動力氣象試題分類

1、動力氣象試題分類試題參數(shù)(分值，難度系數(shù)，知識點，題型)組卷參數(shù)（題型比例，難度比例，章節(jié)比例）一、 填空題1. 控制大氣運動的基本物理定律有牛頓第二定律、質量守恒定律、熱力學能量守恒定律和氣體實驗定律。(8,1,2,1)2. 在旋轉地球上，一個運動著的空氣微團所受的基本作用力氣壓梯度力、科里奧利力、慣性離心力和摩擦力。(8,1,2,1)3. 中緯度大尺度運動具有以下基本性質，即準水平、準定常、準地轉平衡、準靜力平衡和準水平無輻散。(10,1,2,1)4. 環(huán)流和渦度都是描述流體渦旋運動的物理量，前者是對流體渦旋運動的宏觀度量，后者是對流體渦旋運動的微觀度量。(4,1,6,1)5. 在?？寺鼘?/p>

2、中，風速隨高度增加增大，風向隨高度增加順轉。(4,1,8,1)6. P坐標系中，地轉風的表達式是，地轉風渦度的表達式是。(4,1,4,1)7. 平流時間尺度，氣壓水平變動的地轉尺度。(4,2,3,1)8. 科氏力是一種視示力，科氏力的方向始終與運動的方向垂直。(4,1,2,1)9. 建立坐標系的物理基礎是大氣的靜力平衡性質，坐標系中靜力平衡方程的形式為，連續(xù)方程的形式為。(6,1,4,1)10.定常情況下，?？寺鼘又械娜ζ胶馐侵负?、水平氣壓梯度力、科里奧利力、和湍流粘性應力之間的平衡。(6,1,8,1)11. 理查孫數(shù)是湍流運動發(fā)展的重要判據(jù)，其定義式為=。(2,1,8,1)12. 任意高度

3、z的氣壓，其物理意義為任意高度上的氣壓相當精確地等于該高度以上單位截面積空氣柱的重量。(4,1,4,1)13. 700百帕地轉風為東風4,500百帕地轉風為西風8，則700-500百帕之間的熱成風為西風 12 。(4,1,5,1)14. 地轉風向隨高度增加逆時針轉動，與此相伴隨的溫度平流為冷平流，地轉風向隨高度增加順時針轉動，與此相伴隨的溫度平流為暖平流。(4,1,5,1)15. 在大氣行星邊界層中，近地面層又稱為常值通量層，上部摩擦層又稱為?？寺鼘?。(4,1,8,1)16. 大氣中的四種基本能量形式是內能、位能、動能和潛熱能。(8,1,9,1)17. 寫出以下無量綱數(shù)的定義式，基別爾數(shù)，羅斯

4、貝數(shù)。(4,1,3,1)18. 相對渦度在自然坐標系中的表達式是。(2,1,6,1)19. Rossby變形半徑，當初始非地轉擾動的水平尺度時，風場向氣壓場適應。(4,1,10,1)20. 正壓適應過程的物理機制是重力慣性外波對初始非地轉擾動能量的頻散，適應的速度主要依賴于重力慣性外波的群速和初始非地轉擾動的水平尺度和強度。(6,1,10,1)21. 根據(jù)準地轉位勢傾向方程，高空槽前為正渦度平流區(qū)，等壓面位勢高度會降低，槽區(qū)有冷平流，有利于槽加深。(4,1,11,1)22. 正壓不穩(wěn)定是發(fā)生在具有水平切變基流中的長波不穩(wěn)定，斜壓不穩(wěn)定是發(fā)生在具有垂直切變基流中的長波不穩(wěn)定。(4,1,12,1)

5、23. 根據(jù)準地轉理論，平流過程總是對地轉平衡和靜力平衡起破壞作用，而疊置在準地轉水平環(huán)流上的二級環(huán)流總是對地轉平衡和靜力平衡起維持作用。(4,1,12,1)24. 第一、二類準地轉運動出現(xiàn)的條件分別是和。(4,1,11,1)25. 斜壓適應過程的物理機制是重力慣性內波對初始非地轉擾動能量的頻散，適應的速度主要依賴于重力慣性內波的群速和初始非地轉擾動的水平尺度和強度。(6,1,10,1)26. 連續(xù)方程是質量守恒定律定律的數(shù)學表述。它表明密度和風場是相互制約的。(6,1,2,1)27. 根據(jù)準地轉方程，正渦度平流隨高度增加，有利于產生上升運動，冷平流有利于產生下沉運動。(4,1,11,1)28

