动力气象课后习题标准答案
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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。
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 线性动力稳定性理论(6.5)--习题答案
1. 假定对流层顶高度为H ，对流层中的温度随高度线性递减(TT =TT 0−γγγγ)，对流层顶以上温度随高度不变，大气满足静力平衡条件，试求单位截面积自海平面延伸至大气上界整个气柱中的内能、位能、全位能。
解：大气温度的垂直分布为：00,0,T z z H T T H z Hγγ−≤≤ = −>由静力方程和状态方程，可以得到：000,,R g H H Hp T p p p T p T p p γ<< = <因为0*0p vc I Tdp g=∫，0*0p R Tdp g Φ=∫，***P I =+Φ，所以：0*000H H R g p p v H p c p I T dp T dp g p γ=+∫∫ ()00vH HH H c g T p T p T p gg R γ−+ + 00v H H c R T p T p g R g γγ+ +**00H H v R RR I T p T p c g R g γγΦ==+ +***00pH H c R P I T p T p g R g γγ =+Φ=+ +2. 试证明全位能平衡方程有以下形式，其中pp 00=1000ℎPPPP 。
/*00pR c p M M Ep d dM c dM t p dtθωα ∂=+ ∂∫∫解：全位能平衡方程为：*MME dM Q dM tωα∂=+∂∫∫热力学能量方程为：ln 1p d Q dt c Tθ=因为：00pR c p T p θ=所以：111000pR c p p d Q T dt c Tθ =即：1000pR c p p d Q c dtθ =所以全位能平衡方程为：/*00pR c p M M E p d dM c dM tp dtθωα∂=+ ∂∫∫3. 利用上题证明有效位能平衡方程有以下形式：*1p Rc M M A pdM Q dM t p ωα ∂ =+− ∂ ∫∫其中，pp̅为大气参考状态（有效位能为零）时的气压，试讨论方程右端两项的物理意义。
2020年智慧树知道网课《动力气象学》课后章节测试满分答案
绪论单元测试1【多选题】(2分)不同于普通流体，地球大气有哪些基本特征?A.受到重力场作用B.具有上下边界C.密度随高度变化D.旋转流体2【多选题】(2分)中纬度大尺度大气运动的特点包括A.准地转B.准水平无辐散C.准静力D.准水平3【单选题】(2分)以下哪种波动的发现及其深入研究，极大地推动了天气预报理论和数值天气预报的发展？A.惯性波B.声波C.重力波D.Rossby波4【判断题】(2分)动力气象学的发展与数学、物理学及观测技术的发展密不可分。
A.错B.对【判断题】(2分)大气运动之所以复杂，其中一个原因是其运动具有尺度特征，不同尺度的运动控制因子不同。
A.对B.错第一章测试1【单选题】(2分)以下关于惯性坐标系，的说法是A.惯性坐标系也称为静止坐标系B.惯性坐标系的垂直坐标轴与地球旋转轴重合C.惯性坐标系下测得的风速是地球大气相对于旋转地球的相对速度D.惯性坐标系不随地球旋转2【单选题】(2分)关于科里奥利力，以下的说法是A.只有当气块具有相对地球的运动速度时，科氏力才会起作用B.在全球大气的运动中，科里奥利力均使得大气运动方向右偏C.科里奥利力不会改变运动的大小D.科里奥利力是大气涡旋运动产生的原因之一3【多选题】(2分)物理量S(x,y,z,t)能够替代z作为垂直坐标需要满足哪些条件A.只要物理量S是z的函数即可B.S与z有一一对应关系C.要求S在大气中有物理意义D.需要满足一定的数学基础和物理基础4【多选题】(2分)。
成都信息工程学院动力气象作业任务答案解析
第一章大气边界层2.假定在近地层中，雷诺应力Tzx为常数，混合长错误!未找到引用源。
,并且在下边界z=0处，错误!未找到引用源。
，试求风随高度的分布。
解：∵错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
…………①对①式积分错误!未找到引用源。
3.已知由于湍流摩擦引起的边界层顶部的垂直速度为错误!未找到引用源。
（1）试推出正压大气中，由于湍流摩擦引起的二级环流对天气尺度涡旋的旋转减弱时间错误!未找到引用源。
的公式。
（2）若湍流系数k=8m2/s，f=10-4s-1，涡旋顶部w=0的高度为10km，试计算错误!未找到引用源。
为多少？解：（1）正压大气的涡度方程简化形式：错误!未找到引用源。
设错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
…………①当z=H时错误!未找到引用源。
对①积分∵f为常数∴错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
（2）∵k=8m2/s f=10-4s-1H=10km∴错误!未找到引用源。
6.在某地测定平均风速随高度的分布，得到如下结果，假定风速分布对数规律，试计算z0，u及T0（去卡曼常数为0.40）。
高度（m）7 2 0.30 0.04平均风速（m/s） 3.92 3.30 2.40 1.41解：引入对数坐标系令错误!未找到引用源。
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得出右表：则通过错误!未找到引用源。
