天原復(fù)習(xí)試題

1、南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題一、名詞解釋：（20分）1 質(zhì)量通量散度。2 冷式錮囚鋒。3 氣旋族。4 大氣活動中心。5 熱成風(fēng)渦度平流。二、填空：（36分）1. 連續(xù)方程根據(jù)原理求得，P坐標(biāo)中的連續(xù)方程2. 固定點(diǎn)溫度變化由決定。3. 推導(dǎo)馬格拉斯鋒面坡度公式假設(shè)鋒為 面，其動力學(xué)邊界條件為。4. 一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是5. 在中、高緯大尺度系統(tǒng)運(yùn)動中，通常固定點(diǎn)渦度增加（減?。┖驮摴潭c(diǎn) 等壓面位勢高度降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù)是6. 用方程診斷上升及下沉運(yùn)動是由 項(xiàng)決定。7. 控制大氣環(huán)流的基本因子有 0+ 二,8 .任一層風(fēng)速可用v=Avt表示，它能成立的條件是若

2、V為地面風(fēng)速，則A ?。ㄌ睿海? 我國北方氣旋活動，一般與急流相對應(yīng)，南方氣旋活動一般與 急流相對應(yīng)。三、綜合題。（44分）1 .從力的平衡觀點(diǎn)說明為什么在北半球大尺度系統(tǒng)運(yùn)動中，高壓內(nèi)空氣作順時針旋轉(zhuǎn)？（ 8分）2 .解釋在穩(wěn)定大氣中，冷鋒上山（爬坡），此鋒是加強(qiáng)還是減弱？ （ 8分）3. 請寫出位勢傾向方程：f 2 d（一"、f cp_Vg，V'、叩丿cP八fVg人fgP 匚：一 p . dtf 2£2価2右端各項(xiàng)的名稱，并用此方程定性解釋圖中槽的變化（圖中波長LV3000KM, 實(shí)線為500hPa圖上等高線，虛線為等溫線，閉合 G,D為地面高低壓中心）（14

3、分）4 請用高空形勢預(yù)報方程及地面形勢預(yù)報方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋 變化？ （ 14分）南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題二一、填空：（25分）1 尺度分析含義是 。2 控制大氣環(huán)流的基本因子有。3型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是。4 溫度平流的拉普拉斯其含義是。5熱成風(fēng)渦度平流的含義是 。二、選擇：（25分）（對打 ）1 慣性離心力表達(dá)式是111 r 2 "11 r 3'“R 47 （其中r為地球半徑，R為緯圈半徑）。2高空等壓面圖上等高線密，則等壓面坡度是 1大2無變化3小3某站風(fēng)隨高度逆時針旋轉(zhuǎn)，表示有可能 1冷鋒通過2暖鋒將來臨。I-4以c速度相對固定坐標(biāo)系運(yùn)動的閉合高壓中心

4、有：喑件卜0（2忌伴卜0dt I 2 丿bt I QX 丿（3）丄卜0（4人宀廣0dt 丿饒丿5 位勢渦度守恒條件是 1無水平輻散輻合 2斜壓大氣3正壓大氣4大 氣不可壓縮5大氣可壓縮。c（10 分）、在圖中標(biāo)出，無相對渦度平流及正、負(fù)相對渦度平流區(qū)四、下圖為單站高空風(fēng)分析圖上的熱成風(fēng) Vt，試分析:1冷平流及暖平流層次（4分）2.3KM高度上的水平氣壓梯度力方向。（4分）3.5 6KM高度上的平均溫度梯度方向。（4分）五、下圖為地面天氣圖上的冷暖鋒的分布， 試沿AB線作一空間垂直剖面圖請畫出垂直剖面圖上鋒附近及其周圍等溫線的分布示意圖。（8分）六、試從地形影響分析自西向東移動的高空槽， 在青

5、藏高原各點(diǎn)a，b,c,d,e上 空的移速情況。（10分）七、請寫出位勢傾向方程、2 f2 -2Cf=- fVg A f g_ f2 R ： dQCpp 二；：p . dt即丿£t:p一 2CTL<3000KM ）。（10南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題三、名詞解釋：（20分）1. 地轉(zhuǎn)風(fēng)和熱成風(fēng)。2 絕對渦度。3. 冷式錮囚鋒。4. 溫度平流的拉普拉斯。5. 東北信風(fēng)。、填空。（32分）1. 固定點(diǎn)溫度變化由 項(xiàng)決定。2. 型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是。3. 若鋒作為密度的一級不連續(xù)面，則鋒附近氣壓分布特征是 4. 極鋒鋒區(qū)與副熱帶鋒區(qū)的區(qū)別是5用方程診斷上升及下沉運(yùn)動由 項(xiàng)決定。6在

