天气学原理重点
天原复习题
1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些？各作用力定义、表达式及意义如何？ 答：气压梯度力、地心引力、惯性离心力、重力、地转偏向力及摩擦力的分析
因地球为椭球体，重力与地面垂直，无指向赤道的分量。重力在赤道最小，极地最大。纬度45度海平面的重力加速度为： g=9.806m/s2重力是垂直方向上的，而大气运动是准水平的； 科氏力始终垂直于速度方向，故只改变方向，不作功； 所以，引起大气运动的最重要作用是：由于压力分布不均匀而产生的压力梯度力（热力作用引起的） 。
2、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？
地转偏向力的大小：（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常 数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A 才存在。（2）与速度夹角也成正比。
水平地转偏向力：大气中垂直运动一般也较小，气块主要受x 方向和y 方向地转偏向力，即：水平地转偏向力的影响。
地转偏向力方向：与垂直地轴和速度方向垂直，只能改变气块的运动方向，不能改变其大小。在不考虑w 和Az 的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。
2、科氏力是怎样产生的，与速度的关系如何，南北半球有何区别？ 观测者站在旋转地球上观测单位质量空气块运动（ ），发现在北半球有一个向右偏的力，在南半球向左偏的力。称此力为地转偏向力，又名科氏力。 表达式：V A ?Ω-=2
（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常 数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A 才存在。（2）与速度夹角也成正比。
在不考虑w 和Az 的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。
3、大尺度系统运动遵循什么规律？
4
、质量通量散度和速度散度定义。
质量散度形式的连续方程:
速度散度形式的连续方程：
()
0V t ρρ?+??=?10d V dt ρρ+??=()
V ρ??
不可压缩流体的连续方程： 单位时间通过固定的单位体积的质量改变量，称为质量通量散度。 大于零，表示净流出，质量减少；小于零，表示净流入，质量增加。
称为速度散度，表示流体在单位时间内体积的相对膨胀率。
大于零，体积膨胀，称为辐散，表示流出；小于零，体积缩小，称为辐合，表示流入。
流线与轨迹（1） 定义流线：是指在某一固定时刻，处处与风向相切并指向气流方向的曲线。轨迹：是指在某一段时间内个别空气块运动的路径。
（2）流线能表现在某一时刻的天气图上，而 轨迹却不能。所以日常中，等压线、等高线近似为流线，不能当作轨迹线。
热成风：a.上下两层地转风的矢量差，称为这两层之间的热成风。b.地转风随高度的变化，称为热成风。
（1） 适用范围：北半球中高纬度地区，自由大气中大尺度系统。
（2） 大小：a ． 与纬度成反比，与等厚度线的疏密成正比b ． 与纬度、等压面差距、温度有关（3） 方向热成风沿气层的等厚度线（等平均温度线）吹，背风而立，厚度（平均温度）高的在右。
8、在北半球大尺度系统运动中，气压场有低（高）中心存在，周围风为什么是逆（顺）时针旋转？ 高压周围的风场是顺时针旋转，低压周围的风场是逆时针旋转。
证明：高压中心存在，水平气压梯度力由内向外，惯性离心力由内向外，为使三力平衡，水平地转偏向力必定由外向内，因为水平地转偏向力垂直速度右偏，所以风顺时针旋转；
低压中心存在，水平气压梯度力由外向内，惯性离心力由内向外，惯性离心力为小量，为使三力平衡，水平地转偏向力必定由内向外，因为水平地转偏向力垂直速度右偏，所以风逆时针旋转。
9、为什么可以看到有很强的低压发展（如台风和气旋），而高压不能发展很强？（书上41-43）
10、正压大气、斜压大气含义是什么？热成风为什么会发生在斜压大气中？
正压大气：密度仅为气压的函数，ρ= ρ（p ）。等压面、等密度面和等温面重合在一起 ，等压面上
温度梯度为零，地转风不随高度变化 0p V g =?? ，无热成风.
斜压大气：密度是气压和温度的函数ρ= ρ（p ，T ）等压面与等密度面或等温面相交，等压面上温度
梯度不为零 地转风随高度变化 0p V g ≠?? ，有热成风
热成风存在于斜压大气中
11、画图说明在自由大气中某个气层中，当风随高度增加呈逆时针旋转，该气层有冷平流，当风随高度增加呈顺时针旋转，该气层有暖平流？
风随高度顺时针变化-----暖平流
风随高度逆时针变化-----冷平流
根据P0、P1层上地转风的方向定出 热成风方向，根据背风而立高温在右，画出等温度线。根据地转风方向和等温度配置情况可知气层间温度平流是冷是暖。
12、上层风逆转，下层风顺转，气层是稳定还是不稳定？上层风顺转，下层风逆转，气层是稳定还是不稳定？为什么？
上层风逆转，下层风顺转，气层不稳定，因为上层风逆转有冷平流，上层温度降低，而下层风顺转有暖平流，下层温度升高，下暖上冷，暖空气上升，冷空气下沉，所以不稳定。
上层风顺转，下层风逆转，气层稳定，因为上层风顺转有暖平流，上层温度升高，下层风逆转有冷平流，下层温度降低，下冷上热，所以稳定。
0u v w x y z
???++=???V ??
13、地转偏差对水平速度散度及垂直运动有何作用
14、地转偏差重要性表现在何处？解释摩擦层和自由大气中地转偏差物理意义
地转偏差定：:实际风与地转风的矢量差称为地转偏差 ，地转偏差很小，但很重要：
（1）引起 的变化 地转偏差对大气运动的演变有极为重要的作用。地转偏差使空气微团穿越等压线引起质量的重新分布，造成风压场的变化，是天气系统演变的一个动力因子。
（2）可以引起辐散和辐合
地转偏差的辐散或辐合实际是水平风的辐散或辐合。 摩擦层中的地转偏差F k f V V D g ?-=-=1
地转偏差指向摩擦力方向右侧。摩擦层中由于摩擦作用，低压辐合上升，高压辐散下沉。 北半球,摩擦层中,风向指向低压
自由大气中的地转偏差，加速度引起的地转偏差D
地转偏差垂直于加速度的方向，并指向加速度方向的左方(图1.35)，其大小为：
15、在讨论地转偏差时，反映在自由大气中的低层和高层各以什么为主？
16、解释处在高空槽前脊后这块区域高低层辐合辐散情况（要求用地转偏差概念解释）
由于槽脊自西向东移动，槽前脊后必有负变压发生，有变压风的辐合；槽后脊前有正变压发生，有变压风的辐散。
槽前脊后区有切向地转偏差辐散，槽后脊前区有切向地转偏差辐合。
由于槽前脊后的上部等高线辐合有指向低压的法向地转偏差，下部等高线辐散有指向高压的法向地转偏差，所以槽前脊后有法向地转偏差的辐散，而槽后脊前有法向地转偏差的辐合。 一般来说，中纬度对流层中，高层以法向和切向地转偏差造成的辐合辐散为主，低层以变压风造成的辐合辐散为主，所以在高层槽前脊后辐散，槽后脊前辐合；在低层槽前脊后辐合，槽后脊前辐散。因此，槽前脊后低层辐合，高层辐散，有上升运动；槽后脊前低层辐散，高层辐合，有下沉运动
1、 气团的概念。锋，锋面，锋线，锋区含义是什么？
1.定义：气象要素分布比较均匀的大范围的空气团。
2.尺度：水平方向数千公里，垂直范围可达几公里到十几公里，
3.气团控制的天气：水平方向：天气现象基本相同，温湿分布均匀；垂直方向：气象要素分布相同（包括稳定度）
1、锋： 冷暖气团相遇，存在一个狭窄的过渡带，此过渡带随高度向冷区倾斜，称此过渡带为锋。
2、锋面：在近地面层中过渡带宽约数十公里，在高层可达200-400公 里。宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。人们常把它近似地看成一个面，即锋面。
靠近暖气团一侧的界面叫锋的上界，靠近冷气团一侧的界面叫锋的下界。上界和下界的水平距离称为锋的宽度。
3、锋区： 锋面与空中某一平面相交的区域称为锋区(上界和下界之间的区域)。
4、锋线：锋面与地面的交线。
3、锋在空间状态为什么会随高度往冷的方向倾斜？
h V
t
??0h g V h g h h h h g h h h V D V V D V V D ??==+???=??+?????=??
