信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題

1、南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題一一、 名詞解釋：（20分）質(zhì)量通量散度。冷式錮囚鋒。氣旋族。.大氣活動(dòng)中心。5.熱成風(fēng)渦度平流。二、填空：（36分）連續(xù)方程根據(jù)原理求得，P坐標(biāo)中的連續(xù)方程。固定 點(diǎn) 溫 度 變 化 由決定。推導(dǎo)馬格拉斯鋒面坡度公式假設(shè)鋒為面，其 動(dòng) 力 學(xué) 邊 界 條件為一 型 冷 鋒 與 二 型 冷 鋒 區(qū) 別 是在中、高緯大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中，通常固定點(diǎn)渦度增加（減?。┖驮摴潭c(diǎn) 等壓面位勢(shì)高度降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù)是 用方程診斷上升及下沉運(yùn)動(dòng)是由項(xiàng) 決定?？?制 大 氣 環(huán) 流 的 基 本 因 子 有f8 .任一層風(fēng)速可用v = I A表示，它能成立

2、的條件是 若 V為地面風(fēng)速，則A取（填：。，V o, = 1 ）9.我國(guó)北方氣旋活動(dòng)，一般與急流相對(duì)應(yīng)，南方氣旋活動(dòng)一般與急流相對(duì)應(yīng)。三、綜合題。（44分）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(dòng)中，高壓內(nèi)空氣作順時(shí) 針旋轉(zhuǎn)？（8分）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）f2 d21 剪=fv *（f+c）+旦 dtgg b dp請(qǐng)寫出位勢(shì)傾向方程：dtf 2 R a I dQ I c p b dp I dt J p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(zhǎng)L3000KM,實(shí)線為5QQhPa圖上等高線，虛線為等溫線，閉合G,D為地面高低壓中心）（

3、14 分）4 .請(qǐng)用高空形勢(shì)預(yù)報(bào)方程及地面形勢(shì)預(yù)報(bào)方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋 變化？（14分）5.南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題一、填空：（25分） 尺度分析含義是。 控制大氣環(huán)流的基本因子有。 一型冷鋒與二型冷鋒區(qū)別是。 溫度平流的拉普拉斯其含義是。 熱成風(fēng)渦度平流的含義是。二、 選擇：（25分）（對(duì)打v ）/ /.慣性離心力表達(dá)式是五人話人r（2）-Qa Rar GbR（4）。2R（其中r為地球半徑，R為緯圈半徑）。.高空等壓面圖上等高線密，則等壓面坡度是G）大G）無變化&）小.某站風(fēng)隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，表示有可能G）冷鋒通過G）暖鋒將來臨。以c速度相對(duì)固定坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)的閉合高壓中心有：d

4、t dx JG)d 性 1 dt dy J /dtG）兇絲，二0G）寫業(yè)1 = 0位勢(shì)渦度守恒條件是G）無水平輻散輻合G）斜壓大氣G）正壓大氣。）大 氣不可壓縮*）大氣可壓縮。三、在圖中標(biāo)出，無相對(duì)渦度平流及正、負(fù)相對(duì)渦度平流區(qū)。（10分）四、下圖為單站高空風(fēng)分析圖上的熱成風(fēng)，試分析: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）3.56KM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(qǐng)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(dòng)的高空槽，在青藏高原各點(diǎn)，B,C,D

5、，E）上空的移速情況。（10分）七、請(qǐng)寫出位勢(shì)傾向方程f 蘭垮=-Vf +。)+ fl b dp（-可，V等右端各項(xiàng)的名稱，并用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長(zhǎng)L3000KM）。（10分）南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)原理試題三一、名詞解釋：（20分）.地轉(zhuǎn)風(fēng)和熱成風(fēng)。.絕對(duì)渦度。.冷式錮囚鋒。.溫度平流的拉普拉斯。.東北信風(fēng)。二、填空。（32分） 固定點(diǎn)溫度變化由 項(xiàng) 決定。 一型 冷 鋒 與 二 型 冷 鋒 區(qū) 別 是。3 .若鋒作為密度的一級(jí)不連續(xù)面，則鋒附近氣壓分布特征是極鋒鋒區(qū)與副熱帶鋒區(qū) 的 區(qū)別 是。用們 方程診斷上升及下沉運(yùn)動(dòng)由 項(xiàng)決定。.在中、高緯大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中，通常固定點(diǎn)渦度增加

6、（減?。┖驮摴潭?點(diǎn)等壓面位勢(shì)高度降低（升高）是一致的，這種一致性賴以存在的根據(jù) 是7. 。8 .平均層渦度方程中，相對(duì)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(shì)高度局地變化。9 .用運(yùn)動(dòng)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(dòng)。三、綜合題。（48分）1 .等壓面分析比等高面分析有哪些優(yōu)越性？（12分）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(shì)傾向方程：v 2 + f 蘭檔=f也+C)+I 2 )dtg右端各項(xiàng)的名稱，并用此方程物理解釋圖中槽的（圖中波長(zhǎng)L 3QQQKM， 實(shí)線為500hPa圖上等高線，虛線為等溫線