6、. 正壓不穩(wěn)定的必要條件為，正壓不穩(wěn)定擾動發(fā)展的能量來自基本緯向氣流的平均動能。(4,1,12,1)29.旋轉層結大氣中可能出現(xiàn)的四種基本波動是聲波、重力波、慣性波和羅斯貝波。(8,1,9,1)。30. 大氣中兩種存在兩種最基本的動力學過程，即地轉適應過程和準地轉演變過程。(4,1,10,1)。31.根據(jù)準地轉位勢傾向方程，高空槽脊系統(tǒng)的移動是由渦度平流造成的，而高空槽脊系統(tǒng)的發(fā)展是由溫度平流造成的。(4,1,11,1)32.聲波是由大氣的可壓縮性造成的，重力內波生成的必要條件是大氣層結是穩(wěn)定的。(4,1,10,1)33.Rossby變形半徑，當初始非地轉擾動的水平尺度時，氣壓場向風場適應。(

7、4,1,10,1)34.科氏力是一種視示力，當空氣微團沿赤道向東運動時，科氏力的方向指向天頂；在赤道向北運動時，科氏力為零。(6,1,2,1)35.所謂力管是指間隔一個單位的等壓面和等比容面相交割成的管子，力管存在的充要條件是大氣的斜壓性。(4,1,6,1)36.根據(jù)準地轉斜壓兩層模式的分析結果，影響斜壓不穩(wěn)定的主要因子是波長、垂直風切變、靜力穩(wěn)定度和效應。(8,1,11,1)37.建立熱成風關系的物理基礎是地轉平衡和靜力平衡。(4,1,5,1)38.正壓不穩(wěn)定擾動發(fā)展的能量來自基本緯向氣流的平均動能，斜壓不穩(wěn)定擾動發(fā)展的能量來自有效位能的釋放。(4,1,12,1)二、 是非判斷題1.等壓面圖

8、上等高線與等溫線重合,此大氣一定是正壓的。(2,1,4,2)2.Rossby數(shù)可以表示為相對渦度與牽連渦度之比。(2,1,4,2)3.采用準地轉近似不可能濾去所有快波。(2,3,9,2)4.Boussinesq近似只適用于大氣淺層運動。(2,1,9,2)5.頻散波的相速與群速一定不等。(2,1,9,2)6. 正壓地轉適應過程中,渦度與散度隨時間變化很大,但位勢渦度總是不變。(2,1,10,2)7.斜壓不穩(wěn)定波的增長率與鉛直風切變有關,與波數(shù)無關。(2,1,12,2)8.大氣中絕大部分全位能不能用來轉換成動能。(2,1,7,2)9.只要大氣是斜壓的,就一定會產生斜壓不穩(wěn)定(2,1,12,2)10

9、.等壓面圖上等高線愈密集的地區(qū)水平氣壓梯度力愈大。(2,1,4,2)11.等壓面圖上等溫線愈密集的地區(qū)大氣的斜壓性愈強。(2,1,5,2)12.等壓面上氣壓處處相等，因此等壓面上的水平氣壓梯度力處處為零。(2,1,4,2)13. 平流過程總是對地轉平衡和靜力平衡起破壞作用。(2,1,11,2)14. 疊置在準地轉水平環(huán)流上的二級環(huán)流總是對地轉平衡和靜力平衡起恢復和維持作用。(2,1,11,2)15. 定常流場中流線與軌跡相重合。(2,1,5,2)16. 對于氣旋性流動，梯度風速比地轉風速要小。(2,1,5,2)17. 對于反氣旋性流動，梯度風速比地轉風速要大。(2,1,5,2)18. 大氣的斜

10、壓性是地轉風隨高度改變的充分與必要條件。(2,1,4,2)19. 若正壓大氣中，非地轉擾動充滿全球，此種情形無地轉適應過程。(2,3,10,2)20. 斜壓不穩(wěn)定是中緯度天氣尺度擾動發(fā)展最主要的物理機制。 (2,1,11,2)21. ?？寺鼘又酗L總有指向低壓一側的分量。 (2,1,8,2)22. 低壓區(qū)一定有水平輻合，高壓區(qū)一定有水平輻散。 (2,3,8,2)23. 斜壓性愈強，層結愈不穩(wěn)定，大氣中的有效位能愈充沛。(2,1,7,2)24. 局地直角坐標系中、軸的方向在空間中是固定不變的。(2,2,2,2)25. 局地直角坐標系保持了球坐標系的標架方向，但忽略了球面曲率的影響。 (2,2,2,

