天气学原理和方法--第10、11章--高晓梅--整理

天气学原理笔记简介笔记来自刘宣飞先生的上课内容，刘先生的课生动活泼，引人入胜，为表敬意，将其整理出电子稿，仅供纪念和参考。

其中算法表示是笔者自己加的内容，第二章锋面天气借唐卫亚老师的天气学分析课件图以期表述更加完善，第四章大气环流参考了李丽萍老师的大气环流概论和李忠贤老师的短期气候预测基础这两门课部分内容。

毕竟上课笔记，难免有些疏忽，如有不当，还望斧正。

长望党支部2014年制前言天气动力学主要分为三大主干课程：天气学、动力学、统计学，研究对象是天气系统和天气过程。

一般而言，天气学适合于做短期天气预报，这方面经验丰富的预报员往往准确率要高于数值预报。

数值预报的基础是动力学，根据方程、参数等进行模拟，模式的运用很关键，对于大尺度的把握较好。

而长期预报则是结合统计学知识，对现有资料进行分析，一般做概率预报为主，短期预报中像墨迹天气的降水概率也是运用到此类知识。

关于学习方法，方程的数学表达固然是基础，但天气学主旨是要理解方程的物理意义，并给予解释，“看图说话”这类图形表达也很重要，天气图的识别是天气学的重要部分。

主要参考书：1.天气学原理和方法（朱乾根等）2.天气学教程（梁必骐）3.现代天气学原理（伍荣生）4.中国主要天气过程的分析（寿绍文）第一章 大气运动的基本特征——风场和气压场本章结构：1.影响大气运动的力（1）2.控制大气运动的基本方程组（2,4）3.简化方程组。

突出大尺度运动基本特征（3）4.天气学分析的基本原则（5）第一节 影响大气运动的力⎧⎨⎩真实力（牛顿力、基本力）：气压梯度力、地心引力、摩擦力惯性力（虚假力、视示力）：惯性离心力、地转偏向力一．基本作用力1． 气压梯度力（pressure gradient force ）G定义：作用于单位质量气块上的净压力 表达式：11p p p G=-p=-i+j+k x y zρρ∂∂∂∇∂∂∂（）推导：对于一微气块而言，=x y z v δδδδB 面所受的压力为正方向p y z δδ，A 面应为pp+x y z xδδδ∂∂（）令x 正方向为压力正方向，则有x pF =-x y z x δδδ∂∂同理：y p F =-x y z y δδδ∂∂ z p F =-x y zz δδδ∂∂=-(+j+k)x y z=-x y z p p pF i p x y z δδδδδδδ∂∂∂∇∂∂∂1G===-p F F m v δδδρδρ∇讨论：A ． 性质：气压梯度力由气压不均匀造成的B ． 方向：高压指向低压，垂直于等压线C ． 大小：与气压梯度呈正比，与密度呈反比D ． 分量：G=G G G ()G h zh z+<<水平（垂直）但垂直方向上有重力与其达到平衡（静力平衡）注：等压线越密，气压梯度力越大 2． 地心引力*g定义： 表达式：*2GM rg =-a r（） 方向：地心 3． 摩擦力Fx y z F F i F j F k =++二．惯性力 1. 惯性离心力定义：单位质量的气块，因为地球旋转呈现出的一种惯性力表达式：2c F =R Ω推导：用一根绳子牵一小球以均匀角速度Ω作旋转运动。

天气学原理和方法第一章大气运动的基本特征地球大气的各种天气现象和天气变化都与大气运动有关。

大气运动在空间和时间上具有很宽的尺度谱，天气学研究的是那些与天气和气候有关的大气运动。

大气运动受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律所支配。

为了应用这些物理定律讨论在气象上有意义的相对于自转地球的大气运动，本章首先讨论影响大气运动的基本作用力，和在旋转坐标系中所呈现的视示力，然后导出控制大气运动的基本方程组，并在此基础上分析大尺度运动系统的风压场和气压场的关系，并引出天气图分析中应遵循的一向基本指导原则。

