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一、名词解释1.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。
2.f 平面近似？这是对地转参数f=2Ωsin ϕ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。
3.正压大气？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。
4.斜压大气？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。
5.地转偏差？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 =6.地转运动：等压线为一族平行的直线时的平衡流场称为地转风场，或称为地转运动。
7、罗斯贝数： 水平惯性力与水平科氏力之比，即：00U R f L =，表示大气运动的准地转程度，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）。
8. Rossby 参数 V g V D由于地球呈球体之关系，科氏参数向北之变量。
以符号表示如下： β=d/dy(2 Ωsin φ)=2 Ωcos φ/a ，式中Ω系地球之角速度，φ为纬度，a 为地球之平均半径，β即为罗斯贝参数。
《动力气象学》课程辅导资料知识点归纳总结第一章绪论1. 研究地球大气运动时的基本假设连续介质假设：研究大气的宏观运动时，不考虑离散分子的结构，把大气视为连续流体。
从而，表征大气运动状态和热力状态的各种物理量，例如大气运动的速度、气压、密度和温度等可认为是空间和时间的连续函数，并且经常假设这些场变量的各阶微商也是空间和事件的连续函数。
是研究大气运动的基本出发点。
理想气体假设：气压、密度、温度之间的关系满足理想气体状态方程。
2. 地球大气的运动学和热力学特性有哪些？大气是重力场中的旋转流体：大气运动一定是准水平的；静力平衡是大气运动的重要性质之一。
科里奥利力的作用：大尺度运动中科里奥利力作用很重要；中纬度大尺度运动中，科里奥利力与水平气压梯度力基本上相平衡——地转平衡；地球旋转角速度随纬度的变化，与每日天气图上的西风带中的波动有关；起稳定性作用——位能、动能的转换——锋面。
大气是层结流体：大气的密度随高度是改变的——层结稳定度；不稳定层结大气中积云对流；稳定层结大气中重力内波。
大气中含有水份：相变潜热——低纬度扰动和台风的发展。
大气的下边界是不均匀的：湍流性；海陆分布和大气环流。
3. 大气运动的多尺度性大气运动无论在时间尺度还是在水平尺度上都具有很宽的尺度谱，不同尺度系统在性质上有很大差异，对天气的影响也不同，不同尺度运动系统之间还存在相互作用。
而根据流体力学和热力学原理建立起来的大气运动方程组，表征了大气运动普遍规律，从物理上讲，它几乎描述了各种尺度运动和它们之间的相互作用，方程组是高度非线性的，难以求解。
因此，在动力气象中，常对各种运动系统进行尺度分类，利用尺度分析法分析各类运动系统的一般性质，建立各类运动系统的物理模型（第三章）。
第二章描写大气运动的基本方程组1. 作用于大气的力，哪些是真实力，哪些是视示力？真实力：气压梯度力、地球引力、摩擦力，既改变气流的运动方向，也改变速度的大小视示力：科里奥利力、惯性离心力，只改变气流的运动方向，不改变速度的大小2. 描述大气运动的基本方程组和各自遵守的物理原理牛顿第二定律——运动方程质量守恒定律——连续方程理想气体实验定律——状态方程能量守恒定律——热力学能量方程水气质量守恒——水汽质量守恒方程3. 分析流体运动的两种基本方法拉格朗日方法：着眼于微团，研究其空间位置及其他物理属性随时间变化的规律，推广到整个流体运动。
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。
南京信息工程大学《动力气象学》复习重点（上）《动力气象学》复习重点Char1 大气运动的基本方程组1、旋转参考系（1）运动方程 p dt V d ++?-?-=21ρ（2）连续方程 0=??+V dtd ρ ▽·V 为速度散度，代表气团体积的相对膨胀率。
体积增大时，（▽·V>0），密度减小；体积减小时，（▽·V<0），密度增大。
0=??+dtd ρρ ▽·(ρV ) 为质量散度，代表单位时间单位体积内流体质量的流入流出量。
流入时▽·(ρV ) <0，密度增大；流出时▽·(ρV ) >0，密度减小。
（3）热力学能量方程 Q dtd p dt d c v =+ 内能变化率+压缩功率=加热率 Q dtd dt d c p =-α α=1/ρ2、局地直角坐标系（z 坐标系）中的基本方程组111()0ln ,,x y z v p du p fv F dt x dv p fu F dt y dw p g F dt z d u v w dt x y z p RT dT d dT dP d c p Q c a Q Q dt dt dt dt dtρρρρρραθ??=-++=--+=--++++=?????=??+=-==?? 运动方程、连续方程、能量方程是预报方程，状态方程是诊断方程。