11、2)26.在極區(qū)采用局地直角坐標系是不適宜的。(2,2,2,2)27.大氣運動不可能在嚴格的地轉平衡和靜力平衡條件下進行。(2,2,7,2)28.坐標系渦度方程中不含力管項，因此大氣的斜壓性對渦度變化的沒有作用。(2,2,6,2)29.斜壓大氣中的準地轉運動不可能是純水平運動。(2,2,11,2)30. 描寫準地轉渦旋運動的演變發(fā)展，可以不考慮水平輻合輻散的影響。(2,2,11,2)三、 計算題1.計算跟隨地球一起旋轉的空氣微團的牽連速度。(10,2,2,3)2.一人造地球衛(wèi)星從南半球飛向北半球，通過赤道時，其飛行方向與赤道成交角，相對水平速度為，試求它的科里奧利加速度。(10,2,2,3)

12、，方向指向地心。3. 一物體在的地方由高度上自由下落，若不計空氣阻力，只考慮重力和科里奧利力作用，試求著地時物體偏移的方向和距離。(10,2,2,3) 向東偏移。4. 700百帕地轉風為東風4ms,500百帕地轉風為西風8ms，計算700-500百帕之間熱成風的大小和方向。(5,1,5,3) 西風。5. 設地球為正球體，試計算海平面上地球引力與重力之間的夾角，又夾角的最大值為多少？(10,3,2,3) 。6. 計算赤道上空重力等于零的高度，一人造地球衛(wèi)星進入該高度繞地球旋轉的周期為多少？(10,3,2,3) ，7. 45°N處，700hPa等壓面圖上3000gpm和2960gpm兩根

13、等高線間最短距離為190km，問地轉風有多大？(5,1,5,3) 8. 當羅斯貝數(shù)=0.1時，取地轉風近似的相對誤差有多大？(5,2,5,3) 10/1009. 考慮隨緯度的變化，若取，試計算45°N處的地轉風散度的大小。(5,2,6,3) 10. 一龍卷以常值角速度旋轉，設離中心處，地面氣壓為，溫度為T（設為常值），證明龍卷中心的地面氣壓為 如果T=288K，離中心100m處氣壓為1000hPa，風速為100，問中心氣壓為多大？(5,2,5,3) 11.12.13. 實際風偏于地轉風右側30°，如果地轉風為20，計算水平速度大小隨時間的變率（設）。(5,1,5,3) 14

14、. 700百帕地轉風為西風4ms,500百帕地轉風為東風8ms，計算700-500百帕之間熱成風的大小和方向。(5,1,5,3) 東風。15. 正壓大氣中，在30°N有一圓形空氣柱，其半徑為100km，如果初始時空氣是靜止的，當空氣柱膨脹至原半徑的兩倍時，周界上平均切線速度為多大？(10,2,6,3) 16. 計算以下四種圓運動的渦度 （1） （2） （3） （4）式中為常數(shù)。(10,1,6,3) （1），（2），（3），（4）17. 在高度上，實測到，取湍流系數(shù)，密度，求該高度上的湍流粘性應力。(5,2,8,3) 18. 取，試根據(jù)?？寺菥€解計算， 1000高度上的、。 提示 ,

15、 (10,2,8,3)19. 取，試根據(jù)?？寺菥€解計算， 600高度上的、。 提示 , (10,2,8,3)20. 如果地轉風為8m/s，偏差風與地轉風垂直且大小為2m/s，試求處單位質量空氣微團水平動能隨時間的變化率。(5,2,8,3) 四、 名詞解釋1尺度分析法(5,2,3,4)尺度分析法是一種對物理方程進行分析和簡化的有效方法。尺度分析法是依據(jù)表征某類運動系統(tǒng)的運動狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值，估計大氣運動方程中各項量級大小的一種方法。根據(jù)尺度分析的結果，結合物理上考慮，略去方程中量級較小的項，便可得到簡化方程，并可分析運動系統(tǒng)的某些基本性質。2二級環(huán)流(5,2,8,4)由于湍流摩擦

