最新动力气象学第六章习题ALL
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。
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。
动力气象作业复习题
动力气象作业复习题(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
动力气象-第六章(环流与涡度1)
的面积始终在其左侧，则该方向确定为曲线（
回路）的正方向，反之，则为负方向。 在水平面上，逆时针方向就是曲线的正方 向，这时的环流大于零，称为气旋式环流；顺 时针方向为曲线的负方向，环流小于零，称为 反气旋式环流。
二、绝对环流和绝对环流定理
二、绝对环流和绝对环流定理
5
基本要求：
一．正确理解环以及Kelvin环流定理；
二．掌握涡度、散度的概念及其表达式；
三．掌握正压大气中绝对环流守恒定理之证明；
四．涡度方程各项的含义。
本章难点：
一．矢量分析；斯托克斯（Stokes）定理
一
环流与环流定理
一、（速度）环流：
“环流”的定义：
积分路径（即曲线L）的方向确定？
第六章
环流定理与涡度方程
大气运动具有明显的涡旋特点，无论小 尺度还是大尺度天气系统都呈现出涡旋特征，
如龙卷、台风、气旋、反气旋以及绕极旋涡。
此外，海陆风、山谷风以及Hadley环流等等
也可以看成另外一种涡旋运动。
大气中的涡旋运动——涡旋动力学。
第六章
环流定理与涡度方程
一．环流与环流定理 ★
二．涡度与铅直涡度方程 ★ 三．位势涡度方程★
由于绝对速度可分为绝对速度和牵连速度：
Va V3 Ve V3 r
三、相对环流定理
表示闭合回路L所围面积，
n 为曲面元d的外法向方向，
为面积在赤道平面上的投
影。L的走向与 n 构成右手
系统（如图）。
利用矢量运算规则有：
闭合回路L所围面积 在赤道平面上的投影
3 (a b ) (b 3 )a (a 3 )b a3 b b 3 a 3 ( r ) (r 3 ) ( 3 )r 3 r r 3 3 r ( 3 )r 2
动力气象学知到章节答案智慧树2023年南京大学
动力气象学知到章节测试答案智慧树2023年最新南京大学绪论单元测试1.不同于普通流体，地球大气有哪些基本特征?参考答案:受到重力场作用;旋转流体;具有上下边界 ;密度随高度变化2.中纬度大尺度大气运动的特点包括参考答案:准水平无辐散;准地转 ;准静力 ; 准水平3.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？参考答案:Rossby波4.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。
参考答案:对5.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。
参考答案:对第一章测试1.以下关于惯性坐标系，错误的说法是参考答案: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2.关于科里奥利力，以下错误的说法是参考答案: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3.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参考答案:需要满足一定的数学基础和物理基础;S与z有一一对应关系;要求S在大气中有物理意义4.通过Boussinesq近似方法简化大气运动方程组，可得如下哪些结论参考答案:垂直运动方程中与重力相联系的项要考虑密度扰动作用;连续方程中可不考虑扰动密度的影响，与不可压流体的连续方程形式相同;大气密度的扰动变化，对垂直运动有较大影响5.Rossby数的物理意义包括参考答案:Rossby数的大小可用于划分运动的尺度;表征地球旋转的影响程度;判别相对涡度和牵连涡度的相对重要性第二章测试1.下面哪些变量可以描述大气旋转性特征参考答案:螺旋度;环流;涡度2.在什么情况下，绝对环流是守恒的参考答案:正压无摩擦大气;绝热无摩擦大气3.对于中纬度大气的平均状况而言，从对流层低层向上到平流层，位势涡度会发生怎样的变化参考答案:位涡在对流层顶附近会迅速增加4.对大尺度运动，引起绝对涡度变化的量级最大的项为参考答案:散度项5.通常在大气中，非绝热加热在热源上方和下方分别会产生哪种位涡异常参考答案:负，正第三章测试1.