6、中、高緯大尺度系統(tǒng)運(yùn)動中，通常固定點(diǎn)渦度增加（減?。┖驮摴潭?點(diǎn)等壓面位勢高度降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù)7平均層渦度方程中，相對渦度平流項(xiàng)在自然坐標(biāo)系中采用地轉(zhuǎn)近似后，可以分為項(xiàng)討論平均層位勢高度局地變化8用運(yùn)動學(xué)公式，描述低壓中心強(qiáng)度變化用 表示,橢圓型高壓中心將向 移動。、綜合題。（48分）1等壓面分析比等咼面分析有哪些優(yōu)越性？ （12分）2解釋在不穩(wěn)定大氣中，冷鋒上山（爬坡），此鋒是加強(qiáng)還是減弱？ （8分）3. 寫出位勢傾向方程：行廠 F 伽 廠 * f2 $一 "刖、f2 R $ （dQl ct丿讎叩Iop , Cp p 即（dt丿右端各項(xiàng)的名稱，并用此方

7、程物理解釋圖中槽的（圖中波長L：3000KM， 實(shí)線為500hPa圖上等高線，虛線為等溫線，閉合G，D為地面高低壓中心）（14 分）請用高空形勢預(yù)報方程及地面形勢預(yù)報方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋 變化？ （ 14分）天氣學(xué)原理試題一答案、名詞解釋。（20分）（每題4分）1質(zhì)量通量散度V表示單位時間通過固定單位體積的凈流出或凈流入的質(zhì)量。當(dāng)'0，表示單位時間通過固定單位體積為凈流出 （為0質(zhì)量通量輻散），等于單位時間通過固定單位體積的質(zhì)量將減少， 即譏 ；,竺 0反之,0，為質(zhì)量通量輻合，即：t（該體積內(nèi)流體質(zhì)量會增加）。2. 冷式錮囚鋒：暖氣團(tuán)、冷氣團(tuán)、更冷氣團(tuán)，三者相遇迫使暖空氣抬

8、離地 面錮囚在高空，此兩冷氣團(tuán)的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側(cè)，如 果更冷氣團(tuán)推動冷氣團(tuán)往冷氣團(tuán)方向移動使冷氣團(tuán)更冷稱冷式錮囚鋒， 或高空暖舌處于冷式錮囚鋒后為冷式錮囚鋒。3. 氣旋族：在同一條鋒系上出現(xiàn)的氣旋序列，即一連串氣旋在一條鋒上出 現(xiàn)，沿鋒線順序移動，最先一個錮囚，其后跟著一個發(fā)展成熟的氣旋， 再后面跟著一個初生氣旋。4. 大氣活動中心：對大范圍天氣或氣候變化有一定影響的半永久性高、低 壓系統(tǒng)，經(jīng)常出現(xiàn)在一定地區(qū)，其位置強(qiáng)度和范圍隨季節(jié)變化。如北半 球地面圖上阿留申低壓、冰島低壓、西伯利亞高壓、北美高壓。h5. 熱成風(fēng)渦度平流：_VT " h T熱成風(fēng)渦度在水平方向分布不

9、均，借助熱成 風(fēng)輸送使得固定點(diǎn)熱成風(fēng)渦度增加或減少。從而引起該點(diǎn)上空平均層相 對渦度或位勢高度變化。、填空。（36分）（每題4分）:u :v :- 01. 質(zhì)量守恒原理；*為：p2. 溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運(yùn)動絕熱變化的乘積及非絕熱變化3. 物質(zhì)面；Pl = Pn4. 1 一型冷鋒是高空槽前對應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應(yīng)地面冷 鋒。2 一型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)的低層和高層都是沿界面抬升上升；二型冷鋒沿 鋒面暖一側(cè)低層抬升上升，而高層是下沉。3 一型冷鋒降水處在鋒線到鋒后附近為穩(wěn)定性降水；二型冷鋒降水處在鋒前 到鋒線附近為不穩(wěn)定性降水。5. 要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即H。還要考慮固定點(diǎn)位勢或位勢高度變

