(完整版)4-2014-09-中尺度-重力波G
4-2014-09-中尺度-重力波G
Balance adjustment, as a generalization of geostrophic adjustment,
is the likely mechanism in generating these mesoscale gravity waves
CASE2 2005年12月山东半岛强降雪过程的数值模拟与中尺 度特征分析
在重力位势中心附近的 气压梯度力（用箭头表 示）的分布
旋转流场中地转偏向 力的分布（地转偏向力 用粗箭头表示）
在均匀的纬向气流中地转偏向 力的分布 （地转偏向力用粗箭头表示，箭 头长度代表力的大小）
温度变化引起等压面高度变化
• 静力学关系：等压面高度取决于温度 • 温度局地变化引起等压面高度变化 • 不均匀的温度局地变化，引起局地等压面 形势变化，造成气压梯度力的变化
g z 1 Ri 2 U z 4
热成风调整与重力波的发生发展
V f fD 0 t
D 2 f 0 t
C 2 R dQ V 2 0 t p C p p dt p p
非平衡流的诊断分析 非线性平衡方程可以表达为：
NBE 2J (u, v) u f 2F （1）
（1）式是通过对散度方程的尺度分析，去掉了所有包含散度，垂直速度和 水平速度中的散度成分的项而得到的。应用于小时间尺度，包含了曲率 的影响。（1）式中，F为位势高度， 为二维拉普拉斯算子；，u为 水平风速分量，J为雅各比算子；f为地转参数，为相对涡度；。四项均 可通过模式输出的高空风场和高度场资料进行计算。Zhang等的分析与 计算表明，当NBE的量级与（1）式右端三项相比较小时，非线性平衡假 设成立，即流场处于准平衡状态；当NBE的量级与右边三项的量级相同 或者较大时，流场处于非平衡状态。这时，质量场（气压）与动量场 （速度）重新向平衡态调整，从而产生重力波。（1）式可用于分析模 式输出场中非平衡流的量级。在前人的研究中，波动形成的区域就是的 极值区。高空急流出口区域，非线性平衡方程右端四项的和有明显的非 零值
重力波揭秘空间颤动
重力波揭秘空间颤动在宇宙的宽广背景中，重力波是一种令人着迷的现象，近年来通过各种观测手段逐渐揭开了其神秘的面纱。
重力波是由爱因斯坦在1916年根据广义相对论首次预测的，它们是时空中的涟漪，当巨大质量的天体发生运动或加速时，这些波动将以光速传递，从而影响周边的时空结构。
重力波的基本概念重力波是由于质量的变化或物体运动产生的引力波动。
这种波动相当于水面上的波纹，正是物体运动所产生的扰动，影响了周围环境。
重力波根据源头的性质可以分为不同类型，比如双星系统、黑洞合并、超新星爆发等都能产生相应的重力波信号。
广义相对论与重力波爱因斯坦的广义相对论是理解重力波的核心理论。
在这套理论中，引力不再被视作一种看不见的力，而是由物质引起的时空弯曲现象。
任何具有质量的物体都会引起周围时空的拐弯，因此当大质量物体像黑洞或中子星这样的天体进行快速运动时，就可能在时空中产生扰动，这种扰动表现为重力波。
重力波的探测与研究尽管重力波理论已有百年，但直到2015年，科学家们才首次直接探测到了重力波。
这一突破由激光干涉引力量测天文台（LIGO）实现。
LIGO使用两条相互垂直长达四千米的干涉仪，并通过激光测量极其微小的长度变化，进而捕捉到经过地球的重力波信号。
LIGO的工作原理LIGO利用激光干涉技术进行探测。
当重力波穿过LIGO时，会使两条臂长发生微小变化。
如果某条臂受到重力波影响拉长，而另一条臂缩短，这将导致激光束经过干涉仪后形成干涉条纹变化，这种现象可以通过精密仪器进行记录和分析。
这一过程需要高度敏感和极其稳定的设备，以便捕捉到那微乎其微的人类所能感知的数量级变化。
科学发现与成果至今，LIGO已探测到多个不同来源的重力波事件，每一个事件不仅为我们提供了新的物理现象，还可能揭示更深层次的宇宙信息。
例如，2015年9月14日探测到的一次来自两个黑洞合并发出的重力波信号（GW150914），不仅证实了爱因斯坦百年的预言，也为天文学家提供了研究黑洞性质和数量的重要线索。
中小尺度终结版
中小尺度终结版以下均为老师的重点，按顺序整理1.简述Orlanski分类法对中尺度的分类？2.简述中尺度天气系统的基本特征？（1）空间尺度小，生命期短。
β中尺度系统的水平尺度(L)一般为20-200 km，垂直尺度(H)为10 km左右，因而形态比H／L为10-1-100β中尺度系统的生命史一般在几小时到十几小时，（2）气象要素梯度大。
中尺度天气系统气象要素的梯度很大，气压达1~3 hPa／10 km，温度3℃以上／10 km，中尺度系统如飑线过境时，变温为10℃／15 min左右，变压为6 hPa／15 min 左右。
中尺度天气系统产生的天气现象一般比较激烈（3）非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动。
尺度分析表明，中尺度系统的动量方程中，加速度项与地转偏向力和气压梯度力具有相同的量级，不能满足地转平衡关系对于β中尺度，尤其是γ中尺度运动，准静力平衡假定对所描述的中尺度系统有明显的歪曲，垂直运动速度也明显大于大尺度运动（4）小概率和频谱宽、大振幅事件。
中尺度系统在统计的意义上是小概率的它的空间尺度跨越的范围宽（频谱宽）且中尺度系统影响时的要素变化激烈，表明它是频谱宽的大振幅事件。
3.滞弹性近似、包辛内斯克近似及适用条件？1.包辛内斯克近似：(1)在连续性方程中不考虑密度的个别变化，是完全非弹性，因此是速度无辐散的；(2)与重力相联系的方程中要部分考虑密度的影响，(3)状态方程或热流量方程中要考虑密度变化的影响，(主要是由受热不均匀即温度变化引起的密度变化)，不考虑压力效应对密度变化的影响；它主要适用于浅对流的中尺度运动2.滞弹性近似比包辛内斯克流体在弹性近似方面更接近实际流体，其主要特征是：（1）连续性方程中虽然不考虑密度的个别变化，但保留了平均密度的垂直变化，因而是滞弹性的，或称之为质量无辐散，（2）与重力相联系的方程及状态方程和热流量方程中要同时考虑压缩效应和热由此可见：普通积云对流的云外下沉运动的出现，使对流运动的发展受到不利的影响。
中尺度 复习资料
1.背风波：当风速随高度增大时，则可在背风坡出现波动气流，这种波动成为背风波。
2.多单体雷暴：由一些处于不同发展阶段的生命期短暂的对流单体组成，是具有统一环流的雷暴系统3.龙卷风暴：产生龙卷的强风暴系统称为龙卷风暴。
4.温带飑线：为—种带(或线)状中尺度系统,是非锋面性狭窄的活跃的雷暴带(或不稳定线)。
其中有许多雷暴单体（其中包括若干超级单体）侧向排列而形成的，是风向、风速、气压、温度等突变的狭窄强对流云带。
为破坏力严重的灾害性天气。
5.对流复合体（MCC）：指由若干对流单体或孤立对流系统及其衍生的层状云系所组成的对流系统，其空间尺度和时间尺度具有幅度很广的谱。
最简单的是二维的线状对流系统，最大而复杂的是一种具有近于圆形团状结构的MCC这两种系统位于对流复合体波谱的两端。
6. 对称不稳定：在流体静力、地砖平衡且具有水平切变的情况下，浮力和旋转会共同起作用，这两种效应会导致一种新的浮力惯性不稳定，即对称不稳定，对称不稳定是中尺度雨带与雨团形成的主要不稳定机制。
