1、β平面近似的物理本质
所谓的β平面近似是对f 参数作高一级的近似，其内容是⑴当f 处于系数地位不被微商时，去f=f0=常数；⑵当 f 处于对y 求微商时，取df dy
β==
常数，
采用β平面近似的好处是：用局地直角坐标系讨论大尺度运动是方便的，而球面效应引起的f 随纬度的变化对运动的作用被部分保留下来。在低纬度大气动力学研究中，取f0?
0，
f0?
β
，这就是β平面近似的物理
本质。
2、重力惯性外波
大气和海洋的运动无不受到地球自转的影响。考虑地球自转对重力外波的影响，这就成为重力惯性外波。描写重力惯性外波运动的方程组是（9.91）式。在流体是均质不可压的，存在自由表面上的条件下，可解得重力惯性外波的数学解。其相速c 为
2
12
200???? ??+±=k f gH c
式中含有两项，第一项反映重力作用
，第二项反映地球自转作用。考虑地球自转作用后重力外波性质发生了变化，相速与波数有关，成了频散波（波的扰动能量被逐渐“分散”）。 3、埃克曼螺线
埃克曼层中湍流粘性应力和科利奥利力、水平气压梯度力几乎同等重要，而且这三个力基本相平衡，运动具有准定常性。在这一层中湍流粘性力不断的消耗平均运动动能，要维持三力平衡关系，就必须是：风要穿越等压线流向低压，如图1.33所示，气压场对气块做功，提供其动能。此外，由于在埃克曼层中湍流粘性力不再是常数，而是随高度增加而减小的。在这样动力学条件下，可以证明：在这个层内风向和风速随高度都有变化。这种变化被称为埃克曼螺线规律。埃克曼层从常值通量层顶一直到自由大气,其顶高约为1～1.5公里。
4、
dp T T T A p d 2
0021???
??'-=??
γγ 有效位能的定义：它是闭合系统中大
气的全（部）位能与温度场按绝热过程重新调整后系统所具有的最小全位能的差。绝热调整后产生了稳定层结是：p 、T 和θ等值面是相互重合， 如图6.2所示，这时位能不能再转换动能了，所以此时是最小的全位能。 平均单位面积上铅直气柱中有效位能的近似表达式。
5、解释及说明
f K D e 2π
=
由于湍流摩擦作用，埃克曼层中风有指向低压一侧的分量，由此将引起质量向低压中心辐合，在埃克曼层顶产生上升运动，向上输送质量。这种环流结构可以认为是一个叠加在准地转水平环流之上，被称为二级环流。 6、尺度分析法是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法，这种方法是恰尼所倡导的，它是依据表征某类运动系统变量的特征值来估计大气运动
方程中各项量级大小的一种方法。
7、右图给出了某测站观测到的1z
，2z ，3z
三个高度上的地转风
1g V ，2g V
，3g V 。请画出1z 至
2z 层的热成风及2z 至3z 层的热
成风；
请分别说明21
z z 至层及2z 至
3z 层的冷暖平流情况；
未来该测站的天气趋势如何。
答：热成风就是上下两层地转风之差，Z2、Z3有暖平流，天气不好，Z1、Z2有冷平流，干冷气流，天气比较好。
8、有下列方程组：
dm dm t K M M ?+-=????ωα* dm Q dm t P M M ?
??++=??ωα*
①请说明上述两个方程各代表什么？ ②解释K*与P*互相转换的机制是什么？③什么情况下，其中的内能与位能一致的变化？④什么条件下K*与P*两者之和是守恒的？
答：①动能平衡方程、全位能平衡方程②闭合系统中动能平衡方程和全位 能平衡方程都含有项，但符 号相反，故此项表示系统中动能与全位能之间的转换，这一转换的本质是通过水平面穿过等压线进行的，利用 状态方程
=
dm T P
R
M
?
ω, 故转换方向决定于闭合系统ω
和T 的
相关性。若等压面上ω
和T 正相关，平均而言等压面上冷空气上升，暖空气下沉，则动能转换为全位能。 ③若使内能与位能变化一致，则能量转换过程中维持静立平衡，铅直气柱中所含的内能与动能必须同时增加或减少，并且保持一定的关系。
④0)(**=+??
K P t 假设运动为绝
热、无摩擦，闭合系统的全位能与动能之和是守恒的。
9、皮叶克尼斯环流定理表明引起相对环流时间变化有两个原因，它们是：环线包围力管的代数和随时间变化，环线包围面积和平均纬度的改变。 10、近地面层不同层结下风随高度的变化规律？
在近地面层中的中性层结下，风随高度呈对数关系分布；非中性层结下， 风随高度呈幂指数分布。
11、支配大气运动状态和热力状态的基本物理定律有：牛顿第二定律、质量守恒定律、热力学能量守恒定律和气体实验定律。
12、北半球地转风随高度逆时针旋转，与此伴随的平流为冷平流。
13、绝对位涡守恒的条件是无摩擦、干绝热运动。
14、在静力平衡条件下，地转风随高度改变的充要条件是斜压大气。
15、声波是由大气的可压缩性造成的，重力内波生成的必要条件是大气层结稳定。
16、自然坐标系的三个坐标变量的单位矢量分别取为水平气流方向、法向量方向、铅直向上方向
17、有下列方程组：
fv x h g x u u t u +??-=??+?? fu x v u t v -=??+??
0=??+??x hu t h
假设大气基本状态是静止的，即
h H h v v u u '+='='=0,,，
试求：
①将上述方程组线性化（5分）
②求出该方程组所含波动的频率方程 ③分别求出该波动的相速与群速） ④分析该波动的性质
解：①将所假设的扰动值关系式代人
方程组，并取0f 近似即
0f
f ==常数，得线性化方程组
v f x h g t u '+?'?-=?'
?0（1）
u f t v '-=?'
?0（2） 00=?'?+?'?x u H t h （3）
②对方程组进行消元。对（1）式进行时间偏微商得
t v f x t h g t u ?'?+??'?-=?'?0
222（4）
将（2）式和（3）式代人（4）式，消
去h '和v '，得
t u f x u gH t u ?'?-?'?=?'?20
22022（5）
再设波动解为 ()t kx i Ae u ω-='
代人（5）式得波动的频率方程
20022f gH k --=-ω
或
2
002f gH k +±=ω（9.96）
3、相速为
2
200k f gH k
c +
±==
ω
群速为
2
2
000k
f gH gH k
c g +±
=??=ω
18、微扰动线性化方法、基本思想 (1)微扰动方法是在某些条件下把非线性方程线性化的方法。 (2)基本思想：
① 任一气象要素（变量），由已知基本量叠加上未知扰动量组成，即：
s s s '+=，
且?<<'s s 微扰动 ②基本量满足原方程。
③扰动量的二次及二次以上乘积项（非线性项），可作为高阶小量忽略。 →得到线性方程。 以fv x
P u V t u
+??-=??+??ρ1 线性化： ①设
,,,u u V V V v v v '''+=+=+
,P P P ρρρ''=+=+；
且
A
A <<'，A 代表任一物理量。
2）代入方程，其中
2
1
1
1
(1)
ρρρ
ρ
ρρρ
'=
≈
-
'
+11,01x x x
?≈-→+
时，2x 即2
ρ'是两阶小项，略去。
u u V u t t '??'++????
V u V u ''+??+?? V u '+??=
11P P x
x
ρρ'
??-
-
??22P P x x
ρρρρ'''??+
+
??fv fv '++
∵基本量满足原方程，即
v f x
P u V t u +??-=??+??ρ1 又∵扰动量二次以上乘积项可忽略
?
方程就变为：
u V u V u t
'?''+??+???
21P P fv x x
ρρρ''??'=-
++??
(3)给定方程组：
100u
u P u t x x
u u
t x x dP P d dt dt ρρ
ρργρρ????+=-?????
????++=?????
?-=??
方程组包含了声波的机制
0u x
?≠? 0d dt ρ≠ 0dP
dt ≠10P x ρ??-≠? 1(
)
u u P u t x x ρ???+=-??? 0du dt
≠
u x
???改变
(2)、(3)式消去 010
P P u u P t x x u
u P u t x x γρ????++=??????????++=?????
2．微扰动的线性化： (1)设P
P P '=+、u u u '=+、
ρρρ'=+且P Const =、u Const =、Const ρ=
(2)注意2
11ρρρ
ρ'≈-
代入方程得： 2010P P P u u u u P P t x x x x u u u P P u u t x x x x γγρρρ'
''''??????''++++=????????'
'''''??????'+++-=???????
（3）略去扰动量的二次乘积项即非线性项：
（4）求波动解：,u '消去即
0(1)10(2)P P u u P t x x u u P u t
x x γρ'''????++=→→??????'''????++=→→?????
()(1)u t x ??+??(2)P x
γ?-?2()u P t x ??
'?+??22
P P x γρ?'-=?令形式解为
()ik x ct P Ae -'=
()()ik x ct P Ae ikc t -'
?=?-?ikcP ikc t
?
'=-?
-?～ ()()ik x ct P Ae ik x
-'
?=??ikP ik
x
?'=??～
2()ikc uik P '
?-+2()0P
ik P γρ
'-
=2[()]0P c u P γρ
'?--
= P '具有零解；
P '存在非零解即波动存在的条件为：
2()0P
c u γρ--
=c u ?=
u =（5）讨论：
1）声波是线性叠加在基本气流上，一维波动，声波是双向传播的 。
2）波速c 与k 无关，是非频散波 。 3）声波的传播速度c ，取决于物质常数γ，声波的传播速度取决于介质。
4)21
~10c m s -?
与大气长波的移速1110ms -比是快波 5）滤波的条件 ①大气不可压
②水平无辐散&地转近似 ——去掉水平向的声波
③静力平衡——气压取决于气柱重量而不是压缩程度 ——去掉垂直向的声波
19、在进行尺度分析时，零级近似是指保留方程中量级最大项一级近似是指保留方程中量级最大和次大项。 20、大气运动遵守那些定律？并由这些定律推导出那些基本方程？
大气运动遵守流体力学定律。它包含有牛顿力学定律，质量守恒定律，气体实验定律，能量守恒定律，水汽守恒定律等。由牛顿力学定律推导出运动方程（有三个分量方程）、由质量守恒定律推导出连续方程、由气体实验定律得到状态方程、由能量守恒定律推导出热力学能量方程、由水汽守恒定律推导出水汽方程。
21、何谓个别变化？何谓局地变化？何谓平流变化？及其它们之间的关系？
表达个别物体或系统的某一物理量变化称为个别变化（率），其数学符号为 dt
d ，也称为全导数。
表达某一固定地点某一物理量变化称 为局地变化（率），其数学符号为t ??，
也称为偏导数。表达由空气的水平运
动（输送）所引起的局地某一物理量
的变化称为平流变化（率），它的数学 符号为??-h
V
，式中h V 为水平风速。
表达由空气的垂直运动（输送）所引 起的局地某一物理量的变化称为对流 变化（率），它的数学符号为z
w ??-， 式中
w 为空气的垂直运动速度。
它们之间有如下的关系：用dt dT 表示个
别空气微团温度的变化，用t
T ??表示局
地空气微团温度的变化。可以证明 z
T w T V dt
dT t T h
??-??-=?? 式中
V
为水平风矢量，
W 为垂直速度。式等号右边第二项称为温度的平流变化（率），第三项称为温度的对流变化（率）或称为垂直输送项。
22、大气运动受到那些力的作用？ 受到气压梯度力、地心引力、摩擦力、惯性离心力和地转偏向(科里奥利）力等作用。其中气压梯度力、地心引力、摩擦力是真实力，或称牛顿力。而惯性离心力和地转偏向力是“视示力”，是虚拟的力。
23、何谓位势及其物理意义?及它与位能的差异？
位势或称重力位势，其定义为单位质量的物体从海平面上升的高度z 克服重力所做的功。其数学表达式为
?=z
gdz φ 位势的量纲为米2/秒2。
由于g 是纬度和高度的函数，所以在
不同纬度上物体改变相同的高度而位势却有不同的增量。因此，等位势面
与等几何高度面不平行。当物体或空气质点在等位势面上移动时，位势不
发生变化。等位势面处处与重力的方
向相垂直，所以等位势面是水平面。
也因此，水平运动方程不存在重力的
分量。而等几何高度面不是水平面。
位能的定义是：Φ=gz （7.3） 对比以上两个公式可见：位势是重力g
与高度z 成积分的关系，而位能则是
简单的相乘关系。严格讲同一地点相
同的高度z 上，两者的数值是不相同
的（除z=0外）。但是在气象问题中所
讨论的大气高度只有几十公里范围
内，两者的数值差别是非常微小的，通常可以把它们看作是相同的，常用的符号也是一样的 24、地转偏向力有那些重要特点？ 当空气块相对于旋转坐标系作运动时，还要考虑另一种力，它称为地转偏向力，也称科里奥利力。 它的向量表达式为 地转偏向力有以下几个重要特点： ①与Ω 相垂直，所以A
在纬圈平面内。②它与风向相垂直，所以它对运动气块不做功，它只能改变气块的运动方向，而不能改变其速度大小。对于水平运动而言，在北半球地转偏向力使运动向右偏,在南半球地转偏向力使运动向左偏.③地转偏向力的大小与相对速度V 大小成正比。对于水平运动的地转偏向力，它随地理纬度减小而减小。④如果在赤道上有上升运动，则有向西的偏向力；如果在赤道上有向东运动，则有向天顶方向的偏向力；如果在赤道上有向北或向南
的运动没，则都有偏向力。
25、何谓球坐标系？（取法及其特点？
球坐标系是一种正交曲线坐标系。在
球坐标系中，空间中点P 是用坐标λ（经度），φ（纬度），r （地心至该点
的距离）来表示。通常用k
,j ,i
分别表示该点沿纬圈指向东，沿经圈指
向北和铅直指向天顶的三个坐标轴 的单位矢量。可见在不同的地理位置上，这三个方向是不同的。人们正是用这样的坐标系来观测大气的运动。 26、何谓尺度分析方法？
根据天气实践经验知：大气中出现有各种不同尺度的运动。不同尺度的运动，其动力学和热力学特征是不同的。所谓尺度分析方法，就是对不同类型运动，通过观测资料，给出各种尺度运动物理量的特征值，来估计出基本方程中各项数量级，找出主要因子，略去次要因子，使方程得以简化，以利数学处理，也有利于揭示某种运动的本质特征。
27、何谓零级简化？何谓一级简化？中高纬度地区，自由大气的大尺度水平运动方程的零级简化和一级简化的结果得到了什么结论？（力的特征是什么？）
零级简化，通过比较方程中各项的数量级，只保留方程中数量级最大的各项，而其他各项都略去。一级简化，通过比较方程中各项的数量级，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，而将更小的各项略去。 中高纬度地区零级简化为
