《气象学与气候学教学课件》3周一.ppt

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1、上节课重点回顾：1、假绝热过程及焚风的形成原理2、大气稳定度的判定则则不稳定不稳定则则则则稳定稳定中性中性不稳定不稳定稳定稳定中性中性不稳定不稳定稳定稳定中性中性不稳定不稳定稳定稳定中性中性3、对流不稳定的发生原理热力学方程对时间求导局地温度变化不考虑气压的局地变化和平流变化，仅考虑气压由于上升或下降运动而发生的改变个别变化：空气块运动过程中，其本身的要素随时间的变化局地变化：由于空气运动或其他原因，某固定地点的要素发生的变化平流变化：由于空气水平运动，引起某地要素随时间的变化影响气温局地变化的因素影响气温局地变化的因素平流变化平流变化垂直运动垂直运动非绝热加热非绝热加热对于短期、大尺度天气过

2、程，可以忽略垂直运动和非绝热加对于短期、大尺度天气过程，可以忽略垂直运动和非绝热加热带来的温度变化热带来的温度变化为风向与水平温度梯度之间的夹角为风向与水平温度梯度之间的夹角逆温：对流层中出现气温随高度增加而升高的现象大气层结稳定造成逆温的条件有：辐射冷却、空气湍流混合、空气平流冷却、空气下沉增温、锋面逆温辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温湍流混合逆温：由于低层空气的湍流混合而形成的逆温平流逆温：暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，形成逆温下沉逆温：某层空气下沉，气压增大，厚度减小，这样气层顶部下沉的距离比底部下沉的距离大，顶部绝热增温多，形成逆温。锋面逆温：冷暖空气交汇时上下层空气可能

3、出现下低上高的情况作业1）干绝热、湿绝热、假绝热过程的概念，并简述他们的差异2）简述焚风的过程3）简述辐射逆温和下沉逆温的形成大气的运动有规则的平均运动无规则的湍流运动坐标系的选择绝对坐标系相对坐标系气压梯度力：周围空气介质作用在空气块表面上压力的合力G水平方向垂直方向水平方向等压线越密集，气压梯度力越大垂直方向垂直气压梯度力远大于水平方向，但水平气压梯度力引起的水平运动远大于垂直运动地转偏向力：因地球自转使空气质点运动方向发生改变的现象，设想它是受到一个力的作用水平分量的模水平分量f=2sin，称为地转参数水平地转偏向力的性质：1、偏向力只能产生于空气运动之后，不能使静止空气运动2、纬度一定

4、，风速越大，偏向力越大 风速一定，纬度越高，偏向力越大3、地转偏向力垂直于运动方向，北半球，偏向力指向风向的右边，南半球，偏向力指向风向的左边。偏向力只改变风向，不改变风速摩擦力内摩擦力和外摩擦力内摩擦力：两个气层之间通过湍流作用使上下层空气得以交换，又称作湍流摩擦力，取决于上下风层的矢量差和湍流强度。摩擦力在近地面层(30-50m)最为显著，随高度增加而减小，12km以上，摩擦力可以忽略不计以12km为界，在此高度以下气层为行星边界层，以上为自由大气层惯性离心力外摩擦力：下垫面对空气运动的阻力，方向与空气运动相反如果大气运动曲率半径较大（几公里到上千公里），该力远小于地转偏向力大气运动方程：

5、作用于空气微团上的力与其所产生的加速度之间的关系式标准坐标系的大气运动方程大气运动的尺度和分类大尺度运动：气旋、反气旋、台风、大气长波等中尺度运动：飑线、小低涡小尺度：龙卷、雷暴类别类别L(m)H(m)V(m/s)W(m/s)t(s)大尺度10510610410110-2105中尺度104105103104101100104105小尺度10410310410010110010110410-4 10-4 10-4 10-5 10-3 10-3 10-6自由大气大尺度运动自由大气大尺度运动若保留最大数量级10-3，可得到地转平衡：气压梯度力和地转偏向力平衡若保留10-4量级以上的项，可得到水平运动垂直运动10-7 10-7 10-7 10-8 101 101 10-3保留101项中尺度运动小尺度运动大气运动方程的一般简化形式大气运动方程的一般简化形式坐标系变换 x,y,z,t x,y,p,t空间时间个别变化P坐标系中的运动方程Z坐标下一般大气运动方程转换公式中F用z替代引入=gz地转风：气压梯度力与水平地转偏向力达到平衡时，空气的等速直线运动方向：背风而立，右手方向为高压大小：与气压梯度力成正比自由大气中，尤其是中纬度地区，风速与密度无关，仅与位势梯度有关利用p、z坐标转换公式，地转风在p坐标下的公式为