7.条件性不稳定:对干空气是静力稳定的，而对饱和湿空气静力不稳定的情况。
8.对流性不稳定：不论气层原先的层结性如何，在其被抬升达到饱和后，如果是不稳定的则称对流性不稳定。
9.第二类条件性不稳定：大尺度流场通过摩擦边界层的抽吸作用，为积云对流提供了必须的水汽辐合与上升运动，反过来积云对流释放凝结潜热又成为驱动大尺度扰动所需要的能量，于是小尺度积云对流和大尺度流场通过相互作用，相辅相成的都得到了发展。
这种通过不同尺度运动的相互作用使对流和大尺度流场不稳定增长的物理机制称为第二类条件性不稳定。
10. 超级单体风暴：直径达20~40km 以上，生命期达数小时以上，即比普通的成熟单体雷暴更巨大、更持久、天气更猛烈的单体强雷暴系统。
它具有近于稳定的、高度有组织的内部环流，并且连续地向前传播可达数百公里。
11. .暖输送带：在槽前辐合区的边界上通常可以看到一支狭长的云带。
中小尺度气象学总结
第一章中尺度天气系统的特征1、中尺度气象学：水平尺度: 10-1000km对象：中尺度环流系统内容：中尺度环流系统的结构、形成和发展演变规律、机制及其分析预报方法意义：①许多灾害性天气（如暴雨、大风、冰雹、龙卷等）都是由中小尺度系统造成的。
②中尺度气象学是甚短期预报和临近预报的理论基础。
（长期>10天，中期3-10天，短期1-3天，甚短期0-12h，临近0-2h）③中尺度环流系统是大气环流重要成员（大尺度背景场依存条件)2、天气系统的尺度划分：（一）经验分类法（经典方法）小尺度系统（雷暴、龙卷）和大尺度系统（锋面、气旋）中尺度系统（飑线、中气旋等）（二）动力学定义可利用罗斯贝数(Ro)和弗劳德(Froude)数(Fr)来描述大气的时空尺度。
Ro = U/fL (惯性力/柯氏力);Fr=U2/gL(△ρ/ρ)(惯性力/浮力）（三）实用（几何）分类3、中尺度大气运动的基本特征（1）尺度：水平尺度在2-2000km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。
范围很宽。
性质不同。
（2）散度、涡度、垂直速度：取V～10m/s,H～10km,对α，β，γ中尺度W分别为10-1m/s, 100m/s和 101m/s，垂直速度、散度、涡度都比大尺度运动大1到几个量级。
（3）地转偏向力和浮力的作用：中尺度运动中，地转偏向力和浮力的作用都必须考虑。
大尺度运动：地转偏向力重要，浮力可略小尺度运动：浮力重要，地转偏向力可略中尺度运动：地转偏向力和浮力都考虑（4）质量场和风场的适应关系：质量场（气压场）适应风场。
大尺度运动: 风场适应质量场（气压场）。
中尺度运动: 质量场（气压场）适应风场。
第二章地形性中尺度环流1、中尺度大气环流系统分为：地形性环流系统、自由大气环流系统2、地形波：一般把气流过山所引起的气流称为地形波。
3、地形波的基本类型：层状气流（山脉波）：山脉上空的平滑浅波 ,风小。
驻涡气流（驻涡）：山脉背风面的半永久性涡旋，山顶以上风速大。
中小尺度终结版
以下均为老师的重点，按顺序整理1.简述Orlanski分类法对中尺度的分类？2.简述中尺度天气系统的基本特征？（1）空间尺度小，生命期短。
β中尺度系统的水平尺度(L)一般为20-200 km，垂直尺度(H)为10 km左右，因而形态比H／L为10-1-100β中尺度系统的生命史一般在几小时到十几小时，（2）气象要素梯度大。
中尺度天气系统气象要素的梯度很大，气压达1~3 hPa／10 km，温度3℃以上／10 km，中尺度系统如飑线过境时，变温为10℃／15 min左右，变压为6 hPa／15 min 左右。
中尺度天气系统产生的天气现象一般比较激烈（3）非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动。
尺度分析表明，中尺度系统的动量方程中，加速度项与地转偏向力和气压梯度力具有相同的量级，不能满足地转平衡关系对于β中尺度，尤其是γ中尺度运动，准静力平衡假定对所描述的中尺度系统有明显的歪曲，垂直运动速度也明显大于大尺度运动（4）小概率和频谱宽、大振幅事件。
中尺度系统在统计的意义上是小概率的它的空间尺度跨越的范围宽（频谱宽）且中尺度系统影响时的要素变化激烈，表明它是频谱宽的大振幅事件。
3.滞弹性近似、包辛内斯克近似及适用条件？1.包辛内斯克近似：(1)在连续性方程中不考虑密度的个别变化，是完全非弹性，因此是速度无辐散的；(2)与重力相联系的方程中要部分考虑密度的影响，(3)状态方程或热流量方程中要考虑密度变化的影响，(主要是由受热不均匀即温度变化引起的密度变化)，不考虑压力效应对密度变化的影响；它主要适用于浅对流的中尺度运动2.滞弹性近似比包辛内斯克流体在弹性近似方面更接近实际流体，其主要特征是：（1）连续性方程中虽然不考虑密度的个别变化，但保留了平均密度的垂直变化，因而是滞弹性的，或称之为质量无辐散，（2）与重力相联系的方程及状态方程和热流量方程中要同时考虑压缩效应和热膨胀效应引起的密度变化。
因而滞弹性流体主要适用于研究深对流的中尺度运动，它是另一种形式的包辛内斯克近似4.什么是“对称不稳定”?所谓对称不稳定，从物理上看就是大气运动在垂直方向上是对流稳定的和水平方向上是惯性稳定的情况下，作倾斜上升运动时仍然可能发生的一种不稳定大气现象5.简述强风暴发生的天气学必要条件？①位势不稳定层结，并常有逆温层存在；②低层有水汽辐合；③有不稳定的释放的机制；④强的风垂直切变；⑤低空急流；⑥中空干冷空气等6.什么是条件不稳定、对流不稳定？其适用条件各是什么？对流性天气一般发生在条件性不稳定层结的情况下，但有时在上干下湿的条件性稳定层结下，如果有较大的抬升运动，特别是发生整层大气得到抬升时，原先的条件性稳定层结变成不稳定的了，这种不稳定层结称为对流性不稳定，其适用于气层。
中小尺度天气动力学课件 第三章
➢ 不同的重力波对天气的影响不同。许多天气分析 表明，一些大振幅的次天气尺度或中尺度的重力 波(或重力惯性波)与对流天气的发生有密切的关 系。
典型的对流层中尺度 重力波包括大振幅的 不规则型和振幅较小 的较规则型。
重力波产生的天气条件
➢逆温层或稳定层存在
➢明显的风速垂直切变
➢Ri<0.5（ 有时Ri<0.25） ，Ri越小 重力波振幅越大。
N2 ( u )2
Ri; N2
g
0
z
z
l 2 0 z
Ri<0.25
8-10km 高空锋区、风垂直切变局地最 大值、理查森数最小值
第三章 自由大气非对流性中尺度环流
§3.1 自由大气的重力波 §3.2 重力波的发生发展 §3.3 锋和急流系统 §3.4 锋-急流附近的次级环流
本章要求
掌握：重力波的观测特征 熟悉：重力波的天气背景 理解：重力波的发生发展 了解：重力波的结构及其对天气的影响 初步了解：锋和急流系统及次级环流
dz
z
0
dw g [ (z) (z)] dt
得：dw dt
g
[0
0
d
dz
z]
g d z dz
2、高空急流附近的重力波的发生发展
Vg 中尺度重力波发生时的天气学概念模型
(Uccelini and Koch 1987)