fv x p 10+??-
=ρ fu y
p
10-??-=ρ 式中f=2Ω?sin ,称为地转参数,上式表示中高纬度特征是：水平气压梯度力与水平地转偏向力近似平衡。 而一级简化方程为：
fv x p 1t u +??-=??+??+??ρy u v x u u fu y
p 1t v -??-=??+??+??ρy v v x v u 它表示了：自由大气中的空气块的加
速度，主要是由水平气压梯度力与水
平地转偏向力的微小不平衡引起的。
28、何谓ε数？(基别尔数)
τ
ε0f 1=，称为基别尔数，它代 表局地惯性力与科氏力的尺度之比。 当ε《1时，表示t u ??相对fv 可略去， 表示运动是慢过程。当ε》1时，表示运动是快过程。ε数也可以用于说明地转平衡近似程度。 29、何谓Ro 数（及地转近似充分条件）？ L f U Ro 0==水平科氏力尺度水平惯性力尺度，称为
罗斯贝数，它是一个无量纲参数，若Ro 《1，其物理意义表示：水平惯性力相对于科氏力的量级要小得多，则水平气压梯度力与科氏力的量级相同（Ro 《1被称为地转近似的充分条件）,这是大尺度运动的典型值；若Ro ～1，则水平惯性力、科氏力与水平气压梯度力的量级相同；若Ro 》1,则水平惯性力远大于科氏力，水平气压梯度力与水平惯性力量级相同。在中纬度大、
中、小尺度的Ro 数分别为-110、1、110
式）。 30、何谓Ri 数？ 222U
D N Ri =，称为里查森Richardson ） 数，它是与大气层结稳定度和风的铅
直切变有关的动力学参数。它用于判断对流或扰动发展的条件。Ri 》1，通常表示大气层结是高度稳定的。
31、何谓0f 近似？
这是对地转参数f=2Ωsin ?采用的
一种近似。在中纬度地区，若运动的经向水平尺度远小于地球半径时，可
以取
常数=?0f f ，即把f 作为
常数处理，这种近似称为0f
近似。这 种近似完全没有考虑f 随纬度的变化。 32、何谓β平面近似？
所谓的β平面近似是对f 参数作高一级的近似，其主要内容是：⑴当f 处于系数地位不被微商时，取常数=?0f f ；⑵当f 处于对y 求 微商时，取常数==βdy
df
。采用β
平面近似的好处是：用局地直角坐标系讨论大尺度运动将是方便的，而球面效应引起的f 随纬度的变化对运动的作用被部分保留下来。在低纬度大气动力学研究中，取0f
≌0，f ≌βy,这称为赤道β平面近似。
33、何谓“P ”坐标系?及其优缺点？ 间点的位置用(x,y,p)坐标来表示，这种坐标系称为“P ”坐标系。它有很多优点：气象上用的天气图，除地面图外，高空图都是等压面图，即是一种“P ”坐标图，由于等压面相对水平面的坡度很小，因此它又具有准水平面的特点。在“P ”坐标系中，通过静力学关系，可得到用等压面上的位势高度场特征来表示气压场的特征，气压梯度力成为线性项，形式简单。此外，运动方程组可少了密度这个变量，连续方程也变的较为简单，p 坐标系用于研究大尺度运动较为合适。其缺点是：由于采用了静力学近似关系，所以p 坐标系运动方程组不能用于研究存在非静力平衡的运动现象，如某些小尺度运动。此外，p 坐标系的缺点是难以正确地给出下边界条件。
34、梯度风：在中、高纬地区大尺度自由大气中，考虑三力（水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力）平衡，空气块作曲线运动，背风而立，
RT 称为轨迹的曲率半径。
35、何谓热成风及其数学表达式？ 气象学定义地转风随高度的改变量为热成风，其符号为T V
。它的数学表
达式为： 0
1g g T V V V -= 式中1g V 为较高一层的地转风,0
g V 为较低一层的地转风。由(1.84)式知,地转风是由等压坡度所决定，因此，地转风随高度的改变量，也就是等压坡度随高度的改变量。 36、何谓正压大气？
所谓正压大气是指：当大气中密度分布仅仅随气压而变时，即ρ≡ρ(P),这种大气称为正压大气。所以正压大气中等压面也就是等密度面，由于p=ρRT,因此正压大气中等压面也就是等温度面，等压面上分析不出等温线。由此，也没有热成风，也就是地转风随高度不发生变化。 37、何谓斜压大气？
所谓斜压大气是指：当大气中密度的分布不仅随气压而且还随温度而变时，即ρ≡ρ(P,T),这种大气称为斜压大气。所以斜压大气中等压面和等密度面（或等温面）是相交的，等压面上具有温度梯度，即地转风随高度
V 2A
?Ω-=2T R f =-f V
发生变化。在中高纬度大气中，通常是斜压大气。大气中斜压结构对于天气系统的发生、发展有着重要意义。 38、何谓地转偏差及其作用？及产生地转偏差的原因？
所谓地转偏差是指：实际风与地转风之差，常用符号D
表示之。其数学式 为 g
V -V D
=
产生地转偏差的原因：①在摩擦层内主要由下垫面摩擦及湍流作用而产生的摩擦力，使实际风速减小，风向偏向于低压一侧；②在自由大气中，地转风运动也只是一种零级近似，实际大气运动是不断地在地转适应与演变过程中进行的，空气不断地作加速度运动，所以就产生了地转偏差。 39、简述地转风，梯度风，热成风及地转偏差的差异？
答：在水平气压梯度力与地转偏向力（即科里奥利力）相平衡下的空气运动速度（风场）称为地转风；
在水平气压梯度力与地转偏向力及惯性离心力，这三个力相平衡下的空气运动速度（风场）称为梯度风； 热成风定义为铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。常用T V
表达之，其数学表达式为
()()01p V p V V g g T
-= 式中01p p ?。
地转偏差是指：实际风与地转风之差。
40、已知在摩擦层内，某测站为西南风，试作图表示G
（水平气压梯度力），A （水平地转偏向力），F （摩擦力），V （实际风），g
V （地转风）和地转偏差D 的相互配置。 答：作图顺序如下：①根据已知条件先画出实际风（西南风）的矢量；②根据实际风画出地转偏向力；③根据实际风画出摩擦力；④根据地转偏向力和摩擦力的合力画出气压梯度力；⑤根据气压梯度力画出地转风；⑥根据地转风和实际风画出地转偏差。 41、Ekman 层三力平衡的结果使风指向低压一侧。 解：作图顺序如下：①根据气压梯度力画出地转风；②根据已知条件风指向低压一侧画出实际风（西南风）的矢量；③根据地转偏向力和摩擦力的画出与气压梯度力相平衡的合力；④根据实际风画出摩擦力；⑤根据实际风画出地转偏向力；⑥根据地转风和实际风画出地转偏差； 42、作图题 图示Ekman 层三力平衡的结果使风指向低压一侧。 解：①根据气压梯度力画出地转风； ②根据已知条件风指向低压一侧画出实际风（西南风）的矢量；③根据地转偏向
力和摩擦力的画出与气压梯度力相平衡的合力；④根据实际风画出摩擦力； ⑤根据实际风画出地转偏向力； ⑥根据地转风和实际风画出地转偏差。 43、何谓环流? 在流体中，任取一闭合回线L ，回线上每一点的速度大小和方向可以是不
同的，若对各点的流体速度在回线L 方向上的分量作线积分，则此积分定义为速度环流，简称为环流C 。如图6.1所示，环流数学表达式为
??=L
s d V C
3它的物理含义是表示
沿闭合回线L 流体运动的总趋势，即表示了流体沿回线转动的倾向。并且按习惯规定，沿回线积分方向，使回线所包围的面积始终在它的左侧，这样若环流为正值是作反时针转动，称为气旋式环流；若环流为负值是作顺时针转动，称为反气旋式环流。在大气中垂直面上有大气环流圈运动，在水平面上有气旋和反气旋运动。
44、何谓绝对环流定理？何谓力管？如何解释海陆风现象？
环流加速度等于流体加速度的环流。从惯性坐标系来观测大气运动，即有
???=?=L a a L a a
a a r
d dt V d r d V dt
d dt C d
把绝对运动方程代人可得绝对环流定 理?
-=L
a a dp dt
C d α 式中α=1/ρ为比
容，公式表示绝对环流随时间的变化，仅由沿物质闭合回线内，等压面和等比容（或等温）面相交特征量（称为力管）的积分来确定。 海陆风是由于海陆上空存在气温差异而产生的热力环流。白天陆地增温比海洋快，陆地气温高于海洋，因而形成了如图6.45所示的力管场。从而白天陆地上空气上升，海洋上空气下沉，在上层空气由陆地吹向海洋，在下层空气由海洋吹向陆地。夜间情况正好与上述相反。
45、何谓涡度（及与环流的关系）、相对涡度、地球涡度、何谓绝对涡度？ 涡度是对流体旋转运动的微观度量，可以理解为是单位面积上的环流。它的数学表达式如3
3V ??=ω 所示。是一个向量，方向按一种“右手规则”确定。可以证明涡度的数值等于流体旋转角速度的2倍. 在地球上观测到的涡度称为相对涡度。地球本身自转所产生的涡度称为地球涡度（行星涡度，也称地球自转涡度）。相对涡度加上地球涡度等于绝对涡度。
46、Z 坐标系中的铅直涡度方程的表达式及方程中各项物理意义？ 用z 坐标系中的水平运动方程（不计摩擦时）作涡度运算，可得到z 坐标
系中的铅直涡度方程
u v t x y ?ζζ?????=-+ ??????
()u v w v f z x y ?β??????---++ ?????? w v w u x z y z ??????-- ?
?????? 21p p x y y x ρρρ??????+-
???????
方程左边表示z 坐标系中相对涡度的局地变化取决于右边几个项；右边第一项为相对涡度的平流作用。沿气流方向相对涡度减小，则有正涡度平流，反之，则有负涡度平流。它与温度平流的意义是类同的；右边第二项为相对涡度的铅直输送作用。第三项称为β效应项，是地球自转涡度铅直分量的平流（也称为牵连涡度平流）作用，当气块向北运动时，使局地相对涡度减小；向南运动时，使局地相对涡度增大；第四项为水平散度作用项。在（f+δ）〉0条件下，当空气作辐散运动时，使局地相对涡度减小；作辐合运动时，使局地涡度增大；第五项称为涡管扭曲项。是涡度的水平分量转化为铅直分量的扭转效应。第六项是力管项。是大气的斜压性对涡度的作用。
47、由下列Z 坐标系的水平运动方程
???
???
???-=+????-=-??y
p fu t v x p
fv t u
ρρ11推导出涡度
方程，并从涡度方程出发，说明气旋系统在向南运动和辐合运动时，其强度均会加强。
解：对水平运动方程作涡度运算推导
出程???? ????+??--=??y v x u f v t β? β效应项是地球自转涡度铅直分量的
平流作用，向南运动时，使局地相对
涡度增大；水平散度在（f+δ）〉0条件下，当空气作辐散运动时，使局地相对涡度减小；作辐合运动时，使局地涡度增大。 48、对大尺度（天气尺度）运动适用的涡度方程？ 用大尺度运动特征值，对涡度方程进行尺度分析和简化后可得： ()???
? ????+??-=+y v x u f dt f d ? 表示大尺 度运动中，大气的绝对涡度变化主要由水平的散度引起，水平辐合运动， 即0
y v x u ????? ????+??，使绝对（相对）涡度加 大；水平辐散运动，即0y v x u ????
?
????+??， 使绝对（相对）涡度减小。而如果大气是水平无辐散的，则有：()0dt
f d =+? 表示在水平无辐散的大尺度运动中，绝对涡度是守恒的。 49、位势涡度（位涡）？用位涡守恒原理解释气流过山脉时涡度变化？ 位势涡度（简称位涡）q 定义为 ()
常数=????=ρθ33a V q
它是一
个综合表征大气运动状态和热力状态的物理量。
在大气作干绝热无摩擦运动条件下，气流过山Δθ不变，由于山脉影响到一定高度即已消失，在迎风坡迎风坡气流有上滑运动，其气柱的厚度减小，即Δp 减小，使绝对涡度（δ+f ）减小，
使低压槽（高压脊）在迎风坡减弱（加强）。在背风坡迎风坡气流有下滑运
动，其气柱的厚度增加，即Δp 增大，
使绝对涡度（δ+f ）也增大，使低压
槽（高压脊）在背风坡加深（减弱）。 在气流过山中及过山后，由于y f ??=
β
作用，在过山后还会出现波状的运动。 50、大气中有那些基本能量形式？ ①内能。单位空气质量的内能，其表 达式为：T
c I
v =式中v c
为定容比 热，T 为空气温度；②重力位能。单位空气质量的重力位能，其表达式为：Φ=gz ；③动能。单位空气质量的动能，
其表达式为：)(2
1222w v u K ++= ；
④潜热能。单位空气质量的潜热能的
表达式为： Lq H = 式中L 为相变潜热系数，q 为空气比湿。 51、有那些组合能量形式？
①全位能（内能加位能）gz T c P v += ②显热能又称感热能。即内能加压力
能（RT=p/ρ）RT T c T c h v
p +==
③干静力能 gz T c E p d += ④湿静力能 Lq gz T c E p
s ++= ⑤单位质量空气总能量（内能、位能、动能、潜热能和压力能之和）
ρ
p Lq V gz T c E v t +
+++=221
或 Lq
V gz T c E p t +++=22
1
52、单位质量空气动能平衡方程所表达的物理含义有那些？ 空气的动能方程为
F V gw p V dt dK
?+-??-=3331ρ 式中23
2
1V K =为单位质量空气的动
能，物理含义：单位质量空气的动能 随时间的变化率（等号左边项），取决于（等号右边第一项和第二项）气压梯度力和重力所作的功率，以及（第三项）为克服摩擦所消耗的功率。若运动是地转平衡的，且满足静力平衡，右边第一、二项为零，则空气在运动中，终因克服摩擦力作功，使其动能被完全消耗掉。
53、闭合系统中能量转换特点？ 闭合系统是指在这个系统中，空气不穿越系统的界面，与外界没有物理量的交换。在不考虑水汽潜热能和运动是无摩擦的情况下，对单位质量空气的动能、位能和内能方程分别作系统的体积进行积分，可得
??-??=??τ
τ
τρτgwd d V p t
K 3
3*
（7.30）?=??τ
τρφgwd t
*
（7.31）
??+??-=??τ
τ
τρτρd Q
d V t
I
33*
（7.32）上面式中*
K 为固定体积τ
的系统的动能，*φ为固定体积τ的系
统的位能，*
I 为固定体积τ的系统的内能。比较上述三式可见，辐射等非绝热加热过程只能直接转变为闭合系统中的内能；由（7.30）和（7.31）式可以看出：闭合系统中动能和位能是通过铅直运动进行相互转换的；而由7.30）和（7.32）式可以看出动能和内能之间，是通过系统内气压场膨胀或压缩作功进行转换，如果大气是不可压缩，那么从能量的观点来看，大气的运动就成为不可能的。此外，摩擦作用则将不断地消耗动能。 54、在什么条件下闭合系统中能量是守恒的？
若大气运动是绝热且无摩擦，可得 ()
0***=++??I K t
φ 这表示：大气
运动是绝热且无摩擦的情况下，闭合
系统的动能、位能、内能的总和是守恒的。这当然不涉及到水汽潜热能的问题。
55、何谓全位能？及其意义？
由于静力平衡大气中，铅直气柱所包含的位能与内能是成比例的，所以将气柱中的位能与内能合在一起定义为
全位能*
P 更为方便。即有
????