10、化在x,y,p方向按正弦波變化。6. 考慮大氣準(zhǔn)地轉(zhuǎn)絕對渦度平流（或簡稱渦度平流）隨高度變化項(xiàng)對波長 小于3000KM的波而言，以相對渦度平流隨高度變化為主；厚度平流（或 溫度平流）的拉普拉斯項(xiàng)；還有非絕熱變化的拉普拉斯。7太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不均勻，地面摩擦。8各層等溫線平行或各層之間熱成風(fēng)方向相同，一1。9.極鋒急流；副熱帶急流。三、綜合題。（44分）1. 從梯度風(fēng)的三力平衡原理，注意對于大尺度系統(tǒng)運(yùn)動，中、高緯地區(qū)慣 性離心力C是小量，水平氣壓梯度力垂直于等壓線（等高線）且由高指 向低G，從而可得水平地轉(zhuǎn)偏向力 A方向，由此才可確定運(yùn)動方向v， 因此高壓周圍的空氣作順時針旋轉(zhuǎn)。（8分

11、）2. 從鋒區(qū)中等溫線變稀角度可確定冷鋒上山是減弱。因?yàn)槔滗h上山（爬坡）， 靠近等溫線密集帶冷一側(cè)上升運(yùn)動很弱或基本無上升運(yùn)動，其冷一側(cè)溫 度基本無變化，而靠近其暖一側(cè)上山（爬坡）上升運(yùn)動較強(qiáng)，由于在穩(wěn) 定大氣中，上升絕熱膨脹冷卻使其暖一側(cè)降溫，這樣鋒區(qū)中等溫線密集 帶變稀，此鋒上山（爬坡）減弱。（8分）3. 第一項(xiàng) 地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度平流），通常 L空300°KM波以相對渦度平流輸送為主。第二項(xiàng)厚度平流或溫度平流隨高度變化項(xiàng)。第三項(xiàng)非絕熱加熱隨高度變化項(xiàng)。（6分）第一項(xiàng)以相對渦度平流輸送為主，槽前有正相對渦度平流輸送，引起槽前固 定點(diǎn)正相對渦度增加，考慮準(zhǔn)地轉(zhuǎn)

12、關(guān)系，等壓面高度降低，有負(fù)變高，槽后 相反有正變高，槽線上變高為零，對槽強(qiáng)度無影響，指示槽向變高梯度方向 移動即前進(jìn)。第二項(xiàng)溫度平流隨高度變化項(xiàng)。通常對流層溫度平流隨高度減弱，尤其是在對流層中上層。對于對流層中上層等壓面來說，500hPa槽線處及其下層，風(fēng) 隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，此氣柱降溫收縮，500hPa槽線處等壓面高度降低， 有負(fù)變高，槽加深。（8分）4. 上圖500hPa槽變化要求：物理解釋：相對渦度平流輸送使槽強(qiáng)度無變化，向變高梯度方向 移動即前進(jìn)；L3000KM波地轉(zhuǎn)渦度平流輸送小，以相對渦度平流輸送 為主；物理解釋有正熱成風(fēng)渦度平流輸送使槽加深。（7分參考）上圖中溫帶氣旋變化要求：

13、用平均層約500hPa圖中物理解釋正熱成風(fēng)渦度平流輸送使槽加深，曲率 變大。槽前正相對渦度平流輸送加強(qiáng)，溫帶氣旋上空對應(yīng)槽前，由于正相對渦度平流輸送加強(qiáng)的同時，在水平地轉(zhuǎn)偏向力作用下伴隨水平輻散加強(qiáng)， 引起低層地 面質(zhì)量減少，溫帶氣旋降壓，此氣旋加深發(fā)展，另外平均層約5°°hpa槽前脊后本身正相對渦度平流輸送也可解釋使此氣旋加深發(fā)展。還有平均層以下溫度平流的平均物理解釋使它向變高梯度方向移動即前進(jìn)。 還有平均層以下穩(wěn)定度乘以垂 直運(yùn)動絕熱變化影響。因?yàn)榉€(wěn)定溫帶氣旋上空上升絕熱膨脹冷卻會使氣柱收縮， 地面等壓面升高，又會抑制溫帶氣旋發(fā)展。（7分參考）天氣學(xué)原理試題二答案、填空

14、。（25分,每題5分）1將大氣運(yùn)動進(jìn)行分類，引入各種尺度系統(tǒng)運(yùn)動的特征尺度數(shù)量級，以此 可比較方程中各項(xiàng)所對應(yīng)的不同數(shù)量級，從而對方程進(jìn)行簡化。2. 太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不均勻，地面摩擦。3. 1 一型冷鋒是高空槽前對應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應(yīng)地面冷 鋒。2 一型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層和高層都是沿界面抬升上升; 二型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層抬升上升，而高層是下沉。3 一型冷鋒降水處在鋒線到鋒后附近為穩(wěn)定性降水； 二型冷鋒降水處在鋒前到鋒線附近為不穩(wěn)定性降水。4.數(shù)學(xué)表達(dá)式Z心號，其中T（溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運(yùn)動或地面系統(tǒng)的發(fā)展情況，注意溫度平流 的拉普拉斯不同與溫度平流