中尺度重力波发生时的天气学概念模型：在地面上的波 动活动区上游有一低压系统（有时为一地面倒槽）；从 低压中有明显的锋面伸展到波动活动区的南方或东南方； 波动一般发生在对流层低层有逆温层存在的区域，而在 对流层高层，波动都发生在高空急流的出口区，且主要 在急流轴的右侧，即反气旋切变一侧；活动区位于 300hPa槽脊间转折轴与下游的高度脊脊线之间。
天气学原理试题库(含答案)
天气学原理试题库（红字是出题时有误）一、单选题1 行星尺度是： A 1000 千米 B 10000 千米 C 100 千米 D 10 千米B2暖平流是： A 从冷区流向暖区 B 从暖区流向冷区 C 从高压流向低压D 从低压流向高压B3地转风是由于： A 地转偏向力与气压梯度力平衡B 摩擦力与科氏力平衡C 气压梯度力与摩擦力平衡D 摩擦力与惯性力A4气压梯度力是： A 外观力 B 基本力 C 假象力B5地心引力是： A 外观力 B 基本力 C 假象力B6惯性离心力是： A 外观力 B 基本力 C 牛顿力A7科里奥利力是由什么原因产生的：A 相对运动B 坐标系旋转 c 地球吸引A8正压大气是： A 大气密度不随气压变化 B 大气密度仅随气压变化C 大气密度仅随温度变化B9地转偏差是： A 实际风与梯度风之差 B 地转风与梯度风之差C 热成风与实际风之差D 实际风与地转风之差D10锋面是： A 高压与低压交界 B 干湿气团交界 C 冷暖气团交界D 大气与下垫面交界C11冷锋是： A 冷气团强 B 暖气团强 C 冷暖气团相当D暖、冷和更冷气团相遇A12气旋按热力结构可分为：A 热带气旋B 温带气旋C 无锋和锋面气旋C13涡度指的是：A 旋转速度B 气旋移速C 辐合程度D 流体速度旋度D 14d(f+ξ)/dt=0 表示：A 相对涡度守衡B 局地涡度守衡C 曲率涡度守衡D 绝对涡度守衡 D 15在气旋性环流中A 地转风 >梯度风B 地转风 =梯度风C 地转风 <梯度风A16温度槽落后高度槽时A 高度槽加深B 高度槽填塞C 高度槽不变D 温度槽加深 A17在高空槽后有 A 正涡度平流 B 有负涡度平流 C 无涡度平流B 18在槽前脊后 A 等压面升高 B 等压面不变 C 等压面降低C 19在高空槽后有 A 上升运动 B 有下沉运动 C 有气流辐合B20对中尺度系统，涡度ξ的量级为A 10-5 s-1B 10-6 s-1C 10-4 s-1D 10-3 s-1C21黄河气旋出现的频率为A 冬季最多B 春季最多C 夏季最多D 秋季最多 C22爆发性气旋多形成在海上，A 冬春季最多B 秋季最多 D 夏季最多A23青藏高原在冬季表现为 A 热源 B 冷源B23平均而言，西风带中夏季维持A 三个槽脊B 四个槽脊C 五个槽脊D 六个槽脊B25发散槽移动速度 A 加快B减慢C速度不变A26冷平流地区 A 地面减压 B 地面加压 C 气压不变B27高空槽爬山时 A 减弱 B 加强 C 维持不变A28强降水往往发生在低空急流的A 左前侧B 右前侧C 急流头前部A29冷锋后大风出现频率最大季节是A夏季B秋季 C春季D冬季 D 30高压后部偏南大风多出现在 A 夏季 B 秋季 C 春季D冬季 C31低压大风一年四季都有，哪个季节最多A夏季B秋季C春季D冬季C32影响我国冷空气源地有A2个B3个C4个D5个B33 根据中央台统计发现，我国寒潮关键区有：(注： 95%以上的冷空气都要经过西伯利亚中部地区并在那里堆积，即寒潮关键区)A1个 B2个C3个D4个A34冷空气入侵我国有几条路径：A1个B2个C3个D4个D（注：东路、西路、西北路、东路加西路）35温带气旋发展有几个阶段：A1个B2个C3个D4 个D（注：波动阶段、成熟阶段、锢囚阶段、消亡阶段）36寒潮倒Ω流型演变可分为几个阶段：A1个B2个C3个D4个C（初始阶段、酝酿阶段、爆发阶段）37我国寒潮的中短期天气形势归纳为几种类型：A1B2C3D4C38我国降水一般分为几个等级： A 8B7 C 6 D 5B39在降水预报时常常分析湿区，指标是 (T-Td)≤A 4--5℃B 3--4℃C 2--3℃D 5--6℃A40 汽输送一般用 qv/g 来表征，称为：A 水汽B 水汽通量C 水汽通量散度B41散度物理含义是：A 正变压中心下沉B 负变压中心下沉C 正变压中心上升A42华南前汛期降水500 百帕流场分为几种类型A1B2 C 3 D 4C43江淮梅雨一般出现在 A 6 月中旬到 7 月上旬 B 6 月上旬到下旬C 7 月上旬到下旬D 8 月A44江淮梅雨 500 百帕阻高有几种类型： A 1 B 2 C 3D4C45华北与东北雨季有几个特点： A 1B2 C 3 D 4D46长江中下游春季连阴雨环流型有几类： A 1 B 2 C 3 D 4B47影响我国降水的行星尺度系统有几种： A 2 B 3 C 4 D 5C48影响我国降水的天气尺度系统有几种： A 2 B 3 C 4 D 5C49产生暴雨的急流按高度划分：A1种 B2种C3种 D 4 种C50雷暴单体的生命史一般分为几个阶段：A1B2 C 3D4C 51中—α尺度：A 200-2000 千米B 20— 200 千米C 2000 千米D 2—20千米A52飑线生命史大致可分为几个阶段 A 2 B 3 C 4D6 C53多数冰雹云具有几个特点 A 3 B 4 C 5 D 6C54冰雹云内的 0℃层的高度一般在几千米高A3B4 C5 D 6B55风暴云的雷达RHI回波图上常出现“穹隆” ，是指A 最大上升气流区B 无上升气流C 最大下沉气流区D 下沉气流区 A56风暴的移动方向一般偏向于 A 对流层中层的风的左侧B 对流层中层的风的右侧C 与对流层中层的风一致B57中尺度天气图上分析出的中尺度低压水平尺度为A 100 千米以下B 100 到 200 千米C 200 到 300千米D500 千米左右 B58静力不稳定是指 A γ-γd＜0 B γ-γd=0Cγ-γd＞ 0C59对流性天气形成条件有几个A1 B2 C 3 D 4C60对流天气常见的触发机制有 A 1 类B2 类C3类 D5 类C61强雷暴发生、发展的有利因子常见的有几种A1B3 C 4 D 5D62层结不稳定时，SI 是 A ＜0 B ＞0 C =0A63冰雹天气的 500白帕形势可分为几类A2B3C4D6C64低纬度地区一般是指A 20°S--25°N B15°S--15°N C25°S--25°N D30°S--30°N D65低纬度位势水平变化比中纬度A 大一个量级B 小一个量级C 相当B66在热带地区存在次天气尺度（或中间尺度）涡旋，其水平尺度是A 100--300kmB 1000--1500kmC 200km 左右D 300--1000km D67动赤道是指绝对涡度η A 大于0B小于0C等于0C68 东风波的垂直伸展高度一般在A 3--4kmB 4--5kmC 5--6kmD 6--7km D69东风波的波长一般有 A 300--400km B 500--1000kmC 1000--1500km D1500--2000km C70赤道反气旋生命史有几个阶段 A 3 B 4 C 6 D 7C71 WMO 规定的热带气旋级别有几级A2B3C4D5C72北半球的台风源地有几个 A 3 B 4 C 5 D 7C73热带气旋发展成台风，其云系可有几种类型变化A2B3C4 