天氣學原理重點考點

1、Vg2Vg1三、熱成風三、熱成風 地轉(zhuǎn)風隨高度的改變量稱熱成風，即上下兩層地轉(zhuǎn)風隨高度的改變量稱熱成風，即上下兩層地轉(zhuǎn)風之差。地轉(zhuǎn)風之差。討論：討論： 1. 熱成風與等平均溫度線平行，背熱成風而立，熱成風與等平均溫度線平行，背熱成風而立，低溫在左，高溫在右。低溫在左，高溫在右。 2. 熱成風風速大小與平均溫度梯度成正比，與熱成風風速大小與平均溫度梯度成正比，與緯度成反比，等溫線越密集熱成風越大。緯度成反比，等溫線越密集熱成風越大。 3. 熱成風與冷暖平流熱成風與冷暖平流 自下而上地轉(zhuǎn)風隨高度逆轉(zhuǎn)時自下而上地轉(zhuǎn)風隨高度逆轉(zhuǎn)時氣層中有冷平流氣層中有冷平流 自下而上地轉(zhuǎn)風隨高度順轉(zhuǎn)時自下而上地轉(zhuǎn)風隨

2、高度順轉(zhuǎn)時氣層中有暖平流氣層中有暖平流 補充：天氣圖上判斷冷暖平流補充：天氣圖上判斷冷暖平流a) 24小時變溫小時變溫(T24)： 0 暖平流暖平流 b) 水平溫度平流：水平溫度平流：c) 等高線與等溫線有交角處，有溫度平流等高線與等溫線有交角處，有溫度平流 等高線與等溫線平行處，無溫度平流等高線與等溫線平行處，無溫度平流 4. 中緯度系統(tǒng)的溫壓結(jié)構(gòu)中緯度系統(tǒng)的溫壓結(jié)構(gòu) a) 中緯度對流層中，溫度分布南暖北冷，中緯度對流層中，溫度分布南暖北冷， 所以高層為西風氣流，且高度越高，西風越大。所以高層為西風氣流，且高度越高，西風越大。 b) 地面閉合高壓和低壓系統(tǒng)地面閉合高壓和低壓系統(tǒng) 在高空轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

3、西風氣流的波狀槽脊。在高空轉(zhuǎn)變?yōu)槲黠L氣流的波狀槽脊。 c) 中緯度系統(tǒng)的溫壓場結(jié)構(gòu)的基本特征中緯度系統(tǒng)的溫壓場結(jié)構(gòu)的基本特征:地面低壓中心位于高空槽前脊后地面低壓中心位于高空槽前脊后地面高壓中心位于高空槽后脊前地面高壓中心位于高空槽后脊前高空溫度槽脊落后于氣壓槽脊高空溫度槽脊落后于氣壓槽脊四、地轉(zhuǎn)偏差四、地轉(zhuǎn)偏差 實際風與地轉(zhuǎn)風的偏差稱為地轉(zhuǎn)偏差。實際風與地轉(zhuǎn)風的偏差稱為地轉(zhuǎn)偏差。討論：討論：a) 代入地轉(zhuǎn)風方程：代入地轉(zhuǎn)風方程： 得：得： （變壓風）（變壓風）變壓風垂直于等變壓線，指向變壓代數(shù)值小的方向。變壓風垂直于等變壓線，指向變壓代數(shù)值小的方向。變壓風的大小與變壓梯度大小成正比，等變壓線