15、本身它決定于溫度平流的分布，但其符號與 溫度平流相反。5. Lt熱成風(fēng)渦度在水平方向分布不均，借助熱成風(fēng)輸送使得固定點(diǎn)熱成風(fēng)渦度增加或減少。從而引起該點(diǎn)上空平均層相對渦度或位勢高度變化、選擇。1（25分，每題5分）1.232.13.14.245.34AC為負(fù)相對渦度平流區(qū)CE為正相對渦度平流區(qū)。EF為負(fù)相對渦度平流區(qū)無相對渦度平流為a，c,e （共1°分）四、1. 1.°-4.°KM風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，此氣層1.°-4.°KM之間為暖平流。（2 分）°-6.°KM風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，此氣層4.°-6.°KM之間為冷平

16、流。（2 分）2.由東南指向西北。（4分）3.（4 分）0（8分）六、槽在A點(diǎn)變高梯度減小，移速慢；B點(diǎn)變高梯度加大，移速快；C點(diǎn)變高梯 度無變化，正常；D點(diǎn)變高梯度加大，移速快；E點(diǎn)變高梯度減小，移速 慢。用位勢渦度守恒原理說明在地形作用下，上坡引起等壓面高度增高，下坡引起等 壓面高度降低，使得槽前后等壓面高度增高、降低發(fā)生變化。再用運(yùn)動學(xué)公 式中槽線兩側(cè)變高梯度加大、減小說明槽移動快慢。（10分）七、第一項(xiàng) 地轉(zhuǎn)渦度和相對渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對渦度平流），通常L空3000KM，以相對渦度平流輸送為主。第二項(xiàng)厚度平流或溫度平流隨高度變化項(xiàng)。第三項(xiàng) 非絕熱加熱隨高度變化項(xiàng)。（每項(xiàng)2分，共6分）

17、第一項(xiàng)以相對渦度平流輸送為主，槽前有正相對渦度平流輸送，引起槽前固 定點(diǎn)正相對渦度增加，考慮準(zhǔn)地轉(zhuǎn)關(guān)系，等壓面高度降低，有負(fù)變高，槽后 相反有正變高，槽線上變高為零，對槽強(qiáng)度無影響，指示槽向變高梯度方向 移動即前進(jìn)。第二項(xiàng)溫度平流隨高度變化項(xiàng)。通常對流層溫度平流隨高度減弱，尤其是在 對流層中上層。對于對流層中上層等壓面來說，500hPa槽線處及其下層，風(fēng) 隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，此氣柱降溫收縮，500hPa槽線處等壓面高度降低， 有負(fù)變高，槽加深。（4分）天氣學(xué)原理試題三答案、名詞解釋。（20分，每題4分）1. 1地轉(zhuǎn)風(fēng)：水平氣壓梯度力與水平地轉(zhuǎn)偏向力兩力平衡，風(fēng)沿等壓線或等咼線吹，背風(fēng)而立，咼

18、氣壓在右（北半球）。2熱成風(fēng)：上、下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)矢量差或地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度變化稱熱成風(fēng)。熱 成風(fēng)沿著等平均溫度線或等厚度線吹，背熱成風(fēng)而立，高溫在右（北半 球）。2絕對渦度：是大氣絕對運(yùn)動所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的度量是由地轉(zhuǎn)渦度和相 對渦度兩部分之和所組成，其垂直分量的表達(dá)式為-,v_.平CVtUVg = g K 5-a = f + :-z =si n + Z® 內(nèi)丿，若空氣運(yùn)動是水平、正壓、無輻散輻合，則絕對渦度是不變的。3. 冷式錮囚鋒：暖氣團(tuán)、較冷氣團(tuán)、更冷氣團(tuán)，三者相遇迫使暖空氣抬離 地面錮囚在高空，此兩冷氣團(tuán)的交界面，稱為錮囚鋒，在交界面兩側(cè)， 如果更冷氣團(tuán)推動冷氣團(tuán)往冷方向運(yùn)行，使得冷