D 5C74西太平洋台风的移动路径主要有几种 A 1 B 2 C 3 D 4C 75台风发生发展的必要条件有 A 5 个B4个 C 3 个 D 6 个B76决定东亚季风形成的基本因子有几个 A 2 B 3 C 4 D 5B 77控制大气运动的守衡定律主要有几类 A 1 B 2 C 3 D 4C 78北半球经圈环流有几个 A 1 B 2 C 3D4C79位势倾向方程指出，暖平流随高度减弱时等压面将A升高B降低C不变A80要预报弱冷空气是否会堆积成强冷空气，应从几方面着手A2B3C4D5A二、多选题1支配大气运动的基本物理定律有a 质量守衡b 动量守衡c 能量守衡d 速度守衡ABC2大气运动基本力有a 气压梯度力b 地心引力c 摩擦力d 离心力e 地转偏向力ABC3大气运动视示力有a 气压梯度力b 地心引力c 摩擦力d 离心力e 地转偏向力DE 4大气运动控制方程组包含a 运动方程 b 连续方程 c 热力学方程d 参数化方程e 涡度方程ABC5描述大气运动的常见坐标系有a Z 坐标b P 坐标c σ坐标d η坐标e 自然坐标ABCDE6地转风是下列那几个力平衡a 气压梯度力b 地转偏向力c 重力d 摩擦力AB7梯度风是下列那些力间的平衡a 气压梯度力b 地转偏向力c 重力d 摩擦力e 惯性离心力ABE 8气团分类法有a 地理分类b 热力分类c 移动路径分类d 强度分类AB9 锋面的种类有 a 冷锋 b 暖锋 c 锢囚锋 d 准静止锋ABCD10分析地面天气图上锋面位置要分析那些要素a 温度b 露点c 气压d 风场e 变压f 降水ABCDEF11卫星云图上锋面云系分为a 冷锋b 静止锋c 暖锋d 锢囚锋ABCD12锋生函数包含a 水平运动作用b 垂直运动作用c 非绝热加热ABC13温带气旋生命史是哪四个阶段a 爆发b 波动c 成熟d 锢囚e 消亡BCDE14热低压主要有a 锋后低压b 锋前低压c 地方低压d 沙漠低压e 海洋低压BC15东亚气旋的源地主要有a20°N--25°N b 25°N--30°Nc 30°N--35°Nd 35°N--40°Ne 40°N--45°f 45°N--50 °N Cf16北方气旋主要包含 a 蒙古气旋 b 东北气旋 c 黄河气旋 d 黄海气旋e 河套气旋f 四川气旋ABCD17江淮气旋形成过程主要有a 静止锋波动b 倒槽锋生c 西南涡东移d 台风登陆AB18平均经向环流包括a 热带环流b 沃克环流c 费雷尔环流d 极地环流CD 19控制大气环流的主要基本因子有 a 太阳辐射 b 地球自转 c 地表不均c 地面摩擦d 海洋作用ABCD19经向三圈环流中正环流是A 哈得来环流 b 费雷尔环流 c 极地环流 d 沃克环流AC 21长波调整预报主要从哪几方面考虑 a 不同纬度系统相互作用b 紧邻槽脊相互作用c 上下游效应ABC22阻塞高压必备条件有a 中高纬有暖中心b 持续三天c 急流减弱分叉ABC23天气学预报方法主要有a 外推法b 运动学法c 指标法d MOSe PP ABC24锋面移动预报方法有 a 外推法 b 变压法 c 引导气流法ABC25 经验预报法有a 相似形势法b 天气学模式法c 统计资料法d 预报指标法ABCD26天气学上的五流指的是 a 涡度平流 b 热成风平流 c 冷暖平流d 引导气流e 平均气流f 西风急流g 垂直气流ABCDE 27天气学上的三变是 a 变压 b 变高 c 变温 d 变风 e 变湿ABC28天气学上的“史”指的是a 相似形势法b 模式法c 统计资料法d 预报指标法e 外推法ABCD29目前数值释用方法主要有 a PP b MOS c M d E f D g MEDh 专家系统ABCDEFG30一般专家系统包含哪几部分a 知识库b 数据库c 推理机d 解释部分e 知识获取ABCDE31影响我国冷空气路径主要有a 西北路b 东路c 西路d 东路加西路e 东北路ABCD32极涡的移动路径主要有a 经向性b 纬向性c 转游性d 不定性ABC33极涡的 100 百帕环流型有a 绕极型b 偏心型c 偶极型d 多极型e 纬向型ABCD34我国寒潮的中短期天气形势可归纳为a 小槽发展型b 横槽型c 低槽东移型dL 型 e 东高西低ABC 35各类寒潮天气的不同点是 a 冷空气源地不同 b 冷高压南下形式不同c 路径不同d 流场不同ABCD36霜冻可归纳为 a 平流霜冻 b 辐射霜冻 c 平流辐射 d 初霜冻 e 终霜冻ABC37预报上的“三定”指的是 a 定时 b 定点 c 定量 d 定值ABC38寒露风可分为 a 干 b 湿 c 冷 d 暖AB39某地区的水汽局地变化取决于 a 比湿平流 b比湿垂直输送 c 凝结蒸发d 湍流扩散e 冷暖平流f 涡度变化ABCD40地形对降水的动力作用有 a 强迫抬升 b 地形辐合c地形加热d 绕流AB41 华南前汛期降水的500 百帕环流归纳为哪三个类型a 两脊一槽b 两槽一脊c 多波型d L 型e 切变型ABC42华北与东北降水气候特征有a 雨强大历时短b 强局地年变化大c 降水集中d 与地形关系密切ABCD43产生长江中下游春季连阴雨环流型主要有a 欧亚阻高型b 北方大低涡型c 西风槽型d 多波动型AB44阻塞高压主要有哪几类a 乌山阻高b 雅库茨克阻高c 贝加尔湖阻高d 新疆阻高e 东北阻高ABC45西风带长波槽主要有 a 巴湖大槽 b 贝湖大槽 c 太平洋大槽d 青藏高原大槽e 西北槽f 华北槽ABCD46影响我国降水的天气或次天气尺度系统有 a 低空切变 b 低空低涡c 高空冷涡d 低空急流e 高空低槽f 地面气旋g 锋面 ABCDEFG47西南涡的移动方向主要有a 东南移b 东移c 东北移d西移e北移ABC48华南前汛期降水的低空急流归纳为哪几个类型a 南移类b 北移类c 复合类d 东移类ABC49 与中尺度雨团相配合的中尺度系统有 a 中尺度低压 b 中尺度辐合中心c 中尺度切变线d 中尺度辐合线e 中低压f 中高压ABCD50暴雨的触发条件主要有a 锋面抬升b 露点或干锋抬升c 能量锋抬升d 地形抬升e 近地面加热f 重力波g 海陆风辐合ABCDEFG51对暴雨作用的主要急流类型有a 超低空急流b 低空西南急流c 高空西风急流d 边界层急流ABC52强雷暴按其结构可分为a 超级单体b 多单体c 飑线d 冰雹e 龙卷ABC53强雷暴发生时会出现 a 飑 b 冰雹 c 龙卷ABC54强雷暴发生发展的有利条件有 a 逆温层 b 前倾槽 c 低层辐合d 高层辐散e 高低空急流f 中小尺度系统ABCDEF55大气中的能量形式有a 动能b 位能c 感热能d 潜热能ABCD56大气铅直稳定度有 a 干静力稳定度 b 潜在稳定度c 条件稳定度d 对流稳定度e 位势稳定度ABCDE57总能量垂直廓线的类型有 a 强对流 b 弱对流 c 中对流 d 中性层结e 假对流f 对流稳定型ABCDEF58 500 百帕冰雹环流形势可归纳为 a 高空冷槽型 b 西北气流型c 南支槽型d 高空冷涡型e 地面冷锋型ABCD59西太平洋台风移动路径主要有a 西移路径b 西北路径c 转向型d 北移路径e 东移路径ABC60西移台风对我省的降水有密切关系，其预报着眼点是a 副高作用b 西风槽作用c 台风本身d 西南涡e 高原涡ABC三、判断题1大气运动可视为一种流体运动。