4、越密，變壓風的大小與變壓梯度大小成正比，等變壓線越密，變壓風越大。變壓風越大。負變壓中心有變壓風的輻合；負變壓中心有變壓風的輻合； 正變壓中心有變壓風的輻散。正變壓中心有變壓風的輻散。 縱向（切向）地轉(zhuǎn)偏差縱向（切向）地轉(zhuǎn)偏差 . 氣流氣旋式旋轉(zhuǎn)氣流氣旋式旋轉(zhuǎn) 產(chǎn)生指向地轉(zhuǎn)風相反方向地轉(zhuǎn)偏差產(chǎn)生指向地轉(zhuǎn)風相反方向地轉(zhuǎn)偏差實際風小實際風小于地轉(zhuǎn)風于地轉(zhuǎn)風 。. 氣流反氣旋式旋轉(zhuǎn)氣流反氣旋式旋轉(zhuǎn) 產(chǎn)生指向地轉(zhuǎn)風相同方向地轉(zhuǎn)偏差產(chǎn)生指向地轉(zhuǎn)風相同方向地轉(zhuǎn)偏差實際風大實際風大于地轉(zhuǎn)風。于地轉(zhuǎn)風。. 高空槽前脊后有縱向地轉(zhuǎn)偏差的輻散，高空槽前脊后有縱向地轉(zhuǎn)偏差的輻散， 高空槽后脊前有縱向地轉(zhuǎn)偏差的輻合。

5、高空槽后脊前有縱向地轉(zhuǎn)偏差的輻合。. 縱向地轉(zhuǎn)偏差的大小與風速的平方成正比縱向地轉(zhuǎn)偏差的大小與風速的平方成正比 c) 太小太小 略略 鋒生鋒生密度不連續(xù)面的形成過程或水平溫度梯度密度不連續(xù)面的形成過程或水平溫度梯度加大的過程；即鋒的生成或原有鋒強度增強的過加大的過程；即鋒的生成或原有鋒強度增強的過程，均稱為鋒生。程，均稱為鋒生。鋒消鋒消反之反之 等壓面圖上等溫線密集程度等壓面圖上等溫線密集程度天氣圖天氣圖 地面圖上鋒兩側(cè)要素場差異明顯地面圖上鋒兩側(cè)要素場差異明顯 一、鋒生與鋒消的概念一、鋒生與鋒消的概念2. 討論討論式（鋒生消公式）式（鋒生消公式） 設(shè)坐標系設(shè)坐標系x軸平行于等位溫線；軸平行于

6、等位溫線； y軸垂直于等位溫線，指向位溫升高的方向。軸垂直于等位溫線，指向位溫升高的方向。 所以轉(zhuǎn)為討論所以轉(zhuǎn)為討論式式a) 水平運動的作用水平運動的作用 當當 時，則時，則 ，鋒消；，鋒消； 當當 時，則時，則 ，鋒生。，鋒生。 氣流輻合，鋒生氣流輻合，鋒生 在垂直于等位溫線的方向上有氣流輻合利于在垂直于等位溫線的方向上有氣流輻合利于鋒生，反之則有利于鋒消。鋒生，反之則有利于鋒消。氣流輻散，鋒消氣流輻散，鋒消進一步說明：進一步說明： 一個線性流場可分解為四種簡單的流場一個線性流場可分解為四種簡單的流場 平流場平流場 旋轉(zhuǎn)場旋轉(zhuǎn)場 輻合輻散輻合輻散 變形場變形場前三種對鋒生、鋒消不起作用。前三

7、種對鋒生、鋒消不起作用。變形場：變形場： 若等位溫線與伸展的軸夾角若等位溫線與伸展的軸夾角45，則在輻合，則在輻合氣流下易鋒生氣流下易鋒生 若若 45，則輻散氣流下易鋒消；但等位溫線，則輻散氣流下易鋒消；但等位溫線會逐漸旋轉(zhuǎn)使會逐漸旋轉(zhuǎn)使 45變形場最有利于產(chǎn)生鋒生。變形場最有利于產(chǎn)生鋒生。 在天氣圖上鞍型場最易產(chǎn)生鋒生。在天氣圖上鞍型場最易產(chǎn)生鋒生。b) 垂直運動作用垂直運動作用 穩(wěn)定大氣（一般狀態(tài)下）穩(wěn)定大氣（一般狀態(tài)下） 當當 時，時， ，鋒生；，鋒生； 當當 時，時， ，鋒消。，鋒消。 說明：說明： 0，下沉；，下沉； 0，上升。，上升。 ，暖下沉，冷上升（輻合），暖下沉，冷上升（輻合