第一节旋转坐标系中运动方程及作用力分析一、旋转坐标系中运动方程1. 二（绝对速度）与丁（相对速度）假设t o 时刻一空气质点位于P 点，经t 时间，质块移到Pa 点，地球上的固定点P 移到了 Pe 位置位 移为R ，质块相对固定地点的位移为 兰R ，图1.1旋转坐标系显然匚：=Z-血 &当…- 0位移很小时边左=匚圧_晟占daR dR d^R----- = ------ + -------单位时间的位移为 皿 逸 皿由此得=「兀此关系式表明：绝对速度等于相对速度与牵连速度之和d^V dV2.与az 的关系地球自转角速度为= Q: /x -S由此可得微分算子则于是daR _dtda d -——=—十C △将微分算子用于―则有dCt VCt ——= ---+ G A 九dt dt再将兀！代入上式右端得daVa dVdt _ _ __ _ _ 存=-- 2Q ----- +0八（Q 人卫）dt dt式中■■- !'为地转偏向力加速度，即柯氏加速度：'''■■- ' ：'' ■"■，＜；为向心力加速度 3 •牛顿第二定律F — m --------------dt在绝对坐标系中单位质量空气块受到的力有叱L=_—w+ /去：地心引力F:摩擦力将此式代入（*）式:竺二一丄VF + GC-2Q A产一心八⑸入氏）十F di q 、作用力分析 1 .气压梯度力(*)daVa F=> dt单位质量的空气块所受到的力①定义：单位质量空气块所受的净空气的压力图1.1.2 作用于气块上的气压梯度力的X分量-&电& = Fyy方向：哲'- —&①隹=Fzz方向：F =弘+ Fy ¥ F去净空气总压力—（迄+K/+里灯％沁dx dy fem =a②表达式③推导:x方向: B面PA 面:-(P+u净压力: g茨&卸歷=F A同理G=-大小：气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空气密度成反比方向：气压梯度力的方向指向的方向，即由高压指向低压的方向①定义：地球对单位质量的空气块所施加的万有引力G：= ^=常数②表达式K:万有引力常量M :地球质量图1.1.3 地心引力受力分析图④讨论:大小：不变，常数④讨论:a：到地心的距离(1.2)实用标准文档3.惯性离心力①定义：观测者站在旋转地球外观测单位质量空气块所受到一个向心力的作用，但站在转动地球上（•’'■观测它的运动，发现它是静止的，这必然引入一个与向心力大小相同，方向相反的力，此力称为惯性离心力图1.1.4旋转坐标系中的惯性离心力④讨论：大小：- 与纬度成反比，赤道处最大方向：在纬圈平面，垂直地轴指向4.重力方向：指向地球心②表达式(1.5)③推导: di① 定义： 地心引力与惯性离心力的合力图1.1.5 重力大小：随纬度增大而增大方向：垂直地球表面指向5 .地转偏向力①定义： 观测者站在转动地球上观测单位质量空气块运动(〕右偏的力，在南半球它向左偏。