中小尺度气象学总结
第一章中尺度天气系统的特征1、中尺度气象学：水平尺度: 10-1000km对象：中尺度环流系统内容：中尺度环流系统的结构、形成和发展演变规律、机制及其分析预报方法意义：①许多灾害性天气（如暴雨、大风、冰雹、龙卷等）都是由中小尺度系统造成的。
②中尺度气象学是甚短期预报和临近预报的理论基础。
（长期>10天，中期3-10天，短期1-3天，甚短期0-12h，临近0-2h）③中尺度环流系统是大气环流重要成员（大尺度背景场依存条件)2、天气系统的尺度划分：（一）经验分类法（经典方法）小尺度系统（雷暴、龙卷）和大尺度系统（锋面、气旋）中尺度系统（飑线、中气旋等）（二）动力学定义可利用罗斯贝数(Ro)和弗劳德(Froude)数(Fr)来描述大气的时空尺度。
Ro = U/fL (惯性力/柯氏力);Fr=U2/gL(△ρ/ρ)(惯性力/浮力）（三）实用（几何）分类3、中尺度大气运动的基本特征（1）尺度：水平尺度在2-2000km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。
范围很宽。
性质不同。
（2）散度、涡度、垂直速度：取V～10m/s,H～10km,对α，β，γ中尺度W分别为10-1m/s, 100m/s和101m/s，垂直速度、散度、涡度都比大尺度运动大1到几个量级。
（3）地转偏向力和浮力的作用：中尺度运动中，地转偏向力和浮力的作用都必须考虑。
大尺度运动：地转偏向力重要，浮力可略小尺度运动：浮力重要，地转偏向力可略中尺度运动：地转偏向力和浮力都考虑（4）质量场和风场的适应关系：质量场（气压场）适应风场。
大尺度运动: 风场适应质量场（气压场）。
中尺度运动: 质量场（气压场）适应风场。
第二章地形性中尺度环流1、中尺度大气环流系统分为：地形性环流系统、自由大气环流系统2、地形波：一般把气流过山所引起的气流称为地形波。
3、地形波的基本类型：层状气流（山脉波）：山脉上空的平滑浅波,风小。
驻涡气流（驻涡）：山脉背风面的半永久性涡旋，山顶以上风速大。
天气学原理试题库(含答案)
天气学原理试题库（红字是出题时有误）一、单选题1 行星尺度是： A 1000千米 B 10000千米 C 100千米 D 10千米 B2 暖平流是： A 从冷区流向暖区 B 从暖区流向冷区 C 从高压流向低压D 从低压流向高压 B3地转风是由于：A 地转偏向力与气压梯度力平衡B 摩擦力与科氏力平衡C 气压梯度力与摩擦力平衡D 摩擦力与惯性力A4 气压梯度力是： A 外观力 B 基本力 C 假象力 B5 地心引力是： A 外观力 B 基本力 C 假象力 B6 惯性离心力是： A 外观力 B 基本力 C 牛顿力 A7科里奥利力是由什么原因产生的：A相对运动 B 坐标系旋转c地球吸引 A8 正压大气是： A 大气密度不随气压变化 B 大气密度仅随气压变化C 大气密度仅随温度变化 B9 地转偏差是： A 实际风与梯度风之差 B 地转风与梯度风之差C 热成风与实际风之差D 实际风与地转风之差 D10 锋面是： A 高压与低压交界 B 干湿气团交界 C 冷暖气团交界D大气与下垫面交界 C11 冷锋是： A 冷气团强B 暖气团强 C 冷暖气团相当D 暖、冷和更冷气团相遇 A12气旋按热力结构可分为：A 热带气旋B温带气旋C无锋和锋面气旋 C13涡度指的是：A 旋转速度B 气旋移速C 辐合程度D 流体速度旋度 D 14d(f+ξ)/dt=0表示：A相对涡度守衡B局地涡度守衡C曲率涡度守衡D绝对涡度守衡D 15在气旋性环流中A地转风>梯度风 B 地转风=梯度风 C 地转风<梯度风 A16温度槽落后高度槽时A 高度槽加深B 高度槽填塞C 高度槽不变D 温度槽加深 A17 在高空槽后有 A 正涡度平流 B 有负涡度平流C无涡度平流 B18 在槽前脊后 A 等压面升高 B 等压面不变 C 等压面降低 C19 在高空槽后有A 上升运动 B 有下沉运动 C 有气流辐合 B20对中尺度系统，涡度ξ的量级为A 10-5 s-1B 10-6 s-1C 10-4 s-1D 10-3 s-1 C21黄河气旋出现的频率为A 冬季最多B 春季最多C夏季最多 D 秋季最多 C22爆发性气旋多形成在海上，A 冬春季最多B 秋季最多 D 夏季最多 A23 青藏高原在冬季表现为 A 热源 B 冷源 B23平均而言，西风带中夏季维持A 三个槽脊B 四个槽脊C 五个槽脊D 六个槽脊 B25 发散槽移动速度 A 加快 B 减慢 C 速度不变 A26 冷平流地区A地面减压B地面加压C气压不变 B27 高空槽爬山时 A 减弱 B 加强 C 维持不变 A28强降水往往发生在低空急流的A 左前侧B 右前侧C 急流头前部 A29 冷锋后大风出现频率最大季节是 A 夏季 B 秋季 C 春季D冬季D30 高压后部偏南大风多出现在 A 夏季B秋季C春季 D 冬季 C31低压大风一年四季都有，哪个季节最多A 夏季B 秋季C 春季D 冬季 C32 影响我国冷空气源地有 A 2个 B 3个 C 4个 D 5个 B33根据中央台统计发现，我国寒潮关键区有：(注：95%以上的冷空气都要经过西伯利亚中部地区并在那里堆积，即寒潮关键区)A 1个B 2个C 3个D 4个 A34 冷空气入侵我国有几条路径： A 1个 B 2个 C 3个 D 4个 D （注：东路、西路、西北路、东路加西路）35 温带气旋发展有几个阶段： A 1个 B 2个 C 3个 D 4个 D （注：波动阶段、成熟阶段、锢囚阶段、消亡阶段）36寒潮倒Ω流型演变可分为几个阶段：A 1个B 2个C 3个D 4个 C（初始阶段、酝酿阶段、爆发阶段）37我国寒潮的中短期天气形势归纳为几种类型：A 1 B2 C 3 D 4 C38 我国降水一般分为几个等级： A 8 B7 C 6 D 5 B39 在降水预报时常常分析湿区，指标是(T-Td)≤A 4--5℃B 3--4℃C 2--3℃D 5--6℃ A40汽输送一般用qv/g来表征，称为：A 水汽B 水汽通量C 水汽通量散度 B41散度物理含义是：A 正变压中心下沉B 负变压中心下沉C 正变压中心上升 A42华南前汛期降水500百帕流场分为几种类型A 1B 2C 3D 4 C43 江淮梅雨一般出现在 A 6月中旬到7月上旬 B 6月上旬到下旬C 7月上旬到下旬D 8月 A44 江淮梅雨500百帕阻高有几种类型： A 1 B 2 C 3 D4 C45 华北与东北雨季有几个特点： A 1 B2 C 3 D 4 D46 长江中下游春季连阴雨环流型有几类：A 1 B 2 C 3 D 4 B47 影响我国降水的行星尺度系统有几种：A 2 B 3 C 4 D 5 C48 影响我国降水的天气尺度系统有几种：A 2 B 3 C 4 D 5 C49产生暴雨的急流按高度划分：A 1种B 2种C 3种D 4种 C50 雷暴单体的生命史一般分为几个阶段：A 1 B 2 C 3 D4 C51 中—α尺度：A 200-2000千米B 20—200千米C 2000千米D 2—20千米 A52 飑线生命史大致可分为几个阶段 A 2 B 3 C 4 D6 C53 多数冰雹云具有几个特点 A 3 B 4 C 5 