7、，閉合G,D為地面高低壓中心）（14 分）.請(qǐng)用高空形勢(shì)預(yù)報(bào)方程及地面形勢(shì)預(yù)報(bào)方程物理解釋上圖中槽及溫帶氣旋 變化？（14分）一、名詞解釋。（20分）（每題4分） 八V :-天氣學(xué)原理試題一答案 果更冷氣團(tuán)推動(dòng)冷氣團(tuán)往冷氣團(tuán)方向移動(dòng)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。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(dòng)，最先一個(gè)錮囚，其后跟著一個(gè)發(fā)展成熟的氣旋， 再后面跟著一個(gè)初生氣旋。大氣活動(dòng)中心：對(duì)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

8、、冰島低壓、西伯利亞高壓、北美高壓。熱成風(fēng)渦度平流：一，ht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(duì)渦度或位勢(shì)高度變化。二、填空。（36分）（每題4分）du dv 伽 八 + + =0質(zhì)量守恒原理；辦世伽溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運(yùn)動(dòng)絕熱變化的乘積及非絕熱變化物質(zhì)面；PL = PNG）一型冷鋒是高空槽前對(duì)應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對(duì)應(yīng)地面冷 鋒。G ）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

9、附近為不穩(wěn)定性降水。=1 v 2 = 9.8 v 2H要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即一廣了 h 萬。還要考慮固定點(diǎn)位勢(shì) 或位勢(shì)高度變化在尤,y，p方向按正弦波變化?？紤]大氣準(zhǔn)地轉(zhuǎn)絕對(duì)渦度平流（或簡(jiǎn)稱渦度平流）隨高度變化項(xiàng)對(duì)波長(zhǎng) 小于3000KM的波而言，以相對(duì)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。太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不均勻，地面摩擦。各層等溫線平行或各層之間熱成風(fēng)方向相同，一1。極鋒急流；副熱帶急流。三、綜合題。（44分）從梯度風(fēng)冬三力平衡原理，注意對(duì)于大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)，中、高緯地區(qū)慣 性離心力7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

10、G，從而可得水平地轉(zhuǎn)偏向力項(xiàng)方向，由此才可確定運(yùn)動(dòng)方向*， 因此高壓周圍的空氣作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。（8分）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(dòng)很弱或基本無上升運(yùn)動(dòng)，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(dòng)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(duì)渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對(duì)渦度平流），通常 L V 3000KM波以相對(duì)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

11、對(duì)渦度平流輸送為主，槽前有正相對(duì)渦度平流輸送，引起槽前 固定點(diǎn)正相對(duì)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(duì)槽強(qiáng)度無影響，指示槽向變高梯度方 向移動(dòng)即前進(jìn)。第二項(xiàng)溫度平流隨高度變化項(xiàng)。通常對(duì)流層溫度平流隨高度減弱，尤其是 在對(duì)流層中上層。對(duì)于對(duì)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(duì)渦度平流輸送使槽強(qiáng)度無變化，向變高梯度方向 移動(dòng)即前進(jìn)；L 3000KM波地轉(zhuǎn)渦度平流輸送小，以相對(duì)渦度平

12、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：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(duì)渦度平流輸送加強(qiáng)，溫帶氣旋上空對(duì)應(yīng)槽前，由于正相對(duì)渦度 平流輸送加強(qiáng)的同時(shí)，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500hpa槽前脊后 本身正相對(duì)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(dòng)即前進(jìn)。還有平均層以下穩(wěn)定度乘以垂 直運(yùn)動(dòng)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(huì)使氣柱收縮， 地

13、面等壓面升高莫?dú)鈱W(xué)原理試題二答案一、填空。（25分，每題5分）1 .將大氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分類，引入各種尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特征尺度數(shù)量級(jí)，以此 可比較方程中各項(xiàng)所對(duì)應(yīng)的不同數(shù)量級(jí)，從而對(duì)方程進(jìn)行簡(jiǎn)化。太陽輻射，地球自轉(zhuǎn)，地表不均勻，地面摩擦。G）一型冷鋒是高空槽前對(duì)應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對(duì)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。G）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。V 2 A =竺 + 竺 f4.數(shù)學(xué)表達(dá)式T 辦由東南指向西北。（4分） 由東北指向西南。（4分）

14、 62 ,其中A=tNh （溫度平流），它 可以反映大氣的上升，下沉運(yùn)動(dòng)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(hào)與 溫度平流相反。5. - VT V卜T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(duì)渦度或位勢(shì)高度 變化。、選擇。（25（2 ）G）G）（2 ）（3）1.2.3.4.5.分，（3）（4 ）（4 ）每題5分）2.三、為負(fù)相對(duì)渦度平流區(qū)。CE為正相對(duì)渦度平流區(qū)。EF為負(fù)相對(duì)渦度平流區(qū)無相對(duì)渦度平流為4 C，E（共10分）四、1. 1.0- 4.0KM風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，此氣層1.

