動(dòng)力氣象總復(fù)習(xí)1

1、PAGE 第5頁(yè)總復(fù)習(xí)一，方程組物理定律：控制大氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力、熱力過(guò)程是什么？運(yùn)動(dòng)學(xué)方程：牛頓第二定律；連續(xù)性方程：質(zhì)量守恒；熱力學(xué)方程、狀態(tài)方程、能量方程：各項(xiàng)意義：影響大氣運(yùn)動(dòng)的因子加熱不均勻T分布不均勻P不均勻趨動(dòng)大氣運(yùn)動(dòng)。z坐標(biāo)系。二，尺度分析：方法特征量： 3，無(wú)量綱數(shù)： Ro數(shù)：定義、應(yīng)用。4，大尺度大氣運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)： 什么是地轉(zhuǎn)、準(zhǔn)地轉(zhuǎn)？5，正壓大氣、斜壓大氣、熱成風(fēng)：定義上下配置不同，熱成風(fēng)不等于0天氣學(xué)意義作業(yè)：1、（1）何為Ro數(shù)？大尺度大氣運(yùn)動(dòng)的Ro數(shù)為多大？大尺度大氣運(yùn)動(dòng)的主要特征是什么？（2）何為Ro數(shù)？請(qǐng)利用Rossby數(shù)，分別判斷中高緯度大尺度大氣運(yùn)動(dòng)、中小尺度和熱

2、帶大尺度大氣運(yùn)動(dòng)為何種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？2、正壓大氣和斜壓大氣概念3、地轉(zhuǎn)風(fēng)概念4、下面地面系統(tǒng)，高層有哪幾種可能配置？ D G5、何為斜壓大氣？請(qǐng)說(shuō)明在天氣圖上如何分別根據(jù)溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)結(jié)構(gòu)判斷斜壓大氣性的強(qiáng)弱？6、何為熱成風(fēng)？請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明熱成風(fēng)是由于大氣的斜壓性所引起，并由此說(shuō)明大氣大尺度動(dòng)力系統(tǒng)與熱力系統(tǒng)在天氣圖上的主要表現(xiàn)特征，并舉出實(shí)例。三，渦度方程：1，渦度是什么？渦度方程：各項(xiàng)意義（引起渦度、天氣系統(tǒng)變化的因子）這些因子是什么，產(chǎn)生機(jī)制是什么，對(duì)天氣系統(tǒng)的影響，何時(shí)重要、何時(shí)次要。了解天氣系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展機(jī)制。2，位渦方程；什么是位渦由熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)過(guò)程組合而成的量；位渦守恒絕熱無(wú)摩擦。應(yīng)用

3、：過(guò)山（大尺度）氣流： 沒有熱力過(guò)程，沒有體現(xiàn)位渦特點(diǎn)。 引起3，什么是平面近似？作業(yè)：1、正壓大氣中渦度方程 物理意義是什么？解釋說(shuō)明系統(tǒng)有輻合、輻散運(yùn)動(dòng)和整體做南北運(yùn)動(dòng)時(shí)渦度的變化。2、請(qǐng)說(shuō)明一個(gè)氣旋系統(tǒng)作輻合運(yùn)動(dòng)和向南運(yùn)動(dòng)時(shí)，其強(qiáng)度將會(huì)加強(qiáng)。3、平面近似、效應(yīng)4、位渦守恒條件是什么？并應(yīng)用位渦守恒原理解釋過(guò)山（大尺度）氣流渦度變化。四，邊界層：研究耗散問(wèn)題湍流邊界層1，大氣分層：根據(jù)什么分？地面對(duì)大氣的影響湍流粘性力大小如何分？各層特點(diǎn)（動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)）是什么？2，處理湍流對(duì)平均運(yùn)動(dòng)的影響： 湍流通量湍流粘性應(yīng)力 湍流引起動(dòng)量輸送、熱量輸送。脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)的解釋、處理參數(shù)化混合長(zhǎng)理論什么是