D 6 C54冰雹云内的0℃层的高度一般在几千米高A 3B 4C 5D 6 B55风暴云的雷达RHI回波图上常出现“穹隆”，是指A 最大上升气流区B 无上升气流C 最大下沉气流区D 下沉气流区 A56 风暴的移动方向一般偏向于 A 对流层中层的风的左侧B对流层中层的风的右侧C与对流层中层的风一致 B57中尺度天气图上分析出的中尺度低压水平尺度为A 100千米以下B 100到200千米C 200到300千米D 500千米左右 B58 静力不稳定是指 A γ-γd＜0 B γ-γd=0 C γ-γd＞0 C59 对流性天气形成条件有几个 A 1 B 2 C 3 D 4 C60 对流天气常见的触发机制有 A 1类 B 2类 C 3类 D 5类 C61强雷暴发生、发展的有利因子常见的有几种A 1B 3C 4D 5 D62 层结不稳定时，SI是 A ＜0 B ＞0 C =0 A63 冰雹天气的500白帕形势可分为几类 A 2 B 3 C4 D6 C 64低纬度地区一般是指A 20°S--25°N B15°S--15°N C25°S--25°N D 30°S--30°N D65低纬度位势水平变化比中纬度A 大一个量级B 小一个量级C 相当 B66在热带地区存在次天气尺度（或中间尺度）涡旋，其水平尺度是A 100--300kmB 1000--1500kmC 200km左右D 300--1000km D67 动赤道是指绝对涡度η A 大于0 B 小于0 C 等于0 C68东风波的垂直伸展高度一般在A 3--4kmB 4--5kmC 5--6kmD 6--7km D69 东风波的波长一般有 A 300--400km B 500--1000kmC 1000--1500km D1500--2000km C70 赤道反气旋生命史有几个阶段 A 3 B 4 C 6 D 7 C71 WMO规定的热带气旋级别有几级 A 2 B 3 C 4 D 5 C72 北半球的台风源地有几个 A 3 B 4 C 5 D 7 C73热带气旋发展成台风，其云系可有几种类型变化A 2B 3C 4D 5 C74 西太平洋台风的移动路径主要有几种 A 1 B 2 C 3 D 4 C75 台风发生发展的必要条件有 A 5个 B 4个 C 3个 D 6个 B76 决定东亚季风形成的基本因子有几个 A 2 B 3 C 4 D 5 B77 控制大气运动的守衡定律主要有几类 A 1 B 2 C 3 D 4 C78 北半球经圈环流有几个A 1 B 2 C 3 D 4 C79位势倾向方程指出，暖平流随高度减弱时等压面将A 升高B 降低C 不变 A80要预报弱冷空气是否会堆积成强冷空气，应从几方面着手A 2B 3C 4D 5 A二、多选题1 支配大气运动的基本物理定律有a 质量守衡b 动量守衡c 能量守衡d 速度守衡ABC2 大气运动基本力有a 气压梯度力b 地心引力c 摩擦力d 离心力e 地转偏向力ABC3大气运动视示力有a 气压梯度力b 地心引力c 摩擦力d 离心力e 地转偏向力DE4 大气运动控制方程组包含 a 运动方程 b 连续方程 c 热力学方程d 参数化方程e 涡度方程ABC5描述大气运动的常见坐标系有a Z坐标b P坐标c σ坐标d η坐标e 自然坐标ABCDE6地转风是下列那几个力平衡a 气压梯度力b 地转偏向力c 重力d 摩擦力AB7梯度风是下列那些力间的平衡a 气压梯度力b 地转偏向力c 重力d 摩擦力e 惯性离心力ABE 8气团分类法有a 地理分类b 热力分类c 移动路径分类d 强度分类AB9 锋面的种类有 a 冷锋 b 暖锋c 锢囚锋 d 准静止锋ABCD10分析地面天气图上锋面位置要分析那些要素a 温度b 露点c 气压d 风场e 变压f降水ABCDEF11卫星云图上锋面云系分为a 冷锋b 静止锋c 暖锋d 锢囚锋ABCD12锋生函数包含a 水平运动作用b 垂直运动作用c 非绝热加热ABC13温带气旋生命史是哪四个阶段a 爆发b 波动c 成熟d锢囚 e 消亡BCDE14热低压主要有a 锋后低压b锋前低压c 地方低压d 沙漠低压 e 海洋低压BC15 东亚气旋的源地主要有 a 20°N--25°N b 25°N--30°Nc 30°N--35°Nd 35°N--40°Ne 40°N--45°f 45°N--50°N Cf16 北方气旋主要包含a 蒙古气旋 b 东北气旋 c 黄河气旋 d 黄海气旋e 河套气旋f 四川气旋ABCD17江淮气旋形成过程主要有a 静止锋波动b 倒槽锋生c 西南涡东移d 台风登陆AB18平均经向环流包括a 热带环流b 沃克环流c 费雷尔环流d 极地环流CD19 控制大气环流的主要基本因子有 a 太阳辐射 b 地球自转c地表不均c 地面摩擦d 海洋作用ABCD19经向三圈环流中正环流是A哈得来环流 b 费雷尔环流c 极地环流d沃克环流AC21 长波调整预报主要从哪几方面考虑 a 不同纬度系统相互作用b 紧邻槽脊相互作用c 上下游效应ABC22阻塞高压必备条件有a 中高纬有暖中心b 持续三天c 急流减弱分叉ABC23天气学预报方法主要有a 外推法b 运动学法c 指标法d MOSe PP ABC24 锋面移动预报方法有 a 外推法 b 变压法 c 引导气流法ABC25经验预报法有a 相似形势法b 天气学模式法c统计资料法d预报指标法ABCD26 天气学上的五流指的是a 涡度平流 b 热成风平流 c 冷暖平流d引导气流 e 平均气流 f 西风急流g 垂直气流ABCDE 27 天气学上的三变是 a 变压 b 变高c 变温 d 变风e变湿ABC28天气学上的“史”指的是a 相似形势法b模式法c统计资料法d预报指标法e外推法ABCD。
中尺度天气学课后习题答案
中尺度气象学（第二版）课后习题第一章中尺度天气系统的特征1. 什么是“中尺度”？Ligda，Emanuel，Orlanski和Pielke等怎样定义“中尺度”？目前，“中尺度”一般被描述性地定义为时间尺度和水平空间尺度比常规探空网的时空密度小，但比积云单体的生命期及空气尺度大得多的一种尺度。
Ligda（1951）最早提出“中尺度（mesoscale）”这一概念。
他根据对降水系统进行雷达探测所积累的经验指出，有些降水系统，太大以致不能由单站观测全，但又太小以致即使在区域天气图上也不能显现，他建议把具有这种尺度的系统称为“中尺度系统”。
Emanuel把具有状态比L/D=Uz/f和时间尺度T=f-1的运动定义为“中尺度”运动（L水平尺度，D垂直尺度亦即不稳定层厚度，Uz纬向风垂直切变尺度，f科氏参数）。
Orlanski（1975）根据观测和理论的总和分析结果，提出了一个比较细致的尺度划分方案，即：天气系统可粗分为大、中、小尺度三类，其中大尺度系统可再分为α、β两类，中尺度和小尺度系统则可分别分为α、β、γ三类，相邻两类的空间尺度相差1个数量级。
按照这种划分，中尺度成了一个范围很宽的尺度，即2～2000km。
小至某些通常称为小尺度的系统如雷暴单体等，大至某些通常称为大尺度的系统如锋、台风或飓风等都可以包括在中尺度的范围内。
但其核心则为20～200km的系统，即β中尺度系统。
β中尺度系统具有典型的中尺度特性，而α和γ中尺度系统则分别兼有大尺度和小尺度的特性。