地转偏差随纬度和季节变化的特征有参考答案:夏季比冬季大;在低纬度地区相对较大;在大气低层相对较大2.下列关于地转偏差的表述正确的是参考答案:在北半球与加速度方向垂直;与加速度项成正比3.下面哪项不是地转偏差的组成项参考答案:气压梯度项4.下面关于地转适应和地转演变的说法错误的是参考答案:地转演变可以看成线性过程5.以下正确的说法是参考答案:流场和气压场相互调整，使得大气恢复准地转平衡的过程称作地转适应;纯地转运动是定常运动第四章测试1.浪花云是由两种不同云层的切变不稳定导致，以下说法正确的是参考答案:快速移动且密度较低的云层在速度较慢且密度更高的云层上方2.小扰动法的基本气流一般取为沿纬圈平均的速度场，若考虑斜压切变气流，这一速度场应取为参考答案:y和z的函数3.以下哪些条件可以滤去重力内波参考答案:水平无辐散;中性层结大气;f平面上地转近似4.关于Rossby波的频散强度，以下正确的有参考答案:大槽大脊频散强;低纬频散强5.由一维线性涡度方程∂ζ⁄∂t+βv=0讨论Rossby波的形成，对初始只有v=Vcos(kx)的南北风谐波状扰动，以下不正确的是参考答案:x=0处的运动状态将被其左侧的运动状态代替第五章测试1.如果扰动随时间增长，那我们称这个扰动为参考答案:发展2.斜压不稳定中，扰动发展的能量来自参考答案:有效位能的释放;基本气流的动能3.若采用标准模方法分析稳定性，设扰动方程单波解为，以下哪个参数影响波在x方向上的传播速度。
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。
动力气象学 线性动力稳定性理论(6.4)--思考题、习题
第六章 大气能量
思考题：
1、利用能量描述大气环流的运动时，通常采用四种能量形式。各种能量形态之间是如何转换 的，其转换与哪些动力学过程有关？ 2、 为什么说大气是一部效率很低的热机？ 3、实际大气中常见“暖空气上升，冷空气下沉”的运动，请讨论这种大气运动对于不同形 式能量的转换有何作用？ 4、大气环流在全球能量平衡中有何作用？
习题：
1、如果满足静力平衡，证明以地面为底（气压为 p0 ），高为 h（气压为 ph ）的
单位截面气柱，其位能 F* ，内能 I * ，全位能 P* 及动能 K * 之间满足以下关系
F*
=Leabharlann -hph+
R cv
I*
P*
=
-hph
+
cp cv
I*
K*
=
1 2
ep ev
� � �eevp
-1� �Ma2I * �
2、假定对流层中温度随高度呈线性减少（ T = T0 - g z ），平流层中温度随高度
不变，大气满足静力平衡，试求单位截面整个气柱内能和位能。 3、如下图所示，温度不同的两个气团被垂直隔板隔开，两个气团各有均一的温 度，温度分布左冷右暖，初始两气团相对地球静止。
隔板
z
L
N
x （i）试分析抽掉隔板后，在旋转地球上此流体随后的运动情况； （ii）何为有效位能？分析题（i）中系统的有效位能能否全部转换为系统动能？
《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
动力气象学复习思考题与习题解题汇编
dT dp （2）用气压、气温表述 c p dt dt Q
（3）用气压、密度表述
d ln p d ln
1
Q
， 为 Poisson 指数
dt
dt cvT
（4）用位温表述
d ln
1
Q
dt c pT
20.如何理解大气中短时期的热力过程可视为绝热过程？
答：在空气运动的短期变化过程中，可以认为空气微团与外界无热量交换，这就是绝热过程。 21.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？
位置矢量
r
ix
jy
kz
3
动力气象学复习思考题与习题
水平速度 V i x jv (2)柱坐标系 (r、、z)
i
j
k
x y z
V
u
v
x y
k
( V )
v
u
x y
2 h
2 x 2
2 y 2
位置矢量
r
ir
kz
水平速度 V i u jv
i
j
1
k
r r z
V
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
gz 引进重力位势后， g 等重力位势面（等 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画 除了重力场的特征。
科里奥利力垂直于V ，在北半球指向运动的右侧，在赤道处沿半径向外，在极地其垂直于地
轴向外。 5.惯性离心力是怎样产生的？如果没有地球旋转，此力存在不存在？