4、混合長(zhǎng)？什么是混合長(zhǎng)理論？參數(shù)化結(jié)果：脈動(dòng)量二次乘積項(xiàng)，最后用平均量表示。e.g.3，湍流發(fā)展判據(jù)Ri數(shù)1）層結(jié)：穩(wěn)定層結(jié)（凈浮力與位移相反，作負(fù)功，抑制湍流發(fā)展）、中性層結(jié)、不穩(wěn)定層結(jié)。2）平均運(yùn)動(dòng)：總是有利于湍流發(fā)展。4，常值通量層？摩擦速度，摩擦速度方程？粗糙度？求風(fēng)廓線？中性層結(jié)對(duì)數(shù)律；非中性層結(jié)指數(shù)律。5，上部摩擦層：1）三力平衡：湍流連續(xù)力很重要，與壓力梯度力、科氏力同量級(jí)風(fēng)壓關(guān)系：穿越等壓線，指向低壓一側(cè)2）風(fēng)隨高度的分布Ekman螺線？梯度風(fēng)高度：風(fēng)向第一次與地轉(zhuǎn)風(fēng)向一致；應(yīng)用中湍流粘性力的6，自由大氣旋轉(zhuǎn)減弱：Ekman抽吸二級(jí)環(huán)流旋轉(zhuǎn)減弱：共同的物理機(jī)制。“前提”：邊界層中

5、，在三力平衡下，風(fēng)要指向低壓一側(cè)，在氣旋區(qū)產(chǎn)生輻合上升，反氣旋輻散下沉，在邊界層頂產(chǎn)生垂直運(yùn)動(dòng)，稱為Ekman抽吸。相應(yīng)的，自由大氣中。這樣，就在垂直面內(nèi)產(chǎn)生了一個(gè)閉合環(huán)流，稱為二級(jí)環(huán)流。由于二級(jí)環(huán)流的作用，把動(dòng)量小的從邊界層輸送到自由大氣，把動(dòng)量大的從自由大氣輸送到邊界層中，這樣就把角動(dòng)量從自由大氣從邊界層輸送，引起自由大氣旋轉(zhuǎn)減弱。作業(yè)：大氣如何分層？依據(jù)是什么？各層有何特點(diǎn)？Tzx=物理含義？混合長(zhǎng)概念穩(wěn)定層結(jié)和不穩(wěn)定層結(jié)；凈浮力湍流運(yùn)動(dòng)發(fā)展判據(jù)理查森數(shù)常值通量層概念；中性層結(jié)和非中性層結(jié)下近地面層風(fēng)隨高度變化滿足何定律？上部摩擦層動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)？風(fēng)隨高度變化滿足何定律？Ekman螺線概念。

6、試證明上部摩擦層中，運(yùn)動(dòng)將穿越等壓線指向低壓一側(cè)。已知上部摩擦層中某層上的實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)如圖所示，請(qǐng)分析該層上湍流粘性力的方向？梯度風(fēng)高度定義：風(fēng)向第一次與地轉(zhuǎn)風(fēng)向一致的高度 Ekman抽吸與二級(jí)環(huán)流請(qǐng)敘述大氣旋轉(zhuǎn)減弱的物理機(jī)制12、已知：。試從物理上說(shuō)明，當(dāng)時(shí)，大氣層結(jié)是不穩(wěn)定的。五，能量學(xué)能量形態(tài)無(wú)限高氣柱的位能內(nèi)能的關(guān)系。全位能？有效位能？質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能方程如何推導(dǎo)？”運(yùn)動(dòng)方程”引起動(dòng)能變化的機(jī)制：壓力梯度力的作用。4，閉合系統(tǒng)：什么是？特點(diǎn)：沒有通過(guò)運(yùn)動(dòng)形式引起的物流交換；所有通量都等于0。（全位能A與動(dòng)能K:AK）閉合系統(tǒng)能量守恒絕熱無(wú)摩擦轉(zhuǎn)化條件：必要條件是垂直運(yùn)動(dòng)；暖空氣輸送，冷空氣

