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动力气象总复习————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: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03） 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 G５、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?kζζ= 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)(=+hf dt d ζ 引起⎩⎨⎧⇒－效应～散度项大气厚度βζh3，什么是β－平面近似?作业：1、正压大气中涡度方程0)(0=⇒=⋅∇+a a a dtd 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。
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 dtdt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<l.则/ =九+0『，其中具体做法：/不被微分时，令f = f.= const, f 在平流项屮被微分时，令dt dt dt（s 方向即水平速度的方向。
空气微团做水平运动 f = 2Qsin (pQ = const, [i - 2 cos %a -const实质：利用％纬度处某点的切平而代替该点附近的地球球而（即取局地切平而近似）,只考虑地球球面性最主要的彩响一科氏参数/随纬度的变化。
动力气象学习题集一、名词解释1. 地转平衡：2. f 平面近似：3. 地转偏差：4. 尺度分析法：5. 梯度风：6. 地转风：7. 正压大气：8. 斜压大气：9. 大气行星边界层：10. 旋转减弱：11. 埃克曼抽吸：12. 波包迹：13. 环流：14. 环流定理：15. 埃克曼螺线：16. 梯度风高度：17. 非频散波：18. 微扰法（小扰动法）19. 声波：20. 重力外波：21. Boussinesq 近似：22. 正压不稳定：23. 斜压不稳定：二、判断题1. 中纬度地转运动准水平的原因之一是重力场的作用使大气质量向靠近地球固定边界一薄层中堆积，从而制约了铅直气压梯度，限制了大气运动的铅直尺度。
2. 等压面图上，闭合高值等高线区域，等压面是下凹的，在闭合低值等高线区域，等压面是上凸的。
3. 小尺度运动不满足静力平衡条件，但仍然可以用p 坐标系运动方程组描述他们的运动规律。
4. 压高公式说明，气层厚度正比于平均温度，气压随高度按指数单调递减，且平均温度愈低，气压随高度递减愈慢，反之亦然。
5. 如果运动是绝热、无摩擦和定常运动，且周围无水汽交换，那么单位质量湿空气的显热能、位能、动能、潜热能之和守恒。
6. 有效位能是动能唯一的“源”，但不是唯一的“汇”。
7. 风随高度分布的对数定律是指在不稳定条件下，近地面层的风速分布特征。
8. 不规则湍涡运动会引起动量和其它物理量的输送，它的最小单位是分子。
9. 动力气象学是流体力学的一个分支。
10. 物理量的空间分布称为物理量场。
11. 气压梯度力反比于气压梯度。
12. 速度散度代表物质体积元的体积在运动中的相对膨胀率。
13. 笛卡尔坐标系中的三个基本方向在空间中是固定的，球坐标系中的三个基本方向随空间点是变化的。
14. 大气运动被分成大、中、小尺度是按照时间尺度划分的。
15. 当f处于系数地位不被微商时，取f=f o；当f处于对y求微商地位时，取df/dy=常数，此种处理方法称为B平面近似。
南信大高等动力气象期末考试
一、解释下列名词的物理意义：
1.地转运动；
2.常值通量层；
3.Ekman螺线；
4.有效位能；
5.纬向波数目；
6.净浮力；
7.频散波；
8.上游效应。
二、什么是地转平衡运动？什么是准地转运动？两者有何联系与区别？准地转运动的条件是什么？
三、画出赤道Kelvine波的流场和压力场的示意图，并讨论其传播的特征。
四、回答下列问题：
1、请说出Rossby数的物理意义，对于典型的大尺度大气运动，Rossby数为多大？在此条件下，运动的主要特征是什么？
2、请叙述大气旋转减弱的物理机制
3、请叙述大型涡旋在实际大气能量循环中的重要作用。
4、请说出Rossby波的主要特征及其形成的物理机制。
五、已知关系式：Cj-1WPdy=0；其中：C为相速度的虚部；l 为4a-c5波动振幅；yi；y。
分别为南北向的边界；其他符号同惯常
意义；
（1）证明Rossby波正压不稳定的必要条件是：（B-4|=0；（y2>y，>，），并说出其物理意义。
（2）如果波动正压不稳定，其能量来自于什么？
（3）如果基本气流是均匀的，波动是否稳定？为什么？。