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。
(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。
第6章 热带大气动力学
=
h0
(
g H
)1/ 2[exp(−
β y2 c
)]sink(x− Nhomakorabeact)
(6.11) (6.12)
讨论：
5
《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平
风压场均为赤道对称分布；在高、低压环流中心所在经度附近，风压场满足地转关系；而在高、低压 环流的交界处，风压场不满足地转关系，甚至风速垂直于等压线。
(6.10) （6。10）‘
由于我们讨论的是：扰动离开赤道地区即迅速减弱的 Kelvin 波，即 y → ∞ 时 h → 0 ，则知 c 应为正值
(c>0)，即 c = gH ，所以 Kelvin 波是一种向东传播的重力－惯性波。
进一步，可得：
h
=
h0[exp(−
βy c
2
)]sin
k
(
x
−
ct)
u
道对称，北半球绕低压中心逆时针旋转。
图 6.1 热带罗斯贝波的位势场和流场分布
2 惯性－重力波 出现在对流层中，向东传播为主，移速为几十米/秒，周期为 4－5 天或 14－15 天。
台风中存在惯性－重力波。
图 6.2 惯性—重力波的位势场和流场分布 3
《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平
7
《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平
眼，眼区半径：5—20km。眼的外围：强对流区，从眼区的外围到台风边沿存在螺旋云（雨）带。强对流 区中最大风速可达 100 米/秒。PBL（边界层）以上，风速随高度减小。 链接 Flash 动画:台风
动力气象-第六章(环流与涡度2)
表明当有水平涡度时，若铅
直速w/x<0，那么，将使涡度在x方向
的分量（绕x轴旋转的分量）转向z轴而发生倾
斜（如图）。于是便出现了涡管的铅直分量，原 来的涡度的x分量 将增大，而涡度在z方向的分 量 将减小，即/t<0。
v 假定初始时刻： 0, 0, 0, 0 y w w w 0, 0, 0 x y w d ( f ) dt y 22
(3)
(4)
铅直涡度方程各项含义
d u v w v w u ( f ) ( f )( ) ( ) dt x y x z y z 2 1 p p 1 2( ) x y y x
u v 散度项： ( f )( ) x y w v w u 涡管扭曲项： ( ) 扭转项 x z y z 1 p p 力管项： 2( ) x y y
第六章 环流定理与涡度方程
大气运动具有明显的涡旋特点，无论小 尺度还是大尺度天气系统都呈现出涡旋特征，
如龙卷、台风、气旋、反气旋以及绕极旋涡。
此外，海陆风、山谷风以及Hadley环流等等
也可以看成另外一种涡旋运动。
大气中的涡旋运动——涡旋动力学。
主要内容
§1. 环流与环流定理 ★
§2. 涡度与铅直涡度方程 ★ §3. 散度与散度方程 §4. 位势涡度方程
对牵连涡度的输送，也称为牵连涡度平流项。
效应：
定义：由于科氏参数随纬度变化，当气块 作南北运动时，牵连涡度发生变化；为了
保持绝对涡度守恒，这时相对涡度会发生
相应的变化（系统发生变化），这种效应
称为 —效应。
研究相对涡度局地变化时，铅直涡度方程可以 写成以下形式涡度方程：
动力气象学第6章大气能量学
I CV
CV
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I
对无穷高气柱而言，大气的内 能与位能成正比，同时增减，故定 义：
即：
全位能＝位能＋内能
E I AR I I CV
CV AR I CP I
CV
CV
E CP CV
Tdz CP
Tdz
CV A 0
A0
单位质量气团： CP T 焓 A
即气柱的全位能就是气柱的焓
2、有限高气柱的情形：
此时，净浮力向上，因此要反抗净浮力作功。 此时，气团温度高于环境，产生了等压面上 的温度（位温）差。 积累的有效位能＝反抗净浮力作的功。
当把单位质量气团从
z=0移到z=z的过程中，
受净浮力 N 2 z
的作用。
干绝热过程:
d 0
dz
到达z=z高度，气团的位温仍是 0 (0)
而z=z高度等压面上的平均位温是 0 (z)