? ??=+Φ=∞
A p dA Tdz c I P 0***ρ全位能实际上是气柱的焓。全位能有 时也称为位能。有7.0*
*≈=
p
v c c P
I
(7.40) 3.0*
*
≈=
Φ
p
c R P (7.41) 铅直气柱的全位能中，内能约占70％，位能约占30％。
56、①在静力平衡大气中，以海平面为底（气压为0
p ），高为h （该高度上
气压为h p ）的单位截面积气柱中，内
能*
I 的表达式。② 根据上题把位能
*φ，全位能*
P 及动能*K 分别用内能*I 的形式写出。
答：①其内能的表达式为
?=h
v Tdz c I 0
*
ρ②其位能的表达式为
②**
I c R hp v
h +
-=φ 其全位能表 达式为**
I c c hp P v
p h +
-=
其动能的表达式为
*2*121I Ma c c c c K v p v p
???
? ??-=
式中Ma 为马赫数s
c V Ma
=
，
?-=001
p p h h
Vdp p p V ， ?-=001
p p s h
s h
dp c p p c ， RT
c c c v
p s =
。
57、说明在什么条件下闭合系统中动能与全位能是守恒的？
在静力平衡、绝热无摩擦条件下，闭合系统中（或全球大气中）的全位能与动能之和是守恒的。
58、有效位能？平均单位面积上铅直气柱中有效位能的近似表达式及其含义？
有效位能：是闭合系统中大气的全（部）位能与温度场按绝热过程重新调整后系统所具有的最小全位能的差。表达式
???
? ??'-=002
*
21p d dp T T T A γγ 式中T 是等压面上的平均温度，T '是对平均温度的偏差值，上式表明，在 稳定层结（即γγ?d ）下,大气处于 斜压状态时（0≠'T ）有效位能为正值,而且它随等压面上温度的平均偏差值的平方增大而增大,随静力稳定度的增加而减小.此外,必须注意的是当∞→→*A 时d
γγ,这说明此种
情况下近似表达式是不可取的.
59、何谓大气行星边界层及其特征和意义？
大约离地（海）面（也称下垫面）1-1.5公里内的大气称为大气行星边界层。其主要特征是由于与地（海）面相接触，受到地（海）面热力和动力影响，破坏了大气的层流状态，形成了各种大小不同的不规则涡旋，有明显的湍流运动特征。大气行星边界层是整个大气的主要热量和水汽的源，是动量的汇。因有摩擦力，往往使边界层内的风吹向低压，造成低压系统常伴有辐合上升运动和云雨现象，造成高压系统常伴有辐散下沉运动和晴朗天气，是天气系统发生、发展、演变、消亡的重要因素。此外边界层的物理过程还直接影响着人类生活和生产，例如大气污染和飞机安全起落等也主要发生在边界层内。
60、在近地面层中作用于空气的主要的力是什么力？这一层有什么物理特征？风速随高度分布有什么特点？何谓粗糙高度？
近地面层中湍流粘性应力比分子粘性应力重要,且湍流粘性应力基本上不随高度改变，所以风向也不随高度改变.湍流对动量、热量、水气的铅直输送通量也不随高度改变,所以又称为常值通量层.其厚度约为数十米. 在中性层结条件下，近地面层风速随高度分布有对数律关系。其表达式 ???
? ??=
0*z z n k u u
式中*u 称为摩
擦速度，k 称为卡曼（Von Karman ）常数，它由经验数据来确定，大约为0.4。
0z
称为粗糙高度，
这是由于地表面是粗糙不平，在离地表面一定高度上风速就被减小到零，这个风速为零的高度被称为粗糙高度，这个高度取决于下垫面的物理性质，在草地上约为1～4cm. 近地面层中位温和比湿在中性层结条件下，它们随高度的分布也遵守对数定律。在非中性层结条件下，可证明近地面层风速随高度分布为幂指数规律。也可以证明：近地面层中位温和比湿在非中性层结条件下，它们随高度的分布也遵守幂指数规律。 61、在埃克曼层中作用于空气的主要的力是什么力？这一层有什么物理特征？风速随高度分布有什么特点？何谓埃克曼螺线规律？
埃克曼层中湍流粘性应力和科利奥利力、水平气压梯度力几乎同等重要，而且这三个力基本相平衡，运动具有准定常性。在这一层中湍流粘性力不断的消耗平均运动动能，要维持三力平衡关系，就必须是：风要穿越等压线流向低压，气压场对气块做功，提供其动能。此外，由于在埃克曼层中湍流粘性力不再是常数，而是随高度增加而减小的。在这个层内风向和风速随高度都有变化，这种变化被称为埃克曼螺线规律。埃克曼层从常值通量层顶一直到自由大气,其顶高约为1～1.5公里。 62、证明在埃克曼层中湍流摩擦力（记作F
）有下述关系：
v k f j z v K z i z u K z F '?=??
? ??????+??? ??????=
即F
与地转偏差矢量g v v v
-='相垂直；在北半球F 指向v
'那一侧？
答： 埃克曼层中湍流粘性应力（也称为摩擦力）表达式为
j z v K z i z u K z F ??
? ??????+??? ??????=
地转偏向力v k f A
?-=
气压梯度力g v k f G
?=
在埃克曼层中这三个力基本相平衡，所以其动量平衡方程为
u v F K i K j
z z z z ????????=+
? ?????????
()g fk v v fk v '=?-=?
即证明了F
与地转偏差矢量g v v v
-='相垂直，在北半球F 指向v '的左侧如图1.33所示。
63、大气行星边界层常可细分为那三层？它们各自的特点分别是什么？ 一般把大气分为三层：近地面层、上部摩擦层、自由大气
①贴地层：几厘米附着在地表，风速0≈V
，无湍流。湍流粘性力＝0，分子粘性力最重要。
②近地面层：80－100m 湍流运动非常剧烈，主要以湍流粘性力为主。 ③上部摩擦层：1－1.5km(Ekman 层) 湍流粘性力、科氏力、压力梯度力都不能忽略，基本满足三力平衡，即： 0≈粘
科压＋＋F F F
。
64、证明在埃克曼层中湍流摩擦力（记
作F ）有下述关系：
v k f j z v K z i z u K z F '
?=??
? ??????+??? ??????= 即F
与地转偏差矢量g v v v
-='相
垂直；北半球F 指向v '
的那一侧？ 答： 埃克曼层中湍流粘性应力（也称为摩擦力）表达式
j z v K z i z u K z F
??
? ??????+??? ??????= 地转偏向力v k f A
?-=气压梯度力
g v k f G
?=在埃克曼层中这三个力
基本相平衡，所以其动量平衡方程为
u v F K i K j
z z z z ????????=+ ? ?????????
()g fk v v fk v '=?-=?
即证明了F
与地转偏差矢量g v v v
-='相垂直，在北半球F 指向v '
的左侧如上题图1.33所示。 65、推导平均运动方程原因及方法？ 行星边界层是湍流边界层。湍流是一种在时间和空间上有明显的脉动性，而且是极不规则的运动，直接研究这种运动是很困难的，然而其统计平均值还是有规律的。例如，瞬时的风向和风速脉动性很大，很难用运动方程直接表达这种脉动规律性,但是如果取1～2分钟的平均风向和平均风速，可发现它是有一定的规律性,运动方程可以表达这种平均运动的规律性。 体方法是把某一时刻的物理量A 写成 A A A '+= 式中A 为对δt 的时间平均值，'A 为脉动值。用这样方法可推导出表达有湍流作用，适用边界层大气的平均运动方程组。 66、混合长理论的含义？
①和分子一样，湍涡在运动的起始高度上具有该高度上的平均物理属性；
②在湍流运动中存在一个混合长 '，湍涡移动一个混合长后才与四周混合，在此之前其具有的物理属性保持不变（守恒）。在这样假定下，就容易将脉动值与平均值联系起来，用平均值分布特征来表达涡动应力的作用。 67、何谓湍流输送通量密度？
通常是指在单位时间内通过一单位水平面积，由脉动铅直运动对某种物理属性，如动量或水汽等的铅直输送量。 68、何谓涡动应力（湍流粘性应力）？何谓湍流粘性力？?w u T zx
''-=ρ的
含义？
涡动应力的物理实质是湍流对动量输送的结果。例如，u w T zx
''-=ρ表示
单位时间内在单位水平面积上湍流向下输送的x 方向动量，它可视为该水平面积以上的空气作用于单位面积上的力。体积元的六个面上都要受到涡动应力的作用。
而湍流粘性力一般是指作用于单位质量上的涡动应力的合力。也可理解为是作用于单位质量上涡动应力的梯度力。
69、何谓二级环流？由二级环流引起的边界层顶的铅直速度与什么有关？何谓埃克曼抽吸？
由于湍流摩擦作用，埃克曼层中风有指向低压一侧的分量，由此将引起质量向低压中心辐合，在埃克曼层顶 产生上升运动，向上输送质量。这种环流结构可以认为是一个叠加在准地转水平环流之上，被称为二级环流。 由二级环流引起的边界层顶的铅直速度()De w 可以证明为
()2
122???
? ??==f
K De w g g ?γ?由此式可
见：()De w
与g ξ（地转风涡度）
、K （涡动黏性系数）及f （地转参数）有关。在气旋中（g
ξ
〉0），()De w 〉0；
在反气旋中（g ξ〈0），()De w 〈0。
由二级环流所引起的垂直速度的量级为每秒零点几厘米，小于大尺度运动的垂直速度量级。
因为二级环流是由行星边界层摩擦所驱动的，所以产生此种二级环流的机制称为埃克曼抽吸。
70、何谓旋转衰减作用？物理机制？ 容易理解边界层内是通过湍流摩擦，不断损耗自由大气中的涡旋动量，使涡旋减弱。而通过二级环流使准地转涡旋减弱，这种作用称为旋转衰减作用。它的物理机制是在气旋（反气旋）区域，通过二级环流在自由大气层中产生的水平辐散（辐合）作用，产生相反的涡旋运动，使原有的涡旋运动减弱。用正压涡度方程，并用二级环流所产生的上升速度表达式，可以证明：二级环流使地转风涡度随时间呈指数衰减。计算表明：大约用4天时间就可以使大气的正压涡旋的强度衰减至初始强度的e 分之一，比湍流扩散作用更有效。
71、何谓湍流发展判据？由判据得出什么结论？何谓里查森数Ri ？ 湍流运动增强或减弱的判据为
??
???，湍流减弱
，湍流增强c c Ri Ri Ri Ri 式中Ri 数为 2??
? ???????? ??+??=z u T z T g Ri d γc Ri 称为临界里查 图1
森数，它不是一个固定常数，而与具体流场有关，但通常情况下它小于1。由判据可看出：湍流运动与温度层结和风的铅直切变有关。层结愈不稳定，风的铅直切变愈强，则湍流活动愈强。 72、何为旋转衰减作用？物理机制？ 边界层是通过湍流摩擦，不断损耗自由大气中的涡旋动量，使涡旋减弱。而通过二级环流使准地转涡旋减弱，这种作用称为旋转衰减作用。 机制：在气旋（反气旋）区域通过二级环流在自由大气中产生的水平辐散（辐合）作用，产生相反的涡旋运动，使原有的涡旋运动减弱。二级环流使地转风涡度随时间呈指数衰减。
73、大气中存在那些基本波动？？ 声波、重力波、惯性波和罗斯贝波四种基本波动。声波对天气基本上没有影响；重力内波对大尺度天气影响不大，但对中小尺度天气，如雹线、山地背风波、晴空湍流等，有较大影响。罗斯贝波是大尺度的天气波动。波动的基本特征是参与波动的物理量场在空间和时间上呈周期性变化。 74、最简单的波动数学模型是什么？及波解中各参数的含义？（或何谓等位相面？何谓相速？波长与相速及周期的关系？用相速表达的简谐波数学表达式） 最简单的波动，也称一维简谐（平面）波，数学模型可表示为 y=Acos(kx-ωt+α)式中A 、k 、ω、α是这个波动解中的各参数，它们的含义分别是：A 称为振幅，是一个常数；ω称为波动圆频率；θ= kx-ωt+α称为位相，等位相面沿移动方向（x 轴方向）的速度称为相速，即波动的转播速度，记为c, 且c=ω/k （7.12式）；
α称为初始位相；位相是表示波动状态特征的物理量。在相邻两个同位相
点的距离称为波长，记为L ，它表示波
动在空间上的周期性，如图9.1所示。
k 称为波数，它表示在2π距离内含波
长为L 的波动数目，k=2π/L
α是t=0,x=0时的位相，或称为坐标
原点的初位相。物体完成一次振动（或
使波动廓线复原）所需的时间称为周期T, 表示波动在时间上的周期性，
T=2π/ω L=cT 。由此，简谐波的数
学表达式可以写为y=Aco
〔k(x-ct)+α〕或
()?