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带入前两组值错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
∴错误!未找到引用源。
（m）错误!未找到引用源。
（m/s）错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。
15.在定常、均匀的气流中，铅直方向处于静力平衡的空气质点受到水平气压梯度力、水平地转偏向力和水平摩擦力的作用，假定后者与风速矢方向相反、大小成比例，试求风压场之间的关系，并作图说明。
动力气象课后习题答案
1、大气运动方程组一般由几个方程组成？那些是预报方程？哪些是诊断方程？答：大气运动方程组一般由六个方程组成，分别是三个运动方程、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参考系？旋转参考系与惯性参考系中的运动方程有什么不同？For personal use only in study and research; not for commercial use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的参考系，乃是一个旋转参考系。
为了将牛顿第二定律应用于研究相对于旋转参考系的大气运动，不但要讨论作用于大气的真实力的性质，而且要讨论绝对加速度与相对加速度之间的关系。
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、惯性离心力与科里奥利力有哪些异同点？答：都是在旋转参考系中的视示力；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的疏密程度来确定。
所以，重力位势的空间分布完全刻划出了重力场的特征。
5、试阐述速度散度的物理意义？速度散度与运动的参考系有没有关系？答：速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。
因，故速度散度与运动的参考系没有关系。
8、计算 45° N跟随地球一起旋转的空气微团的牵引速度。
答：由速度公式可知，牵引速度为：大小为；方向为向东。
成都信息工程学院--动力气象作业答案
p 坐标系水平运动方程为： ∵已知水平无辐散，即
，可以引入流函数 ，
∴
：
令
带入上式中
33.对于浅水重力波，如果表面高度扰动表示为： 和 u’的位相关系。
解：线性化后的连续方程为：
试求相应的速度扰动
将
带入上式得：
（设积分常数为 0）
对于向东传播的浅水重力波，c > u 时，纬向风场扰动与高度场扰动同位相。
y
M
y
4.简述大型涡旋在实际大气能量循环中的作用。
A, A'
1
T
M
T T 'V 'dM
T 'V ' 表示由涡旋运动引起的某个纬带内热量的净输送量，通过大型涡旋，温度槽落后于高度槽的水平发展槽，引起
的热量输送，使得 A 向 A' 转化。
A, K' M w''dM
通过大型涡旋运动，温度槽落后于高度槽的发展槽中的垂直运动，使得 A 向 K ' 转化。
f0
104 s1 ，所以 T
1 f0
104 s =2.78h
其特点为：快过程，准线性。
第五章 波动的不稳定理论
8、在一个没有
效应的两层流体中，其波的相速为 C
Um
UT
k2 (k2
22 22
1
) 2 。其中U m
和UT
分别是此两层流体气流的
平均速度与切边， = 2 106 m1 。
试求：(1)此两层流体产生斜压不稳定的临界波长是多少?
k2C02 f02
所以群速： Cg
k
C02
C02
f0 k
2
（其中 C0
gH ）
《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
动力气象课本答案
动力气象学复习思考题与习题汇编2010年8月目录第一章描写大气运动的基本方程组------------------------------------------------------------(1)第二章尺度分析与基本方程组的简化--------------------------------------------------------(23)第三章自由大气中的平衡流场-----------------------------------------------------------------(41)第四章环流定理、涡度方程和散度方程-----------------------------------------------------(56)第五章大气行星边界层--------------------------------------------------------------------------(69)第六章大气能量学--------------------------------------------------------------------------------(87)第七章大气中的基本波动-----------------------------------------------------------------------(98)第八章波包、波群与能量的传播-------------------------------------------------------------(119)第九章地砖适应过程与准地转演变过程----------------------------------------------------(124)第十章大气运动的稳定性理论----------------------------------------------------------------(135)第十一章低纬度热带大气动力学------------------------------------------------------------(145)第十二章非线性动力学基础------------------------------------------------------------------(146)矢量分析中的一些主要公式1.矢量恒等式以下的恒等式中C B A、、为任意的矢量，而a 为任意标量。