16、作用，?？寺鼘又酗L有指向低壓一側的分量，在低壓上空產生輻合上升運動，同理在高壓上空產生輻散下沉運動，這種由水平輻合輻散和垂直運動形成的鉛直環(huán)流迭加在準地轉水平環(huán)流之上，稱之為二級環(huán)流。行星邊界層的湍流摩擦通過二級環(huán)流可以直接影響自由大氣中的運動，使準地轉渦旋強度減弱。3有效位能(5,2,7,4)大氣現(xiàn)有狀態(tài)下的全位能與經過絕熱調整后達到層結穩(wěn)定、等壓面等溫面重合且呈水平分布狀態(tài)（這一狀態(tài)稱為參考狀態(tài)）時尚存的全位能之差，定義為有效位能。大氣的斜壓性越強，層結越不穩(wěn)定時，有效位能越充沛。4地轉偏差(5,1,5,4)實際風與地轉風的矢量差定義為地轉偏差。地轉偏差用表示，則。地轉偏差和水平加速度方向

17、相垂直，在北半球指向水平加速度的左側，地轉偏差的大小和水平加速度成正比，和緯度的正弦成反比。地轉偏差雖然很小，但對大氣運動的演變卻起著極為重要的作用。5地轉風(5,1,5,4)等壓線為一族平行的直線（）時的平衡流場稱為地轉風場，或稱為地轉運動。在地轉運動中，水平氣壓梯度力與科里奧利力相平衡。地轉風的方向與等壓線相平行，在北半球（0），高壓在速度方向右側，低壓在速度方向左側；地轉風大小與水平氣壓梯度成正比，與密率和緯度的正弦成反比。地轉風關系的重要性在于揭示了大尺度運動中風場和水平氣壓場之間的基本關系。6旋轉減弱(5,2,8,4)在旋轉大氣中，由埃克曼層摩擦輻合強迫造成的二級環(huán)流大大加強了行星邊

18、界層與自由大氣之間的動量交換，使得自由大氣中的渦旋系統(tǒng)強度快速減弱，這種現(xiàn)象稱為旋轉減弱。 7羅斯貝數(shù)(5,1,3,4)羅斯貝數(shù)的定義式為，它代表水平慣性力與水平科里奧利力的尺度之比。羅斯貝數(shù)的大小主要決定于運動的水平尺度。對于中緯大尺度運動，科里奧利力不能忽略不計，對于小尺度運動，科里奧利力可忽略不計。8熱成風(5,1,5,4)熱成風定義為鉛直方向上兩等壓面上地轉風的矢量差。熱成風方向與等平均溫度線（即等厚度線）平行，在北半球暖區(qū)在熱成風方向右側，冷區(qū)在熱成風方向左側；熱成風大小與平均溫度梯度成正比，與緯度的正弦成反比。熱成風關系的重要性就在于具體地揭示了靜力平衡大尺度運動中風場、氣壓場、溫

19、度場之間的關系。9. 拉姆波(5,2,9,4)受地球旋轉作用影響，在靜力平衡大氣中只沿水平方向傳播的特殊聲波，稱為拉姆波。與純水平聲波不同，拉姆波是一種水平尺度較大的頻散快波。拉姆波屬于外波型波動，其擾動氣壓隨高度按指數(shù)減小，但擾動速度隨高度幾乎不改變。10. ?？寺槲?5,2,8,4)由于湍流摩擦作用，?？寺鼘又酗L有指向低壓一側的分量，在低壓上空產生輻合上升運動，同理在高壓上空產生輻散下沉運動，這種上升下沉運動在邊界層頂達到最強，這種現(xiàn)象稱為稱為埃克曼抽吸。11. 位勢渦度(5,2,6,4)位勢渦度簡稱位渦，位渦是一個同時描寫大氣熱力狀態(tài)和運動狀態(tài)的綜合物理量，在某種意義上可以理解為渦旋強