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：或 33dT T V T dt t ∂=+⋅∇∂ dT T T V T w dt t t∂∂=+⋅∇+∂∂ 移项后，有：T dT T V T w t dt t∂∂=-⋅∇-∂∂ 设，则有0,0dT w dt == （ s 方向即水平速度的方向。
空气微团做水平运动T T V T V t s∂∂=-⋅∇=-∂∂ 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。
） 当，即沿着水平速度方向温度是升高的，风由冷区吹向暖区，这时0T s∂>∂0T V s ∂-<∂（即），会引起局地温度降低，我们便说有冷平流。
0T t∂<∂ 当，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0T s ∂<∂0T V s ∂->∂（即），会引起局地温度升高，我们便说有暖平流。
0T t ∂>∂总之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生变化的。
（2）罗斯贝数：水平惯性力与水平科氏力之比，即：，表示大气运动的准地转程00U R f L=度，也可用来判别大气运动的类型（大、中、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。
21V p fV R nρ∂+=-∂（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。
这时的空气作水平直线运动，称为地转风，表达式为： 。
1g V p k f ρ=-∇⨯ （5）平面近似：中高纬地区，对大尺度运动，，则，其中β/1y a <0f f y β=+002cos 2sin ,f const const aϕϕβ=Ω===具体做法：不被微分时，令。
在平流项中被微分时，令f 0f f const ==f 。
f const yβ∂==∂实质：利用纬度处某点的切平面代替该点附近的地球球面（即取局地切平面近似），0ϕ只考虑地球球面性最主要的影响—科氏参数随纬度的变化。
动力气象学期末考试题基本概念复习题.docx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 dtdt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<="" bdsfid="130" p="">具体做法：/不被微分时，令f = f.= const, f 在平流项屮被微分时，令dt dt dt（s 方向即水平速度的方向。
空气微团做水平运动 f = 2Qsin (pQ = const, [i - 2 cos %a -const实质：利用％纬度处某点的切平而代替该点附近的地球球而（即取局地切平而近似）,只考虑地球球面性最主要的彩响一科氏参数/随纬度的变化。
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。
T1=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=y2L 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。
=K2ω,cpx=k ω,cpy=lωcpz=m ω群速度：波能量的传播速度（波包的传播速度）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。
动力气象学总复习第一章绪论掌握动力气象学的性质，研究对象，研究内容以及基本假定动力气象学（性质）是由流体力学中分离出来（分支），是大气科学中一个独立的分支学科。
动力气象学定义：是应用物理学定律研究大气运动的动力过程、热力过程，以及它们之间的相互关系，从理论上探讨大气环流、天气系统演变和其它大气运动过程学科。
动力气象学研究对象：发生在旋转地球上并且密度随高度递减的空气流体运动的特殊规律。
动力气象学研究内容：根据地球大气的特点研究地球大气中各种运动的基本原理以及主要热力学和动力学过程。
主要研究内容有大气运动的基本方程、风场、气压坐标、环流与涡度、风与气压场的关系、大气中的波动、大气边界层、大气不稳定等等。
一、基本假设：大气视为“连续流体”，表征大气运动状态和热力状态的各种物理量(U, V, P, T, et al.) 看成是随时间和空间变化的连续函数；大气宏观运动时，可视为“理想气体”，气压、密度和温度之间满足理想其他的状态方程，大气是可“压缩流体”，动力过程和热力过程相互影响和相互制约；二、地球大气的动力学和热力学特性大气是“旋转流体”：90%的大气质量集中在10km以下的对流层；水平U, V远大于w（满足静力平衡）；Ω =7.29⨯10-5rad/s，中纬度大尺度满足地转平衡（科氏力与水平气压梯度力相当）。
大气是“层结流体”：大气密度随高度变化，阿基米德净力使不稳定层结大气中积云对流发展；阿基米德净力使稳定层结大气中产生重力内波。
大气中含有水份：水份的相变过程使大气得到（失去）热量。