天⽓学原理和⽅法天⽓学原理和⽅法⽬录第⼀章⼤⽓运动的基本特征 (3)第⼀节影响⼤⽓运动的作⽤⼒ (3)第⼆节控制⼤⽓运动的基本定律 (4)第三节⼤尺度运动系统的控制⽅程 (4)第四节“P”坐标系中的基本⽅程组 (5)第五节风场和⽓压场的关系 (6)第⼆章⽓团与锋 (8)第⼀节⽓团与锋 (8)第⼆节锋的概念与封⾯坡度 (9)第三节⾄第五节 (10)第三章⽓旋与反⽓旋 (12)第⼀节⽓旋、反⽓旋的特征和分类 (12)第⼆节涡度与涡度⽅程 (12)第三节位势倾向⽅程和⽅程 (14)第三节温带⽓旋与反⽓旋 (15)第五节东亚⽓旋和反⽓旋 (16)第四章⼤⽓环流 (18)第⼀节⼤⽓平均流场特征与季节转换 (18)第五章天⽓形势及天⽓要素的预报 (22)第六章寒潮天⽓过程 (26)第七章⼤型降⽔天⽓过程 (28)第⼀节降⽔的形成与诊断 (28)第⼆节⼤范围降⽔的环流特征 (34)第三节降⽔的天⽓尺度系统 (39)第四节暴⾬中尺度系统 (44)第五节不同⾼度急流对暴⾬⽣成的作⽤ (46)第⼋章对流性天⽓过程 (47)第⼀节雷暴的结构及雷暴天⽓成因 (47)第⼆节中⼩尺度天⽓系统 (49)第三节对流性天⽓预报的物理基础 (50)第四节对流性天⽓的预报 (52)雷达原理与业务应⽤ (53)第九章低纬度和⾼原环流系统 (59)第⼗章东亚季风环流 (71)第⼗⼀章天⽓诊断分析 (77)第⼀章⼤⽓运动的基本特征第⼀节影响⼤⽓运动的作⽤⼒1.⼤⽓运动受什么定律⽀配？质量守衡、动量守衡和能量守衡定律2.影响⼤⽓运动的真实⼒有哪⼏种？⽓压梯度⼒、地⼼引⼒、摩擦⼒。

3.影响⼤⽓运动的视⽰⼒（外观⼒）有哪⼏种？惯性离⼼⼒、地转偏向⼒。

4.⽓压梯度⼒的⽅向？⽓压梯度⼒的⼤⼩与⽓压梯度和空⽓密度有什么关系？⽅向指向—▽P 的⽅向，即由⾼压指向低压的⽅向；⽓压梯度⼒的⼤⼩与⽓压梯度成正⽐，与空⽓密度成反⽐。

5.地⼼引⼒6.惯性离⼼⼒7.地转偏向⼒8.地转偏向⼒的⼏个重要特点？1）地转偏向⼒A 与Ω相垂直，⽽Ω与⾚道平⾯垂直，所以A 在纬圈平⾯内2）地转偏向⼒A 与V 相垂直，因⽽地转偏向⼒对运动⽓块不作功，它只能改变⽓块的运动⽅向，⽽不能改变其速度⼤⼩。

天气学原理Char1 大气运动的基本特征1、真实力：气压梯度力、地心引力、摩擦力（1）气压梯度力：作用于单位质量气块上的净压力，由于气压分布不均匀而产生（2)地心引力：地球对单位质量空气的万有引力（3）摩擦力：单位质量空气受到的净粘滞力2、视示力：惯性离心力、地转偏向力惯性离心力：地球受到了向心力的作用却不作加速运动，违背牛顿第二定律,为了解释这种现象引入惯性离心力，其大小与向心力相等而方向相反。

C=Ω2R地转偏向力：由于坐标系的旋转导致物体没有受力却出现加速度，违背牛顿第二定律，从而引入，以使牛顿运动定律在旋转参考系中成立。

地转偏向力的特点：A= —2Ω×V（1）地转偏向力A与Ω相垂直,在纬圈平面内(2）地转偏向力A与风速V垂直,只改变气块运动方向，不改变其速度大小（3)在北半球A在水平速度的右侧,在南半球A在水平速度的左侧（4)地转偏向力的大小与相对速度成正比,V=0时，A=0;只有在做相对运动时A才存在重力：地心引力与惯性离心力的合力.重力垂直于水平面，赤道最小，极地最大。

3、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？水平地转偏向力：大气中垂直运动一般比较小，气块的运动主要受x方向和y方向的影响。

通常情况下w很小，因而近似有Ax=2Ωv和Ay= —2Ωu.对水平运动而言，北半球Ax、Ay 使运动向左偏，南半球右偏.地转偏向力：包括垂直运动.4、控制大气运动的基本规律：能量守恒、质量守恒、动量守恒牛顿第二运动定律——运动方程质量守恒定律——连续方程能量守恒定律——热力学能量方程气体实验定律——气体状态方程5、温度平流变化—V·▽h T是气块在温度水平分布不均匀的区域内保持原有的温度作水平运动而对局地温度变化所提供的贡献,称为温度平流变化。