t0时刻，冷暖不均，ρ冷〉ρ暖，p 冷〉p 暖，水平气压梯度由冷指向暖，在水平气压梯度力的作用下，空气由冷侧向暖侧运动，如图所示，地转偏向力A 垂直速度偏向右。
随着时间的推移，冷空气逐渐楔入暖气团下方，抬举暖气团的力逐渐减弱，如图。
到某一时刻，抬举力为零，锋维持倾斜状态，向冷的一侧倾斜。
4、对锋面坡度公式进行讨论
以密度一级不连续模拟锋面，锋面坡度与其附近的气压场、风场和变压场特征
1.锋面坡度公式
由密度一级不连续，则有：锋区存在，锋区附近密度一级不连续，气压二级不连续
x x x P x P g tg x x x P x P g
tg F L F L L N F N F N ??-????-??=??-????-??=ρραρρα2222222211
2.密度一级不连续模拟锋面，锋面附近气压场和风场特征
气压场：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，反气旋式曲率比锋区外小得多
锋附近水平方向风场特征： 风场呈气旋性弯曲或 气旋性切变
锋附近风场垂直分布特征：锋区中温度水平梯度大于两侧，锋区中热成风比锋区外大得多，所以风垂直切变大风随高度顺转，暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区；风随高度逆转，冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区；热成风很大而无明显平流，可能是静止锋。
变压场特征：变压梯度不连续，变压风也不连续；地面锋区中，等变压线密集，锋区外，等变压线稀疏，变压值比较小。
5、请用锋面坡度公式解释锋面附近气压分布特征
气压场：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，反气旋式曲率比锋区外小得多
6、锋面附近要素场的特征是什么？锋面附近气压场、变压场、风场特征如何？（以密度零级和一级不连续不连续模拟锋面）
一、锋面附近温度场的特征
1、水平温度场特征
①地面图： 锋附近温度水平梯度大，平均约5-6 ℃/100公里
②高空图：高空锋区为等温线的密集带，该密集带向冷区倾斜，与地面锋线平行。锢囚锋在高空图上有暖舌，暖舌两侧等温线密集。
应用：根据高空图锋区内等温线密集度确定锋区强度、地面锋线位置，等压面上冷暖平流确定锋的类型
2垂直方向：锋区内温度垂直梯度小，逆温、等温或递减率小，两侧气团内温度随高度递减，冷暖气团温差越大，锋面逆温越强或过渡区越窄，通过锋区时等温线弯折越厉害
3锋附近的位温特征：位温随高度增大的快，锋区水平等位温线密集见图（2.6）
2、气压场特征：锋面两侧气压连续，密度不连续，气压梯度不连续：冷气团中气压梯度大于暖气团中气压梯度
应用：等压线通过锋线，风呈气旋弯曲，锋面处等压线有折角，折角指向气压高的一侧
3 变压场特征变压场是某一位面，空间各点气压随时间的变化
冷锋、暖锋均是锋前变压代数值小于锋后变压代数值
暖锋前地面减压
冷锋后地面加压
冷锋前暖锋后，静止锋附近：变压不明显
即：暖锋前变压代数值小于暖锋后变压代数值，暖锋前地面减压
同理：有冷锋前变压代数值小于冷锋后变压代数值，冷锋后地面加压
在平坦的地面上垂直速度为零时，地面气压变化由热力因子和动力因子造成：
暖锋前地面减压（暖平流）
冷锋后地面加压（冷平流）冷锋前暖锋后，静止锋附近：变压不明显
散度总和辐散，则地面气压下降
散度总和辐合，则地面气压上升
3 风场特征
水平：锋线附近风场具有气旋性切变，地面摩擦作用可使这种气旋式切变更加明显，并导致锋线附近强的风场辐合。
垂直：暖锋附近风向随高度顺转，冷锋附近风向随高度逆转
二、以密度的零级不连续模拟锋面时，锋面附近风场气压场和变压场的特征
锋面有坡度、气象要素有突变：
温度、气压、风、锋面附近天气变化剧烈
由密度一级不连续，则有：锋区存在，锋区附近密度一级不连续，气压二级不连续
气压场：锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，反气旋式曲率比锋区外小得多
锋附近水平方向风场特征：风场呈气旋性弯曲或气旋性切变
锋附近风场垂直分布特征：锋区中温度水平梯度大于两侧，锋区中热成风比锋区外大得多，所以风垂直切变大风随高度顺转，暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区；风随高度逆转，冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区；热成风很大而无明显平流，可能是静止锋。
变压场特征：变压梯度不连续，变压风也不连续；地面锋区中，等变压线密集，锋区外，等变压线稀疏，变压值比较小。
7、风随高度逆转快为什么可能有冷锋通过？同样，风随高度顺转快为什么表示可能有暖锋即将来临？
风随高度顺转，暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区；风随高度逆转，冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区；热成风很大而无明显平流，可能是静止锋
8、如何在单站高空风分析图上判断测站上空，有无锋、锋的性质及其走向？
高空测风资料的应用（单站测风）：热成风方向大致代表锋的走向
根据风向随高度的转变确定锋的性质
原点与代表锋面的热成风的垂线代表锋的移向和速度风随高度顺转，暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区；风随高度逆转，冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区；热成风很大而无明显平流，可能是静止锋。
9、锋生函数，锋生条件是什么？并用锋生，锋消公式讨论稳定及不稳定大气中，冷锋上山、下山是加强还是减弱？（注意讨论中包含物理解释）
锋生：指密度不连续性形成的一种过程或指已经有的一条锋面，其温度或位温水平梯度加大的过程。
锋消：指作用相反的过程。
2.锋生函数的推导)(n T dt d F =
F>0表示有锋生作用，温度水平梯度加大
F<0表示有锋消作用，温度水平梯度减小 锋面生成条件0,0,022n F n F F
锋面消失条件0,0,022>??=?? 4.锋生函数分析??? ????= n T dt d F γn w n T n V dt dT n n ??+?????-??? ????= n w n V T dt dQ n C F d n n p ??--??-??=)()(1γγ F2. 稳定度与垂直运动项a)稳定大气 锋消 锋生 冷锋上山、下山， 锋消 ，冷锋上山：其上空有等温线密集带，靠近其暖一侧有上升运动，上升绝热膨胀冷却，其暖一侧降温，而靠近其冷一侧上升运动很弱或无上升运动，靠近其冷一侧温度无变化，这样密集带等温线变稀疏，所以锋减弱或消失，锋消。 冷锋下山：靠暖的一侧基本无下沉运动，温度无变化；其靠冷一侧，下沉运动很强，温度升高，等温线变稀疏，锋消。 b ）不稳定大气 ， 锋生 锋消 冷锋上山、下山， ，锋生 冷锋上山，靠暖的一侧有强上升运动，大量水蒸气凝结释放潜热，温度升高；而靠近其冷的一侧上升运动很弱或无上升运动，温度变化不大。这样温度密度集带变密。所以锋生。 冷锋下山，靠暖的一侧，上升运动很弱或无上升运动，温度变化不大；而靠近其冷的一侧下沉运动强，以水汽吸收潜热为主，温度降低。这样温度密度集带变密。所以锋生。 10、锋面分析的基本原则？ 历史连续性原则 结合高空锋区：锋随高度向冷区倾斜，地面锋线位于高空等压面上等温线相对密集区的偏暖一侧，据冷暖平流确定锋的性质 分析地面天气图上各气象要素以确定锋的位置 应用卫星云图；应用其他资料 11、我国有几个锋生带？主要锋消区在何处？锋生时要素场的特点如何？ 锋生带概况：南方锋生带：华南到长江流域、 北方锋生带：河西走廊到东北 锋生时的温压场形势 地面气压场形势 锋生时气象要素的变化 锋消概况：我国主要锋消区：青藏高原以东30-40oN 第三章 1、写出地转风涡度在“Z”、“P”坐标系及自然坐标系中表达式 2、 写出绕垂直轴绝对涡度表达式 3、涡度方程各项名称是什么？倾侧项含义是什么？ 二、涡度方程（p 坐标）p 坐标涡度方程 ))(()()())((y v x u f p v x p u y dt f d y v x u f p v x p u y p y f v x f u y v x u t ??+??+-????-????=+??+??+-????-????=??+??+??+??+??+???ωω??ωω?ω??? 绝对涡度个别变化 涡度倾侧项 散度项 2.涡度倾侧项 在斜压大气中出现 d γγ>20,0w F n ?>?20,0w F n ?>>?20,0w F n ?<>?4u v t y p x p ζωω???????=- ????????4 0,0,0V p x t ωζ?????->>?> ?????? 在斜压大气中，风随高度变化，同时垂直速度在水平方向分布不均，使得绕水平轴旋转的空气块发生倾斜，在垂直方向有涡度的变化。 4、在涡度方程讨论中，对于波长L ≤3000KM 、波长L ＞3000KM 的波动,用相对涡度平流输送，地转涡度平流输送定性判断槽脊移动情况 相对涡度平流项 )(y v x u ??+??-?? 槽前脊后：正相对涡度平流 槽后脊前：负相对涡度平流 槽线、脊线：相对涡度平流为0，因为速 槽线、脊线：相对涡度平流为0，因为速度与等涡度线相切 相对涡度平流：相对涡度水平方向分布不均，借助风输送使固定点涡度发生变化。 