大气下垫面的不均匀性：海陆分布和大地形的影响。
大气运动的多尺度性：（见尺度分析）第二章大气运动方程组控制大气运动的基本规律有质量守恒、动量守恒、能量守恒等等。
支配其运动状态和热力学状态的基本定律有：牛顿第二定律、质量守恒定律、热力学第一定律和状态方程等等。
本章要点：旋转坐标系；惯性离心力和科氏力；全导数和局地导数；预报和诊断方程；运动方程、连续方程；状态方程、热力学方程及其讨论；局地直角坐标系。
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。
T1=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=z2L 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 =K2ω,cpx=k ω,cpy=lωcpz=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。
⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛*********⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛***=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡000 5、要求系数矩阵对应的行列式值为0，得到频率方程 6、求得并简化频率方程，可求出相速和群速。
7、分析有关波动的物理性质。
四、 声波和兰姆波1、声波是由大气可压缩性引起的一种波动C=kω=u ±()2/1T kR五、 重力外波、重力惯性外波1、重力外波：是由于重力作用而产生在大气上、下界面的一种波动c=u Ho g ±2、重力惯性外波：是考虑地球旋转作用下的重力外波C=22o g k fo H +±六、 重力内波、重力惯性内波1. 重力内波：是由于重力作用而产生在稳定大气中的一种波动Cpx=()2/1222/1z ln g m k +⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂±θ 2、布西内斯克近似 （1）、在垂直运动方程与热力学方程中考虑了密度扰动的影响； （2）、而在水平运动方程、连续方程忽略了密度的扰动； （3）、要求运动是浅薄的。
见方程（9、124） 3、重力惯性内波是考虑地球旋转作用下，由于重力作用在稳定大气中产生的一种波动ω=±()[]()2/12222/1220222k ml km f l N ++++七、罗斯贝波（大气长波）是由于地球旋转和地球球面性引起的一种波动，是一种单向传播的波动Cpx=u -22l k +β,或是β效应引起的一种波动。
八、 噪声与滤波前面介绍的几种波动对天气的影响是不相同的。
早期把对大尺度天气系统影响不大，又引起计算上麻烦的波称为气象噪声，并采用了滤波。
目前滤波方法，主要是用在大气动力学中，分析波动的物理特征。
而在数值预报产品中，目前已保留这些“气象噪声”，以使预报更加准确，而采用保证计算稳定性的办法，克服它们(噪声)带来的困难。
九、波动的稳定性问题当解中的c 和ω为复数时，则这种波就是不稳定的。
于是波动解中ω或c 表达式出现复数的条件可以作为波动不稳定的判据。
第七章大气能量学小结一、 大气中主要基本能量形式及其组合能量形式： 1. 主要基本能量形式：内能：I *=z T C Z Z V d 21⎰ρ（重力）位能：*Φ=⎰21z z gzdz ρ动能：k *=dz V z z 22121ρ⎰潜热能：H *=⎰21Z Z qdz L ρ2. 主要组合能量形式：全位能：是内能和位能之和：P=I+=ΦC V T+gz显热（感热）能：是单位质量空气具有的焓h=CpT=CvT+RT=CvT+/P ρ(压力位能)干静力能：是显热能与位能之和：Ed=h+φ=CpT+gz湿静力能：是显热能、位能、潜热能之和Es=h+φ+H=CpT+gz+Lq 总能量：是显热能，位能，潜热能与动能之和Et=h+φ+H+K=CpT+gz+Lq+221V二、 大气能量的平衡方程 动能平衡方程①⎰⎰⎰+--=∂∂τρρp dA V dA KV t K A n A n *▽.V d τ-⎰ττρgwd +⎰τρd τ位能平衡方程②A V An d t *⎰-=∂∂ρφφ+⎰ττρgwd内能平衡方程③t I ∂∂*=-⎰⎰-τρp dA IV A n ▽.τd +τρτd Q ⎰•注意上述方程各项物理意义能量转换与能量守恒小结（一）单位质量空气（未考虑水汽相变）dtd(CpT+gz+ρp 22+V )=Q •+t p ∂∂ρ1+V •F 守恒的条件：绝热、定常、无摩擦（二）闭合系统中（讨论闭合系统中的情况，指该系统与外界无质量交换） 1．