20、度與其有效厚度之比的度量。在絕熱無摩擦條件下，位渦具有守恒性質。12. 正壓大氣(5,1,5,4)密度的空間分布只依賴于氣壓的大氣狀態(tài)稱作正壓大氣。正壓大氣中等壓面、等密度、等溫面重合在一起。在靜力平衡條件下，正壓大氣中各等壓面相互平行，因而某一等壓面在空間的傾斜狀態(tài)可以代表所有等壓面的傾斜狀態(tài)。13. 斜壓大氣(5,1,5,4)密度的空間分布不僅依賴于氣壓而且依賴于溫度的大氣狀態(tài)稱作斜壓大氣。斜壓大氣中等壓面與等溫面、等密度面是交割的。實際大氣經常處于斜壓狀態(tài)。大氣的斜壓性對地球大氣的運動具有重要影響。14. 正壓不穩(wěn)定(5,1,12,4)發(fā)生在具有水平切變基本緯向氣流中的長波不穩(wěn)定稱為正壓

21、不穩(wěn)定，正壓不穩(wěn)定的必要條件是基本緯向氣流的絕對渦度在區(qū)間內存在極值，擾動發(fā)展的能量來自基本緯向氣流的平均動能。15. 斜壓不穩(wěn)定(5,2,12,4)發(fā)生在具有垂直切變基本緯向氣流中的長波不穩(wěn)定稱為斜壓不穩(wěn)定，長波的斜壓不穩(wěn)定與垂直風切變和波長有關，最不穩(wěn)定波長約為。擾動發(fā)展的能量主要來自來自有效位能的釋放，斜壓不穩(wěn)定是中緯度天氣尺度擾動發(fā)生發(fā)展的主要物理機制。16. 對稱不穩(wěn)定(5,3,12,4)所謂對稱不穩(wěn)定，是指在具有風速切變的基本氣流中，即使在鉛直方向和水平方向分別是對流穩(wěn)定和慣性穩(wěn)定的，但是當空氣作傾斜上升運動時，在浮力和旋轉的共同作用下，仍然可能出現(xiàn)的一種不穩(wěn)定現(xiàn)象。由于在早期的研

22、究中為解現(xiàn)nuel由于對稱環(huán)境狀況，認為這是一種由對稱環(huán)狀渦旋中的經向擾動所引起的不穩(wěn)定現(xiàn)象，故稱為對稱不穩(wěn)定。后來，Emanuel等進一步論證了對稱不穩(wěn)定的中尺度特征，以及它在導致中尺度擾動不穩(wěn)定增長中的重要作用，因此又稱為中尺度對稱不穩(wěn)定。 17. 慣性不穩(wěn)定(5,2,12,4)在基本流場為西風且有水平切變的情況下，氣塊因受到南北擾動離開原來位置后，在科里奧利力作用下產生的不穩(wěn)定稱為慣性不穩(wěn)定。出現(xiàn)慣性不穩(wěn)定性的判據(jù)為基本流場的絕對渦度為負值。18. 大氣行星邊界層(5,1,8,4)接近地球表面的厚度約為11.5km的一層大氣稱為大氣行星邊界層。邊界層大氣直接受到下墊面的熱力作用和動力作用

23、，具有強烈的湍流運動特征和不同于自由大氣的運動規(guī)律。 19. 開爾文環(huán)流定理(5,1,6,4)根據(jù)絕對環(huán)流定理，絕對環(huán)流的加速度等于環(huán)線包圍力管的代數(shù)和。對于正壓大氣，由于比容、密度僅是氣壓的函數(shù)，力管項等于零，因此，正壓大氣中絕對環(huán)流守恒。這一結論稱為Kelvin環(huán)流定理。20. Boussinesq近似(5,2,9,4)對于淺層運動，如果在運動方程中部分考慮密度擾動的影響，即只保留與重力相耦合的密度擾動項；連續(xù)方程中忽略密度擾動影響，簡化為不可壓縮形式；熱力學能量方程保留密度擾動影響，只保留膨脹的作用，即??；這種近似叫作包辛內斯克近似。21. Richardson數(shù)(5,2,3,4)理查德

24、孫（Richardson）數(shù)的定義式為，它代表垂直慣性力與水平科里奧利力的尺度之比。由于，理查德孫數(shù)又是一個與大氣層結穩(wěn)定度和風的鉛直切變有關的動力學參數(shù)。層結愈不穩(wěn)定，風的鉛直切變愈強，則愈有利于湍流和對流運動的發(fā)展，所以可用于判斷對流或擾動發(fā)展的條件。22. 波包跡(5,3,9,4)在實際大氣中，一個瞬變擾動可以看成是由許多不同振幅、不同頻率的簡諧波疊加而成的，這種合成波稱為波群或波包。這種合成波列振幅的包絡線稱為波包跡，其傳播的速度稱為群速。23.平面近似(5,1,3,4)在中緯度地區(qū)，若運動的經向水平尺度遠小于地球半徑時，可以取，即把作為常數(shù)處理，這種近似稱為“”近似。取“”近似相當于