Pielke（1984）提出，典型的中尺度也可以定义为符合以下判据的一种特殊尺度：①其水平尺度足够大，以至于可以适用静力平衡关系；②其水平尺度足够小，以致地转偏向力项相对于平流项和气压梯度力项时小项。
2. α、β、γ中尺度系统在性质和对强天气形成的作用方面有什么不同？按Orlanski的划分标准，中尺度系统的水平尺度在2×100～2×103km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。
中尺度气象学
Buoyancy waves where air parcels oscillate along slant paths
λH z
Group velocity
λv Phase velocity
x
Group and phase velocity
Individual phase fronts propagate perpendicular to themselves as normal
Some examples of Lenticular clouds
Lee waves
24 Jan 2002 NNW flow over UK with stable cap on boundary layer: trapped gravity waves
Calculated wave patterns over a two-dimensional ridge
Uccellini和Koch（1987）指出，中尺度重力 波波长50-500km,周期1-4h,气压振幅1.07.0hPa;水平相速为13-50m/s；存在时间933h以上。
与强降水相联系的重力波一般是振幅较大， 存在时间较长的重力波。
（3）观测方法 微压计（10μbar以下） 卫星 雷达 后产生的振荡的传播
T1 T1
T0 T0 T1 T1
dw 0 dt
dw 1 p' T '
g
dt z T
dw 0 T
dt
z
' T
z
'，为静力稳定大气
dw 0 dt
T T - T;当T T时，dw 0
dt
重力波
➢重力振荡即浮力振荡，重力波即浮力波 可产生重力波的系统多种多样：
重力波——精选推荐
重力波科技名词定义中文名称：重力波英文名称：gravity wave定义1：在重力作用下产生的大气波动。
所属学科：大气科学（一级学科）；动力气象学（二级学科）定义2：在重力场作用下，稳定层结流体中的流体质点偏离平衡位置后所引起的一种波动，分为重力外波和重力内波。
所属学科：海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋气象学（三级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布重力波gravity wave是留给地球科学与流体力学中另一种性质迥异的波动。
关于万有引力的本质是什么，牛顿认为是一种即时超距作用，不需要传递的“信使”。
爱因斯坦则认为是一种跟电磁波一样的波动，称为引力波。
引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递。
引力辐射是另外一种称呼，指的是这些波从星体或星系中辐射出来的现象。
电荷被加速时会发出电磁辐射，同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射，这是广义相对论的一项重要预言。
目录编辑本段简介英文：(gravitational wave)，台湾学界称为重力波，英文中有时也写作gravity wave；但更多场合中，现在，激光干涉重力波观测台(ＬＩＧＯ)的物理学家正在努力搜索地球受一星际旅行者挤压的信号。
存在于地球周围的重力波受到影响时，导致时空结构扭曲[1]，从而使重力波表现出异常的拉伸和挤压现象。
近日参加美国科学促进会年会的科学家介绍了利用ＬＩＧＯ的初步研究结果：至今仍然没有观测到任何有关重力波的信号存在。
位于美国华盛顿和路易斯安那的价值３．６５亿美元的两个观测台通过长达４千米的束管发射激光，以便于探测在爱因斯坦的广义相对论中所预言的与重力波传播密切相关的空间微小扭曲现象。
激光束彼此之间呈直角。
重力波可能使一个受到压缩而使另一个被伸长，这就导致当光束集合在一起时形成微弱的闪光。
迄今为止，重力波研究并没有出现在项目第一期计划的四个实验中。
有关分析也只是涉及到重力波的种类探讨。
ＬＩＧＯ干涉仪能够搜索一些老化的行星崩解时所发出的冲击波，例如，两个密度很大的行星相撞时会发出高频波。
中尺度天气学课后习题答案
中尺度气象学（第二版）课后习题第一章中尺度天气系统的特征1. 什么是“中尺度”？Ligda，Emanuel，Orlanski和Pielke等怎样定义“中尺度”？目前，“中尺度”一般被描述性地定义为时间尺度和水平空间尺度比常规探空网的时空密度小，但比积云单体的生命期及空气尺度大得多的一种尺度。
Ligda（1951）最早提出“中尺度（mesoscale）”这一概念。
他根据对降水系统进行雷达探测所积累的经验指出，有些降水系统，太大以致不能由单站观测全，但又太小以致即使在区域天气图上也不能显现，他建议把具有这种尺度的系统称为“中尺度系统”。
Emanuel把具有状态比L/D=Uz/f和时间尺度T=f-1的运动定义为“中尺度”运动（L水平尺度，D垂直尺度亦即不稳定层厚度，Uz纬向风垂直切变尺度，f科氏参数）。
Orlanski（1975）根据观测和理论的总和分析结果，提出了一个比较细致的尺度划分方案，即：天气系统可粗分为大、中、小尺度三类，其中大尺度系统可再分为α、β两类，中尺度和小尺度系统则可分别分为α、β、γ三类，相邻两类的空间尺度相差1个数量级。
按照这种划分，中尺度成了一个范围很宽的尺度，即2～2000km。
小至某些通常称为小尺度的系统如雷暴单体等，大至某些通常称为大尺度的系统如锋、台风或飓风等都可以包括在中尺度的范围内。
但其核心则为20～200km的系统，即β中尺度系统。
β中尺度系统具有典型的中尺度特性，而α和γ中尺度系统则分别兼有大尺度和小尺度的特性。
Pielke（1984）提出，典型的中尺度也可以定义为符合以下判据的一种特殊尺度：①其水平尺度足够大，以至于可以适用静力平衡关系；②其水平尺度足够小，以致地转偏向力项相对于平流项和气压梯度力项时小项。
2. α、β、γ中尺度系统在性质和对强天气形成的作用方面有什么不同？按Orlanski的划分标准，中尺度系统的水平尺度在2×100～2×103km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。
重力测量简介
卫星重力场测量
2、低卫星与低卫星SST-GRACE GRACE 卫 星 重 力 计 划
• GRACE重力卫星计划由美国国家宇航署(NASA) 和德国空间飞行中心(DLR)联合开发，旨在获取地 球重力场的中长波部分及全球重力场的时变特征， 并可用于探测大气和电离层环境。 • GRACE重力卫星计划的工程管理由美国喷气动 力实验室(JPL)负责。 • 科学数据处理、分发与管理由美国喷气动力实验 室(JPL)、德克萨斯大学空间研究中心(CSR)和德 国地学研究中心(GFZ)共同承担.