1 h h V t ζζ???=-?? ????0h h V ζ-??>0h h V ζ-??< 结论： 槽无加深减弱， 向前移动， 即：向东移动。槽线，槽前脊后。脊线，槽后脊前 物理意义： 槽前脊后借助西南风将正相对涡度大的向小的方向输送，使得其固定点正相对涡度增加，在地转偏向力作用下伴随水平辐散，气柱质量减少，地面减压，有负变压中心，地面辐合，这样高空辐散，地面辐合，有上升运动，上升绝热冷却，气柱收缩，高层等压面高度降低，有负变高；相反，槽后脊前引起高层等压面高度增加，槽线处变高为零，所以，槽无加深减弱，向东，即向前移动。 地转涡度平流 北半球， f>0, β>0 槽前脊后 , ,正变高 槽后脊前 , ,负变高 槽线、脊线： ，无变高 结论：槽前脊后有正变高，槽后脊前有负变高，槽线 处变高为零，槽无加深减弱，向后移动即向西移动。 地转涡度平流项的结论与相对平流项相矛盾。 若波长长于3000km ，以第二项（地转涡度平流项）为主，系统稳定或后退； 若波长短于3000km ，以第一项（相对涡度平流项）为主，系统前进。 5、绝对涡度、位势涡度守恒条件是什么？对位势涡度守恒原理要求会应用(气柱上山下山强度变化) 绝对涡度守恒条件：正压大气，无水平辐合辐散。 位势涡度守恒，在西风带中有向东运动， f 不变， =常数 上山，气柱变短，为了保持位势涡度守恒，正涡度减小，有正变高，所以槽和低压减弱，脊和高压增 强； 下山，气柱伸长，为了保持位势涡度守恒，正涡度增大，有负变高，所以槽和低压增强，脊和高压减弱。 物理解释： 在青藏高原西风带中，上（下）山，气柱缩短（伸长），为了保证整层大气的不可压缩性，必伴有水平辐散（合），同时在水平地转偏向力作用下，反气旋（气旋）涡度生成，考虑准地转运动有等压面高度升高（降低），低值系统（高空槽、低中心）减弱（加强），高值系统（高空脊、高中心）加强（减00t H t ζ?>?? ζ??2h V f t ζ???=-?? ????02f x h f y f f V f u v v t x y βζβ?=??=??????=-??=--=- ??????2000H v t t ζ?????< ?????2000H v t t ζ?????< ?????2 000H v t t ζ????=?=?= ?????f H ζ+ 弱）。 6、位势倾向方程及ω方程右端各项名称及物理意义是什么？ 地转涡度和相对涡度的地转风平流 温度平流随高度的变化项 非绝热随高度变 化项 对于一般 波长<3000km 的波，引起位势高度 变化的物理解释： 槽前脊后：借助西南风将正相对涡度从大的往小的方向输送，使得槽前脊后固定点正相对涡度增加，同时在水平地转偏向力作用下伴随水平辐散，引起低层气柱质量减少、降压，出现负变压中心，有变压风辐合；其高层水平辐散，导致上升运动，上升绝热膨胀冷却，低层气柱降温，此气柱收缩，高层等压面高度降低，即 ； 槽后脊前：借助西北风将负相对涡度从大的往小的方向输送，使得槽后脊前固定点负相对涡度增加，同时在水平地转偏向力作用下伴随水平辐合，引起低层气柱质量增加、加压，出现正变压中心，有变压风辐散；其高层水平辐合，导致下沉运动，下沉绝热增温，此气柱膨胀，高层等压面高度升高，即 ； 槽脊线上：变高为零，即 结论：槽脊向东移动即前进，强度无变化。 ω方程 [] dt dQ p c R p V f V p f p f p g g g 222222)()(?-???????????-+????=??+?φ?ωσ 涡度平流随高度的变化项[] )(g g f V p f ?+???? 涡度平流随高度增加（随气压减小）时，有上升运动 [] 0,0)(<>+????ω?g g f V p 涡度平流随高度减小（随气压增加）时，有下沉运动 []0 ,0)(><+???? ω?g g f V p 波长<3000km 的波，以相对涡度随高度变化为主 地面气旋上空高空处在槽前脊后（前），正相对涡度随高度增加，使得固定点正相对涡度随高度增加，同时在水平地转偏向力作用下，伴随水平辐散随高度增加，必伴有上升运动。 地面反气旋上空高空处在槽后脊前，负相对涡度随高度增加，使得固定点负相对涡度随高度增加，同时在水平地转偏向力作用下，伴随水平辐合随高度增加，必伴有下降运动。 222222()()()g g g P f f f R dQ f V f V p t p p C p p dt φφζσσσ??????+=-??++-??-????? 地面气旋反气旋中心涡度平流很弱，高空槽前为正涡度平流，槽后为负涡度平流，所以地面气旋中心对应有上升运动，反气旋中心对应有下沉运动，槽线位置高层和低层的涡度平流都很弱，因此涡度平流随高度变化项对槽线上垂直运动不起作用。 厚度（温度）平流的拉普拉斯 ???????????-p V g φ 2 ，T V p R p V p V g g g ??-=????∝???????????- φφ2 暖平流区有上升运动 0,0<>??-ωT V g 冷平流区有下沉运动 0,0> 低压中心左部与高压中心右部之间上空对应槽线处附近，风随高度逆转，有冷平流，伴有下沉运动。 低压中心右部与高压中心左部之间上空对应脊线处附近，风随高度顺转，有暖平流，伴有上升运动。 非绝热加热的拉普拉斯dt dQ p c R p 2?- 非绝热加热区，有上升运动0,0<>ωdt dQ 非绝热冷却区，有下沉运动0,0><ωdt dQ 加热区，500hPa 等压面升高，温压场不平衡，在气压梯度力作用下，产生水平辐散，为保持质量连续，必产生补偿性上升运动 7、用位势倾向方程解释高空槽及温带气旋变化 对于一般 波长<3000km 的波，引起位势高度 变化的物理解释： 槽前脊后：借助西南风将正相对涡度从大的往小的方向输送，使得槽前脊后固定点正相对涡度增加，同时在水平地转偏向力作用下伴随水平辐散，引起低层气柱质量减少、降压，出现负变压中心，有变压风辐合；其高层水平辐散，导致上升运动，上升绝热膨胀冷却，低层气柱降温，此气柱收缩，高层等压面高度降低，即； 槽后脊前：借助西北风将负相对涡度从大的往小的方向输送，使得槽后脊前固定点负相对涡度增加，同时在水平地转偏向力作用下伴随水平辐合，引起低层气柱质量增加、加压，出现正变压中心，有变压风辐散；其高层水平辐合，导致下沉运动，下沉绝热增温，此气柱膨胀，高层等压面高度升高，即； 槽脊线上：变高为零，即 结论：槽脊向东移动即前进，强度无变化。 8、用ω方程解释地面气旋、反气旋及它们之间上升、下沉运动情况。 波长<3000km的波，以相对涡度随高度变化为主 地面气旋上空高空处在槽前脊后（前），正相对涡度随高度增加，使得固定点正相对涡度随高度增加，同时在水平地转偏向力作用下，伴随水平辐散随高度增加，必伴有上升运动。 地面反气旋上空高空处在槽后脊前，负相对涡度随高度增加，使得固定点负相对涡度随高度增加，同时在水平地转偏向力作用下，伴随水平辐合随高度增加，必伴有下降运动。 地面气旋反气旋中心涡度平流很弱，高空槽前为正涡度平流，槽后为负涡度平流，所以地面气旋中心对应有上升运动，反气旋中心对应有下沉运动，槽线位置高层和低层的涡度平流都很弱，因此涡度平流随高度变化项对槽线上垂直运动不起作用。 9、动力因子、热力因子指的是什么？说明它们对天气系统各起什么作用？ 动力因子（涡度因子）--相对涡度平流 温带气旋主要是在锋区发展起来的，有很大斜压性，温度场位相落后于高度场，高空槽前地面为气旋，槽后地面为反气旋。 结论：动力因子使得高空槽脊移动，地面气旋、反气旋加深发展。 热力因子间接作用：由于槽（脊）线处附近及低层地面都有冷（暖）平流，有降（增）温气柱收缩（膨胀），槽（脊）线处高度降低（增高），振幅加大，即曲率加大，槽前（后）脊后（前）正（负）相对涡度平流输送增大，引起固定点正（负）相对涡度增大，同时在地转偏向力作用下，伴随水平辐散（合）加大，导致大量质量减少（增大），降压（升压），低层地面温带气旋（反气旋）加深发展。 结论：高空槽加深脊加强，地面气旋、反气旋前移。 热力因子（温度平流） 地面： 气旋后部，反气旋前部为冷平流加压 反气旋后部，气旋前部为暖平流减压 气旋中心和反气旋中心没有温度平流，热力因子不起作用 槽前脊后正涡度平流使地面减压 槽后脊前负涡度平流使地面加压 10、温带气旋发展分哪几个阶段？其温压场特征是什么？ 温带气旋生命史四个阶段：波动阶段、发展阶段、锢囚阶段、消亡阶段。 温带气旋左（右）半部与反气旋右（左）半部之间上空对应500hpa槽（脊）线处附近，风随高度逆转（顺转），此气层间有冷（暖）平流（500 h Pa 处也有冷（暖）平流），降（增）温气柱收缩（膨胀），500hpa槽（脊）线处等压面高度降低（增高），槽（脊）线处有负（正）变高，槽（脊）加深。温带气旋左（右）半部与反气旋右（左）半部由于气柱收缩（膨胀），此之间等压面高度增高（降低），即有正（负）变高。温带气旋、反气旋变高为零。 结论：高空槽加深脊加强，地面气旋、反气旋前移。 11、气旋再生、气旋族含义是什么？ 气旋再生：趋于消亡或已经消亡的气旋在一定的条件下又重新发展起来的过程。 有三类：副冷锋加入后再生、气旋入海后再生、两个锢囚气旋合并加强。 气旋族：在同一条锋系上出现的气旋序列 12、北方气旋、南方气旋活动范围在什么地方？在我国境内它们各包括哪些气旋？ 南方气旋（25o-35oN）：江淮气旋和东海气旋 北方气旋（45o-55oN）：蒙古气旋东北气旋、黄河气旋黄海气旋 13、解释倒槽锋生型及静止锋波动产生锋面气旋。 