?????+-=απct x L A y 2cos
75、设一维简谐波为y=2πcos(2x-200
πt)，振幅和波长单位为米、时间单
位为秒。请求出该波的振幅、波数、
波长、圆频率、周期及相速。
答案：A=2π米，K=2/米，L=π
米，
ω=200π/秒，T=1/100秒，c=100π
米/秒）一维简谐波的数学表达式为
y=Acos(kx-ωt+α) 或 y=Acos 〔k(x-ct)+α〕波数k=2π/L ， L=cT ，圆频率ω，相速c=ω/k ，周期T=2π/ω。 76、何谓频散波和波群（波包）？ 若相速不仅依赖于介质的物理性质，还依赖于波数，这种波称为频散波，并称介质是频散介质；若相速仅依赖于介质的物理性质，不依赖于波数，这种波称为非频散波，并称介质是非频散介质。 由许多不同振幅、不同频率的简谐波叠加合成的波称为波群或波包 77、何谓群速（度）？（或非频散介质中的波和频散介质中的波在传播过程中有什么不同特征？或何谓频散现象？何谓上游效应？）
在非频散介质中，组成波群的各谐波分量的相速只与介质的物理性质有关与波数无关，波群的廓线将保持不
变并以同一相速在介质中传播。而在频散介质中，组成波群的各谐波分量的相速与波数有关，谐波分量之间的位相差将不断改变，因而会发生谐波分量之间振幅相互抵消或相互叠加增强现象。在这种情形下，波群在传播中不但其廓线形状会发生变化，而且波群作为一个整体的传播速度与谐波分量的相速也不同。我们将波群传播的速度称为群速g c
，它也是波能量传播的速度，使波能量向周围更大空间传输，出现能量逐渐被“分散”现象，这种现象称为频散现象。群速的数学 表达式为： k c k c k c g
??+=??=ω
当群速大于相速时，即g c
〉c 时，能量向下游传播，使下游产生新的扰动，或使下游原有的扰动增强，这种效应称为上游效应。 78、微扰动法的基本思路是那些？学位考试例题：何谓微扰动法？ 微扰动法是将非线性方程进行线性化的一种有效方法，它的基本思路是： ①把表征大气状态的任一场变量f 看成是由已知的基本场变量f 和叠加在其上的扰动量f '组成的，即设：f f f '+=；②基本场变量表征大气的基本运动状态，它满足基本方程和边界条件；③假设扰动量f '是充分小的，扰动量和其改变量都是小量，其二次以上乘积项可以略去不计。 例如：有一非线性项x u u ??，将它变成 线性项的作法是：设u u u '+=代入非线性项，其中u
通常设为常数，
()()u u u
u u u x x '?+?'=+=
?? u u u u u u u u u u x x x x x '''?????''+++=????? 最后等号后的项便是线性项了。 79、波动问题中求频率方程的基本方法是什么？ 基本方法是先把有关方程线性化，得到相应的扰动方程组，然后设方程组 的形式解为()
t kx i Ae ω-，代入方程组 后，即可根据边界条件确定频率方程，
从而确定相速方程。这个方法也称为
标准波型法。
80、声波产生的物理机制？ 声波是由物体受振动产生了的压缩波
而形成的。声波是一种纵波，即空气
微团振动的方向和声波的转播方向一
致。空气的可压缩性是空气中声波产
生的必要条件。声波的相速和群速为
(
)s c u T kR u c ±=±=21
()
s g c u T kR u c ±=±=21
其中v
p c c k /=，R 为气体常数，
(
)
21T kR c s = 为绝热声速。可见声
速决定于大气的热状态（平均温度），当温度为273 °K 时，声速约为330米/秒，它远大于空气运动速度，被称为“快型”波。声波频率很高，波长很短，对天气的影响是微不足道的。 81、何谓拉姆（LAMB ）波？ 在考虑地球自转作用，在静力平衡大气中还可以产生一种只沿水平方向转播的特殊声波，称为拉姆波。，其相速、 群速为 ?????
?
????
??????
??+=
????? ??+=s s s g s
s c k f c c c c k f
c c 2
122022
1
2202
其特点：空气微团只作水平运动，静力平衡成立，其相速大于绝热声速，群速小于声速，也是“快型”波，它还是频散波，对波动能量有“分散”作用。拉姆波的扰动气压的振幅随高度按指数减小，但扰动速度随高度几乎不改变，这是拉姆波铅直结构的主要特征。
82、何谓重力外波？
在重力场作用下，流体在铅直平面上作周期运动便称为重力波。重力外波是假定流体是均质不可压的，如同水的液体，发生在这种流体自由表面上的重力波，称为重力外波。在满足下边界为水平刚壁，上边界为自由面的条件下，可解得重力外波数学解，其 波速c 为()
2
1
0gH u c
±=
式中u 是流体的平均流动速度，g 是重力加速度，0
H 是流体自由面的高
度。
对于均质大气，由静力平衡条件有
T R p gH ==00/ρ。于是有
RT
u c
±=波速接近于声速，所
以重力外波是快速波，是非频散波。RT 称为牛顿声速，是等温大气中的声波转播的速度。
83、何谓重力惯性外波？
大气和海洋的运动无不受到地球自转的影响。考虑地球自转对重力外波的影响，这就成为重力惯性外波。在流体是均质不可压的，存在自由表面上的条件下，可解得重力惯性外波的数 学解。相速
21
2
2
00???
? ?
?+±=k f gH c 式中含有两项，第一项反映重力作用，第二项反映地球自转作用。考虑地球自转作用后重力外波性质发生了变化，相速与波数有关，成了频散波（波的扰动能量被逐渐“分散”）。
84、何谓布西内斯克（Boussinesq ）近似？
这一近似实质上是对大气运动的热力学的一种简化。把热力学变量分为两部分：一是表征基本状态的基本热力学变量，它们仅是z 的函数；另一个是相对于基本热力学变量的偏差，称为扰动量。然后在运动方程中部分考虑密度扰动的影响，即只保留与重力相耦合的密度项；在连续方程中忽略密度扰动影响；热力学能量方程中保留密度扰动的影响。这种热力学近似称为滞弹性近似，也称为准布西内斯克近似。在此基础上，若考虑的是浅层运动，连续方程简化为不可压缩形式；对于密度扰动只保留膨胀的作用， 即取 θ
θρ
ρ'-=
' 这种近似称为布 西内斯克近似。由于这个近似连续方程为不可压的形式，方程组中已不含产生声波的物理机制，即滤去了声波，这是布西内斯克近似的优点。
85、何谓重力内波？及其形成的物理机制？
稳定层结大气中，气块受扰动发生铅直位移离开平衡位置时，将在一个指向平衡位置的作绝热浮力振荡。浮力振荡的传播便形成重力内波。浮力的
作用，表示重力内波是非静力平衡过
程的。
86、从重力内波的频率解中得出了什么结论？
在无边界区域中可求得波动解，其波 动频率ω为
()
2
1
2
2
21
m k
Nk
+±
=λλω
式中λ是表示运动的水平散度作用，当λ=0时，表示运动水平无散度，就不存在重力内波；N 表示大气层结稳定度，当层结为中性时，N=0，也无重力内波。K 和m 分别为水平和垂直方向的波数。由此得结论：在非静力平衡的大气中，稳定的层结条件下才能形成重力内波，而且必伴有水平散度运动，即一定是非地转的运动，此外重力内波还是频散波。
87、何谓惯性内波？何谓重力惯性内波？从重力惯性内波的频率解中得出了什么结论？
由地转偏向力作用下形成的波动称为惯性内波。考虑地球自转影响的重力内波称为重力惯性内波。在无边界区域中可求得波动解，其波动频率ω为
()()
2
222
202222
m l k m f l k N ++++=
λω
式中λ是表示运动的非静力平衡作用，当λ=0时，表示运动是静力平衡过程； K 、l 和m 分别为两个水平坐标轴方向和垂直方向的波数；0f 为地转参数；N 表示大气层结稳定度。当层结为中性时，N=0，无重力内波，而只有惯性内波解
()
2
222
202
m
l k m f ++=λω由此得结论： 在非静力平衡的大气中，稳定的层结
条件下，考虑地转偏向力作用时，能形成重力惯性内波，它是频散波。当层结为中性时，可形成惯性内波。 88、何谓罗斯贝波？
罗斯贝波即我们在天气图上常看到的大气长波（波状的气压场和风场），又称为行星波。它具有准水平运动、准水平无辐散性质。它的转播速度与声波、重力波相比较要慢得多，故又称为涡旋性慢波。它的形成物理原因是由于地转参数随纬度变化（即β效应）造成的。
89、罗斯贝波的转播（产生）机制？（何谓β效应？）
可用正压水平无辐散涡度方程
v dt
d β?
-=来理解。因为β=df/dy ＞ 0,在槽后脊前v ＜0，因此有d δ/dt ＞0，而在槽前脊后v ＞0，因此有d δ/dt ＜0，这使得罗斯贝波向西移动。 绝对涡度守恒方程为()0=+dt
f d
?
在槽后脊前v ＜0，气块向南运动，其地转涡度f 减小，则其相对涡度δ增加，即d δ/dt ＞0，而在槽前脊后v ＞0，气块向北运动，其地转涡度f 增加，则其相对涡度δ减小，即d δ/dt ＜0，这使得罗斯贝波向西移动。这是地转涡度f ，与相对涡度δ相互转化的结果效应，也就是β效应的物理原因。 90、罗斯贝波（即大气长波）的波速公式及其含义？
对于二维波动来说，可得二维的罗斯 贝波波速公式2
2l k u c px
+-=β
式中k 和l 分别为x 和y 方向的波数。
对于一维波动来说，可得一维的罗斯贝波的波速公式
2
22??
?
??-=-=πββ
L u k u C
式中L 是波长。由此可见：罗斯贝波
相对基本气流是向西转播的。若取波长为6000公里，则罗斯贝波相对基本 气流的转播速度（u c px
-）约为-6
米/秒。它的转播速度是很慢的。是大尺度涡旋慢波。由于波速与波数有关，所以它是频散波，对能量有频散作用。此外，罗斯贝波是大尺度波动，具有准地转特性，这是它与重力惯性波的重要区别之一。 91、何谓滤波？
通常是通过修改方程组中某些项，使它不再包含“噪音”波产生的物理机制，而达到滤去“噪音”波的目的。 92、如何滤去声波？
滤去声波的方法有很多种。其一，大气的可压缩性是产生声波的必要条件。因此若假设大气是不可压缩的，就滤去了声波；其二，若假设满足静力平衡关系，声压力被重力所平衡，就不可能对空气产生压缩作用，从而就可以滤去沿铅直方向转播的声波；其三，若假设运动满足地转平衡关系，空气不沿压力方向运动，则可以滤去沿水平方向转播的声波。其四，还可以假设速度场是水平无辐散的，即水平方向是不可压缩的，同样也可以滤去水平声波。
93、如何滤去重力波？
滤去重力波的方法也有很多种。 其一，重力波是在重力场作用下产生的波动，水平辐合辐散交替变化是重力波得以转播的机制。所以，若假设运动是水平无辐散的，或假设水平散度不随时间变化，都可以滤去重力波； 其二，重力波转播过程中，空气微团是在铅直方向作振荡运动，所以，若假设运动是水平的，便可滤去重力波； 其三，若假设大气层结是中性的，这时空气微团在铅直方向的净浮力为零，这也就不可能有重力波；
其四，若假设运动满足地转平衡关系，空气不沿压力方向运动，也就不产生水平辐散辐合运动，则也滤去重力波。其五，若假设大气没有自由面，下边界面是平坦的，则也不会出现重力外波。
94、如何选择一个好的滤波方法？ 上述的每一种滤波方法被引进方程组后，都必然会对我们感兴趣的波动产生一定的歪曲。所以一个好的滤波方法，不但要求它能滤去次要的波动，而且要求它对主要波动的主要特征不被歪曲。所以必须对所选择的滤波方法作物理和数学相结合的分析。例如，可以证明：在正压模式中为了滤去重力波，采用准地转近似要比采用水平无辐散近似好。 95、在流体内部含有两层流体（流体1和流体2）由于其密度差和风的铅直切变导致在其分界面上产生一种波，其波速公式为
中11u 和ρ分别为流体1的密度和风
速，22u 和ρ分别为流体2的密度和风速。请讨论：①这个波是什么性质的波？②这个波是频散波还是非频散波？③这个波的不稳定条件？ 讨论：①由于波速公式中含有重力g 的作用，并产生在流体内部的两层界
面上，所以它是重力内波，被称为开尔文-赫姆霍兹波。②由于波速与波数k 有关，所以这个波是频散波。③这个波的不稳定性取决于其波速公式中等号右端第二项，根号内数值若为负值，则为不稳定波。其具体条件为： ⑴如果21
u u =，则当21ρρ?时，波为不稳
定的。⑵当21ρρ=，而21
u u ≠时，
则为纯切变波，波是不稳定的。⑶当
21ρρ?时，即重力稳定的情况下，只有
当c k k ?时，波才会因切变不稳定而发展起来。临界波数c k 为
()()()2
21212121u u g k c -+-=
ρρρρρρ
若用2π/L 去代替k ，并用状态方程，可得临界波长为
()()()
12122
21212T T T T u u T T g L c +--=
π 在界面上下，假如约有4度的温差，并有约5米/秒的风切变，那么波长短于600米的波就不稳定了。这大体上可以用来定性解释锋面不稳定、晴空湍流和波状云等现象。 96、有下列方程组： fv x
h g x u u
t
u
+??-=??+?? fu x
v u t v -=??+?? 0=??+??x
hu t h 假设大气基本状态是静止的，即h H h v v u u '+='='=0,,，试
求：①将上述方程组线性化；②求出该方程组所含波动的频率方程；③分别求出该波动的相速与群速；④分析该波动的性质。
解：①将所假设的扰动值关系式代人 方程组，并取
0f 近似即0f f
==常
数，得线性化方程组
v f x
h g t u '+?'?-=?'
?0 （1） u f t v '-=?'?0
（2）
00=?'
?+?'?x
u H t h （3） ②对方程组进行消元。对（1）式进行时间偏微商得
t v f x t h g t u ?'?+??'?-=?'?0
22
2 （4）
将（2）式和（3）式代人（4）式，消去h '和v '，得
t u f x
u gH t u ?'?-?'?=?'?202
2022 （5） 再设波动解为 ()t kx i Ae u ω-='
代人（5）式得波动的频率方程 20
22f gH k --=-ω或
2
002f gH k +±=ω
③相速
2
200k f gH k
c +
±==
ω
群速
2
2000k
f
gH gH k c g +±=??=ω
④分析：⑴该波动为重力惯性外波。因为该波速公式中有g 的存在，反映有重力作用；再有波速公式中有0f 的存在，反映有地转偏向力的作用，并且波动发生在流体平均高度0H 表面上。⑵该波动为频散波。因为其相速与波数k 有关，相速不等于群速。 97、讨论罗斯贝波①写出表达罗斯贝波的涡度方程及其线性化方程。②推导出罗斯贝波的频率方程，波的相速公式和群速公式；③综合讨论罗斯贝波可得那些结论？ 答：①罗斯贝波是大气长波是由地转参数随纬度变化（即β效应）造成的。因此可用正压水平无辐散涡度方程，即绝对涡度守恒方程 ()0=+dt f d ζ或 v dt
d βζ-=
（1）表示之。用微扰动法，设基本气
流为均匀的西风，即令
v v u u u '='+=,代人上式可得其线性方程为0='-?'?+?'?v x
u t βζζ（2） ②因扰动速度场是水平无辐散的，故可引进扰动流函数ψ'，于是有 u y
ψ'?'=-? v x ψ'?'=?2ζψ''=?
