天气学原理与方法复习第四章大气环流1.大气环流的纬向特征是什么？⏹低纬：东风带⏹中高纬：西风带（北半球冬季最大风速40m/s,30ºN ,200hPa，夏季最大风速16m/s,40ºN ,200hPa）即西风带冬强夏弱，随季节南北位移⏹极区：北半球夏季近地面：弱东风对流层：西风平流层：东风⏹南半球的情况与北半球类似，随季节南北位移,但西风中心强度冬夏变化不大2.大气环流的经向特征是什么？⏹冬季：对流层低层30ºN以南：偏北风40ºN 以北：南风对流层高层：低纬30ºN以南：南风；高纬40ºN以北：北风对流层中层：经向分量很弱⏹夏季：13-40ºN之间：低层：北风；高层：南风；低纬（近赤道）：低层：南风；高层：北风。
3.对流层中、底部冬季、夏季的主要系统，季节转换的特点？（北半球）对流层底部：a)冬季：阿留申低压（与高空东亚大槽对应）、冰岛低压（与高空北美大槽对应）、西伯利亚高压、北美高压、格陵兰大陆高压、太平洋高压和大西洋高压。
b)夏季：亚洲低压、北美低压、阿留申低压、冰岛低压、太平洋副热带高压、大西洋副热带高压。
夏季与冬季最突出的差别是冬季大陆上的两个冷高压到夏季变成了两个热低压；阿留申低压、冰岛低压仍存在，但强度比冬季弱得多。
海上的两个副热带高压变得非常强大，而其冬季强度比较弱。
对流层中部（500hPa）：a)冬季：①极区：2个低涡中心（格陵兰西部、东西伯利亚)；②中高纬:冬季三个长波槽：东亚大槽—140°E在亚洲东岸;北美大槽—70°w位于北美东岸;欧洲浅槽—40°E由欧洲东北部海面向西南方向伸展；在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和青藏高原的北部。
③低纬度:副高弱—其范围在20°N以南。
b)夏季：①极区：1个低涡中心。
②中高纬:夏季四个长波槽：东亚大槽—160°-180°E；北美大槽—60°w；欧洲西海岸槽—0°-10°E；贝加尔湖西部槽—90°E沿岸和青藏高原的北部。
③低纬度:副高强—其范围在40°N以南。
大气环流的季节转换：①11月～５月为冬季环流型：⏹西风带三个长波槽，西风急流强位置偏南，东亚南北两支西风急流。
②７月～９月为夏季环流型：⏹西风带四个长波槽，西风急流弱偏位置北，东亚一支西风急流。
两次突变：①6月突变——冬季环流型转为夏季环流型②10月突变——夏季环流型转为冬季环流型4.画图并解释三圈环流的形成原因和三风四带？三圈环流：1）哈得来(Hadley)环流：净辐射能沿纬度分布的不均匀，造成了赤道暖两极冷的温度场。
温度高的地方空气密度小，气压随高度递减也慢，温度低的地方则相反。
这样，在对流层中、上部就产生了指向极地的气压梯度，同时低层有指向赤道的气压梯度。
在气压梯度力作用下，赤道上空向北流动的气流，由于地转偏向力的作用向右偏转，在30ºN左右转为西风，并在此处辐合，质量堆积且下沉，地面气压升高，下沉气流辐散，其中向南的一支在地转偏向力影响下右偏，转为东北风，此风系稳定，称为东北信风，在南半球为东南信风，两支信风在赤道汇合上升，从而构成直接环流圈，称为Hadley环流。
2）极地环流圈：极地由于能量亏损，温度低，密度大，从而使气压随高度递减率大，高空有较低纬度指向极地的气压梯度，而低层有极地指向较低纬度的气压梯度。
低层空气向较低纬度运动，在科氏力作用下右偏成为东北风，高层南风在柯氏力作用下右偏成为西南风，构成极地环流圈。
3）费雷尔(Ferrel）环流：低层Hadley环流中在30ºN下沉辐散的气流中，向北流动的气流，与极地环流圈中上升支汇合，在高空辐散，其中有一支向南运动。
这样在Hadley环流圈和极地环流圈之间存在一个与直接环流圈相反的环流，为间接环流圈，也称Ferrel 环流圈。
三风四带：如果不计经向风速分量，平均而言，近地面层的纬向风带可分为三个：极地东风带、中纬度西风带和低纬度信风带。
与这三个风带相应的地面气压带是四个：极地高压带、副极地低压带、副热带高压带和赤道低压带。
通常称为“三风四带”。
5.三圈环流的维持原因？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，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。
大气内部通过平均经向风、定常扰动（如平均槽脊）和非定常扰动（如气旋活动）以及Hadley 环流和Ferrel环流完成角动量的水平和垂直输送，保持地球和大气的角动量收支平衡，使得东风带和西风带得以长期存在。
6.极锋锋区与副热带锋区如何形成？两者有何不同？极锋锋区：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。
极锋锋区主要在对流层低层，副热带锋区主要在对流层上层。
7.海陆分布对环流的影响？1）海平面的气压场：“半永久性大气活动中心”、“季节性大气活动中心”是海陆温度分布差异的结果。
冬季，海洋较大陆暖，海洋上形成强大的阿留申低压，冰岛低压；大陆比海洋冷，陆上形成强大的蒙古冷高压、北美冷高压和格陵兰高压。
夏季，海洋较大陆冷，海洋上形成强大的太平洋副热带高压和大西洋副热带高压；大陆比海洋暖，陆上形成亚洲热低压和北美热低压。