二）江淮气旋：静止锋上波动，倒槽锋生 江淮气旋的倒槽锋生型：北支槽配合地面冷锋和高压向东南移动 南支槽前西南风输送暖湿气流，暖平流作用下地面减压形成倒槽 第四章 1 .什么是大气环流？尺度特征？ 指全球范围的大尺度大气运行的基本状况，水平尺度在数千公里以上，垂直尺度在10公里以上，时间尺度在1-2日以上。是各种不同尺度的天气系统发生发展和移动的背景条件。 2 .对流层中、底部冬季、夏季的主要系统,季节转换的特点？ 对流层中部（500hPa，图4.4） 冬季 三槽：亚洲东岸北美东部欧洲东部 三脊：阿拉斯加西欧沿岸青藏高原北部 槽：北美东亚地中海孟加拉湾东太平洋 副热带高压：海上 夏季:(图4.5) 极区：极涡 中纬：绕极西风 四槽：勘察加半岛北美东部欧洲西海岸贝加尔湖到青藏高原减弱 脊：减弱不清楚 低纬： 副热带高压大大加强：北太平洋北大西洋非洲大陆西部出现闭合对流层底部（海平面气压场） 冬季 阿留申低压冰岛低压 亚洲冷高压北美大陆高压格陵兰大陆高压 夏季 亚洲大陆低压冰岛低压 太平洋副热带高压大西洋副热带高压 格陵兰高压 200hPa以下（12km），无论冬夏，平均温度梯度由赤道指向两极 2 冬季南北温差大于夏季 3 夏季平流层温度梯度由极地指向赤道，冷中心位于赤道 4 无论冬夏，低纬地区对流层顶高于中高纬，两者间有明显断裂 3 .控制大气环流的基本因子？ 控制大气环流的基本因子：太阳辐射、地球自转、地球表面不均匀性、地面摩擦。 4 .三圈环流的形成原因？考点：①会画图，会填空。②极锋锋区与副热带锋区不同点。③三圈环流、东北信风、东南信风是如何产生的？ 太阳辐射：太阳辐射能纬度分布不均，造成对流层南北温差的存在，赤道暖而两极冷。若地面性质一致，而且地球不旋转，会出现从赤道上升在极地下沉的直接热力环流圈。但实际上由于地球自转形成著名的三圈经向环流。 地球自转：由于辐射能收支不平衡造成南北温度差异出现直接热力环流圈，但由于地球自转产生柯氏力，使直接热力环流圈一分为三，形成著名的三圈经向环流。 Hadley 环流的形成： 由于太阳辐射，在对流层内赤道暖，极地冷。根据静力平衡（静力方程）高层必有指向极地的水平气压梯度力存在。空气离开赤道后，在地转偏向力的作用下向东偏转且向北的风速逐渐减小，在30°N附近辐合，下沉到近地面，一部分向北作水平运动，一部分向南作水平运动。向南作水平运动的空气在地转偏向力作用下转为东北风，因为这支风系很稳定，称为东北信风。同理，在南半球有东南信风。这样在赤道近地面辐合（赤道辐合带）上升，构成北半球Hadley环流。 东北信风（NE trade wind）：北半球Hadley环流圈中低层向南的气流，在柯氏力作用下向右偏而形成的一支稳定的风系。 东南信风（SE trade wind）：南半球Hadley环流圈中低层向北的气流，在柯氏力作用下向左偏而形成的一支稳定的风系。 赤道辐合带（热带辐合带）：赤道附近东北信风和东南信风汇合的地带，简称ITCZ(intertropical convergence zone) 极地环流圈的形成 由于太阳辐射纬度分布不均，极地冷，根据静力平衡（静力方程）高层必有较低纬度指向极地的水平气压梯度力存在。在北半球空气块自北纬60°附近上空向北运动，在地转偏向力的作用下向东偏转，高空盛行西风，且向北的风速逐渐减小，在极地辐合下沉到近地面，其中一部分向南作水平运动，同时在地转偏向力作用下向西运动，盛行东风。这支向南的气流是干冷气流，与哈得来环流圈高层辐合下沉至地面而向北运动的暖湿气流相遇，有锋生，在地面上有极锋。暖湿气流在极锋上滑升，有上升运动，构成极地环流。 极锋的定义： 因为在低层的东北气流（来自极地和高纬）一般比较干冷，来自低纬的西南气流一般比较暖湿，这两者相遇便形成了北半球的主要锋区，通常称为极锋。 锋区存在。Ferrel 环流的形成 哈得来环流圈高层在30°N附近辐合下沉至地面，一支暖湿气流向北运动，在地转偏向力作用下转为向东运动，低层盛行西风。暖湿气流在极锋上滑升，有上升运动，在高层有一支气流向南运动，在地转偏向力作用下转为向西运动，高层盛行东风（与实际不符，实际为西风）。且向南的风速逐渐减小，在30°N附近辐合下沉，构成费雷尔环流。哈得来环流中高空来自赤道的暖湿气流与费雷尔环流高空的较干冷的向南运动的气流在30°N附近辐合，有锋生，形成副热带锋区。因为在锋区下方低层地面辐合下沉，所以地面无 极锋：极地环流圈中低层向南的东北风与Hadley环流圈中下沉辐散而向北运动的西南风相遇，干冷与暖湿气流相遇而形成的锋区。 副热带锋区：Hadley环流圈中高层向北运动的暖湿气流与极地环流圈中上升辐散向南的一支较干冷的气流相遇而形成锋区。在对流层上部明显，有副热带急流与之对应。 由以上可以看出：极锋锋区与副热带锋区不同，极锋锋区在60°N附近低层发生，地面高空均有锋区存在，而副热带锋区在30°N附近高层发生，地面没有锋区存在。 5 .三圈环流的维持与角动量交换的关系？ 角动量交换 角动量：在自转的地球上相对于地球表面运动的空气，由于摩擦和山脉的作用空气与转动地球之间产生的转动力矩即角动量 由于地面摩擦和山脉作用，极地和热带东风带得到西风角动量，中高纬西风带损耗西风角动量补充来源：大气内部通过非定常扰动以及Hadley 环流和Ferrel环流输送角动量给大气，使得东风带和西风带得以长期存在 6 .海陆热力分布于东亚大槽的建立？ 地球表面的不均匀性：海陆分布对大气环流的影响 海陆热力差异造成冬季大陆东岸有大槽西岸有脊形成，原因见P161中间那段 季风：随季节而改变风向的风，主要由海陆热力差异造成。 高空急流：在300hPa以上，>=30m/s的风速带。 地形的影响：大地形的动力作用，使气流发生明显的分支、绕流和汇合 上山和下山对槽脊的影响（绝对涡度守恒原理）H为气柱为至对流层定的高度 天气学原理试题（2014.09.11 ） 填空题 1、对流天气一般发生在（条件性不稳定）的情况下，但有时在（上干下湿）的（条件性稳定 层结）条件下，如果有较大的（抬升运动），也可能产生对流天气。 2、在准地转假设下，当正涡度平流随高度（增大时）时，有利于垂直上升运动的发展。 3、中纬度自由大气的大尺度运动，满足水平运动方程的（零级简化方程），即在水平方向 上，（气压梯度力）和（地砖偏向力）平衡。 4、中尺度雨团是由（10km ）左右的降水单体所组成，并伴有（10-4/s ）的低空辐合。 5、较强的东风波在卫星云图上具有较强的（涡旋状云系），有的甚至可发展为（台风）。 6、一般把出现在低空850 和700hpa 等压面上风场上具有（气旋式切变）的不连续线称为切变线。 7、暴雨常发生在低空急流与边界层急流的交点的（北）侧，其几率几乎达到100%。 8、造成我国雨带进退过程中的三个突变期的根本原因是（副热带高压脊线位置的三次突变）。 9、中尺度低压系统主要有两类：（中低压）和（中气旋）。这两种中系统在气压场上都是低 压，其主要区别是在风场上前者（没有明显的气旋式环流），而后者则（有闭合的气旋式环流）。 10、强雷暴与一般雷暴的主要区别表现在系统中的垂直气流的（强度）以及垂直气流的（有 组织程度）和（不对称性）。 11、强雷暴发生、发展的有利条件有：（逆温层）、（前倾槽）、（低层辐合、高层辐散）、（高、低空急流）、（中小尺度系统）。 12、降水的形成一般有三个过程：水汽由源地输送到降水地区，即（水汽条件）；水汽在降水地 区辐合上升，在上升过程中（绝热膨胀冷却凝结成云），即垂直运动条件；云滴增长变为雨滴而 下降，即（云滴增长）条件。 13、东北冷涡天气具有不稳定的特点。因为冷涡在发展阶段，其温压场结构并不完全对称，所以它 的（西部）常有冷空气不断补充南下，在地面图上则常常表现为一条（副冷锋）南移，有利于 冷涡的西、西南、南到东南部位发生（雷阵雨）天气。 14、一般认为，暴雨降在低空急流中心的（左前方），主要是由于急流所在层次的水汽在那里强烈（辐合上升）造成的。 15、常见的对流性天气的触发机制有：天气系统造成的系统性上升运动、（地形抬升作用）和 局地热力抬升作用）。 天原复习题 1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些各作用力定义、表达式及意义如何 答：气压梯度力、地心引力、惯性离心力、重力、地转偏向力及摩擦力的分析 （1）、气压梯度力：当气压分布不均匀时，单位质量气块上受到的净压力称为气压梯度力。表达式： 拉普拉斯算子： -▽p为气压梯度，由气压分布不均匀造成。G的大小与ρ成反比，与▽p的大小成正比 G的方向垂直等压线，由高压指向低压 （2）、地心引力：地球对单位质量的空气块所施加的万有引力。表达式： 其中：K：万有引力常量，M：地球质量， a：空气块到地心的距离 大小：不变，常数方向：指向地心。 （3）. 摩擦力：单位质量空气所受到的净粘滞力。 表达式： 其中：为粘滞系数大气为低粘性流体，一般只在行星边界层（摩擦层）考虑摩擦作用，自由大气中则忽略摩擦作用。 （4）、视示力：由旋转坐标系的加速作用而假想的力（惯性离心力、地转偏向力） 1. 惯性离心力：观测者站在旋转地球外观测单位质量空气块所受到一个向心力的作用，但站在转动地球上（）观测它的运动，发现它是静止的（），这必然引入一个与向心力大小相同，方向相反的力，此力称为惯性离心力。 表达式： 大小：与纬圈半径成正比，即：与纬度成反比；方向：在纬圈平面内，垂直地轴指向外2.地转偏向力(科氏力） 观测者站在旋转地球上观测单位质量空气块运动（），发现在北半球有一个向右偏的力，在南半球向左偏的力。称此力为地转偏向力，又名科氏力。 表达式： V A ? Ω - =2 地转偏向力的大小：（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。