动力气象学 大气中的准地转运动(4.4)--习题答案
说明这些波的能量传播方向垂直于波动传播方向。
N 2K 2 m2 ( f 2 N 2 )
c
K3
K
cg
(N 2 f 2 )m
(kmi lmj (k 2 l2 )k)
N 2K 2 m2( f 2 N 2 )K 3
斜压罗斯贝波相速和群速为
c px
(k 2
l2)
f2 N2
m2
, cpy
k l
cx , cpx
即B A coskx -iA sinkx ,c
i
kk
2.设有两列波动
1 A1 cos(kx t )
2 A2 cos (k k )x (
)t
在同一介质中传播，证明合成波为一个振幅被调制的简谐波，即有
其中，
1 2 A cos(kx t )
A2
(A12
A22 )(1
2A1A2 cos(x k A12 A22
t
))
tan
A2 sin(x k t )
A2 A2 cos(x k t )
并证明，若振幅 A1 A2 ，则群速度级波包迹传播的速度为cg d / dk 。
解：由
2 A2 cos[(k k )x (
A2 cos[(kx t ) ( kx
A 2
{cos(kx
t )cos( kx
A2 cos(kx t ) cos( kx
2 (
f
2
)u ' (
f
)v '
ty x
tx y
2 ( ty
f
2 x )(t2
N 2)w'
2 t (t2
动力气象学第四章习题ALL
第四章P坐标，铅直坐标变换习题答案1、试说明静力平衡人气中气压场与温度场之间的关系、等压面高度与温度的关系。
？答：〔1〕气压场与温度场之间的关系如下：在铅直方向，等压面之间的厚度完全决定于两等压面之间的温度铅直分布。
〔2〕等压面的高度与平均温成正比，平均温度越高等压面越高，反之等压面高度愈低。
2、什么是等高面图，什么是等压面图？采用等压面图分析气压形势的依据是什么？答：〔1〕在一张待制的地图〔称天气底图〕上，填写各测站上空某一确定高度上探测到气压值，并按一定的气压间隔〔如间隔2。
5hpa或间隔5hpa〕分析等压线，便得到一张等高面气压形势图，即等高面图，实际天气预报业务工作中只分析海平面〔z=0〕气压形势图，并俗称地面图。
〔2〕等压面分析是以一个确定的等压面作为分析对彖。
将不同高度的等高面与空间一确定的等压面相截，相截的曲线就是等压面上高度相等的连线等高线，将各等高线投影在天气底图上，这就是该等压面的绝对形势图，通常称等压面图。
〔3〕采用等压面分析气压形势的依据是：大气在相当程度上满足静力平衡，在此平衡根底上，气压和高度之间存在确定的函数关系，所以等压面上存在的高度形势与等高面上描绘的气压形势有很好的对应关系。
3、如何理解等压面图上分析的等高线也是等压线？如何理解等压面图上分析的等温线，也是等位温线、等密度线、等饱和比湿线。
答：〔1〕人气在相当程度上满足静力平衡，在此平衡根底上，气压和高度之间存在确定的函数关系，所以等压面上存在的高度形势与等高面上描绘的气压形势有很好的对应关系。
〔2〕位温公式的定义，〔3〕状态方程〔4〕饱和比湿的定义4、为什么说等压面图上等高线愈密集地区水平气压梯度力愈大。
等压面上存在的高度形势与等高面上描绘的气压形势有很好的对应关系。
等压面图上等高线越密集说明在相同的高度内气压变化的就越人，也就是说气压梯度就越人。
5、分别说明建立p坐标系和0坐标系的物理条件。
答：(1)我们知道,对于大、中尺度运动，大气具有静力平衡性质，= 一％VO,气压户髓离度单惆递牍，因此我们说静力平窝是建立〃坐标泵的密理根底。
(完整版)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。
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
动力气象学习题集1.docx
【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
37.
卩平面近似
【知识点】：3.3
【参考分】5
【难易度】:B
【答案】：
1.当/处于系数地位不被微商时，取/二办；
2.当/处于对求微商地位时，収$7〃）=0 =常数。
采用0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/随纬度的变化对大尺度运动的作用却部分保留下来To
四、问答题
46.
何谓卩平面近似？収卩平面近似有何意义？
【知识点】：3.3
【参考分】10
【难易度】：B
【答案】：
0平面近似的主要内容是：
1.当/处于系数地位不被微商吋，取于二办；
2.当/处于对y求微商地位时，取df/dy= （3=常数。
采用0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，但球血效应引起的/随纬度的变化对大尺度运动的作用却部分保留下来 了。
【知识点】6.6
【参考分】2
【难易度】A
【答案】：X
32.
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】：V
动力气象学 大气中的波动(5.3)--习题答案
D ≈ 10km
可得
kmax
1.34 ×10−6 m−1 .