—▽T温度梯度由高温指向低温.当—V·▽h T〈0时,有冷平流，夹角为钝角，风从冷区吹向暖区，使局地温度降低。

当-V·▽h T>0时,有暖平流，夹角为锐角，风从暖区吹向冷区，使局地温度升高.对流变化：空气垂直运动引起的局地温度变化6、质量散度和速度散度质量散度：▽·(ρV)单位体积流体的净流出量。

天气学原理和方法作为人类活动的一个重要方面，气象已经成为了一个广受欢迎的话题。

在讨论天气时，我们经常听到一些专业的词汇和术语，比如温度、气压、湿度等等。

这些都是气象学的一些基础概念，也是学习气象科学的第一步。

那么，什么是天气学原理和方法呢？本文将对此进行一番探讨。

天气学原理天气学是研究大气现象、发生机理和预报方法的一门学科。

天气学的基础原理是气象学。

气象学是研究大气现象的学科，它是大气科学的一部分。

大气科学是研究地球大气层的物理性质、化学特性及其与地球和太阳等其他天体相互作用的学科。

天气学的基础原理是气象学中的许多原理及其应用。

天气学中的一些基础原理包括：大气热力学原理、大气动力学原理、大气化学原理等。

其中，大气热力学原理主要用于解释大气现象的形成和演化。

大气动力学原理则主要用于解释大气运动和对气体较复杂流场的描述和计算。

而大气化学原理主要研究大气层的化学反应、污染物的传输和纵向分布等。

天气学分析的主要方法是气象学的数学方法。

数学方法是对气象学进行研究以及预报天气的一种很重要的方法。

气象学的数学方法包括应用大气物理学、数学物理学、云物理学、数值计算等方法，具有很高的准确性和预报时效性。

数学方法的应用要根据不同的气象特征和目的所需的准确度来选择。

例如，在气象研究方面应用较多的有斯特菲特定理和拉格朗日微分方程等。

这些方法可以有效地解决不同类型的大气现象和气象特征。

天气学方法天气学的研究方法有很多种，但这里主要介绍以下几种：地面气象观测、遥感气象技术、气象模拟和数值预报方法。

地面气象观测：观测是气象学的关键环节，是对现象的直接观察。

利用气象观测可以获取大气的物理状况、气体性质和降水量等信息。

地面气象观测主要有以下几种常见的方法：气象观测站测量、天气雷达、降水量传感器、GPS气象等。

地面观测数据是气象学研究的一种最基本的资料。

遥感气象技术：遥感气象技术是指利用卫星遥感、飞机遥感、地面遥感等技术手段观测大气和地表情况的一种技术。

天气学原理和方法天气学是研究大气中各种气象现象及其规律的科学。

它不仅是一门理论性学科，也是一门应用性学科，对人类的生产、生活、科研等方面都有着重要的影响。

天气学的研究对象主要是大气中的各种气象现象，包括气温、气压、湿度、风向、风速、降水等。

天气学研究的方法主要包括观测、实验、数学模型和预报等。

观测是天气学研究的基础。

通过对大气中各种气象要素的观测，可以获取大气的基本信息，为天气学的研究提供数据支持。

观测的方法包括地面观测、高空观测、卫星遥感等。

地面观测主要通过气象站、气象雷达等设备进行，可以获取气温、气压、湿度、降水等信息。

高空观测主要通过气球、飞机等载体进行，可以获取大气垂直结构、风向、风速等信息。

卫星遥感主要通过卫星对大气进行遥感观测，可以获取大范围、全天候的气象信息。

实验是天气学研究的重要手段。

通过对大气中各种气象现象的模拟实验，可以深入了解气象现象的成因和规律。

实验的方法包括室内模拟实验、野外实验等。

室内模拟实验主要通过模拟大气环境，对气象现象进行实验研究。

野外实验主要通过在自然环境中进行实地观测和实验，获取真实的气象数据和现象。

数学模型是天气学研究的重要工具。

通过建立数学模型，可以模拟大气中各种气象现象的演变过程，为天气预报、气候预测等提供科学依据。