25、完全沒有考慮地球球面性所引起的隨緯度的變化。高一級近似是所謂的平面近似，其主要內容是：1 當處于系數(shù)地位不被微商時，取；2 當處于對求微商地位時，取。采用平面近似后，用局地直角坐標系討論大尺度運動將是方便的。雖然由于球面效應引起的曲率項被忽略了，但球面效應引起的隨緯度的變化對大尺度運動的作用卻部分保留下來了。24. 自然坐標系 (5,2,5,4)自然坐標系中三個坐標、的方向分別用單位矢量、表示。在空間任一點上，都與該點水平氣流方向相一致，是的法向量，并指向水平氣流的左側，的方向鉛直向上。采用自然坐標系討論平衡流場的一般性質非常方便。25. 梯度風(5,1,5,4)最一般的平衡流場稱為梯度風場。

26、在梯度風運動中，水平氣壓梯度力、科里奧利力、慣性離心力相平衡。地轉風是時梯度風的一個特例。26. 準地轉近似 (5,2,11,4)準地轉近似是為了合理地描寫中緯天氣尺度的準地轉運動而引入的一種動力學近似，其含義為除散度項外，方程中的水平速度和渦度都取為地轉風和地轉渦度。取準地轉近似后得到的準地轉方程組既突出了中緯度大尺度運動的的準地轉性質，又保留了維持準地轉平衡所必須的水平輻合輻散，而且很好地保持了運動的若干整體性質，因此能夠更為合理地描寫中緯大型天氣演變過程。27. 局地直角坐標系(5,2,2,4)局地直角坐標系兼具笛卡爾坐標系和球坐標系的特點，它保持了球坐標系的標架，但忽略了球面曲率的影響

27、；局地直角坐標系與笛卡爾坐標系方程組的形式相同，但笛卡爾坐標系中坐標軸的方向在空間中固定不變，而局地直角坐標系中坐標軸的方向隨地而異。如果我們的研究范圍僅限于中低緯大氣的大尺度運動，那么局地直角坐標系中的基本方程組已相當精確。28. 科里奧利力(5,1,2,4)科里奧利力是一種視示力，它只是在物體相對于地球有運動時才出現(xiàn)。單位質量空氣微團所受的科里奧利力為。始終與和相垂直，而與赤道平面垂直，所以必通過運動微團所在的緯圈平面內。在北半球，科里奧利力指向速度的右方，科里奧利力對空氣微團不作功，它不能改變空氣微團的運動速度大小，只能改變其運動方向。29. Taylor-Proudman定理 (5,3

28、,6,4)若流體是均質（或正壓）不可壓縮的流體，且運動是定常緩慢的，則運動速度只是在與相垂直的平面內才可能有差異，故運動是二維的，這就是Taylor-Proudman定理。30. 薄層近似(5,1,2,4) 大氣中90以上的質量集中在離地表的一薄層中，其有效厚度約為幾十公里，遠比地球平均半徑小，因此可取。其中是地球半徑，是離地表的鉛直高度。球坐標系的運動方程中，當處于系數(shù)地位時用來代替，當處于系數(shù)地位時用z來代替，這一近似郭曉嵐稱之為薄層近似。五、 問答題（1）何謂平面近似？取平面近似有何意義？答：平面近似的主要內容是：3 當處于系數(shù)地位不被微商時，?。? 當處于對求微商地位時，取。采用平面近

29、似后，用局地直角坐標系討論大尺度運動將是方便的。雖然由于球面效應引起的曲率項被忽略了，但球面效應引起的隨緯度的變化對大尺度運動的作用卻部分保留下來了。（2）何謂地轉偏差？它對大氣運動的演變發(fā)展有何重要作用? 答： 為了量度實際風偏離地轉風的程度，我們將實際風與地轉風的矢量差定義為地轉偏差。地轉偏差用表示，則。地轉偏差雖然很小，但對大氣運動的演變卻起著極為重要的作用。有地轉偏差時，空氣微團才可能作穿越等壓線運動，從而引起質量重新分布，造成氣壓場和風場的變化，所以地轉偏差是天氣系統(tǒng)演變的一個動力因子；地轉偏差對大氣運動動能的制造和轉換起著重要作用；地轉偏差對水平散度和鉛直運動也有重要意義。（3）何