19、的地方變得更冷，稱為 冷式錮囚鋒或高空暖舌處于冷式錮囚鋒后。2 2 h2-.24溫度平流的拉普拉斯：數(shù)學(xué)表達(dá)式x 刁，其中A1 f ' hT （溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運(yùn)動或地面 系統(tǒng)的發(fā)展情況，注意溫度平流的拉普拉斯不同與溫度平流本身它決定 于溫度平流的分布，但其符號與溫度平流相反。5東北信風(fēng)：行星風(fēng)系的重要組成部分，它是指北半球低層大氣中從副熱 帶高壓吹向赤道低壓帶的盛行風(fēng)。在北半球稱為“東北信風(fēng)”，該風(fēng)系穩(wěn) 定，長年盛行。古代，海上的航行常常借助該風(fēng)，故又名“貿(mào)易風(fēng)”。、填空。（32分，每題4分）1 溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運(yùn)動絕熱變化的乘積及非絕熱變化。2. 1 一

20、型冷鋒是高空槽前對應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對應(yīng)地面冷 鋒。2 一型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層和高層都是沿界面抬升上升； 二型冷鋒沿鋒面暖一側(cè)低層抬升上升，而高層是下沉。3 一型冷鋒降水處在鋒線到鋒后附近為穩(wěn)定性降水； 二型冷鋒降水處在鋒前到鋒線附近為不穩(wěn)定性降水。理亟空2 2 2 23. x及說明鋒區(qū)內(nèi)等壓線氣旋式曲率比鋒區(qū)外大 得多，或鋒區(qū)內(nèi)等壓線反氣旋式曲率比鋒區(qū)外小得多。4. 1地點(diǎn)不同及高度不同，極鋒鋒區(qū)發(fā)生在高緯60 N附近中低層，副熱帶 鋒區(qū)發(fā)生在較低緯度30 N附近高層。2極鋒鋒區(qū)對應(yīng)低層地面是極鋒；而副熱帶鋒區(qū)對應(yīng)低層地面是下沉輻散氣流，無鋒存在。3極鋒鋒區(qū)上空對應(yīng)極鋒急流，與

21、副熱帶鋒區(qū)上空對應(yīng)副熱帶急流相比后者 有一個很強(qiáng)的副熱帶急流與鋒區(qū)相對應(yīng)。5第一項(xiàng)絕對渦度平流隨高度變化項(xiàng)簡稱渦度平流隨高度變化項(xiàng)，對于L乞3000KM波以相對渦度平流隨高度變化為主。第二項(xiàng)厚度平流（溫度平流）的拉普拉斯。'h%，還要考慮固定點(diǎn)位勢第三項(xiàng)非絕熱加熱的拉普拉斯。6要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即ff或位勢高度變化在x,y,p方向按正弦波變化。:s：n2©出7. 曲率項(xiàng) 汕，散合項(xiàng)：s - n，疏密項(xiàng)8. 變壓表示，長軸與變壓（高）升度方向之間。 、綜合題。（48分）1. （1）實(shí)際工作中，不觀測空氣密度“卩”，在等壓面分析中，研究大氣運(yùn)動 不需要非觀測值空氣密度“卩”，而在等

22、高面分析中究大氣運(yùn)動需要 空氣密度。所以等壓面分析能滿足實(shí)際工作需要，而等高面分析不能滿 足實(shí)際工作需要。v> 丄乙VhXlVhH2等壓面分析中計算地轉(zhuǎn)風(fēng)簡單ff，而在等高1iVg = k 八可 h P面分析中計算地轉(zhuǎn)風(fēng)多一個變量'，另外等壓面分析中，上下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)可以進(jìn)行比較，僅決定于等高線的疏密確定地轉(zhuǎn)風(fēng)大小， 而等高面分析上下兩層地轉(zhuǎn)風(fēng)無法比較，涉及到：?的變化。3等壓面分析計算水平氣壓梯度力簡單，G二-' J = -9.2 hH，而等高面分析計算水平氣壓梯度力多一個P”。4等壓面分析水平散度簡單，取決于垂直運(yùn)動分布：:p，而等高1: w門J Vh =-面分析水平散度多密度變化，即：dt :乙（12分）2. 從鋒區(qū)中等溫線變密角度確定冷鋒上山（爬坡）是加強(qiáng)。因?yàn)槔滗h上山（爬坡），靠近等溫線密集帶暖一側(cè)上升運(yùn)動較強(qiáng)，在不穩(wěn)定大氣中，上 升絕熱以大量水汽凝結(jié)釋放潛熱為主，使其暖一側(cè)增溫，而靠近其密集 帶冷一側(cè)上升運(yùn)動很弱又干燥，基本上無上升運(yùn)動冷一側(cè)溫度變化不大 或無變化，