数学模型的建立需要考虑大气的动力学、热力学、水文等方面的因素，通过数学方程组的求解，可以模拟大气的运动、热量传递、水汽循环等过程。

天气预报是天气学研究的应用方向。

通过对大气中各种气象要素的观测、实验和数学模型的分析，可以对未来一段时间内的天气情况进行预测。

天气预报主要包括短期预报、中期预报和长期预报。

短期预报主要针对未来1-3天的天气情况，中期预报主要针对未来3-10天的天气情况，长期预报主要针对未来10天以上的气候情况。

总之，天气学是一门重要的气象学科，它通过观测、实验、数学模型和预报等方法，研究大气中的各种气象现象及其规律，为人类的生产、生活、科研等提供重要的科学依据。

天气学原理和方法第四版课程设计一、引言天气是地球大气层的一种状态，它的变化对人们的生产、生活和交通等方面都会产生影响。

因此，对天气进行监测、预测和研究是人类掌握天气变化规律，合理应对自然灾害的重要手段。

天气学原理和方法是天气预报和气象研究的基础。

本课程设计旨在通过深入了解天气学原理和方法，掌握常用天气预报方法及其应用，提高学生的天气学理论素养和实践能力。

二、课程目标1.掌握天气学的基础原理和方法；2.熟悉常用天气监测和预报技术；3.学会使用天气软件进行天气分析和预报；4.提高学生理论与实践相结合的能力。

三、课程内容3.1 主要理论1.大气成分和大气运动；2.大气物理学原理；3.大气化学和大气污染；4.天气系统和天气现象；5.气候和气候变化。

3.2 天气监测和预报技术1.气象观测方法和设备；2.常用天气监测方法和技术；3.数字化天气预报方法；4.模式预报和统计预报；5.人工智能在天气预报中的应用。

3.3 实践环节1.天气实习；2.气象软件使用实践；3.天气预报实验。

四、教学方法1.课堂讲授：教师讲解天气学的基本理论和方法；2.实验演示：进行天气学实验，加深学生对理论的理解和应用；3.讨论交流：开展小组讨论和学生报告，加深学生的研究和探究精神；4.比对分析：通过历史数据对比分析，深入剖析天气预报失败案例；5.互联网技术应用：利用网络平台进行在线教学和互动交流。

五、教材及学习资料5.1 教材《天气学原理和方法第四版》（钱芳、张俊生著）5.2 学习资料1.气象观测方法和设备相关材料；2.大气成分和大气运动方面的课件；3.天气软件操作指南；4.互联网上的气象学学习资源和天气数据等。

六、考核要求6.1 平时成绩1.课堂表现（20%）：上课听讲、课堂讨论、积极参与和主动提问；2.实习成绩（30%）：实验操作和实验报告；3.作业质量（20%）：根据教师安排完成的作业。

6.2 期末考试1.理论知识考试（30%）：选择、填空和简答；2.应用能力考试（30%）：天气预报实验和理论分析。

天气学原理Char1大气运动的基本特征1、真实力：气压梯度力、地心引力、摩擦力（1）气压梯度力：作用于单位质量气块上的净压力，由于气压分布不均匀而产生（2）地心引力：地球对单位质量空气的万有引力（3）摩擦力：单位质量空气受到的净粘滞力2、视示力：惯性离心力、地转偏向力惯性离心力：地球受到了向心力的作用却不作加速运动，违背牛顿第二定律，为了解释这种现象引入惯性离心力，其大小与向心力相等而方向相反。

C=Ω2R地转偏向力：由于坐标系的旋转导致物体没有受力却出现加速度，违背牛顿第二定律，从而引入，以使牛顿运动定律在旋转参考系中成立。

地转偏向力的特点：A= -2Ω×V（1）地转偏向力A与Ω相垂直，在纬圈平面内（2）地转偏向力A与风速V垂直，只改变气块运动方向，不改变其速度大小（3）在北半球A在水平速度的右侧，在南半球A在水平速度的左侧（4）地转偏向力的大小与相对速度成正比，V=0时，A=0；只有在做相对运动时A才存在重力：地心引力与惯性离心力的合力。