2.3没法打出自行参考ppt 掌握方程中各能量的转换（函数）项的物理意义，三能量之和守恒的条件是：无摩擦、绝热三、 静力平衡大气中的能量转换（一）对单位截面积气柱：静力平衡条件下，无限高气柱中内能与位能是成比例的，其比值为**/I φ=R/Cv=0.4 这表明在能量转换中有位能的释放就存在内能的释放，另有I */p *=Cv/Cp=0.7；*φ/p *=R/cp ≈0.3（二）P 坐标系中的能量平衡方程动能：t *∂∂K =—⎰Mdm ωα+⎰M V dm全位能：⎰=∂∂m t ωα*p dm+dm MQ ⎰•_________以上为全球_____________________________________________________以下为单位面积_动能：t *∂∂K = —g1⎰0P ωαdp+g P01dp 全位能：t p ∂∂*=dp 100⎰Pg ωα+dp 100⎰•P Q g能量的转换（函数）项的物理意义：动能与全位能之间的转换是通过暖空气上升、冷空气下沉来实现的。
动能和全位能守恒的条件是：无摩擦、绝热 （三）、全球大气系统中能量转换的简单途径 静力平衡大气中能量平衡和转换的示意图P142 方框里见ppt它表明，①非绝热加热增加了大气的全位能；②通过绝热加热过程中暖空气上升冷空气下沉把全位能转换为动能；③动能通过摩擦消耗又转换为全位能；④全位能再通过长波辐射进入太空，这样就维持了能量的平衡四、 有效位能（一）有效位能概念：大气中可以转换为动能的那部分全位能（二）有效位能的定义：在闭合系统中，大气从初始状态所具有的平均全位能，经过干绝热调整，使大气平均全位能最小，其所能释放出的全位能就称有效位能（注：全位能最小是指，大气的等温面与等压面呈水平分布，为正压状态并且层结是稳定的。
）（三）其分析表达式：有效位能*A =*P 初始—*P 终了所以*A =θεεεεd P P gp C )_()1(p 10100+-∞+⎰+其中P00=1000hPa （四）有效位能的近似表达式 从等熵面看*A =2/10021⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎰∞+-p p P gp R εεd θ 从等压面看*A =⎰-POT T 0d 21γdp 2/⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛θθ从等压面看*A =⎰•POT 0d 21γγdp T T 2/⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛ （五）有效位能的估算**P A ~2001 101~**A K 20001~**PK （六）有效位能平衡方程及与动能的转换t *∂∂A =⎰POOg ωα1dp+Q POP P g •⎰⎥⎦⎤⎢⎣⎡-0)(11εdp t *∂∂K = —dp g po ⎰01ωα+⎰g 01N=η⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-P P 1为局地效率因子，代表了非绝热作用产生有效位能的效率。
第八章一、大气行星边界层的分层：大气行星边界层虽然很薄，但可以分三层：①贴地层：为粗糙高度Zo 以下，仅有湍流运动；②近地面层：湍流引起的属性输送通量密度为常值，一般厚度在100米左右；③埃克曼层：约1~1.5千米厚，此层中湍流粘性力、气压梯度力、科氏力三者近于平衡，形成风随高度的埃克曼螺线分布。
二、平均运动方程组(一)、引入平均运动方程组的原因 （二）、平均运算的基本规则 (三)、平均运动方程组 1、平均连续方程：0t =∂∂+∂∂+∂∂+∂∂zw y v x u ρρρρ设ρρ= 2、平均运动方程：v f x p dt u d +∂∂-=ρ1—}{1//////u w zu v y u u x ρρρρ∂∂+∂∂+∂∂)(11d //////v w z v v y v u x u f y p dt v ρρρρρ∂∂+∂∂+∂∂--∂∂-= )(11//////w w zw v y w u x g z p dt dw ρρρρρ∂∂+∂∂+∂∂--∂∂-= 3、平均热力学方程：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=•//////1θρθρθρρθθw z v y u x T Cp dt d Q 4、平均水汽方程：)(1q //////q w zq v y q u x S dt q d ρρρρ∂∂+∂∂+∂∂-= （四）湍流通量密度Q 代表的物理意义例如：Q=//u w ρ代表了由于湍流运动引起的单位时间内平均通过单位水平面积，下面流体输送给上面流体的x 方向动量。
（五）Q 与湍流粘性应力Txx 的关系Q=-Txx Txx 是因湍流运动引起的，通过法线为z 的单位截面积，正向一侧对负向一侧流体的作用力在x 方向的分量，称其为湍流粘性应力。
而zT ∂∂x x1ρ是作用在单位质量上的湍流粘性应力，它仅是湍流粘性应力的一部分（在x 方向的运动方程中）（六）参数化方法：用平均运动的物理量的简单函数关系来表示复杂的湍流运动的主要特征的方法称为湍流运动的参数化方法（七）混合长理论：这是一个半经验理论，其中混合长λ是类比于分子自由程的一个假定，其假设在湍流运动中，物理量在混合长λ之内不发生变化。