8、） 鋒生鋒生 ，暖上升，冷下沉（輻散），暖上升，冷下沉（輻散） 鋒消鋒消在穩(wěn)定大氣中，暖空氣一側(cè)相對于冷空氣一在穩(wěn)定大氣中，暖空氣一側(cè)相對于冷空氣一側(cè)是下沉的，則鋒生；反之則鋒消。側(cè)是下沉的，則鋒生；反之則鋒消。 在不穩(wěn)定大氣中在不穩(wěn)定大氣中 當當 ， ，鋒生；，鋒生； 當當 ， ，鋒消。，鋒消。 因為暖氣團的凝結(jié)潛熱作用抵消了上升作用。因為暖氣團的凝結(jié)潛熱作用抵消了上升作用。c) 非絕熱加熱項非絕熱加熱項 ，暖空氣相對加熱，暖空氣相對加熱， 冷空氣相對冷卻，則冷空氣相對冷卻，則 ，鋒生，鋒生 ， 則則 ，鋒消，鋒消 加熱形式加熱形式 凝結(jié)潛熱加熱凝結(jié)潛熱加熱有利于鋒生有利于鋒生 下墊面加熱下

9、墊面加熱有利于鋒消有利于鋒消一、位勢傾向方程一、位勢傾向方程1. 公式推導公式推導 簡化的簡化的渦度方程渦度方程 代入連續(xù)方程代入連續(xù)方程 得到得到 13作運算作運算 18將將14+18式，消去式，消去 項，得到：項，得到： 19位勢傾向方位勢傾向方程程2. 討論討論19式各項的物理意義式各項的物理意義 證明左端項證明左端項 設(shè)設(shè) ，則有：，則有： k,l,m為三個方為三個方向上的波數(shù)向上的波數(shù)同理同理即即 地轉(zhuǎn)風絕對渦度平流地轉(zhuǎn)風絕對渦度平流a. 地轉(zhuǎn)風相對渦度平流地轉(zhuǎn)風相對渦度平流天氣圖應(yīng)用天氣圖應(yīng)用 槽前脊后為正的相對渦度平流，等壓面高度降低槽前脊后為正的相對渦度平流，等壓面高度降低 槽

10、后脊前為負的相對渦度平流，等壓面高度升高槽后脊前為負的相對渦度平流，等壓面高度升高 槽脊線上渦度平流為零，等壓面高度無變化槽脊線上渦度平流為零，等壓面高度無變化相對渦度平流使槽脊東移（短波槽），對槽脊相對渦度平流使槽脊東移（短波槽），對槽脊的發(fā)展不起作用。的發(fā)展不起作用。VgVgg 0g 0-Vgg 0低低高高高高地轉(zhuǎn)風相對渦度平流地轉(zhuǎn)風相對渦度平流b. 地轉(zhuǎn)渦度平流地轉(zhuǎn)渦度平流 在長波槽中作用較大在長波槽中作用較大在北半球在北半球所以在所以在天氣圖上天氣圖上： 1）槽前脊后偏南風，）槽前脊后偏南風， ，則，則 有負地轉(zhuǎn)渦度平流，等壓面位勢高度升高。有負地轉(zhuǎn)渦度平流，等壓面位勢高度升高。 2）

11、槽后脊前偏北風，）槽后脊前偏北風， ，則，則 有正地轉(zhuǎn)渦度平流，等壓面位勢高度降低。有正地轉(zhuǎn)渦度平流，等壓面位勢高度降低。 3）槽脊線上為西風，地轉(zhuǎn)渦度平流為零，等壓面位）槽脊線上為西風，地轉(zhuǎn)渦度平流為零，等壓面位勢高度無變化。勢高度無變化。 地轉(zhuǎn)渦度平流使槽脊西退（長波槽），對槽脊發(fā)展地轉(zhuǎn)渦度平流使槽脊西退（長波槽），對槽脊發(fā)展不起作用。不起作用。 厚度平流隨高度的變化項厚度平流隨高度的變化項代入靜力學方程代入靜力學方程有：有： 補充：冷暖平流在天氣圖上的應(yīng)用補充：冷暖平流在天氣圖上的應(yīng)用 等壓面圖上冷暖平流的判斷等壓面圖上冷暖平流的判斷a） 等溫線與等高線有等溫線與等高線有交角交角處有溫度