（2）与速度夹角也成正比。 水平地转偏向力：大气中垂直运动一般也较小，气块主要受x方向和y方向地转偏向力，即：水平地转偏向力的影响。 地转偏向力方向：与垂直地轴和速度方向垂直，只能改变气块的运动方向，不能改变其大小。在不考虑w和Az的情况下，在北半球，地转偏向力指向运动方向右侧，在南半球，地转偏向力指向运动方向左侧。 3.重力：地心引力与惯性离心力的合力。表达式： 大小：随纬度增大而增大，因为惯性离心力大小与纬度成反比，重力大小与惯性力离心力成反比。 2 冷锋是： A 冷气团强 B 暖气团强 C 冷暖气团相当 A 旋转速度 B 气旋移速 C 辐合程度 D 流体速度旋度 D A 高度槽加深 B 高度槽填塞 在高空槽后有 A 正涡度平流 在槽前脊后 A 等压面升高 天气学原理试题库(红字是出题时有误) 、 单选题 行星尺度 A 1000千米 B 10000千米 C 100千米 D 10千米 B 暖平流是： A 从冷区流向暖区 B 从暖区流向冷区 C 从高压流向低压 D 从低压 流向高压 B 地转风是由于： A 地转偏向力与气压梯度力平衡 B 摩擦力与科氏力平衡 C 气压梯度力与摩擦力平衡 D 摩擦力与惯性力 A 气压梯度力是： A 外观力 B 基本力 C 假象力 B 地心引力是： A 外观力 B 基本力 C 假象力 B 惯性离心力是： A 外观力 B 基本力 C 牛顿力 A 科里奥利力是由什么原因产生的： A 相对运动 B 坐标系旋转 c 地球吸引 A 正压大气是： A 大气密度不随气压变化 B 大气密度仅随气压变化 C 大气密度仅随温度变化 B 地转偏差是： A 实际风与梯度风之差 B 地转风与梯度风之差 C 热成风与实际风之差 D 实际风与地转风之差 D 锋面是： A 高压与低压交界 B 干湿气团交界 C 冷暖气团交界 D 大气与下垫面交界 C D 暖、冷和更冷气团相遇 A 气旋按热力结构可分为： A 热带气旋 B 温带气旋 C 无锋和锋面气旋 C 涡度指的是： d(f+ E )/dt=O 表示： A 相对涡度守衡 B 局地涡度守衡 C 曲率涡度守衡 D 绝对涡度守衡 D 在气旋性环流中 A 地转风 ＞梯度风 B 地转风=梯度风 C 地转风 ＜梯度风 A 温度槽落后高度槽时 C 高度槽不变 D 温度槽加深 A B 有负涡度平流 C 无涡度平流 B B 等压 面不变 C 等压面降低 C 在高空槽后有 A 上升运动 B 有下沉运动 C 有气流辐合 对中尺度系统，涡度E 的量级为 -5 -1 -6 -1 -4 -1 -3 -1 A 1O -5s -1B 1O -6s -1C 1O -4s -1D 1O -3s -1 C 黄河气旋出现的频率为 A 冬季最多 B 春季最多 C 夏季最多 D 秋季最多 C 爆发性气旋多形成在海上， 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 23 集训天气学原理知识点汇总(2014.09.12) 1、大气运动受(质量守恒)、(动量守恒)和(能量守恒)等基本物理定律支配。 2、影响大气运动的真实力有(气压梯度力)、(地心引力)、(摩擦力)；影响大气运动的视示力有(惯性离心力)、(地转偏向力)。 3、(1)气压梯度力：作用于单位质量气块上的净压力，叫气压梯度力，由表达式可知，气压梯度力方向指向—▽P 的方向，即(由高压指向低压)；气压梯度力的大小与(气压梯度)成正比，与(空气密度)成反比。 (2)摩擦力：单位质量气块所受到的净粘滞力 (3)惯性离心力：R C 2Ω= (4)地转偏向力： V 2 ?Ω-=A ，地转偏向力有以下几个重要特点： ①.地转偏向力A 与Ω 相垂直，而Ω 与赤道平面垂直，所以A 在(纬圈)平面内； ②.地转偏向力A 与V 相垂直，因而地转偏向力对运动气块(不做功)，它只能改变气块的(运动方向)，而不 能改变其(速度大小)。 ③.在北半球，地转偏向力A 在V 的(右侧)，南半球，地转偏向力A 在V 的(左侧)。 ④.地转偏向力的大小与相对速度的大小成比例。当V=0时，地转偏向力消失。 (5)重力是(地心引力)和(惯性离心力)的合力，但是地球是椭圆的，任何地方重力都(垂直于水平面)。重力在赤道(最小)，极地(最大)。 4、温度平流变化：气块在温度水平分布不均匀的区域内保持原有的温度作水平运动而对局地温度变化所提供的贡献。 温度对流变化：空气垂直运动所引起的局地温度变化。 局地温度变化=个别变化+平流变化+对流变化 5、连续方程的表达式: 0)(=??+??V t ρρ 表示大气(质量守恒定律)的数学表达式称为(连续方程)。其中)(V ρ??称为质量散度(单位体积内流体的净流出量，净流出时散度为正，净流入时为负)。 6、(尺度分析)是针对某种类型的运动估计基本方程各项量级的一种简便方法。通过尺度分析，保留大项，略去小项，可以使方程得到简化。(零级简化方程)，就是只保留方程中数量级最大的各项，略去其他各项。一级简化方程，是除保留方程中数量级最大的各项外，还保留比最大项小一个量级的各项。 7、重力位势：单位质量的物体从海平面上升到高度Z 克服重力所做的功。位势的单位是(焦耳/千克)。 8、地转风：对中纬度天气尺度运动而言，在水平方向上(地转偏向力)和(气压梯度力)平衡的风称为地转风，ρp G ?-= 《天气学原理》理论测试题答案 单位：姓名：分数： 一、填空（每空1分，共40分） 1、冬季北半球的对流层东部环流的最主要特点是在中高纬度以极地低压（或极涡）为中心地环绕纬圈的西风环流。 2、在极地环流圈和哈得来环流圈之间的中高纬度地区存在一个与直接环流方向相反的闭合环流圈称为间接环流圈，亦称为费雷尔环流。 3、在7月份北半球热带对流层高层有明显的反气旋中心，分别在北美、波斯湾和青藏高原。 4、云滴增长的条件，主要取决于云层厚度，而云的厚度，又决定于水汽和垂直运动条件。 5、我国华北及江淮地区有些低压在大陆本来没有很大发展。但是当他们东移入海后，又可再度迅速发展，这一方面因为海上的摩擦力影响比陆地小；另一方面是由于暖海上非绝热加热影响所致。 6、大气环流形成和维持是由影响大气运动的一些基本因子在长期作用下造成的，最主要的因子是太阳辐射、地球自转、地球表面不均匀（海陆和地形）和地面摩擦。 7、寒潮的中期过程是以北大西洋脊和北太平洋脊的发展为开始，而以东亚大槽的重建为结束。 8、对流性天气形成的基本条件：水汽条件、不稳定层结条件和抬升力条件。 9、下图中为T-lnP图，其中A为抬升凝结高度，B为自由对流高度，C为层结曲线，D为状态曲线，E为对流上限。 10、西太平洋副高是由动力因子而形成，属于暖性高压，Hadley环流是最主要的成因贡献者，脊线呈西西南-东东北走向。 11、影响季风形成的基本因子主要是下垫面附近的热力因子，由太阳辐射的经向差异，海陆热力差异，青藏高原和大气之间的热力差异三个基本因子组成。12、所谓的振荡是指大气环流周期性的变化，一般来说东亚季风环流和热带季风环流均具有显著的准双周周期振荡。 13、位势不稳定层结的建立主要取决于高低空水汽平流和热量平流的差异。即高层冷平流，低层是暖平流，或中低层比上层增暖更明显。 二、选择题（每题3分，共30分） 1、1920年前后挪威学派V.J.皮叶克尼斯和伯杰龙等人以为主要特征提出了气团与锋的概念，并运用这些概念从千变万化的天气现象与天气过程中总结了许多天气分析和预报规则。 A、气压场 B、温度场 C、风场 D、湿度场 答案：B 2、大气环流的最终能源来自 A、下垫面 B、水汽相变 C、太阳辐射 D、感热 答案：C 3、寒潮中短期过程的关键系统是 A、北大西洋高压脊 B、北太平洋高压脊 C、极地低压 D、乌拉尔山地区高压脊 答案：D 4、在槽前脊后沿气流方向相对涡度减少，为，等压面高度，在槽后脊前沿气流方向相对涡度增加，为，等压面高度。 A、正涡度平流升高负涡度平流降低 B、负涡度平流降低正涡度平流升高 C、负涡度平流升高负涡度平流降低 D、正涡度平流降低负涡度平流升高 答案：D 《天气学原理》复习要点 （朱乾根，第四版） 1、寒潮天气过程： 预报着眼点 冷空气路径： 关键区：西伯利亚中部 重要天气系统：极涡、极地高压、寒潮地面高压、寒潮冷锋 中短期天气过程的三种类型：小槽发展型、低槽东移型、横槽型 关键系统：乌拉尔山地区高压脊发展是寒潮中短期关键系统，五天以上是北大西洋和北太平洋的高压脊 2、降水天气过程： 一般降水形成条件：水汽、垂直运动、云滴增长 暴雨形成条件：充分的水汽供应、强烈的上升运动、较长的持续时间 暴雨预报着眼点： 我国大雨带的活动情况：江南春雨期、华南前汛期、江淮梅雨、华北和东北雨季、华南后汛期、淮河秋雨期 江淮梅雨的环流特征：高层、中层、低层、底层 江淮切变线的形成和转换 西南涡的形成、移动、发展和天气 高空冷涡的形成 低空急流的定义、形成和维持机制、与暴雨的关系 与中尺度雨团相配合的几种中尺度系统（P385-387） 对称不稳定的定义及静力稳定度判据（P392） 暴雨中尺度系统的触发条件（P395-396） 不同高度急流对暴雨生成的作用（P398-399） 3、雷暴的三个阶段及各阶段的主要特征（P401） 强雷暴与一般雷暴的主要区别（P403） 超级单体风暴的结构特征 飑的定义（P406） 冰雹云的主要特征（P408-409） 龙卷定义（P410） 中尺度的尺度范围（P411） 飑线和锋面的区别（P414） 中小系统和大系统的比较（P417）——天气现象剧烈程度 层结曲线；状态曲线；抬升凝结高度；自由对流高度（P423） 气块静力稳定度判据（P422） 对流性天气形成的基本条件（P425） 对流天气的触发机制（P428-430） 强雷暴发生发展的有利条件（P431-432） 雷暴云的平移和传播（P434） 雷暴天气预报的着眼点（P436） 几类强对流天气预报的着眼点； 天气预报竞赛测试题（二） （天气分析与天气学理论） 姓名得分______________ 单项选择（每题2分，共100分） 1.