（3）将它代人（2）式后，便有
02=?'?+'???? ????+??x x u t ψβ
ψ
（4）取β平面近似（即令β=常数），
设有波解为
()t ly kx i Ae
ωψ-+='
代人（4）式中，可得频率方程为
(
)()
022=++--k k u k βω
或 2
2
+-=k k u k βω （5） 罗斯贝波沿纬向转播的速度
22
+-==k u k c px βω （6）
其纬向群速()
()
2
2222
+-+=k k u c gx β ③结论：⑴正压大气中罗斯贝波是由
绝对涡度守恒控制的一种大尺度涡旋
性波动，β效应是它得以传播的最主
要机制。⑵罗斯贝波相对于基本气流
向西传播。用实际资料进行计算可以
证明它一种移动缓慢的大尺度涡旋慢
波。
罗斯贝波的相速与波数有关，所以是
频散波。
98、用图简述北半球有效位能、平均
动能、扰动动能之间的转换机制？
99、实际大气中的能量转换过程及物
理机制如何（全球能量平衡示意图）？
非绝热加热造成的水平温差增加了大
气全位能；然后，通过垂直运动及穿过等压线的水平运动，气压场对空气
作功，全位能转换为动能；最后，通
过摩擦作用消耗大气动能
100、波动定义： 振动在弹性媒介中的传播。 振动的2个条件：振动和传播。 短波东进，长波西退。 101、特征量：表示该物理量的一般大小；是常量；有量纲。无量纲量：量级在10o左右；是变量；没有量纲 102、大尺度空气运动在垂直方向的基本特征是什么？垂直气压梯度力与重力保持平衡 103、绝对涡度守恒的条件：忽略扭曲项，忽略耗散项，正压大气，水平无辐散。 104、何谓β效应：由于科氏参数随纬度变化，当气块作南北运动是，牵连
涡度发生变化；为了保持绝对涡度守
恒，这时相对涡度会发生相应的变化（系统发生变化）。这种效应称为β—
效应
105、用位涡守恒原理解释气流过山脉
时涡度的变化？
定常西风越过南北向山脉时，在迎风坡有脊、背风坡有槽产生，且在它们
的下游交替出现一系列的脊和槽。
由于摩擦和其它因子的影响，实际天气图上只能看到第一个槽。
106、有那些组合能量形式？全位能（内能加位能）；显热能又称感热能，即内能加压力能；干静力能；湿静力能；单位质量空气总能量（内能、位能、动能、潜热能和压力能之和） 107、闭合系统中动能与位能及与内能是通过什么机制进行相互转换？闭合系统中动能和位能是通过铅直运动进行相互转换的；动能和内能之间是通过系统内气压场膨胀或压缩作功进行转换 108、在什么条件下闭合系统中能量是守恒的？大气运动是绝热且无摩擦的情况下，闭合系统的动能、位能、内能的总和是守恒的。 109、静力平衡大气柱（无限高气柱）中的内能与位能有何关系？在静力平衡大气中，一个自海平面至大气上界的铅直气柱中所含的位能与内能成正比，其比率近似等于2/5. 110、在静力平衡大气中，以海平面为 底（气压为0
p ），高为h （该高度上 气压为
h p ）的单位截面积气柱中，
内能*
I 的表达式。答：内能的表达式
*
*m m Q dm p dm ωα
→→
→??
*m K V Fdm →?
为
?=h
v Tdz
c I 0
*
ρ
111、根据上题把位能*
φ，全位能*
P 及动能*K 分别用内能*
I 的形式写出。
答：1.其内能的表达式为
?=h
v Tdz
c I 0
*ρ 2. 其位能的表达式
为
**I c R hp v
h +
-=φ其全位能的表达式为**
I c c hp P v
p h +
-= 其动能的
表达式为
*2*121I Ma c c c c K v p v
p ???
? ??-=
式中Ma 为马赫数
s
c V Ma =
，
?
-=
01p p h
h
Vdp p p V ，
?
-=
01p p s h
s h
dp c p p c ，
RT c c c v
p s =
112、说明静力平衡闭合系统中动能平衡方程与全位能平衡方程物理意义？ 在静力平衡闭合系统中动能平衡方程
???+-=??M M dm F V dm t
K ωα*
物理意义：闭合系统中动能随时间的
变化率（等号左边项），取决于方程右端的两项。第一项代表系统中的ω和α（或ω和T ）之间的“相关性”；第二项代表水平运动克服摩擦所消耗的动能。在静力平衡闭合系统中全位能平衡方程为
??+=??M M dm Q
dm t
P ωα*
意义：闭合系统中全位能随时间的变
化率（等号左端项），取决于方程右端的两项。第一项代表系统中的ω和α之间的“相关性”；第二项代表非绝热加热对系统中全位能的贡献。
113、说明在静力平衡闭合系统中动能与全位能之间的能量转换机制？ ?M
dM αω是动能与全位能的转换项。
ω是转换的必要条件之一，若各等压面上ω与T 负相关，即平均而言等压面上暖空气上升，冷空气下降，则全位能转换为动能；反之，若各等压面上ω与T 正相关，即平均而言等压面上冷空气上升，暖空气下降，则动能转换为全位能。此外，在闭合系统中，用连续方程，可以证明有
??-=Φ??-M
M
dm dm V ωα
。可
见在闭合系统中的上升运动，必然伴有空气穿越等压线的运动，即空气穿越等压线运动也是全位能与动能转换另一必要条件，当空气从高压一侧流向低压一侧时，这一项为正，位能转换为动能；相反，则动能转换为位能。 114、何谓稳定层结？气块受到垂直扰动后，气块能够自动返回到原来的平衡位置上，这种温度垂直分布特征称为稳定层结。
115、证明在埃克曼层中湍流摩擦力
（记作F
）有下述关系：
v k f j z v K z i z u K z F '?=??? ??????+??? ??????= 即F 与地转偏差矢量g v v v -=
'相垂直；在北半球F 指向v '的那侧？
答： 埃克曼层中湍流粘性应力（也称
为摩擦力）表达式为
j z v K z i z u K z F ??
? ??????+??? ??????=
地转偏向力v k f A
?-=气压梯度力 g
v k f G ?=在埃克曼层中这
三个力基本相平衡，动量平衡方程
u v F K i K j z z z z ????????=+ ? ???????
?? ()
g fk v v fk v '=?-=?
即证明了F
与地转偏差
矢量g v v v -='相垂直，在北半球F 指向
v '的左侧如图1.33所示。
116、混合长的定义：湍涡在运动过程
中不失去原有属性所走过的最长距
离。
117、试述?w u T zx ''-=ρ的含义？
u w T zx
'
'-=ρ表示单位时间内 在单位水平面积上湍流向下输送的x 方向动量，它可视为该水平面积以上的空气作用于单位面积上的力。体积元的六个面上都要受到涡动应力的作用。 118、影响湍流运动的因子：层结的作用和平均运动的作用 119、设一维简谐波为y=2πcos(2x-200πt)，振幅和波长单位为米、时间单位为秒。请求出该波的振幅、波数、波长、圆频率、周期及相速。 答案：A=2π米，K=2/米，L=π
米，ω=200π/秒，T=1/100秒，c=100π
米/秒）提示： 一维简谐波的数学表达式为y=Acos(kx-ωt+α) 或 y=Acos 〔k(x-ct)+α〕 波数k=2π/L ， L=cT ，圆频率ω，相速c=ω/k ，周期T=2π/ω。 120、频散波：c
c g ≠，波动的能量不随波动的传播而传播，定义为“频散波”。 121、何谓拉姆（LAMB ）波？。在考虑地球自转作用，在静力平衡大气中还可以产生一种只沿水平方向转播的特殊声波，称为拉姆波
1、β平面近似的物理本质 3、埃克曼螺线
2、重力惯性外波
4、解释…有效位能的定义：它是闭
5、解释及说明
f
K D e 2π
=
6、尺度分析法是一种对物理方程进行
7、右图给出了某测站观测到的1z
8、有下列方程组：
①请说明上述两个方程各代表什么？ ②解释K*与P*互相转换的机制是什 9、皮叶克尼斯环流定理表明引起相对 10、在近地面层中的中性层结下，风 11、支配大气运动状态和热力状态的 12、北半球地转风随高度逆时针旋转， 13、绝对位涡守恒的条件是无摩擦 14、在静力平衡条件下，地转风随高 15、声波是由大气的可压缩性造成的， 16、自然坐标系的三个坐标变量的单 17、有下列方程组
假设大气基本状态是静止的，即 18、微扰动线性化方法、基本思想 19、在进行尺度分析时，零级近似是 20、大气运动遵守那些定律？并由这些定律推导出那些基本方程？
21、何谓个别变化？何谓局地变化？何谓平流变化？及其它们之间的关系？
22、大气运动受到那些力的作用？ 23、何谓位势及其物理意义?及它与位能的差异？
24、地转偏向力有那些重要特点？ 25、何谓球坐标系？（取法及其特点？ 26、何谓尺度分析方法？
27、何谓零级简化？何谓一级简化？中高纬度地区，自由大气的大尺度水平运动方程的零级简化和一级简化的结果得到了什么结论？（力的特征是什么？）
28、何谓ε数？ 25、何谓球坐标系？（取法及其特点？ 29、何谓Ro 数（及地转近似充分条件）？
30、何谓Ri 数？
31、何谓0f 近似？
32、何谓β平面近似？
33、何谓“P ”坐标系?及其优缺点？ 34、梯度风
35、何谓热成风及其数学表达式？ 36、何谓正压大气？ 37、何谓斜压大气？
38、何谓地转偏差及其作用？及产生地转偏差的原因？
39、简述地转风，梯度风，热成风及地转偏差的差异？
40、已知在摩擦层内，某测站为西南风，试作图表示G
（水平气压梯度力），A （水平地转偏向力），F
（摩擦力），V （实际风），g V （地转风）和地转偏差D
的相互配置。 41、Ekman 层三力平衡的结果使风指向低压一侧。
42、作图题 图示Ekman 层三力平衡的结果使风指向低压一侧。 43、何谓环流?
44、何谓绝对环流定理？何谓力管？如何解释海陆风现象？
45、何谓涡度（及与环流的关系）、相对涡度、地球涡度、何谓绝对涡度？ 方程，并从涡度方程出发，说明气旋系统在向南运动和辐合运动时，其强度均会加强。 46、Z 坐标系中的铅直涡度方程的表达式及方程中各项物理意义？
47、由下列Z 坐标系的水平运动方程 推导出涡度，并从涡度方程出发。。
48、对大尺度（天气尺度）运动适用的涡度方程？
49、何位势涡度（位涡）？用位涡守恒原理解释气流过山脉时涡度变化？ 50、大气中有那些基本能量形式？ 51、有那些组合能量形式？
52、单位质量空气动能平衡方程所表达的物理含义有那些？
53、闭合系统中能量转换特点？ 54、在什么条件下闭合系统中能量是守恒的？
55、何谓全位能？及其意义？
56、①在静力平衡大气中，以海平面为底（气压为0
p ），高为h （该高度上
气压为h p ）的单位截面积气柱中，内
能*
I 的表达式。② 根据上题把位能
*φ，全位能*
P 及动能*K 分别用内能*I 的形式写出。
57、说明在什么条件下闭合系统中动能与全位能是守恒的？
58、有效位能？平均单位面积上铅直气柱中有效位能的近似表达式及其含义？
59、何谓大气行星边界层及其特征和意义？
60、在近地面层中作用于空气的主要的力是什么力？这一层有什么物理特征？风速随高度分布有什么特点？何谓粗糙高度？
61、在埃克曼层中作用于空气的主要的力是什么力？这一层有什么物理特征？风速随高度分布有什么特点？何谓埃克曼螺线规律？ 62、证明在埃克曼层中湍流摩擦力（记作F
）有下述关系：
63、大气行星边界层常可细分为那三层？它们各自的特点分别是什么？ 64、证明在埃克曼层中湍流摩擦力（记
作F
）有下述关系：
65、推导平均运动方程原因及方法？ 66、混合长理论的含义？ 67、何谓湍流输送通量密度？ 68、何谓涡动应力（湍流粘性应力）？ 何谓湍流粘性力？?
