同的分类方法。
（一）按照锋的移动情况可以分为冷锋、暖锋、准静止锋。 冷锋：向暖空气一侧移动的锋，或者说是冷空气推动暖空气 运动的锋。(a)
暖锋：向冷空气一侧移动的锋, 或者是暖空气推动冷空气运 动的锋。(b)
第四节 （一）暖锋天气
锋面天气
云和降水的分布大致有如下情况： 1、暖空气比较稳定，水汽又比较充沛
在锋上： 在锋下冷气团中： 在离锋线较远的冷气团中：
暖锋的云系
暖锋经过前后的天气状况比较
通过前
通过时 通过后
风 南-东南
不定
南-西南
温度 冷
逐渐上升 暖
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1.低层气旋性涡旋
这种涡旋源于赤道辐合带中的静风赤道槽(季风槽)中， 由于槽的南侧为西风，北侧为东风，当槽两侧的风场 加强时，有时能形成涡旋。这种涡旋产生的地区主要 有北太平洋、中国南海、孟加拉湾、北大西洋东部等， 它在适当的条件下可发展为热带气旋。
2.云团的结构
• 云团由许多中、小对流云系所组成，其中， 小对流云系的数量要大大超过中对流云系。
• 中对流云系即所谓的活跃的深对流云胞， 或称积雨云胞，尺度为10-100 km的为大型 积雨云塔，生命期为数小时到 1天左右。
• 小对流云系是一种孤立的深对流云系，亦 称积雨云性热塔，其直径为4-10 km，生命 期为30分钟到数小时。
– 冬季则相反，辐合带位置偏南。
• 热带辐合带的位置及其季节变化在不同的 地区是不一样的，
– 在中、东太平洋地区，热带辐合带出现在 5N~10N附近，季节性的南北移动幅度很小， 几乎没有跨越赤道的移动。
– 大西洋上与中东太平洋相似，也是常年存于北 半球。
• 在中南半岛的经度，热带辐合带活动于 25N和10S之间。
东风波的两种模式
• 与东风波相结合的云系种 类很多，常见的有逗点形 和旋涡状云。在大西洋上 还有一种云带呈对称的倒 V型云系。
• 在夏季和初秋季节，当西太平洋副热带高 压位置偏北呈东西向带状分布时，副热带 高压南侧常常有东风波进入我国沿海，影 响我国的广东、福建、浙江、江苏及山东 等省份。
§5.5 热带副热带涡旋
• 热带辐合带的中短期变化，主要表现在其 位置的南北移动和走向的变化，以及强度 的变化，包括增强、减弱、断裂、消失、 重建等过程。
西太平洋地区辐合带的演变过程
1.不活跃阶段
当来自南半球的东南信风较弱时，西太平洋地区低层盛 行北半球副热带高压南侧的东北信风，赤道西风较弱、 范围小，它与东北信风的汇合区位于南海地区，热带 辐合带较弱，位置偏南。菲律宾以东的赤道地区的洋 面上为两个半球的信风的汇合区，汇合区内是一些分 布散乱的信风云系，在这个阶段很少有热带气旋形成。
– 7月，它的平均位置在我国南海东部， – 8月位于台湾岛以南， – 9月在20N左右的南海北部， – 10月开始南退到8~15N之间， – 11月在赤道和5N之间， – 12月活动于10S和赤道之间。
平均OLR的季节变化
3-5月 5.3.2 热带辐合带的季节内变动
2.活跃阶段
当南半球的东南气流加强时，西太平洋地区出现大范围 的西风和南风，辐合带北移。在辐合带水平切变较大 的地区出现气旋性涡旋环流，产生大面积的云团。卫 星云图上表现为一条东西向连续的密蔽云带，热带气 旋最易在其中产生。
§5.3.3 热带辐合带的形成机制
• 海温的作用：
热带辐合带的位置几乎就是在赤道地区的海温最大轴 线上。数值模拟的结果也表明，热带辐合带总是移向 海温较高的区域。
优选南大天气学原理第五章
• 热带辐合带又称为赤道辐合带、赤道槽， 是南北两半球副热带高压带之间气压最低、 气流汇合地。
赤道辐合带的两种类型
• 信风带辐合带：又称为信风槽。
是东北信风与东南信风交汇成的一条渐近线形 式的气流汇合的地带。
• 无风带辐合带：也称为季风槽。
辐合带处于东风带和西风带之间，是东西风的 过渡带，在辐合带中，地面基本静风。
§5.3.4 热带云团
• 从卫星云图上发现热带地区存在大范围的 云区，其中直径约 4个纬距以上的称为云团。
• 热带天气系统大多是在云团的基础上发展 起来的，而且云团移行所经之地会出现大 风和暴雨，于是，云团成为人们近年来所 感兴趣的热带天气系统之一。
1.云团的分类(三种类型)
(1)一般云团
云区水平宽 2-12个纬距。一个云团由许多积雨云所组成，其顶部 常常见光亮碎片，并由此放射出卷云砧。一般云团常见于赤道辐 合带中，它对我国华东和华南地区有较大影响，是发生热带气旋 和东风波的源地。
西太平洋季风槽的地面流场与云型.左斜实线区为云 区，其中的右斜实线区为深对流云区
西太平洋信风槽的地面流场与云型，图 的上部有一个东风波存在
热带辐合带的位置及其季节变化
• 随着太阳高度角的变化，热带辐合带的位 置发生季节性南北移动。
– 北半球夏季，由于副热带高压北移和西南季风 增强，热带辐合带位置偏北；
• CISK机制：
与热带气旋发生发展一样，当低层辐合带南侧的西南风 大，形成辐合和气旋性涡旋时，在边界层摩擦辐合的 作用下，出现上升运动，凝结潜热释放，加强了低层 的辐合，可使对流云系进一步发展，如此反复作用而 形成辐合带。
• 边界层临界纬度机制：
实际发生的扰动的角频率若与科氏参数相同，则在该纬 度处将产生很大的上升运动，有助于形成辐合带。
• 中对流云系的垂直结构一般分为三层：
流入层、对流运动层、流出层。
• 流入、流出层的厚度一般是1 km左右，其 余为对流区。
• 云区内的上升气流区占中对流云系的 10%， 占整个云团的 1%。
• 上升气流的平均速度 10 m/s，而向下气流 的速度约为0.1 m/s。
• 上升气流区的温度比环境温度高1-10ºC， 而下沉气流区温度一般比环境温度低1度左 右。
(2)爆米花状云团
云区宽度小于 1个纬距，面积小于 10 000 km2，它由若干个积雨 云胞组成。这种云团出现在南美大陆的热带地区，有明显的日变 化，午后发展，夜晚消失。
(3)季风云团
6-9月间出现在东南亚及邻近海上。在冬季，云团位于 5-10N； 自6月中开始，随季风的推进，云团爆发性地向北发展，在1020N, 70-100E地带，常常为 1-2个季风云团所覆盖。这是世界 上规模最大的云团，南北宽度由几个纬距到 10个纬距，东西长度 可达 20-40个经度，由于它与西南季风活动密切联系，故称为季 风云团。
• 云团中降水面积很大，不过，强烈的降水 集中于中对流云系的上升气流区。
• 云团内中低空有较大的气旋性涡度，250hPa以上为反气 旋性涡度。
• 400hPa以下为辐合，其上为辐散。
• 150hPa以下以上升运动为主，上升在400-300hPa之间达 到最大。
§5.4 东风波
• 在副热带高压南侧的东风带中，常可见一 个倒V形低压槽区或气旋性曲率最大区，呈 波状形式自东向西移动，称为东风波。