在对流层中，通常位温是随高度（ A ）。 A 升高的 B 降低的 C 不变的 2.在时间垂直剖面图上，时间坐标的方向通常是（ C ）。 A 从左向右 B 从右向左 C 根据天气系统的移动方向而定 3.地面图上有气压槽的地方（ B ）。 A 一定有锋面存在 B 不一定有锋面存在 C 一定没有锋面存在 4.在我国南方，地面锋线位于高空切变线的（ A ）。 A 南侧 B 北侧 C 正下方 5.由于地形的影响，夏季青藏高原的北缘等压面图上经常有一个等温线 密集带，这种等温线密集带（ B ）。 A 一定是锋区 B 不一定是锋区 C 一定不是锋区 6.在我国，锋生过程多伴随（ B ）而出现。 A 高压脊的加强 B 低压槽的加强 C 有利于湿度增大 7.当等压面图上温度槽落后于高度槽时（ A ）。 A 有利于锋生 B 有利于锋消 C 有利于湿度增大 8.如果与锋面配合的高空槽在减弱，则锋面将（ A ）。 A 随之减弱 B 迅速加强 C 迅速南移 9.一般南支槽带来充沛的水汽和潜热，遇有北支槽携带冷空气侵入南 支扰动，（ C ）。 A 有利于气旋发展 B 不能诱生气旋 C 多能诱生气旋 10.在我国，每一次寒潮过程都是一次（ A ）的重建过程。 A 东亚大槽 B 副热带高压 C 南支西风带 11.如果孟加拉湾有强大而稳定的南支槽，受槽前西南气流阻挡，则向南 爆发的寒潮有可能（ B ）。 A 迅速南移 B 转向东去 C 出现锋消 12.夏季影响我国东部沿海地区的副热带高压脊是（ A ）的一部分。 A 太平洋高压 B 南亚高压 C 南海高压 13.副热带高压是一个行星尺度的高压，它是一个（ B ）。 A 冷性的深厚系统 B 暖性的深厚系统 C 冷性的浅薄系统 D 暖性的浅薄系统 14.对台风移动路径影响最大的天气系统是（ B ）。 A 高空槽 B 副热带高压 C 冷锋 15.江淮流域的梅雨期一般是在（ A ）。 A 6月中旬到7月中旬 气团与锋 1. 气团气团性质的改变是如何发生的？ 气团是空气在气团源地经过对流、湍流、辐射、蒸发等物质和热量交换作用后，取得与下垫面相同的物理属性而形成的，当它离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，二者之间又会产生水汽与热量交换，气团的物理属性发生变化，即发生气团变性。老气团的变性亦是新气团形成的过程。 2. 锋附近要素场的分布特征 T（温度）场：水平温度梯度大（等温线密集）；垂直温度梯度小（因下面是冷气团，上为暖气团，会出现温度垂直减率很小的情况甚至出现逆温）；等位温线密集（锋区内，特别大，强稳定层）。 P（气压）场：等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压；锋线一般位于地面气压槽内；锋区内等压线( 等高线) 的气旋式曲率大。 变压场：暖锋前负变压明显；冷锋后正变压明显。（地面变压与温度平流的关系：冷平流使地面气压增加，暖平流使地面气压减小） 风场：（前提：不考虑摩擦，认为满足地转关系）锋线附近的风 场具有气旋式切变，这种现象在有摩擦的地方更为明显。 3. 锋的强度的变化 （1）补充一些： 如何确定锋的强度（简单的说：锋的强度可用锋面两侧的温度差与水平距离（多用纬距）的比值来表示） 850hPa 锋区内温度梯度判断，等温线越密集，锋区越强；剖面 图上锋区内等位温线越密集、等假相当位温线折角越明显对流运动越强烈，锋区越强；各高度层对比，锋面坡度越小，锋面两侧温度差则 越大，锋区越强。 （2）锋强度的变化 锋强度的增强、减弱可以用锋生锋消的条件来判断。 锋生函数可以表示为：F T n v n n (r r) d w n 1 c p n ( dQ dt ) F = 水平运动（f1 ）+ 垂直运动（f2 ）+ 非绝热加热项（f3 ）F>0:锋生；F<0: 锋消。 影响锋生锋消的因素（影响锋强度变化的因子） i ．水平运动f1 若水平气流沿着温度升度方向是辐合的，当f1>0 ，有锋生作用。 若水平气流沿着温度升度方向是辐散的，当f1<0 ，有锋消作用。 有锋生作用并不一定有锋生成，还要求在相当广阔区域内，温度梯度或速度梯度都不能呈线 性分面。 ii ．垂直运动的影响f2 若大气层结稳定( d )，w 表示xyz 坐标下的垂直速度，当暖气团 w n 中下沉w 0 ，冷气团中上升w 0 ，即时，F2〉0，有锋生作用，反之有锋消作用；若大气层结不稳定( d ) ，当暖气团中上升w 0 ， w n 冷气团中下沉w 0 ，即 时，F2〈0，有锋生作用，反之有锋消 作用。 iii ．非绝热加热f3 冷空气冷却，暖空气加热最为有利于锋生。非绝热过程的凝结潜 热释放多在锋区暖空气一侧，因而有助于锋的生成及加强。 4. 地面图上锋移动速度的判断 p 1 p 2 C t p 1 t p 2 i ．根据锋面移动速度公式x x ，地面图上锋的移动速度与附近变压梯度成正比，与附近气压槽深度成反比； ii ．地面锋的移动与锋线两侧风场的分布情况有关，即决定于锋两侧垂直于锋线的风速分量，锋沿着垂直于锋的气流方向移动，在不考虑其它因素的前提下，风速越大移动越快； 天气学原理试题（2014.09.11） 一、填空题 1、对流天气一般发生在（条件性不稳定）的情况下，但有时在（上干下湿）的（条件性稳定层结）条件下，如果有较大的（抬升运动），也可能产生对流天气。 2、在准地转假设下，当正涡度平流随高度（增大时）时，有利于垂直上升运动的发展。 3、中纬度自由大气的大尺度运动，满足水平运动方程的（零级简化方程），即在水平方向上，（气压梯度力）和（地砖偏向力）平衡。 4、中尺度雨团是由（10km ）左右的降水单体所组成，并伴有（10-4/s ）的低空辐合。 5、较强的东风波在卫星云图上具有较强的（涡旋状云系），有的甚至可发展为（台风）。 6、一般把出现在低空850 和700hpa 等压面上风场上具有（气旋式切变）的不连续线称为切变线。 7、暴雨常发生在低空急流与边界层急流的交点的（北）侧，其几率几乎达到100%。 8、造成我国雨带进退过程中的三个突变期的根本原因是（副热带高压脊线位置的三次突变）。 9、中尺度低压系统主要有两类：（中低压）和（中气旋）。这两种中系统在气压场上都是低压，其主要区别是在风场上前者（没有明显的气旋式环流），而后者则（有闭合的气旋式环流）。 10、强雷暴与一般雷暴的主要区别表现在系统中的垂直气流的（强度）以及垂直气流的（有组织程度）和（不对称性）。 11、强雷暴发生、发展的有利条件有：（逆温层）、（前倾槽）、（低层辐合、高层辐散）、（高、低空急流）、（中小尺度系统）。 12、降水的形成一般有三个过程：水汽由源地输送到降水地区，即（水汽条件）；水汽在降水地区辐合上升，在上升过程中（绝热膨胀冷却凝结成云），即垂直运动条件；云滴增长变为雨滴而下降，即（云滴增长）条件。 13、东北冷涡天气具有不稳定的特点。因为冷涡在发展阶段，其温压场结构并不完全对称，所以它的（西部）常有冷空气不断补充南下，在地面图上则常常表现为一条（副冷锋）南移，有利于冷涡的西、西南、南到东南部位发生（雷阵雨）天气。 14、一般认为，暴雨降在低空急流中心的（左前方），主要是由于急流所在层次的水汽在那里强烈（辐合上升）造成的。 15、常见的对流性天气的触发机制有：天气系统造成的系统性上升运动、（地形抬升作用）和（局地热力抬升作用）。 天气学原理 Char1大气运动的基本特征 1、真实力：气压梯度力、地心引力、摩擦力 （1）气压梯度力：作用于单位质量气块上的净压力，由于气压分布不均匀而产生（2）地心引力：地球对单位质量空气的万有引力 （3）摩擦力：单位质量空气受到的净粘滞力 2、视示力：惯性离心力、地转偏向力 惯性离心力：地球受到了向心力的作用却不作加速运动，违背牛顿第二定律，为了解释这种现象引入惯性离心力，其大小与向心力相等而方向相反。 C=Ω2R 地转偏向力：由于坐标系的旋转导致物体没有受力却出现加速度，违背牛顿第二定律，从而引入，以使牛顿运动定律在旋转参考系中成立。 地转偏向力的特点：A= -2Ω×V （1）地转偏向力A与Ω相垂直，在纬圈平面内 （2）地转偏向力A与风速V垂直，只改变气块运动方向，不改变其速度大小 （3）在北半球A在水平速度的右侧，在南半球A在水平速度的左侧 （4）地转偏向力的大小与相对速度成正比，V=0时，A=0；只有在做相对运动时A才存在重力：地心引力与惯性离心力的合力。重力垂直于水平面，赤道最小，极地最大。 3、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？ 水平地转偏向力：大气中垂直运动一般比较小，气块的运动主要受x方向和y方向的影响。 通常情况下w很小，因而近似有Ax=2Ωv和Ay= -2Ωu。对水平运动而言，北半球Ax、Ay使运动向左偏，南半球右偏。 地转偏向力：包括垂直运动。 4、控制大气运动的基本规律：能量守恒、质量守恒、动量守恒 牛顿第二运动定律——运动方程 质量守恒定律——连续方程 能量守恒定律——热力学能量方程 气体实验定律——气体状态方程 5、温度平流变化 -V·▽hT是气块在温度水平分布不均匀的区域内保持原有的温度作水平运动而对局地温度变化所提供的贡献，称为温度平流变化。-▽T温度梯度由高温指向低温。 