重力垂直于水平面，赤道最小，极地最大。

3、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？水平地转偏向力：大气中垂直运动一般比较小，气块的运动主要受x方向和y方向的影响。

通常情况下w很小，因而近似有Ax=2Ωv和Ay= -2Ωu。

对水平运动而言，北半球Ax、Ay 使运动向左偏，南半球右偏。

地转偏向力：包括垂直运动。

4、控制大气运动的基本规律：能量守恒、质量守恒、动量守恒牛顿第二运动定律——运动方程质量守恒定律——连续方程能量守恒定律——热力学能量方程气体实验定律——气体状态方程5、温度平流变化-V·▽h T是气块在温度水平分布不均匀的区域内保持原有的温度作水平运动而对局地温度变化所提供的贡献，称为温度平流变化。

-▽T温度梯度由高温指向低温。

当-V·▽h T<0时，有冷平流，夹角为钝角，风从冷区吹向暖区，使局地温度降低。

当-V·▽h T>0时，有暖平流，夹角为锐角，风从暖区吹向冷区，使局地温度升高。

现代天气学原理第二章天气学基础知识和基本研究方法一、基本天气图的分析方法1、天气图底图常用的正形投影法有极射赤面投影法（适用于中高纬度【南北纬度60°-90°）地区】、兰勃脱圆锥投影法【适用范围南北纬30°-90°】和麦卡托圆柱投影法【适用于南北纬度0°-30°】2、等值线分析的基本规则：（1）同一条等值线上要素值处处相等。

（2）等值线一侧的要素值总是高于或低于另一侧。

（3）等值线不能相交、分支和在图中中断。

（4）高值区和低值区相邻的等值线，两者的数值总差一个间隔，而两个高值区或两个低值区之间相邻的等值线，其数值相等。

3、以1000hPa为基线，每隔2.5hpa画一条等压线，如：……1000.0，1002.5，1005.0，……以0ºC为基准，每隔4ºC画一条等温线，如-4º，0º，4º，8ºC，等。

4、地面天气图分析高空天气图分析【见附件】第三章大气环流一、实际大气环流的平均特征1、冬季：北半球的主要活动中心是两个低压，一个是阿留申低压，另一个是冰岛低压。

高压中心有西伯利亚高压、北美高压。

夏季：冬季大陆上的两个冷高压到了夏季变成了两个热低压，即亚洲低压和北美低压。

热带辐合带：是南北半球两个副高之间气压最低、气流汇合的地带。

这种大规模的风随季节而转换称为季风。

中国东南沿海在冬季盛行偏北风，夏季盛行偏南风。

2、槽脊系统（冬三夏四）冬季：有三个明显的槽。

东亚大槽：在140°E的亚洲东岸。

北美大槽：位于80°W的北美大陆东岸。

欧洲浅槽：在10°E～60°E之间，乌拉尔山以西，由欧洲北海向西南方向伸展的较弱的浅槽，是三个槽中最弱的一个。

在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和贝加尔湖地区，脊的强度要比槽弱得多。

夏季：中高纬度的西风带上由三槽三脊转变为四槽四脊。

v1.0可编辑可修改气团与锋1.气团气团性质的改变是如何发生的气团是空气在气团源地经过对流、湍流、辐射、蒸发等物质和热量交换作用后，取得与下垫面相同的物理属性而形成的，当它离开源地移至与源地性质不同的下垫面时，二者之间又会产生水汽与热量交换，气团的物理属性发生变化，即发生气团变性。

老气团的变性亦是新气团形成的过程。

2.锋附近要素场的分布特征T（温度）场：水平温度梯度大（等温线密集）；垂直温度梯度小（因下面是冷气团，上为暖气团，会出现温度垂直减率很小的情况甚至出现逆温）；等位温线密集（锋区内，特别大，强稳定层）。

