《天氣學原理》復習題

1、1天氣學原理復習題1、站在轉動的地球上觀測單位質量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達式及意義如、站在轉動的地球上觀測單位質量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達式及意義如何？何？答：氣壓梯度力、地心引力、慣性離心力、重力、地轉偏向力及摩擦力的分析（1）、氣壓梯度力：當氣壓分布不均勻時，單位質量氣塊上受到的凈壓力稱為氣壓梯度力。表達式：拉普拉斯算子：拉普拉斯算子：▽p為氣壓梯度，由氣壓分布不均勻造成。為氣壓梯度，由氣壓分布不均勻造成

2、。G的大小與的大小與ρ成反比，與▽成反比，與▽p的大小成正比的大小成正比G的方向垂直等壓線，由高壓指向低壓的方向垂直等壓線，由高壓指向低壓（2）、地心引力、地心引力：地球對單位質量的空氣塊所施加的萬有引力。表達式：表達式：其中：K：萬有引力常量，M：地球質量，a：空氣塊到地心的距離大?。捍笮。翰蛔?，常數方向：不變，常數方向：指向地心。指向地心。（3）.摩擦力：單位質量空氣所受到的凈粘滯力。摩擦力：單位質量空氣所受到的凈粘滯力。表達式：表

3、達式：其中：其中：為粘滯系數為粘滯系數大氣為低粘性流體，一般只在行星邊界層（摩擦層）考慮摩擦大氣為低粘性流體，一般只在行星邊界層（摩擦層）考慮摩擦作用，自由大氣中則忽略摩擦作用。作用，自由大氣中則忽略摩擦作用。（4）、視示力：由旋轉坐標系的加速作用而假想的力（慣性離心力、地轉偏向力）、視示力：由旋轉坐標系的加速作用而假想的力（慣性離心力、地轉偏向力）1.慣性離心力：觀測者站在旋轉地球外觀測單位質量空氣塊所受到一個向心力的作用，但慣性離心

4、力：觀測者站在旋轉地球外觀測單位質量空氣塊所受到一個向心力的作用，但站在轉動地球上（站在轉動地球上（）觀測它的運動，發(fā)現它是靜止的觀測它的運動，發(fā)現它是靜止的（），這必然引入一個與向心力大小相同，方向相反的力，此力稱為慣性，這必然引入一個與向心力大小相同，方向相反的力，此力稱為慣性離心力。離心力。表達式：表達式：大?。号c緯圈半徑成正比，即：與緯度成反比大?。号c緯圈半徑成正比，即：與緯度成反比；方向：在緯圈平面內，垂直地軸指向外；方向：在

5、緯圈平面內，垂直地軸指向外2.地轉偏向力地轉偏向力(科氏力）科氏力）觀測者站在旋轉地球上觀測單位質量空氣塊運動（觀測者站在旋轉地球上觀測單位質量空氣塊運動（），發(fā)現在北半球有一個向右，發(fā)現在北半球有一個向右偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉偏向力，又名科氏力。偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉偏向力，又名科氏力。表達式：表達式：VA???????2地轉偏向力的大小：（地轉偏向力的大?。海?）與相對速度）與相對速度|V|大小成

6、正比（因角速度為常大小成正比（因角速度為常數）數）；當；當|V|=0時，時，A=0，只有在做相對運動時，，只有在做相對運動時，A才存在。才存在。（2）與速度夾角也成正比。）與速度夾角也成正比。水平地轉偏向力：大氣中垂直運動一般也較小，氣塊主要受水平地轉偏向力：大氣中垂直運動一般也較小，氣塊主要受x方向和方向和y方向地轉偏向力，方向地轉偏向力，即：水平地轉偏向力的影響。即：水平地轉偏向力的影響。地轉偏向力方向：與垂直地軸和速度方向垂直，只

7、能改變氣塊的運動方向，不能改變其大地轉偏向力方向：與垂直地軸和速度方向垂直，只能改變氣塊的運動方向，不能改變其大小。在不考慮小。在不考慮w和Az的情況下，在北半球，地轉偏向力指向運動方向右側，在南半球，的情況下，在北半球，地轉偏向力指向運動方向右側，在南半球，地轉偏向力指向運動方向左側。地轉偏向力指向運動方向左側。1Gp??????ijkxyz?????????????02KMRGaR?????????????2()CRR???????

8、???????????34、質量通量散度和速度散度定義。、質量通量散度和速度散度定義。質量散度形式的連續(xù)方程:速度散度形式的連續(xù)方程：不可壓縮流體的連續(xù)方程：單位時間通過固定的單位體積的質量改變量，稱為質量通量散度。大于零，表示凈流出，質量減少；小于零，表示凈流入，質量增加。稱為速度散度，表示流體在單位時間內體積的相對膨脹率。大于零，體積膨脹，稱為輻散，表示流出；小于零，體積縮小，稱為輻合，表示流入。5、溫度平流（冷平流、暖平流）示意圖

9、、溫度平流（冷平流、暖平流）示意圖當時，稱為暖平流，夾角為銳角，風從高溫吹向低溫；當時，稱為冷平流，夾角為鈍角，風從低溫吹向高溫。6、地轉風、梯度風、熱成風定義和性質（方向）、地轉風、梯度風、熱成風定義和性質（方向）空氣塊直線運動，在水平氣壓梯度力和水平地轉偏向力平衡的作用下，風沿等壓線或等位勢線吹，背風而立氣壓高的在右。地轉風的物理本質：水平氣壓梯度力和柯氏力平衡，風沿等壓線（等高線、等位勢線）吹，背風而立氣壓高在右。地轉風性質1)地

10、轉風是在不考慮摩擦力、加速度以及垂直速度的條件下，水平方向上氣壓梯度力與地轉偏向力相平衡(地轉平衡)時的大氣運動(即自由大氣水平勻速直線運動)地轉風是對中緯度自由大氣中大尺度系統(tǒng)中水平氣流的一種近似（一般兩者相差30%以下）(2)地轉風的大小與水平氣壓梯度力大小成正比即與水平氣壓(位勢)梯度大小成正比例：等壓面圖上氣壓梯度力與等高線和風速的關系(3)地轉風的大小與地轉參數f的大小成反比即與緯度高低成反比。但在赤道上?=0地轉平衡不成立。