当-V·▽hT<0时，有冷平流，夹角为钝角，风从冷区吹向暖区，使局地温度降低。 当-V·▽hT>0时，有暖平流，夹角为锐角，风从暖区吹向冷区，使局地温度升高。 对流变化：空气垂直运动引起的局地温度变化 6、质量散度和速度散度 质量散度：▽·(ρV)单位体积流体的净流出量。净流出时散度为正，净流入时散度为负。 速度散度：▽·V流体在单位时间内的相对膨胀率。▽·V>0时，体积增大辐散。 不可压缩流体：速度散度为零 简答题（上海）： 1、大气运动系统的分类与特征尺度？（p25） 2、我国境内冬夏两季气团活动特点。（p62） 3、影响锋生锋消的因素主要有哪些？（p105-106） 4、我国有利锋生的天气形势有哪些？（p104） 5、东亚气旋再生的形式有哪几种？（p130） 6、简叙北半球对流层中部（500hpa ）夏季与冬季平均环流特点？ 7、简叙青藏高原对大气环流的影响？ 8、简叙经典统计预报法、PP 法、MOS 法及异同点？ 9、简述“p ”坐标中的垂直涡度方程中等号右端三大项的物理意义。 )()()() (y v x u y v x u f p v x p u y dt f d ??+??-??+??-????-????=+ξωωξ 10、简叙横槽转竖前常有的特征？ 11、阐述飑线和锋面的区别。（P415） 12、SR 风暴的特征是什么？（P406） 13、低空西风急流对暴雨的作用如何？（P400） 14、台风移动路径客观预报动力学方法的两类基本模式是什么？（P533） 填空题： 1、高空锋区是（对流层）和（平流层）之间显著的质量交换区。 2、气旋的活动和能量过程主要集中在（行星边界层）和（对流层）上部。 3、大气运动受（质量）守恒、（动量）守恒和（能量）守恒等基本物理定律所支 配。（p1） 4、气压梯度力与（气压梯度）成正比，与（空气密度）成反比。（p2） 5、地转偏向力处在（纬圈）平面内，它只能改变气快的（运动方向）。对于水平 运动而言，在北半球地转偏向力使运动向（右）偏，并且地转偏向力的大小 与（相对速度）的大小成比例。（p9） 5、大气运动系统按水平尺度可分为（行星）尺度、（天气或大）尺度、（中）尺 气团与锋 1.气团气团性质的改变是如何发生的？ 气团是空气在气团源地经过对流、湍流、辐射、蒸发等物质和热量交换作用后，取得与下垫面相同的物理属性而形成的，当它离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，二者之间又会产生水汽与热量交换，气团的物理属性发生变化，即发生气团变性。老气团的变性亦是新气团形成的过程。 2.锋附近要素场的分布特征 T（温度）场：水平温度梯度大（等温线密集）；垂直温度梯度小（因下面是冷气团，上为暖气团，会出现温度垂直减率很小的情况甚至出现逆温）；等位温线密集（锋区，特别大，强稳定层）。 P（气压）场：等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压；锋线一般位于地面气压槽；锋区等压线(等高线)的气旋式曲率大。 变压场：暖锋前负变压明显；冷锋后正变压明显。（地面变压与温度平流的关系：冷平流使地面气压增加，暖平流使地面气压减小） 风场：（前提：不考虑摩擦，认为满足地转关系）锋线附近的风场具有气旋式切变，这种现象在有摩擦的地方更为明显。 3.锋的强度的变化 （1）补充一些： 如何确定锋的强度（简单的说：锋的强度可用锋面两侧的温度差与水平距离（多用纬距）的比值来表示） 850hPa锋区温度梯度判断，等温线越密集，锋区越强；剖面图上锋区等位温线越密集、等假相当位温线折角越明显对流运动越强烈，锋区越强；各高度层对比，锋面坡度越小，锋面两侧温度差则越大，锋区越强。 （2）锋强度的变化 锋强度的增强、减弱可以用锋生锋消的条件来判断。 锋生函数可以表示为：)dt dQ (n n w r)(r n v T F p c 1 d n n ??+??--??-= F = 水平运动 （f1）+ 垂直运动（f2） + 非绝热加热项（f3） F>0:锋生； F<0:锋消。 影响锋生锋消的因素（影响锋强度变化的因子） i ．水平运动 f1 若水平气流沿着温度升度方向是辐合的， 当f1>0，有锋生作用。 若水平气流沿着温度升度方向是辐散的，当f1<0，有锋消作用。 有锋生作用并不一定有锋生成，还要求在相当广阔区域，温度梯度或速度梯度都不能呈线 性分面。 ii ．垂直运动的影响f2 若大气层结稳定(d γγ<)，w 表示xyz 坐标下的垂直速度，当暖气团中 下沉0 天气学原理和方法 第一章大气运动的基本特征 地球大气的各种天气现象和天气变化都与大气运动有关。大气运动在空间和时间上具有很宽的尺度谱，天气学研究的是那些与天气和气候有关的大气运动。大气运动受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律所支配。为了应用这些物理定律讨论在气象上有意义的相对于自转地球的大气运动，本章首先讨论影响大气运动的基本作用力，和在旋转坐标系中所呈现的视示力，然后导出控制大气运动的基本方程组，并在此基础上分析大尺度运动系统的风压场和气压场的关系，并引出天气图分析中应遵循的一向基本指导原则。 第一节旋转坐标系中运动方程及作用力分析 一、旋转坐标系中运动方程 1. （绝对速度）与（相对速度） 假设 t时刻一空气质点位于P点，经t 时间，质块移到Pa点，地球上的固定点P移到了Pe位置位0 移为R，质块相对固定地点的位移为R， 图1.1 旋转坐标系 显然 当0位移很小时 单位时间的位移为 由此得 此关系式表明：绝对速度等于相对速度与牵连速度之和 2．与的关系 地球自转角速度为 则 于是 由此可得微分算子 将微分算子用于则有 再将代入上式右端得 （*）式中为地转偏向力加速度，即柯氏加速度 为向心力加速度 3．牛顿第二定律 单位质量的空气块所受到的力 在绝对坐标系中单位质量空气块受到的力有 + ：地心引力 F：摩擦力 将此式代入（*）式： 二、作用力分析 1．气压梯度力 ①定义：单位质量空气块所受的净空气的压力 ②表达式G=-(1.1) ③推导： 图1.1.2 作用于气块上的气压梯度力的X分量x方向：B面P A面：-（P+ 净压力：- 同理y方向： z方向： 净空气总压力 南京信息工程大学天气学原理试题一 一、名词解释： （20分） 1．1．质量通量散度。 2．2．冷式锢囚锋。 3．3．气旋族。 4．4．大气活动中心。 5．5．热成风涡度平流。 二、填空：（36分） 1． 连续方程根据------------------原理求得，P 坐标中的连续方程 ------------------------。 2． 固定点温度变化由---------------------------------------------------------------------- -------------------------决定。 3． 推导马格拉斯锋面坡度公式假设锋为---------------------------面，其动力学 边界条件为---------------------------------------------------。 4． 一型冷锋与二型冷锋区别是------------------------------------------------------------ --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------。 5． 在中、高纬大尺度系统运动中，通常固定点涡度增加（减小）和该固定 点等压面位势高度降低（升高）是一致的，这种一致性赖以存在的根据是------------------------------------------------------------------。 6． 用ω方程诊断上升及下沉运动是由-------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------项决定。 7． 控制大气环流的基本因子有------------------------------------------------------------ -----------------------------------------------------------------------。 8．任一层风速可用T v A v +=表示，它能成立的条件是 --------------------------------------------------------------------若为地面风速，则A 取---------------------（填：1,0,0-=<>） 9．我国北方气旋活动，一般与-----------急流相对应，南方气旋活动一般与 -----------急流相对应。 三、综合题。（44分） 1．1．从力的平衡观点说明为什么在北半球大尺度系统运动中，高压内空气作顺时针旋转？（8分） 2．2．解释在稳定大气中，冷锋上山（爬坡），此锋是加强还是减弱？（8分） 3．3．请写出位势倾向方程： ()g g f v f t p f ζφσ+??-=?????? ????+?2222??? ????-???? ??????-??+dt dQ p R p c f p v p f p g σφσ22 右端各项的名称，并用此方程定性解释图中槽的变化（图中波长L<3000KM,，实线为hPa 500图上等高线，虚线为等温线，闭合D G ,为地面高低压中心）（14分） 第六章寒潮天气过程 第一节 1、寒潮天气过程是一种大规模的冷空气活动过程。