P（气压）场：等压线通过锋面时呈气旋式弯折，且折角指向高压；锋线一般位于地面气压槽内；锋区内等压线 ( 等高线 ) 的气旋式曲率大。

变压场：暖锋前负变压明显；冷锋后正变压明显。

（地面变压与温度平流的关系：冷平流使地面气压增加，暖平流使地面气压减小）风场：（前提：不考虑摩擦，认为满足地转关系）锋线附近的风场具有气旋式切变，这种现象在有摩擦的地方更为明显。

3.锋的强度的变化（ 1）补充一些：如何确定锋的强度（简单的说：锋的强度可用锋面两侧的温度差与水平距离（多用纬距）的比值来表示）850hPa 锋区内温度梯度判断，等温线越密集，锋区越强；剖面图上锋区内等位温线越密集、等假相当位温线折角越明显对流运动越强烈，锋区越强；各高度层对比，锋面坡度越小，锋面两侧温度差则越大，锋区越强。

（2）锋强度的变化锋强度的增强、减弱可以用锋生锋消的条件来判断。

Fv n w T n (r d r)锋生函数可以表示为：n n 1c pdQ()n dtF = 水平运动（f1）+垂直运动（f2）+非绝热加热项（f3）F>0: 锋生； F<0: 锋消。

影响锋生锋消的因素（影响锋强度变化的因子）i ．水平运动 f1若水平气流沿着温度升度方向是辐合的，当 f1>0 ，有锋生作用。

若水平气流沿着温度升度方向是辐散的，当f1<0 ，有锋消作用。

天气学原理和方法第一章大气运动的基本特征地球大气的各种天气现象和天气变化都与大气运动有关。

大气运动在空间和时间上具有很宽的尺度谱，天气学研究的是那些与天气和气候有关的大气运动。

大气运动受质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本物理定律所支配。

为了应用这些物理定律讨论在气象上有意义的相对于自转地球的大气运动，本章首先讨论影响大气运动的基本作用力，和在旋转坐标系中所呈现的视示力，然后导出控制大气运动的基本方程组，并在此基础上分析大尺度运动系统的风压场和气压场的关系，并引出天气图分析中应遵循的一向基本指导原则。

第一节旋转坐标系中运动方程及作用力分析一、旋转坐标系中运动方程1. （绝对速度）与（相对速度）t时刻一空气质点位于P点，经t 时间，质块移到Pa点，地球上的固定点P移到了Pe位置位移假设为R，质块相对固定地点的位移为R，图1.1 旋转坐标系显然当 0位移很小时单位时间内的位移为由此得此关系式表明：绝对速度等于相对速度与牵连速度之和2．与的关系地球自转角速度为则于是由此可得微分算子将微分算子用于则有再将代入上式右端得（*）式中为地转偏向力加速度，即柯氏加速度为向心力加速度3．牛顿第二定律单位质量的空气块所受到的力在绝对坐标系中单位质量空气块受到的力有+：地心引力F：摩擦力将此式代入（*）式：二、作用力分析1．气压梯度力①定义：单位质量空气块所受的净空气的压力②表达式G=-(1.1)③推导：图1.1.2 作用于气块上的气压梯度力的X分量x方向：B面 PA面：-（P+净压力：-同理y方向：z方向：净空气总压力④讨论：大小：气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空气密度成反比方向：气压梯度力的方向指向的方向，即由高压指向低压的方向2．地心引力① 定义：地球对单位质量的空气块所施加的万有引力② 表达式(1.2)K：万有引力常量M：地球质量a：到地心的距离③ 推导：图1.1.3 地心引力受力分析图④ 讨论：大小：不变，常数方向：指向地球心3．惯性离心力① 定义：观测者站在旋转地球外观测单位质量空气块所受到一个向心力的作用，但站在转动地球上（观测它的运动，发现它是静止的，这必然引入一个与向心力大小相同，方向相反的力，此力称为惯性离心力。