w u T
zx
''-=ρ的 含义？
69、何谓二级环流？由二级环流引起的边界层顶的铅直速度与什么有关？何谓埃克曼抽吸？
70、何谓旋转衰减作用？物理机制？ 71、何谓湍流发展判据？由判据得出什么结论？何谓里查森数Ri ？
72、何为旋转衰减作用？物理机制？ 73、大气中存在那些基本波动？？ 74、最简单的波动数学模型是什么？及波解中各参数的含义？（或何谓等位相面？何谓相速？波长与相速及周期的关系？用相速表达的简谐波数学表达式） 75、设一维简谐波为y=2πcos(2x-200πt)，振幅和波长单位为米、时间单位为秒。请求出该波的振幅、波数、波长、圆频率、周期及相速。 76、何谓频散波和波群（波包）？ 77、何谓群速（度）？（或非频散介质中的波和频散介质中的波在传播过程中有什么不同特征？或何谓频散现象？何谓上游效应？）
78、微扰动法的基本思路是那些？学位考试例题：何谓微扰动法？
79、波动问题中求频率方程的基本方法是什么？
80、声波产生的物理机制？ 81、何谓拉姆（LAMB ）波？ 82、何谓重力外波？ 83、何谓重力惯性外波？
84、何谓布西内斯克（Boussinesq ）近似？
85、何谓重力内波？及其形成的物理机制？
86、从重力内波的频率解中得出了什么结论？
87、何谓惯性内波？何谓重力惯性内波？从重力惯性内波的频率解中得出了什么结论？
88、何谓罗斯贝波？
89、罗斯贝波的转播（产生）机制？（何谓β效应？）
90、罗斯贝波（即大气长波）的波速公式及其含义？ 91、何谓滤波？ 92、如何滤去声波？ 93、如何滤去重力波？
94、如何选择一个好的滤波方法？ 95、在流体内部含有两层流体（流体1和流体2）由于其密度差和风的铅直切变导致在其分界面上产生一种波，其波速公式为
96、有下列方程组：
假设大气基本状态是静止的，即 97、讨论罗斯贝波①写出表达罗斯贝波的涡度方程及其线性化方程。②推导出罗斯贝波的频率方程，波的相速公式和群速公式；③综合讨论罗斯贝波可得那些结论？
98、用图简述北半球有效位能、平均动能、扰动动能之间的转换机制？ 99、实际大气中的能量转换过程及物理机制如何（全球能量平衡示意图）？ 100、波动定义 101、特征量
102、大尺度空气运动在垂直方向的基本特征是什么 104、何谓β效应
103、绝对涡度守恒的条件
105、用位涡守恒原理解释气流过山脉时涡度的变化？
106、有那些组合能量形式？
107、闭合系统中动能与位能及与内能是通过什么机制进行相互转换？ 108、在什么条件下闭合系统中能量是守恒的？
109、静力平衡大气柱（无限高气柱）中的内能与位能有何关系？
110、在静力平衡大气中，以海平面为底（气压为0p
），高为h （该高度上气压为h p ）的单位截面积气柱中，内
能*
I 的表达式。 111、根据上题把位能*φ，全位能*
P 及动能*K 分别用内能*
I 的形式写出。
112、说明静力平衡闭合系统中动能平衡方程与全位能平衡方程物理意义？ 113、说明在静力平衡闭合系统中动能与全位能之间的能量转换机制？ 114、何谓稳定层结？
115、证明在埃克曼层中湍流摩擦力
（记作F
）有下述关系： 116、混合长的定义
117、试述?w u T zx
''-=ρ的含
义？
118、影响湍流运动的因子 119、设一维简谐波为y=2π
cos(2x-200πt)，振幅和波长单位为米、时间单位为秒。请求出该波的振幅、波数、波长、圆频率、周期及相速。
120、频散波
121、何谓拉姆（LAMB ）波
总复习 一，方程组 1， 物理定律：控制大气运动的动力、热力过程是什么？ 运动学方程：牛顿第二定律； 连续性方程：质量守恒； 热力学方程、状态方程、能量方程： 2， 各项意义：影响大气运动的因子 加热不均匀→T 分布不均匀→P 不均匀→趋动大气运动。 3， z －坐标系。 二，尺度分析： 1， 方法 2， 特征量： s m s f f s m H m L s m U /10~W ,10~~ ~,10~,10~,10~,/10~-214546--τ 3，无量纲数： Ro 数：定义、应用。 4，大尺度大气运动的特点： 什么是地转、准地转？ 5，正压大气、斜压大气、热成风： 1） 定义 2） 上下配置不同，热成风不等于0 3） 天气学意义 作业： 1、（1）何为Ro 数？大尺度大气运动的Ro 数为多大？大尺度大气运动的主要特征是什么？ （2）何为Ro 数？请利用Rossby 数，分别判断中高纬度大尺度大气运动、中小尺度和热带大尺度大气运动为何种性质的运动？ 2、正压大气和斜压大气概念 3、地转风概念 4、下面地面系统，高层有哪几种可能配置？ 5、何为斜压大气？请说明在天气图上如何分别根据温度场和风场结构判断斜压大气性
的强弱？ 6、何为热成风？请详细说明热成风是由于大气的斜压性所引起，并由此说明大气大尺度动力系统与热力系统在天气图上的主要表现特征，并举出实例。 三，涡度方程： 1，涡度是什么？k ζζ= 涡度方程：各项意义（引起涡度、天气系统变化的因子） 这些因子是什么，产生机制是什么，对天气系统的影响，何时重要、何时次要。 ★了解天气系统的发生发展机制。 2，位涡方程； 什么是位涡?由热力学和动力学过程组合而成的量； 位涡守恒——绝热无摩擦。 应用：过山（大尺度）气流： 没有热力过程，没有体现位涡特点。 0)(=+h f dt d ζ 引起????－效应～散度项 大气厚度βζh 3，什么是β－平面近似？ 作业： 1、正压大气中涡度方程0)(0=?=??+a a a dt d V dt d σζζζ 物理意义是什么？解释说明系统有辐合、辐散运动和整体做南北运动时涡度的变化。 2、请说明一个气旋系统作辐合运动和向南运动时，其强度将会加强。 3、β－平面近似、β效应 4、位涡守恒条件是什么？并应用位涡守恒原理解释过山（大尺度）气流涡度变化。 四，边界层：研究耗散问题～湍流边界层 1，大气分层： 1） 根据什么分？～地面对大气的影响～湍流粘性力大小 2） 如何分？ 3） 各层特点（动力学特点）是什么？ 2，处理湍流——对平均运动的影响：
一、 波动的基本概念： 振幅：指物理量距平均状态最大的偏差。 位相：由位置和时间构成的确定波的状态的物理量。θ=kx-t ω 初位相：是初始时刻的位相。α 周期：是波前进一个波长所需的时间，或空间固定位置上完成一次全振动所需的时间。T 频率：是单位时间内波动前进距离中完整波的数目。T 1 =ν 圆频率：是单位时间内位相变化的值。?? ? ? ? = T πωω2 波数：在2π距离内含波长为L 的波的数目 k, l, m , k= Lx π2,l=y 2L πm=z 2L π 波长：相邻两个位相相同点的距离。L 相速：波动等位相面的传播速度。cp = K 2 ω ,cpx=k ω,cpy=l ω cpz=m ω 群速度：波能量的传播速度（波包的传播速度） C g=i κω??+j l ??ω+k m ??ω ;= k ??ω;C =l ??ω;C =m ??ω 谐波的复数表示：f(x,y,z,t)=F e ) (wt mz ly kx i -++ 频散性：若波速c 与波速k(或波长L 与圆频率ω)无关，这种波称为非频散波， 相反，若相速c 与波数k(或波长L 与圆频率ω)有关，则称为频散波。 滤波：通过略去方程组中，具有某波动产生或传播物理机制的项，来除去某波动，就称为滤波。通常是采用示踪参数法来进行。 示踪系（参）数：是在求解方程组时，在方程的一些项中，人为设置一个参数，该参数取值只能为1或0，表明该项起不起作用。该参数在求解过程中不断传递，直到最后的解中。这样就可以很方便的了解该项对解的物理作用。 波动的稳定性：当解中的c 或ω为复数，波的振幅随时间增长，则这种波就是不稳定的，当解中的ω和c 为实数时，则振幅不随时间变化，这种波就是稳定的。 二、 微扰动方法，基本方程组的线性化 1、任一物理量可分解为：f=f +/f ,扰动量相对于基本量是小量； 2、基本状态满足原方程 3、扰动量的二次乘积项是高阶小量，可忽略，线性化后的方程是分析波动的基础。 三、 动力分析中对波动问题处理的基本方法： 1、建立物理模型并简化方程组 2、对方程组线性化（微扰动方法等） 3、设形式解（振幅一般设为常量） 4、得到一个有关振幅的线性代数方程组。
东财《管理学》在线作业一（随机） 一、单选题（共 15 道试题，共 60 分。）V 1. 孔茨模式将企业活动可以分为管理和非管理两大类____ A. 错 B. 对 答案：B 满分：4 分 2. ____ 几乎是所有的科学研究都在运用的一种科学的方法。 A. 例举法 B. 图表法 C. 比较分析方法 D. 引证法广东律师管理在线 答案：C 满分：4 分 3. 甘特图（Gantt chart ）是在20世纪初由____发明的。 A. 梅德福德 B. 泰罗 C. 亨利·L·甘特
答案：C 满分：4 分 4. 人际关系学说的创始人是（） A. 泰罗 B. 法约尔 C. 韦伯 D. 梅奥 答案：D 满分：4 分 5. 通过试验发现各种工作条件变动对生产率的影响是霍桑试验中哪个阶段的目的（） A. 工场照明试验 B. 谈话研究 C. 继电器装配室试验 D. 观察研究 答案：C 满分：4 分 6. 西蒙和马奇等创立了____理论 A. 控制
C. 领导 D. 组织 答案：B 满分：4 分 7. 投入产出方法是由____首先提出来的。 A. 甘特 B. 泰罗 C. 梅德福德 D. 霍桑 E. 里昂惕夫 答案：E 满分：4 分 8. 采用比较法是不是可以找出各学派的特色，区别其实质（） A. 是 B. 不是 答案：A 满分：4 分 9. 比较管理学中____时期的特点是注重从概念体系上建立比较管理学的理论模式，着重研
究如何把先进国家的管理转移到发展中国家，以促进其经济发展。 A. 兴起阶段 B. 发展阶段 C. 低潮阶段 D. 高潮阶段 答案：A 满分：4 分 10. 管理的核心是处理（） A. 人与物的关系 B. 物与物的关系 C. 各种人际关系 D. 隶属关系 答案：C 满分：4 分 11. ____是为了适应跨国公司探索本国和外国企业管理的相似性和差异性而建立和发展起来的。 A. 对比分析 B. 比较管理学
1、大气运动方程组一般由几个方程组成？那些是预报方程？哪些是诊断方程？答：大气运动方程组一般由六个方程组成，分别是三个运动方程、连续方程、热力学能量方程、状态方程；若是湿空气还要加一个水汽方程。 运动方程、连续方程、热力学能量方程是预报方程，状态方程是诊断方程。 2、研究大气运动变化规律为什么选用旋转参考系？旋转参考系与惯性参考系中的运动方程有什么不同？ 答：地球以常值角速度Ω绕地轴旋转着，所以任何一个固定在地球上并与它一道运动的参考系，乃是一个旋转参考系。 为了将牛顿第二定律应用于研究相对于旋转参考系的大气运动，不但要讨论作用于大气的真实力的性质，而且要讨论绝对加速度与相对加速度之间的关系。相对于惯性参考系中的运动方程而言，旋转参考系中的运动方程加入了视示力（科里奥利力、惯性离心力）。 3、惯性离心力与科里奥利力有哪些异同点？ 答：都是在旋转参考系中的视示力；惯性离心力恒存在，而大气相对于地球有运动时才会产生科里奥利力。 4、重力位势与重力位能这两个概念有何差异？ 答：重力位势：重力位势表示移动单位质量空气微团从海平面（Z=0）到 Z 高度，克服重力所做的功。 重力位能：重力位能可简称为位能。重力场中距海平面 z 高度上单位质量空气微团所具有的位能为Φ=gz，引进重力位势后， g等重力位势面（等Φ面）相垂直，方向为高值等重力位势面指向低等重力位势面，其大小由等重力位势面的疏密程度来确定。所以，重力位势的空间分布完全刻划出了重力场的特征。 5、试阐述速度散度的物理意义？速度散度与运动的参考系有没有关系？ 答：速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。 因，故速度散度与运动的参考系没有关系。 8、计算 45° N跟随地球一起旋转的空气微团的牵引速度。 答：由速度公式可知，牵引速度为： 大小为；方向为向东。 19、证明相对加速度可写成
动力气象学 一、单选题 1、1939年___引进β平面近似，创建了著名的长波理论。 A、A.V.皮耶克尼斯 B、B.恰尼 C、C.菲利普斯 D、D.罗斯贝 答案:D 2、大气是层结流体，大气的密度分布随高度变化，通常来说，___中容易产生积云对流。 A、A.不稳定层结 B、B.稳定层结 C、C.中性层结 D、D.分层层结 答案:A 2、罗斯贝数是一无量纲参数，有一定的物理意义，它代表水平惯性力相对科氏力的量级，当它的大小接近0.1时，代表中纬度的___。 A、A.小尺度运动 B、B.中尺度运动 C、C.大尺度运动 D、D.微尺度运动 答案:C 3、可用于判断对流或扰动发展的无量纲参数是___。 A、A.罗斯贝数 B、B.基别尔数 C、C.无量纲厚度参数 D、D.理查森数 答案:D 3、在北半球，满足风压定律的高压是下列___项。 A、A.高压在运动方向右侧，高压伴随有反气旋式环流 B、B.高压在运动方向左侧，高压伴随有反气旋式环流 C、C.高压在运动方向右侧，高压伴随有气旋式环流 D、D.高压在运动方向左侧，高压伴随有气旋式环流 答案:A 4、全位能是指内能和___之和。 A、A.动能 B、B.潜热能 C、C.位能 D、D.显热能 答案:C 4、在___条件下，全球大气的内能、位能、动能的总和是守恒的。 A、A.绝热 B、B.无摩擦
C、C.绝热无摩擦 D、D.定常 答案:C 5、取布西内斯克近似的优点是，滤去了大气中的___。 A、A.声波 B、B.兰姆波 C、C.重力外波 D、D.重力惯性外波 答案:A 6、重力内波产生的条件之一是___. A、A.不稳定层结 B、B.中性层结 C、C.稳定层结 D、D.对流层结 答案:C 1、大气相对运动方程是根据___定律得到。 A、A.牛顿第二定律 B、B.质量守恒定律 C、C.气体试验定律 D、D.热力学能量守恒定律 答案:A 2、分析流体运动有两种方法，一种是___，一种是欧拉方法。 A、A.拉格朗日法 B、B.小尺度方法 C、C.尺度分析 D、D.气团方法 答案:A 3、按照水平尺度划分，龙卷属于___。 A、A.天气尺度 B、B.行星尺度 C、C.中尺度 D、D.小尺度 答案:D 6、按照水平尺度划分，长波属于___。 A、A.天气尺度 B、B.行星尺度 C、C.中尺度 D、D.小尺度 答案:B 7、描述运动系统是浅薄还是深厚系统的无量纲参数是___。 A、A.罗斯贝数 B、B.基别尔数 C、C.无量纲厚度参数 D、D.理查森数
东北大学12春学期《计算机基础》在线作业2 试题答案 一、单选题（共 20 道试题，共 100 分。） 1. 在Word文档中创建项目符号时的 A. 以段落为单位创建项目符号 B. 以选取中的文本为单位创建项目符号 C. 以节为单位创建项目符号 D. 无所谓，可以任意创建项目符号 2. 图文混排是Word的特色功能之一，以下叙述中错误的是 A. Word提供了在封闭的图形中添加文字的功能 B. Word提供了在封闭的图形中填充颜色的功能 C. Word可以在文档中使用配色方案 D. Word可以在文档中设置背景 3. Excel中，在工作表中用“图表向导”创建图表时，第一个对话框是让用户选择()。 A. 正确的数据区域引用及数据系列产生在“行”或“列” B. 所生成图表的位置是嵌入在原工作表还是新建一图表工作表 C. 合适的图表类型 D. 图表标题的内容及指定分类轴、数据轴 4. 打开的word文件名可以在()找到。 A. 标题栏
B. 菜单栏 C. 工具栏 D. 文本编辑区 5. 在Word编辑状态下，将选定的文本块用鼠标拖动到指定的位置进行文本块的复制时，应按住的控制键是 A. Ctrl B. Shift C. Alt D. 回车 6. 我们可以用直接的方法来把自己的声音加入到PowerPoint 演示文稿中，这是()。 A. 录制旁白 B. 复制声音 C. 磁带转换 D. 录音转换 7. 在Excel中，执行降序排列，在序列中空白单元格行被()。 A. 放置在排序数据的最后 B. 放置在排序数据清单的最前 C. 不被排序 D. 保持原始次序 8. PowerPoint的“设计模板”包含()。 A. 预定义的幻灯片样式和配色方案