2）高空的东亚大槽、北美大槽是海陆温差和高大山脉共同作用的结果。
冬季，当空气自西向东流过大陆过程中，由于受冷大陆影响，气温不断降低，到大陆东岸时就降至最低。
根据气体状态方程和静力方程可知，冷空气上空等压面高度比较低，再综合高大山脉（青藏高原、洛矾山脉）背风坡的动力作用，500hPa高空图上大陆东岸附近就形成了东亚大槽和北美大槽。
夏季同理。
8.地形对环流有何的影响？（P163）1）动力作用：大范围的高原和山脉可迫使气流绕行、分支、汇合或爬坡、越过，并使气流速度发生变化。
以青藏高原为例，冬季极锋的西风急流在东亚明显分为两支，在高原东侧形成“北脊南槽”，还形成特殊的天气系统如500hPa 长江中下游风场辐合线、700hPa 江淮切变线、700hPa 西南涡。
东亚大槽的形成亦受高原背风坡的动力作用影响。
2）热力作用。
冬季，青藏高原相对为冷源，高原西部边界层里形成冷高压，高原南侧的南北向温度梯度大，由热成风原理，南支西风急流得到加速；夏季，高原相对为热源，低层形成热低压，对流层上层出现最强大的系统－南亚高压，高原南侧对流层上层出现地球上唯一的东风急流，而对流层低层出现深厚的西南季风，该地区生成反hadley 环流，气流在高原上升，在赤道地区下沉。
9. 控制大气环流的基本因子有哪些？太阳辐射、地球自转、地面摩擦作用、海陆分布、地形影响。
10. 何为沃克（walker ）环流？什么是厄尔尼诺和拉尼娜？沃克环流：赤道东太平洋地区，由于秘鲁寒流带来了海水，又由于东风引起的厄瓜多 尔和秘鲁沿岸的海水上翻，致使赤道太平洋西部和东部之间，出现很大温度差异，水温分布是西高东低；通过海洋对大气的加热作用，就使暖空气在西太平洋和印度尼西亚一带上升到高层后，一部分向东流动，到达中、东太平洋冷水区上空下沉，在低层转向西流动，从而形成一个热力环流。
（根据课本P473：赤道太平洋海表温度在纬向方向上的差异导致沿纬圈铅直平面上产生一铅直环流，环流上升支在西太平洋暖水区，下沉支在东赤道太平洋的相对冷水区。
这一热力直接环流称作“沃克环流”。
）厄尔尼诺：赤道东太平洋出现大范围的海表温度持续6个月以上大于0.5℃的正距平现象。
拉尼娜：赤道东太平洋出现大范围的海表温度持续6个月以上低于0.5℃的负距平现象。
又称反厄尔尼诺。
11. 低纬度经、纬向环流之间的作用关系，西风指数？当hadley 环流加强时，副高加强，偏东信风增强，致使东西两侧温度梯度加大，沃克 环流得到加强。
当hadley 环流减弱时，副高减弱，偏东信风减弱，致使东西两侧温度梯度加减小，沃克环流亦减弱。
西风指数（环流指数）：Rossby 把35°~55°之间的平均地转西风定义为西风指数。
实际工作中把两个纬度带之间的平均位势高度差（一般指500hPa ）作为西风指数Ｉ。
（高指数→纬向环流；低指数→经向环流。
纬向环流：西风带的波状流型有时表现为大致与纬圈相平行，这种环流状态称为纬向环流或平直西风环流；有时表现得具有较大的南北向气流，甚至出现大型的暖高压和冷低压，这种环流状态称为经向环流。
注意与前面“经圈环流”区别）12.西风带长波的辨认方法有哪些？制作时间平均图；制作空间平均图；绘制平均高度廓线图；分析长波的结构和特征。
13.写出长波波速和群速公式，并指出波速公式推导的假定条件和依据及方法。
波速：2()2L C u βπ=-，又称罗斯贝（Rossby ）长波公式；群速：2()2G L C u βπ=+ 假定：大气运动正压且水平无辐散；波型具有正弦波形式且宽度很大，南北无变异。
依据：绝对涡度守恒。
方法：小扰动法。
14.何谓长波调整？长波调整：长波波数的变化及长波的更替称为长波调整。
15.何谓上下游效应与波群速？上下游效应：大范围上、下游长波系统之间的相互联系，通常称为“上、下游效应”。
上游某地区长波系统发生某种显著变化后，接着以相当快的速度（通常比系统本身移速以及平均西风都快）影响下游系统也发生变化，叫上游效应；下游某地区长波系统发生某种显著变化后，影响上游环流系统，称为下游效应。
群速：振幅最大值的移速。
16.何谓频散波与能量频散？频散波：波速随波长而变的波称为频散波。
群速是振幅最大值的移速；又波动能量和波的振幅的平方成正比，因此波动最大振幅的传播（群速）就是波动能量的传播。
因为能量传播速度比相速传播速度为大，则可以使能量超前传播到槽脊的下游而使下游有新波产生，这种现象称为上游效应，亦即能量频散。
17.阻塞高压与切断低压的定义是什么？有何特征？阻塞高压：在西风带长波槽脊的发展演变过程中，脊不断北伸，其南部与南方暖空气的联系会被冷空气所切断，在脊的北边出现闭合环流，形成暖高压中心，叫做阻塞高压。
特征：①中高纬度（一般在50°N以北）高空有闭合暖高压中心存在。
②暖高至少维持三天以上，但它维持时期内,一般呈准静止状态，有时可以向西倒退，偶尔即使向东移动时，其速度也不超过7～8经度／天。
③在阻塞高压区域内，西风急流主流显著减弱,同时急流自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再会合起来，其分支点与会合点间的范围一般大于40～50个经度。
