《天氣學(xué)原理》復(fù)習(xí)題

1、1天氣學(xué)原理復(fù)習(xí)題1、站在轉(zhuǎn)動的地球上觀測單位質(zhì)量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達(dá)式及意義如、站在轉(zhuǎn)動的地球上觀測單位質(zhì)量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達(dá)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(zhuǎn)偏向力及摩擦力的分析（1）、氣壓梯度力：當(dāng)氣壓分布不均勻時，單位質(zhì)量氣塊上受到的凈壓力稱為氣壓梯度力。表達(dá)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?qū)挝毁|(zhì)量的空氣塊所施加的萬有引力。表達(dá)式：表達(dá)式：其中：K：萬有引力常量，M：地球質(zhì)量，a：空氣塊到地心的距離大?。捍笮。翰蛔?，常數(shù)方向：不變，常數(shù)方向：指向地心。指向地心。（3）.摩擦力：單位質(zhì)量空氣所受到的凈粘滯力。摩擦力：單位質(zhì)量空氣所受到的凈粘滯力。表達(dá)式：表

3、達(dá)式：其中：其中：為粘滯系數(shù)為粘滯系數(shù)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(zhuǎn)坐標(biāo)系的加速作用而假想的力（慣性離心力、地轉(zhuǎn)偏向力）、視示力：由旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的加速作用而假想的力（慣性離心力、地轉(zhuǎn)偏向力）1.慣性離心力：觀測者站在旋轉(zhuǎn)地球外觀測單位質(zhì)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(zhuǎn)地球外觀測單位質(zhì)量空氣塊所受到一個向心力的作用，但站在轉(zhuǎn)動地球上（站在轉(zhuǎn)動地球上（）觀測它的運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)它是靜止的觀測它的運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)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(dá)式：表達(dá)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(nèi)，垂直地軸指向外；方向：在

5、緯圈平面內(nèi)，垂直地軸指向外2.地轉(zhuǎn)偏向力地轉(zhuǎn)偏向力(科氏力）科氏力）觀測者站在旋轉(zhuǎn)地球上觀測單位質(zhì)量空氣塊運(yùn)動（觀測者站在旋轉(zhuǎn)地球上觀測單位質(zhì)量空氣塊運(yùn)動（），發(fā)現(xiàn)在北半球有一個向右，發(fā)現(xiàn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)偏向力，又名科氏力。表達(dá)式：表達(dá)式：VA???????2地轉(zhuǎn)偏向力的大?。海ǖ剞D(zhuǎn)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(shù)）數(shù)）；當(dāng)；當(dāng)|V|=0時，時，A=0，只有在做相對運(yùn)動時，，只有在做相對運(yùn)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(zhuǎn)偏向力：大氣中垂直運(yùn)動一般也較小，氣塊主要受水平地轉(zhuǎn)偏向力：大氣中垂直運(yùn)動一般也較小，氣塊主要受x方向和方向和y方向地轉(zhuǎn)偏向力，方向地轉(zhuǎn)偏向力，即：水平地轉(zhuǎn)偏向力的影響。即：水平地轉(zhuǎn)偏向力的影響。地轉(zhuǎn)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(yùn)動方向，不能改變其大地轉(zhuǎn)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(yùn)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(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動方向右側(cè)，在南半球，的情況下，在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動方向左側(cè)。地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動方向左側(cè)。1Gp??????ijkxyz?????????????02KMRGaR?????????????2()CRR???????

8、???????????34、質(zhì)量通量散度和速度散度定義。、質(zhì)量通量散度和速度散度定義。質(zhì)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(zhì)量改變量，稱為質(zhì)量通量散度。大于零，表示凈流出，質(zhì)量減少；小于零，表示凈流入，質(zhì)量增加。稱為速度散度，表示流體在單位時間內(nèi)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(dāng)時，稱為暖平流，夾角為銳角，風(fēng)從高溫吹向低溫；當(dāng)時，稱為冷平流，夾角為鈍角，風(fēng)從低溫吹向高溫。6、地轉(zhuǎn)風(fēng)、梯度風(fēng)、熱成風(fēng)定義和性質(zhì)（方向）、地轉(zhuǎn)風(fēng)、梯度風(fēng)、熱成風(fēng)定義和性質(zhì)（方向）空氣塊直線運(yùn)動，在水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡的作用下，風(fēng)沿等壓線或等位勢線吹，背風(fēng)而立氣壓高的在右。地轉(zhuǎn)風(fēng)的物理本質(zhì)：水平氣壓梯度力和柯氏力平衡，風(fēng)沿等壓線（等高線、等位勢線）吹，背風(fēng)而立氣壓高在右。地轉(zhuǎn)風(fēng)性質(zhì)1)地

10、轉(zhuǎn)風(fēng)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(zhuǎn)偏向力相平衡(地轉(zhuǎn)平衡)時的大氣運(yùn)動(即自由大氣水平勻速直線運(yùn)動)地轉(zhuǎn)風(fēng)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(zhuǎn)風(fēng)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(fēng)速的關(guān)系(3)地轉(zhuǎn)風(fēng)的大小與地轉(zhuǎn)參數(shù)f的大小成反比即與緯度高低成反比。但在赤道上?=0地轉(zhuǎn)平衡不成立。