动力气象总复习
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总复习 一，方程组 1， 物理定律:控制大气运动的动力、热力过程是什么？ 运动学方程：牛顿第二定律； 连续性方程:质量守恒； 热力学方程、状态方程、能量方程: 2， 各项意义：影响大气运动的因子 加热不均匀→T 分布不均匀→P 不均匀→趋动大气运动。 3， z-坐标系。 二，尺度分析： 1， 方法 2， 特征量： s m s f f s m H m L s m U /10~W ,10~~ ~,10~,10~,10~,/10~-214546--τ 3,无量纲数： Ro 数:定义、应用。 ４,大尺度大气运动的特点： 什么是地转、准地转? 5，正压大气、斜压大气、热成风: 1） 定义 2） 上下配置不同,热成风不等于0 3） 天气学意义 作业: 1、（1)何为Ro 数？大尺度大气运动的Ｒo 数为多大？大尺度大气运动的主要特征是什么? （2）何为Ｒｏ数？请利用Ros ｓｂy 数,分别判断中高纬度大尺度大气运动、中小尺度和热带大尺度大气运动为何种性质的运动？ 2、正压大气和斜压大气概念 3、地转风概念 4、下面地面系统,高层有哪几种可能配置? D G
５、何为斜压大气？请说明在天气图上如何分别根据温度场和风场结构判断斜压大气性的强弱? 6、何为热成风?请详细说明热成风是由于大气的斜压性所引起，并由此说明大气大尺度动力系统与热力系统在天气图上的主要表现特征,并举出实例。 三，涡度方程: 1,涡度是什么?k ζζ= 涡度方程：各项意义(引起涡度、天气系统变化的因子) 这些因子是什么,产生机制是什么，对天气系统的影响，何时重要、何时次要。 ★了解天气系统的发生发展机制。 ２,位涡方程; 什么是位涡?由热力学和动力学过程组合而成的量； 位涡守恒——绝热无摩擦。 应用:过山(大尺度）气流： 没有热力过程，没有体现位涡特点。 0)(=+h f dt d ζ 引起????－效应～散度项 大气厚度βζh 3，什么是β－平面近似? 作业： 1、正压大气中涡度方程0)(0=?=??+a a a dt d V dt d σζζζ 物理意义是什么？解释说明系统有辐合、辐散运动和整体做南北运动时涡度的变化。 2、请说明一个气旋系统作辐合运动和向南运动时,其强度将会加强。 ３、β－平面近似、β效应 4、位涡守恒条件是什么?并应用位涡守恒原理解释过山（大尺度)气流涡度变化。 四,边界层：研究耗散问题~湍流边界层 1,大气分层: 1） 根据什么分？~地面对大气的影响～湍流粘性力大小 2） 如何分？ 3） 各层特点(动力学特点）是什么？
您的本次作业分数为：100分多选题 1.【第00章】管理者在开展管理工作时需要坚持的基本原则包括： A 以人为本 B 注重经济性 C 以目标为中心 D 随机应变 正确答案:ABCD 判断题 2.【第00章】提高一个组织的管理水平关键在于提高组织中管理者的素质。 正确错误 正确答案: 对 单选题 3.【第01章】“凡事预则立，不预则废”,说的是（）的重要性? A 组织 B 预测 C 预防 D 计划 正确答案:D 单选题 4.【第01章】卡尔森以前只是只有宾馆的管理经验而无航运业的管理经验，但他被聘为泛美航空公司的总裁后，短短三年就使得这家亏本企业成为高盈利企业。对此，您认为下列说法中最准确的是: A 最高管理者不需要专业知识，只需要善于学习就可以了。 B 成功的管理经验具有一定的普适性 C 管理成功的关键在于对人的管理，高层管理着搞好人际关系就可以成功 D 碰巧而已，只能说明卡尔森具有很强的环境适应能力 正确答案:B 单选题 5.【第01章】人们常说管理是一门艺术，是强调管理的（）。 A 实践性
B 复杂性 C 科学性 D 变动性 正确答案:A 多选题 6.【第01章】基本的管理职能包括: A 计划 B 组织 C 领导 D 控制 正确答案:ABCD 判断题 7.【第01章】所谓效益是指投入与产出之比。 正确错误 正确答案: 错 判断题 8.【第01章】效率与效益相比较，效率是第一位的。 正确错误 正确答案: 错 判断题 9.【第01章】管理工作的核心是计划。 正确错误 正确答案: 错 判断题 10.【第01章】管理产生的根本原因在于人的欲望的无限性与人所拥有的资源的有限性之间的矛盾。 正确错误 正确答案: 对 判断题 11.【第01章】在实际工作中，管理的重点可以归结为抓瓶颈和搭平台。 正确错误 正确答案: 对
动力气象学习题集 一、名词解释 1.地转平衡：对于中纬度大尺度运动，水平气压梯度力和水平科氏力（地转偏向力）接近平衡，这时的空气作水平直线运动，称为地转平衡。 2.f平面近似：又称为f参数常数近似。在中高纬地区，对于大尺度运动，y/a<<1，则f=f0=2Ωsin?0=const。 3.地转偏差：实际风与地转风之差。 4.尺度分析法：依据表征某类大气运动系统各变量的特征值来估计大气运动方程中各项量级的大小，判别各个因子的相对重要性，然后舍去次要因子而保留主要因子，使得物理特征突出，从而达到简化方程的一种方法。 5.梯度风：水平科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达到平衡，此时空气微团运动称为梯度风。 6.地转风：对于中纬度天气尺度的扰动，水平科氏力与水平气压梯度力接近平衡，这时空气微团作直线运动，称为地转风。 7.正压大气：大气密度的空间分布仅依赖于气压(p)的大气，即：ρ=ρ(p)，正压大气中地转风不随高度变化，没有热成风。 8.斜压大气：大气密度的空间分布依赖于气压(p)和温度(T)的大气，即：ρ=ρ(p, T)。实际大气都是斜压大气，和正压大气不同，斜压大气中等压面、等比容面（或等密度面）和等温面是彼此相交的。 9.大气行星边界层：接近地球表面的厚度约为1－1.5km的一层大气称为大气行星边界层。边界层大气直接受到下垫面的热力作用和动力作用，具有强烈的湍流运动特征和不同于自由大气的运动规律。 10.旋转减弱：在旋转大气中，由埃克曼层摩擦辐合强迫造成的二级环流大大加强了行星边界层与自由大气之间的动量交换，使得自由大气中的涡旋系统强度快速减弱，这种现象称为旋转减弱。 11.埃克曼抽吸：由于湍流摩擦作用，埃克曼层中风有指向低压一侧的分量，在低压上空产生辐合上升运动，同理在高压上空产生辐散下沉运动，这种上升下沉运动在边界层顶达到最强，这种现象称为称为埃克曼抽吸。 12.波包迹：在实际大气中，一个瞬变扰动可以看成是由许多不同振幅、不同频率的简谐波叠加而成的，这种合成波称为波群或波包。这种合成波列振幅的包络线称为波包迹，其传播的速度称为群速。 13.环流：流体中任取一闭合曲线L，曲线上每一点的速度大小和方向是不一样的，如果对各点的流体速度在曲线L方向上的分量作线积分，则此积分定义为速度环流，简称环流。 14.环流定理：沿任意闭合回线的速度环流随时间的变化率，等于沿同一回线的加速度环流。简单地说，环流的加速度等于加速度的环流。
一、名词解释范围（共计20分） （1）冷暖平流：由温度的个别变化与局地变化的关系: dT dT rr ——=——+匕或 dt St 33 移项后，有： dt dt dt 设齐0W0,则有 ^T = -y.vr = -v — dt ds 时，即使为微团本身的温度保持不变，也会引起温度场的局地变化。） GT c 丁 当一>0,即沿着水平速度方向温度是升鬲的，风由冷区吹向暖区，这时-V —<0 & ds （即—<0）,会引起局地温度降低，我们便说有冷平流。 dt 当竺<0,即沿着水平速度方向温度是降低的，风由暖区吹向冷区，这时-V —>0 ds ds （U|j —>0）,会引起局地温度升高，我们便说有暖平流。 dt 总Z 温度平流是通过水平气流引起温度的重新分布而使局地温度发住变化的。 （2） 罗斯贝数：水平惯性力与水平科氏力之比，即：R ｛）= —，表示大气运动的准地转程 办厶 度，也可用来判别人气运动的类型（人、屮、小尺度）和特性（线性或非线性）。 （3） 梯度风：水平科氏力、离心力和水平气压梯度力三力达成的平衡。此时的空气运动称 为梯度风，即 --- F JV — ------- - o R p 8n （4） 地转风：对于中纬度天气尺度的扰动，水平科氏力与水平气压梯度力接近平衡。这时 一 1 一 的空气作水平肓线运动，称为地 转风，表达式为：V =——Vpxk. fp （5） 0平面近似：中高纬地区，对大尺度运动，y/a 1．第1题单选题企业冗员繁杂，这违背了组织设计中的（）原则。 A、因事设人 B、按产品设人 C、命令统一 D、协调原则 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 2．第2题单选题面对动态变化、竞争加剧的世界经济，管理者必须注意考虑环境因素的作用，以便充分理解与熟悉环境，从而能够做到有效地适应环境并（） A、进行组织变革 B、保持组织稳定 C、减少环境变化 D、推动环境变革 标准答案：A 您的答案：A 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 3．第3题单选题某公司随着经营规模的扩大，由原来的七八个人增加到七八十个人。原来的七八个人均由公司经理直接指挥，大事小事均由经理说了算。现在人数增多，经理发现自己经常忙得不可开交，顾了这头，忘了那头；而且公司员工工作有点松散，对经理的一些作法也不满。从管理的角度分析，出现这种情况的主要原因最大可能在于（） A、公司增员过多，产生了鱼龙混杂的情况 B、公司经理的管理幅度太大，以至于无法对员工实行有效的管 C、经理管理能力有限，致使员工对其不服 D、公司的管理层次太多，致使经理无法与员工进行有效的沟通标准答案：B 您的答案：B 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 4．第4题单选题把相似的作业任务编在一起形成一个单位，是按照（）划分部门 A、时间 B、人数 C、职能 D、过程 标准答案：C 您的答案：C 题目分数：2 此题得分：2.0 批注： 5．第5题单选题某公司总经理要求下属人员都按他的要求工作，而副总经理也是这样要求下属，结果下属不知如何是好，问题出在（） A、总经理与副总经理不信任下属 B、总经理与副总经理不知道这种做法的坏处 C、总经理与副总经理违背统一指挥原则 D、总经理与副总经理有矛盾 标准答案：C 您的答案：C 1、大气运动方程组一般由几个方程组成那些是预报方程哪些是诊断方程 答：大气运动方程组一般由六个方程组成，分别是三个运动方程、连续方程、热力学能量方程、状态方程；若是湿空气还要加一个水汽方程。 运动方程、连续方程、热力学能量方程是预报方程，状态方程是诊断方程。 2、研究大气运动变化规律为什么选用旋转参考系旋转参考系与惯性参考系中的运动方程有什么不同 答：地球以常值角速度Ω绕地轴旋转着，所以任何一个固定在地球上并与它一道运动的参考系，乃是一个旋转参考系。 为了将牛顿第二定律应用于研究相对于旋转参考系的大气运动，不但要讨论作用于大气的真实力的性质，而且要讨论绝对加速度与相对加速度之间的关系。相对于惯性参考系中的运动方程而言，旋转参考系中的运动方程加入了视示力（科里奥利力、惯性离心力）。 ! 3、惯性离心力与科里奥利力有哪些异同点 答：都是在旋转参考系中的视示力；惯性离心力恒存在，而大气相对于地球有运动时才会产生科里奥利力。 4、重力位势与重力位能这两个概念有何差异 答：重力位势：重力位势表示移动单位质量空气微团从海平面（Z=0）到 Z 高度，克服重力所做的功。 重力位能：重力位能可简称为位能。重力场中距海平面 z 高度上单位质量空气微团所具有的位能为Φ=gz，引进重力位势后， g等重力位势面（等Φ面）相垂直，方向为高值等重力位势面指向低等重力位势面，其大小由等重力位势面的疏密程度来确定。所以，重力位势的空间分布完全刻划出了重力场的特征。 5、试阐述速度散度的物理意义速度散度与运动的参考系有没有关系 - 答：速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。 因，故速度散度与运动的参考系没有关系。 8、计算 45° N跟随地球一起旋转的空气微团的牵引速度。 答：由速度公式可知，牵引速度为： 一、名词解释 1.科里奥利力 科里奥利力是一种视示力，它只是在物体相对于地球有运动时才出现。 单位质量空气微 团所受的科里奥利力为 2 V 3。 2 V 3始终与 和V 3相垂直，而 与赤道平面垂直， 所以 2 V 3必通过运动微团所在的纬圈平面内。 在北半球，科里奥利力指向速度的右方， 科里奥利力对空气微团不作功， 它不能改变空气微团的运动速度大小， 只能改变其运动方向。 2 .尺度分析法 尺度分析法是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法。 尺度分析法是依据表征某类运动 系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值， 估计大气运动方程中各项量级大小的一种方 法。根据尺度分析的结果， 结合物理上考虑，略去方程中量级较小的项， 便可得到简化方程， 并可分析运动系统的某些基本性质。 3 .罗斯贝数 罗斯贝数的定义式为 R o U.「f °L ，它代表水平惯性力与水平科里奥利力的尺度之 比。罗斯贝数的大小主要决定于运动的水平尺度。对于中纬大尺度运动， R 0 1，科里奥 利力不能忽略不计，对于小尺度运动， R 0 1，科里奥利力可忽略不计。 4. Richardson 数 与大气层结稳定度和风的铅直切变有关的动力学参数。层结愈不稳定， 则愈有利于湍流和对流运动的发展，所以 Ri 可用于判断对流或扰 动发展的条件。 5 .地转风 等压线为一族平行的直线（| R T | ）时的平衡流场称为地转风场，或称为地转运动。在 地转运动中，水平气压梯度力与科里奥利力相平衡。 地转风的方向与等压线相平行， 在北半 球（f > 0）,高压在速度方向右侧，低压在速度方向左侧；地转风大小与水平气压梯度成 正比，与密率和纬度的正弦成反比。地转风关系的重要性在于揭示了大尺度运动中风场和水 平气压场之间的基本关系。 6?梯度风 最一般的平衡流场称为梯度风场。在梯度风运动中，水平气压梯度力、 科里奥利力、惯 理查德孙（Richardson ）数的定义式为Ri N 2D 2.U 2 , 它代表垂直惯性力与水平科 里奥利力的尺度之比。由于 g ln z N 2D 2 V z 2 N 2 Ri ，理查德孙数又是一个 风的铅直切变愈强, 尺度分析作业 1、何为Ro 数？大尺度大气运动的Ro 数为多大？大尺度大气运动的主要特征是什么？ 罗斯贝数的大小反映了科氏力的相对重要性 中纬度大尺度大气运动 主要特征是准水平，准地转平衡，准静力平衡，准水平无辐散，准定常的涡旋运动。 2、正压大气和斜压大气概念 密度的空间分布只依赖于气压，即ρ=ρ(p)，这种大气状态称作正压大气。正压大气中等压面、等密度面和等温面重合在一起。 密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压大气。斜压大气中等压面与等密度面、等温面是交割的 3、地转风概念 定义：空气块直线运动，在水平气压梯度力和水平地转偏向力平衡的作用下，风沿等压线或等位势线吹，北半球背风而立，气压高的在右。 4、下面地面系统，高层有哪几种可能配置？ D G 图一：（1）正压状态下，高空为低压中心，由于动力作用引起的， （2）斜压状态下，高空为高压中心，由于热力作用引起的， 图二：（1）正压状态下，高空为高压中心，由于动力作用引起的， （2）斜压状态下，高空为低压中心，由于热力作用引起的， 5、何为斜压大气？请说明在天气图上如何分别根据温度场和风场结构判断斜压大气性的强弱？ 密度的空间分布不仅依赖于气压而且依赖于温度，即ρ=ρ(p,T)，这种状态称作斜压大气。