寒潮天气的主要特点是剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻。 2、中央气象台的寒潮标准规定，以过程降温与温度负距平相结合来划定冷空气活动强度。过程降温是指冷空气影响过程的始末，日平均气温的最高值与及最低值之差。而温度负距平是指冷空气影响过程中最低日平均气温与该日所在旬的多年旬平均气温之差。 3、过程降温(℃)温度负距平绝对值(℃)冷空气强度等级 ≥10 ≥5 寒潮 8—9 4 强冷空气 5—7 ≦3 一般冷空气 4、寒潮出现的时间，最早开始于9月下旬，结束最晚是第2年5月。春季的3月和秋天10—11月是寒潮和强冷空气活动最频繁的季节，也是寒潮和强冷空气对生产活动可能造成危害最重的时期。 5、影响我国的冷空气的源地：第一个是在新地岛以西的洋面上，冷空气经巴伦支海、苏联欧洲地区进入我国。它出现的次数最多，达到寒潮强度也最多。第二个是在新地岛以东的洋面上，冷空气大多数经喀拉海、太梅尔半岛、苏联地区进入我国。它的出现次数虽少，但是气温低，可达到寒潮强度。第三个是在冰岛以南的洋而上，冷空气经苏联欧洲南部或地中海、黑海、里海进入我国。它出现的次数较多，但是温度不很低，一般达不到寒潮强度。 6、西伯利亚中部(70。—90。E，43。—65。N)地区称为寒潮关键区。冷空气从关键区入侵我国有四条路径：①西北路(中路)②西路③东路④东路加西路。 第二节 1、极涡的移动路径主要有三种类型：①经向性运动②纬向性移动③转游性运动。 2、根据极涡中心的分布特点，按100百帕的环流分为四种类型：①绕极型，②偏心型，③偶极型，④多极型。这四种极涡型在冬半年各月分布的频率并不相同，绕极型在10月份占绝对优势，频率占50％，11—12月偶极型频率占40—50％，到1—2月偶极型频率接近60％，其平均持续也最久可达11.8天。 3、中央气象局科学研究所普查了1962—1971年的历史天气图，发现所有中等以上强度的大范围持续低温都是出现在北半球对流层中、上部。 4、极地高压的定义为：①500百帕图上有完整的反气旋环流，能 分析出不少于一根闭合等高线；②有相当范围的单独的暖中心与位势高度场配合；②暖性高压主体在70。N以北；④高压维持在3天以上。 5、极地高压是一个深厚的暖性高压，由于极高形成，使极圈的温度场变成南冷北暖。 6、寒潮地面高压大多数属于热力不对称的系统，高压的前部有强冷乎流；后部则为暖平流，中心区温度平流趋近于零，它是热力和动力共同作用形成的。 ㈢气压与风（略） ㈣变压 一般可用如图2.11所示的特征来分析锋线的位置。但是，因为大气压力还有日变化规律，上午8-9时为高峰值，下午14-15时为低谷值，其日变化的数值也不小，所以，实际地面图上的三小时变压场，在08时多为正变压，在14时多为负变压，在分析锋面时要注意气压日变化的影响。此外，变压场还受气压系统加强与减弱的影响。所以需要综合分析变压场的因素，来确定是否存在锋面。 ㈤云与降水（略） 一、应用卫星云图照片分析锋面 问题：卫星云图照片中锋面云系 有什么特征？ 一般情况下，锋面上有带状云系出现，云带 长度可达数千公里。其宽度可达8个纬距，窄 的只有2-3个纬距。图2.23是洋面上锋面云 带模型。但是，在卫星云图上也可出现非锋面 云带，所以需要综合分析各种要素是确定锋面 位置的基本思路。 三、应用其他资料来分析锋面 问题：如果某地上空存在锋区，则在该地的探空温度曲线上有什么特征？ ㈠探空资料的应用 如果某地上空存在锋区，则在该地的探空温度曲线上应有锋面逆温（或等温，或递减率很小）存在。比湿曲线也有类似于温度曲线那样特征。如图2.26（a）所示。 因为一般讲暖气团比冷气团要潮湿，特别当锋上有云时。图2.26（b）是把冷锋过境前后温度上升曲线描在同一张图上，可见冷锋过境后，锋区下面有明显降温。 ㈡高空测风资料的应用 问题：如果某地上空存在锋区，则在该地的高空测风记录上有什么特征？ 由于锋区内温度梯度大，即热成风大，所以通过锋区实际风应有较大的变化。若是冷锋，风向随高度逆时针转；若是暖锋，风向随高度顺时针转。 图2.27(a)是一个测站上空有冷锋的测风记录例子。冷锋位于2.0～2.5公里高度。 第八章 一：填空 1、雷暴一般伴有阵雨，有时则伴有大风、（冰雹）、（龙卷）等天气现象，通常把只伴有阵雨的雷暴称为（一般雷暴），而把伴有雷暴、大风、（冰雹）、（龙卷）等严重的灾害性天气现象之一的雷暴叫做（强雷暴）。 2、产生雷暴的积雨云叫（雷暴云），一个雷暴云叫做一个雷暴单体，多个雷暴单体成群成带地聚集在一起叫（雷暴群或雷暴带）。每个雷暴单体的生命史大致可分为（发展）、（成熟）（消亡）三个阶段。 3、雷电是由积雨云中冰晶（温差起电）以及其他作用所造成的。一般云顶高度到达（-20℃等温线高度以上）是才产生雷电。 4、雷暴云中放电强度和频繁程度与雷暴云的（高度）和（强度）有关。 5、在雷暴云下形成一个近乎饱和的冷空气堆，因其密度较大而气压较高，这个高压叫（雷暴高压），当雷暴云向前移动经过测站时，使该站产生气温（下降）、气压（涌升）、相对湿度（上升）、露点或绝对湿度（下降）等气象要素的显著变化。 6、以严重降雹的雷暴叫（雹暴），以强烈阵风为主的叫（飑暴），强雷暴和一般雷暴的区别是（系统中的垂直气流的强度）、（垂直气流的有组织程度）和（不对称性）。 7、超级单体是具有单一的特大垂直环流的巨大强风暴云，它的结构具有以下特征：（风暴云顶）、（气流）、（无（弱）回波区）、（风暴的移动方向）、（环境风）。 8、强雷暴按其结构特征划分不同的类型，常分为（超级单体风暴）、（多单体风暴）、（飑线）。 9、风暴的运动方向一般偏向于对流云中层的风的（右侧），所以这类风暴也叫（右移强风暴）。 10、由许多雷暴单体侧向排列而形成的强对流云带叫做（飑线）。 11、当强雷暴云来临的瞬间，风向（突变），风力（猛增），由静风突然加强到大风以上的强风。与此同时，气压（涌升）、形成明显的（雷暴鼻），气温（急降），相对湿度也（大幅度上升）。 12、雷暴云底伸展出来并到达地面的（漏斗状）云叫做龙卷。龙卷伸展到地面时会引起强烈的旋风，这种旋风叫（龙卷风）。 13、天气系统按其空间、时间尺度可以划分为（大尺度）、(中尺度)、(小尺度)三类天气系统。 14、中尺度可分为三个等级：（200-2000公里的为中-α）、（20-200公里的为中-β）、（2-20公里的为中-γ），我们通常说的“中系统”是中-β，中-α则是中间尺度或次天气尺度系统。 15、和飚现象相联系的一类中系统叫（飚中系统），它包括（雷暴高压）、飚线、（飚线前低压）、（尾流低压）等中系统。 16、雷暴高压是一个中尺度的（冷性）高压，高压内有强烈辐散，其前部压、温、湿水平梯度很大，等值线密集，这个地带叫（飚线或飚锋）。它具有阵风前沿线（阵风锋）、（风向切变线）、（气压涌升线）、气象要素不连续线或不稳定线等特征。 17、飚中系统的生命史大致可分为四个阶段（初始阶段发展阶段成熟阶段 天气学原理试题三答案 一、名词解释。（20分，每题4分） 1．()1地转风：水平气压梯度力与水平地转偏向力两力平衡，风沿等压线或等高线吹，背风而立，高气压在右（北半球）。 ?h g f g v ??= ()2热成风：上、下两层地转风矢量差或地转风随高度变化称热成风。热成风沿着等平均温度线或等厚度线吹，背热成风而立，高温在右（北半球）。 2．绝对涡度：是大气绝对运动所产生的旋转运动的度量是由地转涡度和相对涡度两部分之和所组成，其垂直分量的表达式为 ???? ????-??+Ω=+=y u x v f z a z ?ζζsin 2，若空气运动是水平、正压、无辐散辐 合，则绝对涡度是不变的。 3． 冷式锢囚锋：暖气团、较冷气团、更冷气团，三者相遇迫使暖空气抬离地面锢囚在高空，此两冷气团的交界面，称为锢囚锋，在交界面两侧，如果更冷气团推动冷气团往冷方向运行，使得冷的地方变得更冷，称为冷式锢囚锋或高空暖舌处于冷式锢囚锋后。 4．温度平流的拉普拉斯：数学表达式22222y A x A A T T T h ??+??=?，其中T v A h T T ??-=（温度平流），它可以反映大气的上升，下沉运动或地面系统的发展情况，注意温度平流的拉普拉斯不同与温度平流本身它决定于温度平流的分布，但其符号与温度平流相反。 5．东北信风：行星风系的重要组成部分，它是指北半球低层大气中从副热带高压吹向赤道低压带的盛行风。在北半球称为“东北信风”，该风系稳定，长年盛行。古代，海上的航行常常借助该风，故又名“贸易风”。 二、填空。（32分，每题4分） 1．温度平流、稳定度和垂直运动绝热变化的乘积及非绝热变化。 2．()1一型冷锋是高空槽前对应地面冷锋；二型冷锋是高空槽后对应地面冷锋。 ()2一型冷锋沿锋面暖一侧低层和高层都是沿界面抬升上升； 二型冷锋沿锋面暖一侧低层抬升上升，而高层是下沉。 ()3一型冷锋降水处在锋线到锋后附近为稳定性降水； 二型冷锋降水处在锋前到锋线附近为不稳定性降水。 3．22x P F ??》22x P L ??及22x P F ??》22x P N ??说明锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多，或锋区内等压线反气旋式曲率比锋区外小得多。 4．()1地点不同及高度不同，极锋锋区发生在高纬ο60N 附近中低层，副热带 锋区发生在较低纬度ο 30N 附近高层。 ()2极锋锋区对应低层地面是极锋；而副热带锋区对应低层地面是下沉辐天气学原理试题
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