15、0-4.0KM之間為暖平流。（2分）4.0-6.0KM風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，此氣層4.0-6.0KM之間為冷平流。（2分）3.由東北指向西南方向五、（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(shì)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(dòng) 學(xué)公式中槽線兩側(cè)變高梯度加大、減小說明槽移動(dòng)快慢。（10分）七、第一項(xiàng) 地轉(zhuǎn)渦度和相對(duì)渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流（絕對(duì)渦度平流），通常L 3。枷，以相對(duì)渦度平流輸送為主。第二項(xiàng)厚度平流

16、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）第一項(xiàng)以相對(duì)渦度平流輸送為主，槽前有正相對(duì)渦度平流輸送，引起槽前固 定點(diǎn)正相對(duì)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(duì)槽強(qiáng)度無影響，指示槽向變高梯度方向 移動(dòng)即前進(jìn)。第二項(xiàng)溫度平流隨高度變化項(xiàng)。通常對(duì)流層溫度平流隨高度減弱，尤其是 在對(duì)流層中上層。對(duì)于對(duì)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)原理試題三答案一、名詞解釋。（20分，每題4分）地轉(zhuǎn)風(fēng)：水平

17、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v = K x V 甲等高線吹，背風(fēng)而立，高氣壓在右（北半球）。/”）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(duì)渦度：是大氣絕對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的度量是由地轉(zhuǎn)渦度和相 對(duì)渦度兩部分之和所組成，其垂直分量的表達(dá)式為s （Sv du=2Q sin 中 + -辦 E，若空氣運(yùn)動(dòng)是水平、正壓、無輻散輻合，則絕對(duì)渦度是不變的。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

18、果更冷氣團(tuán)推動(dòng)冷氣團(tuán)往冷方向運(yùn)行，使得冷的地方變得更冷，稱為 冷式錮囚鋒或高空暖舌處于冷式錮囚鋒后。4.溫度平流的拉普拉斯:其中V 2 A = + 數(shù)學(xué)表達(dá)式h T辦2世2，At=一，VhT （溫度平流），它可以反映大氣的上升，下沉運(yùn)動(dòng)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(hào)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(zhǎng)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)”。二、填空。（32分，每題4分）溫度平流、穩(wěn)定度和垂直運(yùn)

19、動(dòng)絕熱變化的乘積及非絕熱變化。G）一型冷鋒是高空槽前對(duì)應(yīng)地面冷鋒；二型冷鋒是高空槽后對(duì)應(yīng)地面冷 鋒。G）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。a 2 p a 2 p a 2 pa 2 p*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。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。G）極鋒鋒區(qū)對(duì)應(yīng)低層地面是極鋒；而副熱帶鋒區(qū)對(duì)應(yīng)低層地面是下沉輻

20、散氣流，無鋒存在。G）極鋒鋒區(qū)上空對(duì)應(yīng)極鋒急流，與副熱帶鋒區(qū)上空對(duì)應(yīng)副熱帶急流相比 后者有一個(gè)很強(qiáng)的副熱帶急流與鋒區(qū)相對(duì)應(yīng)。第一項(xiàng)絕對(duì)渦度平流隨高度變化項(xiàng)簡(jiǎn)稱渦度平流隨高度變化項(xiàng)，對(duì)于L 3000KM波以相對(duì)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。第三項(xiàng)非絕熱加熱的拉普拉斯。-1 V 2g _ 9.8 V 2H要求大氣是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)即一S1 hh ，還要考慮固定點(diǎn)位勢(shì)或位勢(shì)高度變化在x，y，p方向按正弦波變化。aH aKK四 告袂、7 .曲率項(xiàng)an as，散合項(xiàng)s asan，疏密項(xiàng)as Ian2 /8.變壓表示，長(zhǎng)軸與變壓（高）升度方向之間。三、綜合題。（48分）1.）實(shí)際工作

21、中，不觀測(cè)空氣密度“P”，在等壓面分析中，研究大氣運(yùn)動(dòng) 不需要非觀測(cè)值空氣密度“ P ”，而在等高面分析中，研究大氣運(yùn)動(dòng)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。1 7 d 9.8 G）等壓面分析中計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)簡(jiǎn)單七一亍八任亍八 尸，而在/ = k aV P等高面分析中計(jì)算地轉(zhuǎn)風(fēng)*弁 多一個(gè)變量P，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P的變化。*3）等壓面分析計(jì)算水平氣壓梯度力簡(jiǎn)單，G = -Vy=-9.8V.H，而等高G 1 v p面分析計(jì)算水平氣壓梯度力P h多一個(gè)“P ”。v . p =（4）等壓面分析水平散度簡(jiǎn)單，取決于垂直運(yùn)動(dòng)分布七 伽，而等V 一 _1 dP dw高面分析水平散度多密度P變化，即”七 P出