30、謂p坐標系， p坐標系的主要優(yōu)缺點是什么？答：用氣壓作為鉛直坐標變量的坐標系稱為坐標系，大氣的靜力平衡性質是建立坐標系的物理基礎。坐標系的主要優(yōu)點是：（1）坐標系中的大氣運動方程組具有較簡單的形式，例如氣壓梯度力項成為線性項，連續(xù)方程，成了一個診斷方程。（2）坐標系適合日常氣象業(yè)務工作的需要，采用 坐標系方程組進行診斷計算與分析十分方便。坐標系的主要缺點是不能正確地給出下邊界條件，難以考慮地形對大氣運動的作用和影響。此外，對于小尺度運動不滿足靜力平衡條件，自然不能用坐標系運動方程組來描述它們的運動規(guī)律。（4）靜力平衡條件下的能量形式和能量關系有何特點？答：在靜力平衡條件下，一個從海平面延伸至大

31、氣上界的鉛直氣柱中的內能和位能成成正比，其比率近似等于；靜力平衡條件下，為了保持總能量守恒性質，動能必須重新定義為水平速度的；靜力平衡條件下，動能與全位能之間的轉換是通過冷暖空氣的垂直運動來實現(xiàn)的。（5）什么是正壓大氣？正壓大氣具有哪些基本性質?密度的空間分布只依賴于氣壓的大氣狀態(tài)稱作正壓大氣。正壓大氣中等壓面、等密度、等溫面重合在一起。在靜力平衡條件下，正壓大氣中各等壓面相互平行，因而某一等壓面在空間的傾斜狀態(tài)可以代表所有等壓面的傾斜狀態(tài)。正壓大氣中等壓面坡度不隨高度變化，因此地轉風也不隨高度變化。（6）什么是尺度分析法？對大氣運動方程組進行尺度分析有何意義？答：尺度分析法是依據(jù)表征某類運動

32、系統(tǒng)的運動狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值，估計大氣運動方程中各項量級大小的一種方法。根據(jù)尺度分析的結果，結合物理上考慮，略去方程中量級較小的項，便可得到簡化方程，并可分析運動系統(tǒng)的某些基本性質。1、什么是大氣行星邊界層？大氣行星邊界層可分為幾個層次？說明各層次的主要特點。答：接近地球表面的厚度約為11.5km的一層大氣稱為大氣行星邊界層。邊界層大氣直接受到下墊面的熱力作用和動力作用，具有強烈的湍流運動特征和不同于自由大氣的運動規(guī)律。大氣行星邊界層自下而上分為貼地層、近地面層和埃克曼層。貼地層中平均風速為零。在近地面層中風速隨高度呈對數(shù)分布，湍流對動量、熱量、水汽的鉛直輸送通量幾乎不隨高度改變，

33、所以又稱為常值通量層。?？寺鼘又酗L隨高度呈埃克曼螺線分布，湍流粘性應力和科里奧利力、水平氣壓梯度力幾乎同等重要，而且這三個力基本上相平衡。2、利用準地轉兩層斜壓模式討論斜壓不穩(wěn)定得到哪些主要結論？（試從斜壓不穩(wěn)定與波長、垂直風切變、靜力穩(wěn)定度、因子的關系加以說明）答：長波的斜壓不穩(wěn)定主要決定于波長和垂直風切變，只有波長大于臨界波長的波動才可能產生斜壓不穩(wěn)定，最不穩(wěn)定波長約為，垂直風切變需要達到一定的強度才可能產生斜壓不穩(wěn)定，垂直風切變越強越有利于產生斜壓不穩(wěn)定。由于斜壓不穩(wěn)定波的臨界波長隨靜力穩(wěn)定度的增大而增大，因而靜力穩(wěn)定度對較短波長的波動具有穩(wěn)定作用。此外效應對較長波長的波動具有很強的穩(wěn)定