E ＋I
z1P1
z2 P2
AR CV CV
C z2 V Tdz
A z1
z1P1 z2P2
C z2 P A z1
Tdz
第二节、大气动能方程 ——讨论大气动能变化的机制
一、单位质量质点的动能方程
已知P坐标系下水平运动方程为：
dVh dt
f Vh
F
"Vh eq" 单位质量质点的动能方程：
d dt
(
1 2
Vh
2
)
Vh
Vh
(
f
Vh )
F
Vh
Vh ( f Vh )科氏力作功项＝0
F Vh＝－D为粘性力作功项，D 0
Vh 为压力梯度力作功项
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。
《动力气象学》课程笔记
《动力气象学》课程笔记绪论1. 动力气象学发展史1.1 重大理论发现动力气象学的早期发展主要基于对大气运动的观测和理论推测。
19世纪，科学家们开始系统地研究大气运动，并逐渐揭示了影响大气运动的一些关键因素。
这些因素包括：- 科里奥利力：由法国物理学家加斯帕尔·科里奥利首次提出，它解释了地球自转导致的风的偏转现象。
- 地转偏向力：由于地球自转，大气中的气流会相对于地面产生偏转，这个力就是地转偏向力。
- 大气压力和密度变化：大气压力和密度的变化会影响大气运动，这些变化与温度、湿度等因素有关。
1.2 数值天气预报20世纪中叶，随着计算机技术的发展，动力气象学进入了一个新的时代。
科学家们开始利用计算机来求解大气运动方程组，这种方法被称为数值天气预报。
数值天气预报的出现极大地提高了天气预报的准确性，使得气象学成为了一门更加精确的科学。
1.3 动力气象学发展新阶段近年来，动力气象学在气候变化研究中的应用变得越来越重要。
科学家们通过研究大气运动、能量转换和波动等现象，揭示了气候变化的原因和规律。
此外，动力气象学在防灾减灾、水资源管理等领域也发挥着重要作用。
2. 动力气象学的基本概念2.1 大气运动方程组大气运动方程组是描述大气运动的物理方程，包括连续性方程、动量方程和能量方程。
这些方程组基于质量守恒、牛顿第二定律和能量守恒等物理定律，为我们提供了研究大气运动的基本工具。
2.2 涡旋运动大气中的涡旋运动是天气系统和气候变化的重要因素。
涡旋运动包括环流、涡度和螺旋度等概念。
了解涡旋运动有助于我们预测天气变化和气候趋势。
2.3 准地转运动准地转运动是指大气中接近地转平衡状态的运动。
在这种状态下，大气运动主要受到地转偏向力和压力梯度力的作用。
准地转运动为我们提供了一个简化的大气运动模型，便于研究和预测天气。
2.4 大气波动大气波动是大气运动中的周期性变化，包括重力波、惯性重力波和Rossby 波等。
这些波动在天气系统和气候变化中起着关键作用，了解它们有助于我们预测天气和气候。
兰州大学《动力气象学》平时作业1-0001
《动力气象学》平时作业1-0001湍流对动量、热量、水汽的铅直输送通量都不随高度改变，此层是指___。
A:贴地层B:近地面层C:埃克曼层D:行星边界层参考选项：B可以同时滤掉重力惯性外波和兰姆波的方法是___。
A:假设扰动满足静力平衡关系B:假设扰动速度场是水平无辐散的C:假设扰动满足地转平衡关系D:取齐次边界条件参考选项：D用于描述运动过程是慢过程还是快过程的无量纲参数是___。
A:罗斯贝数B:基别尔数C:无量纲厚度参数D:理查森数参考选项：B稳定层结是产生重力内波的基本条件，而水平___变化是重力内波得以传播的机制。
A:辐合B:辐散C:辐合辐散交替D:无辐散参考选项：C水平速度场可唯一地分解为无辐散和无旋两部分之和，即___和辐散风。
A:地转风B:梯度风C:热成风D:旋转风参考选项：D按照水平尺度划分，龙卷属于___。
A:天气尺度B:行星尺度C:中尺度D:小尺度参考选项：D地转风随高度的变化可以判定此层的平流关系，当地转风随高度顺转的时候，代表此层有___。
A:无平流B:冷平流C:暖平流D:平流减小参考选项：C连续方程是根据___物理定律得到。
A:牛顿第二定律B:热力学能量守恒定律C:气体试验定律D:质量守恒定律参考选项：D___是由速度场决定的物理量，是流体膨胀运动的量度。
A:涡度B:散度C:环流D:力管参考选项：B在赤道与北纬30度以南形成的环流，是___。
A:哈得来环流B:费雷尔环流C:反哈得来环流D:反费雷尔环流参考选项：A外边界条件包括___。
A:上边界条件B:下边界条件C:内边界条件D:侧边界条件参考选项：A,B,D以下坐标系，下边界条件难以正确给出的是___。
A:Z坐标系B:P坐标系C:σ坐标系D:θ坐标系。