此时的波长 L = 2π 4700km kmax
在北纬 45 度处，纬圈长度为 28000km
则沿北纬 45 度附近纬圈约有：
28000km / 4700km 6 个长波
将U * 代入急流正压不稳定的必要条件中
可得：
dζ
* a
= β * + sec hy*(2 sec h2 y*
− 1)
dy*
= 令 f ( y*) sec hy*(2 sec h2 y* −1)
求得 f ( y*) 的极大和极小值
其中
f ( y* )极大 =2
f
(
y*
)极小
=-
2 3
要使得
dζ
* a
L = ND / f0 为 Rossby 变形半径，λ 为切变常数。对典型中纬度大气，可取 D ≈ 10km ，
N ≈ 1.2 ×10−2 s−1 ， f0 ≈ 1.0 ×10−4 s−1 ， λ ≈ 2.5×10−3 s−1 。
（1） 试依据此估算中纬度大气最大斜压不稳定增长率，以及扰动 e 指数倍增长所需 时间（e 折倍时间尺度）。
北纬 45 度，此处 β0 ≈ 1.61×10−11m−1s−1 。问此带状波扰动是否稳定？
解：由题可知，判断正压不稳定的条件为：
β-
∂2u ∂y 2
|y= yc
=
yc∈( y1 , y2 )
0
其中 y1, y2 之间为急流的宽度，若在 y1, y2 之间存在一点 yc ，使得判断条件
为零，则有可能出现扰动不稳定。
解：设= ∇2ψ B cos k(x −Ut)
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)。
动力气象学
动力气象学课程作业_A历次成绩完成时间查看详情1.48.0 2015-07-28 15:45:32动力气象学课程作业_A动力气象学课程作业_A 用户名：wanghailing1448最终成绩：48.0 仅显示答错的题一单选题1. 大气是层结流体，大气的密度分布随高度变化，通常来说，___大气中容易产生重力内波。
A.不稳定层结B.稳定层结C.中性层结D.分层层结本题分值： 4.0用户得分： 4.0用户解答： B.稳定层结标准答案： B.稳定层结2. 最普通一般的平衡流场是___。
A.地转风场B.旋衡运动C.惯性运动D.梯度风场本题分值： 4.0用户得分：0.0用户解答： A.地转风场标准答案： D.梯度风场3. 研究绝热运动有独特优越性的坐标系是___。
A.Z坐标系B.P坐标系C.σ坐标系D.θ坐标系本题分值： 4.0用户得分：0.0用户解答： A.Z坐标系标准答案： D.θ坐标系4. 在层结稳定的条件下，热成风偏差会激发出___。
A.惯性重力外波B.惯性重力内波C.声波D.罗斯贝波本题分值： 4.0用户得分：0.0用户解答： A.惯性重力外波标准答案： B.惯性重力内波5. 位涡守恒的条件是___。
A.无摩擦B.干绝热C.位温守恒D.无摩擦干绝热本题分值： 4.0用户得分：0.0用户解答： B.干绝热标准答案： D.无摩擦干绝热二判断题1. 正压大气中，相对环流的变化取决于环线所包围的面积和纬度。
即与辐合辐散以及南北运动有关。
错对本题分值： 4.0用户得分：0.0用户解答：错标准答案：对2. 微扰动法的基本思想之一是，把表征大气的任意场变量看成是由已知的基本场变量和叠加在其上的扰动量组成。
错对本题分值： 4.0用户得分： 4.0用户解答：对标准答案：对3. 气压水平分布均匀时，科里奥利力与惯性离心力相平衡的流场为旋衡流。
错对本题分值： 4.0用户得分： 4.0用户解答：错标准答案：错4. 连续方程的物理意义，当物质体积元在运动中体积增大时，因质量守恒其密度要增大。
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1、大气运动方程组一般由几个方程组成？那些是预报方程？哪些是诊断方程？答：大气运动方程组一般由六个方程组成,分别是三个运动方程、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参考系？旋转参考系与惯性参考系中的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的参考系,乃是一个旋转参考系。
为了将牛顿第二定律应用于研究相对于旋转参考系的大气运动，不但要讨论作用于大气的真实力的性质，而且要讨论绝对加速度与相对加速度之间的关系。
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、惯性离心力与科里奥利力有哪些异同点？
答:都是在旋转参考系中的视示力;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的疏密程度来确定。
所以，重力位势的空间分布完全刻划出了重力场的特征。
5、试阐述速度散度的物理意义？速度散度与运动的参考系有没有关系?
答：速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。
因,故速度散度与运动的参考系没有关系。
8、计算４5°N跟随地球一起旋转的空气微团的牵引速度。
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。