34、作用。3、什么是地轉適應過程？什么是準地轉演變過程？簡述這兩種過程的基本特征。答：地轉平衡態(tài)遭到破壞后，通過風場和氣壓場之間的相互調整和相互適應，重新建立起新的地轉平衡態(tài)的過程，稱作地轉適應過程。準地轉平衡態(tài)的緩慢變化（演變）過程，稱作準地轉演變過程。地轉適應過程是一種快過程，位勢運動顯著，運動基本上是線性的；準地轉演變過程是一種慢過程，運動具有準渦旋性質，運動是非線性的。4、在準地轉環(huán)流上必疊加有二級環(huán)流，試說明這種二級環(huán)流產生的原因是什么？有何重要作用？答：斜壓大氣中不僅存在渦度平流，而且存在溫度平流，這些平流過程總是對地轉平衡和靜力平衡起破壞作用。平衡被破壞后必然激發(fā)出水平輻合輻散和鉛直

35、運動，從而形成鉛直面上的二級環(huán)流。這種疊加在準地轉環(huán)流之上的二級環(huán)流通過水平輻合輻散對渦度場進行調整，通過鉛直運動對溫度場進行調整，由此建立起新的地轉平衡和靜力平衡。因此，這種疊加在準地轉環(huán)流之上的二級環(huán)流是維持地轉平衡和靜力平衡所必須的，即總是對平流過程對地轉平衡和靜力平衡的破壞起補償作用。5、斜壓不穩(wěn)定波具有哪些的結構特點？并說明這些結構特點對于斜壓擾動的不穩(wěn)定增長是十分有利的。答：1流場擾動的振幅隨高度增強，同時槽脊線隨高度是向西傾斜的。2溫度場擾動（）的位相落后于流場擾動的位相，即溫度槽落后于流場槽（氣壓槽）。3在平均層上（第2層），槽前脊后有上升運動，槽后脊前有下沉運動，如果考慮到溫

36、度場擾動的特點，也可以說暖空氣是上升的，冷空氣是下沉的。以上斜壓不穩(wěn)定波結構特點使得槽區(qū)為冷平流，脊區(qū)為暖平流，有利于槽脊系統(tǒng)的發(fā)展。此外，暖空氣上升，冷空氣下沉有利于有效位能量釋放，為擾動的增長提供能量來源。因此，斜壓不穩(wěn)定波的這種結構特點對于擾動的不穩(wěn)定增長是極為有利的。6、對于正壓適應過程，適應結果與初始非地轉擾動的水平尺度有何關系？答：1初始非地轉擾動的水平尺度越越大，完成適應所需的時間越長。2. 若初始非地轉擾動的水平尺度遠大于臨界水平尺度，主要是風場向氣壓場適應，若初始非地轉擾動的水平尺度遠小于臨界水平尺度，主要是氣壓場向風場適應。7.由準地轉方程診斷出地面低壓中心上空有上升運動，

37、試從物理上說明這是維持靜力平衡和準地轉平衡所必需的。答：低壓中心上空槽前為正相對渦地轉平流，將使該地區(qū)氣旋性渦度增加。由于地轉風渦度與位勢高度水平拉普拉斯成正比，要維持渦度變化是準地轉的，則該地區(qū)位勢高度應降低，這意味著等壓渦面間厚度應減小，要維持準靜力平衡，這時等壓面間平均溫度也應降低。因為地面低壓中心地轉溫度平流很小，不能造成氣柱中溫度降低，所以絕熱條件下氣柱溫度降低，只能依賴于絕熱冷卻作用，即依賴于上升運動。由此可見，當相對渦度地轉平流隨高度變化時，出現(xiàn)鉛直運動是必然的，如果沒有這種鉛直運動，不僅上相對渦度發(fā)生變化時不能維持地轉平衡，而且氣層內有溫度變化時也不能維持靜力平衡。8.第一類和第二類準地轉運動出現(xiàn)的條件是什么？各有何特點？答：第一類準地轉運動出現(xiàn)的條件是，這類運動的水平尺度小于地球半徑，相當于天氣尺度運動。其鉛直速度量級遠比由連續(xù)方程分析出來的要??；水平散度比渦度小一個量級以上，運動具有顯著的渦旋性質；運動的水平尺度、鉛直尺度和靜力穩(wěn)定度是相互依賴的，層結是高度穩(wěn)定的。第二類準地轉運動出現(xiàn)的條件