成信工天氣學(xué)原理課件01大氣運(yùn)動(dòng)的基本特征-2大氣運(yùn)動(dòng)方程

第2節(jié)大氣運(yùn)動(dòng)方程一.標(biāo)準(zhǔn)坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)方程(局地直角坐標(biāo)系)分量形式：1.尺度簡(jiǎn)化大氣運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的分類(lèi)水平尺度(水平范圍所占有的空間)時(shí)間尺度行星尺度104km周大尺度103km幾天中尺度102km1天小尺度10km幾小時(shí)2.大尺度系統(tǒng)的簡(jiǎn)化方程

一級(jí)簡(jiǎn)化方程(最大項(xiàng),次大項(xiàng))

零級(jí)簡(jiǎn)化方程(最大項(xiàng))大尺度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的特征(中高緯): 1.準(zhǔn)水平ω→0 2.準(zhǔn)靜力平衡 3.準(zhǔn)地轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)偏向力與氣壓梯度力相平衡 4.自由大氣F→0

二、P坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)方程

z坐標(biāo)系：(x,y,z,t)來(lái)表示空間點(diǎn)的位置

p坐標(biāo)系：(x,y,p,t)來(lái)表示空間點(diǎn)的位置

1.等高面圖的概念

a.等高面：空間高度相同的點(diǎn)組成的面等高面為平面,面上高度處處相等,但氣壓不等

b.等壓面：氣壓相等的點(diǎn)組成的面等壓面為曲面,氣壓相等,但海拔高度不等

所以等壓面圖分析高度場(chǎng)——高空?qǐng)D等高面圖分析氣壓場(chǎng)——地面圖顯示氣壓場(chǎng)形勢(shì)等壓面圖的優(yōu)點(diǎn)：氣壓面是個(gè)常數(shù)，公式得到簡(jiǎn)化例如狀態(tài)方程

P、T為單值函數(shù)，可以討論兩者間的變化關(guān)系又如位溫2,等壓面圖的高度單位(位勢(shì)高度)幾何米、位勢(shì)米、位勢(shì)能mgh重力勢(shì)能(位勢(shì))——單位質(zhì)量空氣由海平面上升到z高 度時(shí),克服重力所做的功表達(dá)式:單位：焦耳/千克

g=const1位勢(shì)米

因?yàn)楫?dāng)z=1米Φ=9.8焦/千克所以認(rèn)為定義一位勢(shì)米就是9.8焦/千克位勢(shì)高度:

g=9.8常數(shù)

等位勢(shì)面的優(yōu)點(diǎn):等位勢(shì)面不平行于等幾何面,只在海平面上重合等位勢(shì)面處處與重力方向垂直,無(wú)重力分量——相當(dāng)于是空中水平面

3,z坐標(biāo)系與p坐標(biāo)系的關(guān)系

a.關(guān)系式

垂直方向水平方向

水平氣壓梯度力的大小表示等壓面坡度的大小二層等壓面上：位勢(shì)梯度～梯度力～地轉(zhuǎn)風(fēng)相等二層等高面上：氣壓梯度梯度力地轉(zhuǎn)風(fēng)b.垂直速度:

z系:p系:

關(guān)系式

上升運(yùn)動(dòng):w