斜压大气中等压面与等密度面、等温面是交割的。 等温线越密，等温面与等压面夹角越大，斜压性越强；风速越大，风向与等压面夹角越大，斜压性越强。 6、何为热成风？请详细说明热成风是由于大气的斜压性所引起，并由此说明大气大尺度动力系统与热力系统在天气图上的主要表现特征，并举出实例。 热成风定义为铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。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。热成风与大气的斜压性相联系，与热力作用相关。 大气大尺度动力系统在天气图上的主要表现为从低层、到中层、直到高层属同样气压系统。例如： 副热带高压：从低层、到中层、直到高层，都表现为高压，是正压系统，由动力作用引起； 大气大尺度热力系统在天气图上的主要表现为低层和高层属不同气压系统。例如：夏季的青藏高原：高层是反气旋，低层是气旋，是斜压系统。由热力作用引起。 三、涡度作业： 1、正压大气中涡度方程0)(0=?=??+a a a dt d V dt d σζζζ 物理意义是什么？解释系统有辐合、辐散运动和整体做南 北运动时涡度的变化。 答：因 dt d V σσ1=?? ，化简得后式0 )(=a dt d σζ ?????↑?↓↓?↑。气旋加强，反气旋减弱，则辐合：；反气旋加强，气旋减弱 ，则辐散：ζσζσ 水平辐合辐散引起绝对涡度的变化。 特征科氏力项 特征惯性力项== V f L V R 02 0科氏力重要，不可忽略 度很小，可忽略特征惯性力很小，加速;110~100<<=-L f V R 动力气象试题解答 一、名词解释 1. 科里奥利力 科里奥利力是一种视示力，它只是在物体相对于地球有运动时才出现。单 位质量空气微团所受的科里奥利力为32V 。32V 始终与 和3V 相垂 直，而 与赤道平面垂直，所以32V 必通过运动微团所在的纬圈平面内。 在北半球，科里奥利力指向速度的右方，科里奥利力对空气微团不作功，它不能改变空气微团的运动速度大小，只能改变其运动方向。 2．尺度分析法 尺度分析法是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法。尺度分析法是依据表征某类运动系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值，估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法。根据尺度分析的结果，结合物理上考虑，略去方程中量级较小的项，便可得到简化方程，并可分析运动系统的某些基本性质。 3．罗斯贝数 罗斯贝数的定义式为 L f U R 00 ，它代表水平惯性力与水平科里奥利力的尺度之比。罗斯贝数的大小主要决定于运动的水平尺度。对于中纬大尺度运动，10 R ，科里奥利力不能忽略不计，对于小尺度运动，10 R ，科里奥 利力可忽略不计。 4. Richardson 数 理查德孙（Richardson ）数的定义式为222U D N Ri ，它代表垂直惯性力与水平科里奥利力的尺度之比。由于 Ri U D N z V N z V z g 222222~ln ，理查德孙数又是一个与大气层结稳定度和风的铅直切变有关的动力学参数。层结愈 不稳定，风的铅直切变愈强，则愈有利于湍流和对流运动的发展，所以Ri 可用于判断对流或扰动发展的条件。 5．地转风 等压线为一族平行的直线（ ||T R ）时的平衡流场称为地转风场，或称为地转运动。在地转运动中，水平气压梯度力与科里奥利力相平衡。地转风的方向与等压线相平行，在北半球（f ＞0），高压在速度方向右侧，低压在速度方向左侧；地转风大小与水平气压梯度成正比，与密率和纬度的正弦成反比。地转风关系的重要性在于揭示了大尺度运动中风场和水平气压场之间的基本关系。 6. 梯度风 最一般的平衡流场称为梯度风场。在梯度风运动中，水平气压梯度力、科里奥利力、惯性离心力相平衡。地转风是 ||T R 时梯度风的一个特例。 7．热成风 热成风定义为铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。热成风方向与等平均温度线（即等厚度线）平行，在北半球暖区在热成风方向右侧，冷区在热成风方向左侧；热成风大小与平均温度梯度成正比，与纬度的正弦成反比。热成风关系的重要性就在于具体地揭示了静力平衡大尺度运动中风场、气压场、温度场之间的关系。 8．地转偏差 实际风与地转风的矢量差定义为地转偏差。地转偏差用'V 表示，则 g V V V '。地转偏差和水平加速度方向相垂直，在北半球指向水平加速度的左 侧，地转偏差的大小和水平加速度成正比，和纬度的正弦成反比。地转偏差虽然很小，但对大气运动的演变却起着极为重要的作用。 您的本次作业分数为：100分单选题 1.【第1章】管理信息系统科学的三要素是_________。 A 计算机技术、管理理论和管理方法 B 管理方法、运筹学和计算机工具 C 系统的观点、数学方法和计算机应用 D 计算机技术、通信技术和管理工具 正确答案:C 单选题 2.【第1章】信息_________。 A 不是商品 B 就是数据 C 是一种资源 D 是消息 正确答案:C 单选题 3.【第1章】EDPS是以下哪个术语的简称？ A 电子数据处理系统 B 单项数据处理阶段 C 综合数据处理阶段 D 管理信息系统 正确答案:A 单选题 4.【第1章】按照不同级别管理者对管理信息的需要，通常把管理信息分为以下三级_________。 A 公司级、工厂级、车间级 B 工厂级、车间级、工段级 C 厂级、处级、科级 D 战略级、战术级、作业级 单选题 5.【第1章】根据西蒙教授提出的三种类型的决策问题，库存补充的决策问题属于_______的问题。 A 结构化 B 半结构化 C 非结构化 D 以上都有 正确答案:A 单选题 6.【第1章】信息化_________。 A 是推动工业化的动力 B 是工业化的基础 C 代替工业化 D 向工业化发展 正确答案:A 单选题 7.【第1章】MIS是以下哪个术语的简称？ A 决策支持系统 B 客户关系管理 C 企业资源规划 D 管理信息系统 正确答案:D 单选题 8.【第1章】DSS是以下哪个术语的简称？ A 决策支持系统 B 群体决策支持系统 C 智能决策支持系统 D 管理决策系统 单选题 9.【第1章】信息流是物质流的_________。 A 定义 B 运动结果 C 表现和描述 D 假设 正确答案:C 单选题 10.【第1章】以下哪个不是基层管理人员决策时需要的信息特点？ A 准确程度高 B 具体详细 C 大量来自于外部 D 精度高 正确答案:C 判断题 11.【第1章】管理领域应用信息技术，现阶段大概占到70%（包括管理、科学技术计算和生产控制等方面）以上。 正确错误 正确答案: 错 判断题 12.【第1章】信息可以从不同的角度分类，按照管理的层次可以分为战略信息、战术信息和作业信息。 正确错误 正确答案: 对 判断题 13.【第1章】目前我国信息系统在管理中的应用，还处在单项业务的信息管理阶段。 正确错误 正确答案: 对 判断题 14.【第1章】为实现现代化管理，一定要扎扎实实地搞好管理工作的科学化，为信息系统的发展创造条件。 正确错误 1．六个方程组成。三个运动方程，连续方程，热力学方程和状态方程。状态方程为诊断方程，其余为预报方程。 2．在地球上观测大气都是观测的旋转坐标系的值。多了两个视示力-科里奥利力和惯性离心力。 3．科里奥利力和惯性离心力都是视示力，是虚拟的力，是地球旋转效应的反映。 科里奥利力只有在物体相对于地球有运动时才出现，它始终与运动方向垂直，只改变物 体运动的方向，不对物体做功。地球物体都受到惯性离心力，它有可能做功。 4．重力位势和重力位能的定义分别如下， 重力位势反映的是重力场的特征，它是个相对的量，通常假定海平面为零值，随高度增大。重力位能反映的是物体反抗重力做的功，通常假定海平面为零，随高度增加。 5．速度散度代表物质体积元在运动中的相对膨胀率。连续方程是质量守恒定律得表达形式。根据连续方程，可知速度散度反映体积元相对密度的变化率，它决定于流体自身的可压缩性，所以它与参考系没有关系。 6．温度平流的物理意义，温度场和流场相互作用对于温度局地变化的贡献。 （1） 22()V V t T T T t n s n T T T V T V t t n V s s s =???=+?????-??=-?+=-??? t n V T n ? （2） 22()n t n t n V V n V t n T n n T T V T V n V t n V n n =+??=???-??=-+?=-?? 7． n t n V n t V t T n n ?? V T 8. 9. 10. 3333333-2=2(sin cos )-2sin 2cos (1) =0-2=2 (2) =0 -2=0 (3) =0-2=-2 V v w i u j u k V ui V u k V v j V V w k V wi ???????Ω?Ω-Ω+Ω=Ω?Ω=Ω?=Ω?Ω ，并且，向上。 ，并且，没有科里奥利力。，并且，向西。 11. 12. 动力气象总复习题 一、名词解释 1. 位温：气压为p ，温度为T 的干气块，干绝热膨胀或压缩到1000hPa 时所具有的温度。 θ=T (1000/p )R/Cp ，如果干绝热，位温守恒（?θ/?t=0）。 2. 尺度分析法：依据表征某类大气运动系统各变量的特征值来估计大气运动方程中各项量级的大小，判别各个因子的相对重要性，然后舍去次要因子而保留主要因子，使得物理特征突出，从而达到简化方程的一种方法。 3. 梯度风：水平科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达到平衡，此时空气微团运动 4. 地转风：对于中纬度天气尺度的扰动，水平科氏力与水平气压梯度力接近平衡，这时空 地转风：在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用，当二力相等的空气运动称之为地转风。 5. 惯性风：当气压水平分布均匀时，科氏力、惯性离心力相平衡时的空气流动。表达式为： i T V f R =-。 6. 旋衡风：在小尺度运动中，惯性离心力和水平气压梯度力相平衡时的空气流动。表达式 7. 正压大气：大气密度的空间分布仅依赖于气压(p )的大气，即：ρ=ρ(p )，正压大气中地转 风不随高度变化，没有热成风。 8. 斜压大气：大气密度的空间分布依赖于气压(p )和温度(T )的大气，即：ρ=ρ(p , T )。实际大 气都是斜压大气，和正压大气不同，斜压大气中等压面、等比容面（或等密度面）和等温面是彼此相交的。 9. 湿静能：湿空气的内能（c v T ）、位能（gz ）、压力能（p /ρ）及潜热能（Lq ）之和，其表达 式为：E s= c v T +gz + p /ρ+Lq 。也称为静力能。 10. 埃克曼螺线：行星边界层内的风场是水平气压梯度力、科氏力和粘性摩擦力三着之间的 平衡结果。若以u 为横坐标，v 为纵坐标，给出各个高度上风矢量，并投影在同一个平面内，则风矢量的端点迹线为一螺旋。称为埃克曼螺线。 07年动力气象期末题 一．名词解释 1.频散波 2.有效位能 3.地转偏差风 4.正压大气 二．简答 1.在大、中、小三种尺度中，分别起主要作用的是什么波动？ 2.试说明确定一个单波解的独立参数有哪些？ 3.设正压地转适应过程的Rossby变形半径为L0，非地转风扰源尺度为L，且有L>L0，试 说明适应过程中气压场与风场之间相互适应的方向。 4.试简要说明地转偏差对天气过程的作用和意义。 三．论述题 1.什么叫准地转过程和适应过程？这两类过程在时间尺度和物理性质方面有哪些差异？ 2.说明大气重力外波、重力内波和大气长波各自存在的物理条件和滤波条件（列举一个滤 波条件即可） 3.相速C和圆频率w为何数时，叠加在基本气流上的小扰动能发展？惯性稳定性的判据 是什么？设在北半球热带地区，纬向东风气流随纬度线性分布，试用惯性稳定性判据分析大气扰动的稳定性问题。 08年动力气象期末题 一名词解释 1．地转偏差风 2．速度环流 3．频散波 4．波长 5．有效位能 二简答。 1．对无摩擦大气，绝对环流守恒的条件： 2．设正压地转适应过程的Rossby变形半径为L0，非地转风扰源尺度为L，且有L 第一阶段在线作业 第1题双重介质是存在( )种孔隙结构的介质 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：认知类题目，考点为地层流体渗流介质的类型 第2题在其孔隙中至少含有一种液相或气相碳氢化合物(石油或天然气)的地层称为。 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：考点为地层流体的概念 第3题层状构造储集层一般存在于海相沉积和内陆盆地沉积之中，可能是一层，也可能是很多性质不同的油层的叠加；该类储层中的渗流一般是。 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：考点为三种基本流动的概念以及渗流的环境 第4题如果油藏外围封闭（断层遮挡或尖灭作用），无水源，则称为“ ”。 您的答案：C 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：地层边界分类的性质 第5题如果油藏外围有天然露头并与天然水源相通，且边界压力能保持恒定，则为“ ” 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：地层边界分类的性质 第6题油藏在开发以前，整个油藏处于平衡状态，此时油层中流体所承受的压力称为“ ” 您的答案：E 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：油藏状态中5种压力的概念 第7题一般在油藏开发初期，第( )批探井完井诱喷后，立即关井测压，所测得的各井油层中部深度压力就是各井的原始地层压力 您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：原始地层压力测试的方法 第8题原始地层压力梯度曲线为P=a+bH，其中b> 1.2表示油藏为： 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：原始地层压力梯度曲线的概念和应用 第9题一口井的油层中部海拔-940米，油水界面海拔-1200米，地层油比重为0.85，实测油层中部压力为94公斤/平方厘米，折算到原始油水界面的折算压力为( )公斤/平方厘米 您的答案：D 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：折算压力概念及计算方法 第10题实际油藏形状和布井状况都比较复杂，但可以从实际油藏中抽象出具体的渗流特征，根据分析，可以将油藏中的渗流可以分成三类典型的方式，即： 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：三种基本流动的概念 第11题大多数情况下，油藏中的液体渗流服从达西定律，但也存在破坏的可能性，渗流速度较高时破坏达西定律，如下表述正确的原因是： 您的答案：B 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：非线性渗流的判断准则 第12题单向稳定流的等压线分布特征为： 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：单向稳定流的水动力学场图 第13题单向稳定流和平面径向稳定流的相同点为： 您的答案：A 题目分数：0.5 此题得分：0.5 批注：达西定律(现场管理)管理学第三阶段在线作业试题及答案
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