7、下沉，全位能向動(dòng)能轉(zhuǎn)化。作業(yè)：1、大氣中有哪幾種能量形式？?jī)?nèi)能與位能的關(guān)系2、全位能和有效位能概念；緯向平均運(yùn)動(dòng)3、閉合系統(tǒng)中動(dòng)能與全位能發(fā)生轉(zhuǎn)換的必要條件是什么？何時(shí)動(dòng)能向全位能轉(zhuǎn)換？何時(shí)全位能向動(dòng)能轉(zhuǎn)換？4、，;物理意義5、根據(jù)實(shí)際大氣北半球中高緯度大氣環(huán)流和天氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（斜槽結(jié)構(gòu)），利用下式說(shuō)明擾動(dòng)運(yùn)動(dòng)動(dòng)能將向平均運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換。，其中符號(hào)同慣常意義。6、根據(jù)實(shí)際大氣北半球中高緯度氣壓場(chǎng)和溫度場(chǎng)的配置，利用下式說(shuō)明擾動(dòng)有效位能將向擾動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換。，其中符號(hào)同慣常意義。7、已知閉合系統(tǒng)動(dòng)能方程和全位能方程，由此討論閉合系統(tǒng)全位能與內(nèi)能轉(zhuǎn)換的物理機(jī)制。8、請(qǐng)敘述大型渦旋在實(shí)際大氣能量循環(huán)中的重

8、要作用。PAGE 1PAGE 7六，波動(dòng)學(xué)主流理論。槽脊，長(zhǎng)波，短波波動(dòng)中的術(shù)語(yǔ)。1，波動(dòng)概念：振蕩機(jī)制回復(fù)機(jī)制（負(fù)反饋機(jī)制）傳播機(jī)制質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)間的相互聯(lián)系。特點(diǎn)：空間、時(shí)間上周期變化。波參數(shù)：有哪些？定義？關(guān)系？求波解？單波：討論波動(dòng)傳播問(wèn)題，不能討論波的發(fā)展。群速度波群群速度2，微擾動(dòng)的線性化方法：基本思想、假設(shè)？如何做？3，基本方程中有哪些波？各種波的機(jī)制、性質(zhì)？濾波條件？重力內(nèi)波浮力振蕩（體現(xiàn)產(chǎn)生機(jī)制）效應(yīng)（體現(xiàn)Rossby波產(chǎn)生機(jī)制）重力外波用自由面h體現(xiàn)的連續(xù)方程h變化，引起輻合輻散傳播機(jī)制。上游效應(yīng)4，會(huì)解：重力外波，大氣長(zhǎng)波 物理（氣象）模型、數(shù)學(xué)模型、線性化、設(shè)波解、本征值、求波速c、討論氣象意義濾波概念：掌握思想。作業(yè)：1、頻散波和非頻散波；相速度和群速度；上游效應(yīng)和下游效應(yīng) 2、已知自由表面高度為h的均質(zhì)不可壓縮大氣滿足方程：，請(qǐng)推導(dǎo)之并說(shuō)出該方程的物理意義。3、已知自由表面高度為h的均質(zhì)不可壓大氣滿足下式: 其中符號(hào)同慣常意義。請(qǐng)說(shuō)出重力外波傳播的物理機(jī)制。導(dǎo)出重力外波的波速公式，并討論之。4、已知方程： 其中：各符號(hào)同慣常意義。（1）由上式導(dǎo)出Rossby波的波速和群速公式，并討論之。（2）請(qǐng)說(shuō)出Rossby波的主要特征及其形成的物理機(jī)制。5、何謂-效應(yīng)？很據(jù)Rossby波的