12、平流處有溫度平流 等溫線與等高線沒有交角處無溫度平流等溫線與等高線沒有交角處無溫度平流b）二十四小時變溫）二十四小時變溫 暖平流暖平流 冷平流冷平流 溫度槽脊落后于高度槽脊溫度槽脊落后于高度槽脊 溫度槽脊超前于高度槽脊溫度槽脊超前于高度槽脊溫度平流對槽脊發(fā)展起主要作用溫度平流對槽脊發(fā)展起主要作用 溫度槽脊超前于高度槽脊溫度槽脊超前于高度槽脊溫度槽脊落后于高度槽脊溫度槽脊落后于高度槽脊任意槽脊任意槽脊 非絕熱加熱隨高度的變化項非絕熱加熱隨高度的變化項 0，非絕熱加熱隨高度增加，非絕熱加熱隨高度增加， 等壓面位勢高度降低。等壓面位勢高度降低。 0，非絕熱加熱隨高度減小，非絕熱加熱隨高度減小， 等壓

13、面位勢高度升高。等壓面位勢高度升高。. 公式推導：公式推導： 取取14、17式式 14 17 二、二、方程方程 作運算作運算 得：得： 20 作運算作運算 得得：（：（在水平方向上分布均勻在水平方向上分布均勻 ） 21 將將2021，消去，消去 項，得到：項，得到： 22 方程方程 2. 討論討論22式各項的物理意義式各項的物理意義 左端項左端項，同，同19式類似，同理可證式類似，同理可證 絕對渦度平流隨高度變化項絕對渦度平流隨高度變化項絕對渦度平流隨高度增加，絕對渦度平流隨高度增加， 0， 有下沉運動有下沉運動天氣圖應(yīng)用天氣圖應(yīng)用 a）地面低壓中心，一般位于高空的槽前脊后，低層渦地面低壓中心

14、，一般位于高空的槽前脊后，低層渦 度平流很小，高層為正渦度平流。度平流很小，高層為正渦度平流。 在這個地區(qū)渦度平流隨高度增加在這個地區(qū)渦度平流隨高度增加有上升運動有上升運動b）地面高壓中心，一般位于高空的槽后脊前，低層渦地面高壓中心，一般位于高空的槽后脊前，低層渦 度平流很小，高層為負渦度平流。度平流很小，高層為負渦度平流。 在這個地區(qū)渦度平流隨高度減弱在這個地區(qū)渦度平流隨高度減弱有下沉運動有下沉運動 高高低低 0 0 0 0 低壓槽低壓槽 0 高壓脊高壓脊變壓在變壓在X方向上的變化率方向上的變化率 等高線的彎曲程度等高線的彎曲程度2、預(yù)報規(guī)則、預(yù)報規(guī)則1）槽脊線移動）槽脊線移動方向方向 a)

15、 槽線槽線 ：當當 ，槽前的變壓，槽前的變壓 ，槽后，槽后 ，C0槽東進槽東進 b) 脊線脊線 ： 當當 ，C0，脊東進，脊東進 當當 ，C 0 氣氣 旋性曲率旋性曲率 Ks 0 反氣旋性曲率反氣旋性曲率 等高線密集程度沿氣流方向減小等高線密集程度沿氣流方向減小等高線沿氣流方向散開等高線沿氣流方向散開 等高線密集程度沿氣流方向增大等高線密集程度沿氣流方向增大等高線沿氣流方向匯合等高線沿氣流方向匯合 等高線呈氣旋性曲率，沿氣流方向散開等高線呈氣旋性曲率，沿氣流方向散開當當 等高線呈反氣旋性曲率，沿氣流方向匯等高線呈反氣旋性曲率，沿氣流方向匯合合 氣旋性渦度增加氣旋性渦度增加 即等壓面位勢高度即等壓面位勢高度降低降低 等高線呈氣旋性曲率，沿氣流方向匯合等高線呈氣旋性曲率，沿氣流方向匯合當當 等高線呈反氣旋性曲率，沿氣流方向散等高線呈反氣旋性曲