重力测量简介
目录
重力的相关概念 重力基准 重力测量原理 卫星重力场测量简介
一、重力的相关概念
万有引力：质量与质量之间的一种相互吸引力，简称引 力。
一、重力的相关概念
离心力：设坐标系统绕z轴以角速 度转动，则Q点（x，y，z）的 离心力：
P 2 x2 y 2 2 sin
卫星重力场测量
卫星轨道追踪技术测定地球重力场
利用地面观测站对卫星进行追踪观测，可以计算出卫 星轨道。通过对卫星轨道的分析（主要以球函数展开 系数的形式表示）得到重力场模型。目前，应用地面 观测站对多颗卫星的跟踪数据探测地球重力场加上激 光测卫数据和卫星测高数据，先后求得了36~70阶的 卫星重力场模型。 应用卫星进行重力测量的最大弱点就是卫星高度处的 重力衰减问题。克服重力衰减最有效的方法就是采用 低轨卫星。
相对重力测量
卫星重力场测量
测量地球重力场的方法： --利用重力仪进行地球表面重力观测 --海洋地区的卫星测高 --卫星轨道追踪分析得到地球重力场模型
卫星重力场测量
卫星测高技术
卫星测高是在卫星上安置雷达测高仪或激光测高仪， 直接测定卫星至其海面星下点的距离，并利用卫星的 在轨位置确定其星下点的大地高。70年代开始出现卫 星雷达测高，至今发展了多代卫星测高系统，用于精 确测定平均海平面的大地高，确定海洋大地水准面和 海洋重力异常，分辨率可优于10公里，精度优于分米 级。联合SLR低阶重力场模型，至今已建立和发展了 多个高阶地球重力场模型。
重力内波
§6 大气长波
ϕ = Φ 0 e i (kx + ly −νt )
ν = uk −
cx − u = −
∂ϕ ∂ ⎞ 2 ⎛∂ =0 ⎜ + u ⎟∇ ϕ + β ∂x ∂x ⎠ ⎝ ∂t
βk
k2 + l2
β
k2 + l2
色 散 波
β = 1 . 6 × 10 − 11 / ms ,
L x ~ 6000 Km , L y ~ 3000 Km , c − U ~ − 3m / 3
§6 大气长波
机制（Rossby，1939):地球旋转,旋转随纬度变化(
应), 绝对涡度守恒：
beta 效
f 0 + Δf f0 f 0 − Δf
北
B
A
C
南
绝对涡度守恒： ∂u ∂v + =0 ∂x ∂y 正压无幅散
⎛ ∂ ∂ ⎞ ∂ ⎜ ⎜ ∂ t + u ∂ x + v ∂ y ⎟ς + β v = 0 ⎟ ⎝ ⎠
cos α =
(L
Lz
2 x
+ Lz
2
) (k
1 2
=
k
2
Lx
2
+m
)
1
2
Lz
V
'
ν = N cos α
ϑ
ϑ + 2π
ϑ + 4π
K
§5 重力内波 设
cx =
ν
ν
k =
0, k
N
0, m)00c gx ∂ν = = ∂k Nm 2
(k
2
+m
1 2 2
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3）纬向气流制造项
西风：在不均匀的地转偏 向力作用下转变为带辐合 的北风；
力向内，制造辐 负涡度：在地转偏向力的 东风：在不均匀的地转偏
合；
作用下转变为辐合气流； 向力作用下转变为带辐散
的南风；
在重力位势中心附近的 气压梯度力（用箭头表 示）的分布
旋转流场中地转偏向 力的分布（地转偏向力 用粗箭头表示）
D 2 f 0
t
t
p
V•
p
C2 p2
R Cp p
dQ dt
0
涡度的变化机理（个别变化）
d fD v f ,
dt
y
1）散度制造项
在地转偏向力的作用下，辐 合流场转化为气旋式旋转流 场（正涡度）；辐散流场转 化为反气旋式旋转流场（负 涡度）
中尺度气象学
Mesoscale Meteorology
（4）
寿绍文 南京信息工程大学大气科学学院
201４.0９
第三章 自由大气中的重力波
§3.1 §3.2 §3.3 重力波的结构及其对天气的影响 §3.4 重力波的发生发展
§3.1 重力波的观测特征及天气背景
重力波是静力稳定大气受到扰动后产生的振荡的传播
g
dz
z zdz 1 g z2
0 dt
z 0
2 z
1 U
2
z 2
1
g
z 2
8 z
2 z
Ri g z 1
U z2 4
热成风调整与重力波的发生发展
V
•
f
fD 0
t
T t
等压面厚度公式
热力学方程和温度局地变化
• （水平）温度平流 • 绝热变化（垂直平流和绝热个别变化） • 非绝热变化
• 地转平衡情况下，w = 0； • 干空气绝热过程中，Q 0
V
•
f
t
D
t
t
0
p
2）dD地球自2转涡f 度转u化f项
北d风t ：地转偏向力的作用y下转
变为气旋式风速切变的东风； 地球自转涡度转化为相对涡度 （正）；
南风：地转偏向力的作用下转 变为反气旋式风速切变的西风； 地球自转涡度增加，相对涡度 减小（负）；
辐散、辐合流场中的地转偏向力 （用粗箭头表示）的分布
大,非地转
Ro 0.5 是地转调整产生重力波的动力条件
可能出现大振幅中尺度重力波
Ro=2 / fT
Gravity Wave Synoptic Environment
(Uccelini and Koch 1987)
Vg
•Exit region of the upper-level jet streak where flow is strongly diffluent and unbalanced •Cold side of a surface frontal boundary
2 (200
850 )
物理意义
T
gT
1
f
2
1
f
(21
23 )
T
gT
1
f
2
设不变
变大
变小
Rossby number
dV dt Ro fV
k
dV dt
fVag
Ro
Vag
V
Ro 小,接近地转,
振幅
0.1-5hPa 0.9hPa
重力波的作用
1引起CAT；2 触发对流；3高低层交换；4大中小交换
§3.2
波的位相传播各向异性 波长较长的重力波，位相传播方向接近垂直 波长较短的重力波，位相传播方向接近水平 波的能量传播各向异性 波长较长的重力波，能量传播方向接近水平 波长较短的重力波，能量传播方向接近垂直
1
2
1 2
U
2
U
U 2
1 U 2
1 2
U
2
1 U 8
2
1 U 8 z
2 z 2
dw g dz dt z
令空气微团的初始平衡位置为z=0,则
dw g z dt z
z dw
§3.3 重力波的结构及其对天气的影响
w w0 sin kZ Z sin k X x k y y t
Dks
w0 sin k Z Z cos
z w0 cosk Z Z sin
w0 f kz
coskZ Z
kxx kxx cos k x
V
•
p
fD
t
D
t
f
t
p
2
C2 p2
C 2
t p
2 p fˆ 2ˆ
t 2
1
2
f
( 200
850 )
1 f
k y y t k y y t
x kyy
t
p'
1
f
2 2
k
2 x
k
2 y
1 k z w0 cosk z z • cos k x x k y y t
高
低
高
低
§3.4 重力波的发生发展
l 2 0 z
Ri<0.25
在均匀的纬向气流中地转偏向 力的分布
（地转偏向力用粗箭头表示，箭 头长度代表力的大小）
温度变化引起等压面高度变化
• 静力学关系：等压面高度取决于温度 • 温度局地变化引起等压面高度变化 • 不均匀的温度局地变化，引起局地等压面
形势变化，造成气压梯度力的变化
t
(
0 )
R ln
p0 p
T1 T1
T0 T0 T1 T1
dw 1 p' T ' g
dt z T
T
z
'
' T
z
重力波
重力波的性质
重力波是垂直横波
重力波的类型
大气很高层重力波 大气很低层重力波 大气主体层重力波
（天气尺度、 次天气尺度、m 4.4-300km
均匀的经向气流中地转偏向力的分布 （地转偏向力用粗箭头表示，箭头的长度表示地
转偏向力的大小）
散度的变化机理（个别变化）
d1）气压fD梯度v f , 力dt 散度制造项y
dD 2 f u f
dt
y
高压：气压梯度 2）涡度转化项
力向外制造辐散；正涡度：在地转偏向力的 低压：气压梯度 作用下转变为辐散气流；