3、p 坐标系中的基本方程组-=?Φ?=-??+??+??=??+??+??-?Φ?-=+?Φ?-=p RT pc Q S y T v x T u tT py u x u fu y dtdv fv x dtdu p p ωω04、p 坐标系的优缺点优点：p 坐标系中的运动方程组不再出现密度ρ；连续方程形式简单，与不可压缩流体的连续方程形式相当；由于日常工作采用等压面分析法，用p 坐标系方程组可以方便的进行诊断分析。
缺点：地形起伏的地区p 坐标系很难给出正确的边界条件；对于小尺度运动不满足静力平衡，不能用p 坐标系。
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，此时空气微团运动称为梯度风，表达式为：21T V p fV r n ρ∂=--∂。
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，这时空气微团作直线运动，称为地转风，表达式为：1g V p k f ρ=-∇⨯。
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。
表达式为：12()T c R p V nρ∂=-∂ 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。
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
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：
湍流通量～湍流粘性应力
湍流引起动量输送、热量输送。
——脉动量二次乘积项的解释、处理—参数化—混合长理论
——什么是混合长？什么是混合长理论？
——参数化结果：脉动量二次乘积项，最后用平均量表示。
e.g.z
u z u l z u K w u T z zx ∂∂∂∂=∂∂=''-=2ρρρ 3，湍流发展判据——Ri 数
1）层结：稳定层结（净浮力与位移相反，作负功，抑制湍流发展）、中性层结、不稳定层结。
2）平均运动：总是有利于湍流发展。
4，常值通量层？
摩擦速度，摩擦速度方程？粗糙度？
求风廓线？
中性层结——对数律；非中性层结——指数律。
5，上部摩擦层：
1）三力平衡：湍流连续力很重要，与压力梯度力、科氏力同量级
——风压关系：穿越等压线，指向低压一侧
2）风随高度的分布——Ekman 螺线？
梯度风高度：风向第一次与地转风向一致；应用中……
湍流粘性力的……
6，自由大气旋转减弱：
Ekman 抽吸——二级环流——旋转减弱：共同的物理机制。
“前提”：边界层中，在三力平衡下，风要指向低压一侧，在气旋区产生辐合上升，反气旋辐散下沉，在边界层顶产生垂直运动，称为Ekman 抽吸。
相应的，自由大气中……。
这样，就在垂直面内产生了一个闭合环流，称为二级环流。
由于二级环流的作用，把动量小的从边界层输送到自由大气，把动量大的从自由大气输送到边界层中，这样就把角动量从自由大气从边界层输送，引起自由大气旋转减弱。
作业：
1、 大气如何分层？依据是什么？各层有何特点？
2、 T zx =w u ''-ρ物理含义？
3、 混合长概念
4、 稳定层结和不稳定层结；净浮力
5、 湍流运动发展判据理查森数
6、 常值通量层概念；中性层结和非中性层结下近地面层风随高度变化满足
何定律？
7、 上部摩擦层动力学特点？风随高度变化满足何定律？Ekman 螺线概念。
试证明上部摩擦层中，运动将穿越等压线指向低压一侧。
8、 已知上部摩擦层中某层上的实际风与
地转风如图所示，请分析该层上湍流粘性力的方向？
9、 梯度风高度定义：风向第一次与地转风向一致的高度
10、 E kman 抽吸与二级环流
11、 请叙述大气旋转减弱的物理机制
12、已知：⎪⎪⎩
⎪⎪⎨⎧⇒-=⇒∂∂。
气块温度干绝热递减率环境温度垂直递减率；＝－dz dT z T d γγ。
试从物理上说明，当d γγ>时，g V
V
大气层结是不稳定的。
五，能量学
1， 能量形态
2， 无限高气柱的位能－内能的关系。
——全位能？
——有效位能？
3， 质点的动能方程
如何推导？⋅V ”运动方程”
引起动能变化的机制：压力梯度力的作用。
4，闭合系统：什么是？
特点：没有通过运动形式引起的物流交换；所有通量都等于0。
（全位能A 与动能K:A<-->K ）
闭合系统能量守恒——绝热无摩擦
转化条件：
必要条件是垂直运动；暖空气输送，冷空气下沉，全位能向动能转化。
作业：
1、大气中有哪几种能量形式？内能与位能的关系
2、全位能和有效位能概念；纬向平均运动
3、闭合系统中动能与全位能发生转换的必要条件是什么？何时动能向全位能转换？何时全位能向动能转换？
4、},{K A ''，},{/K K ;},{/A A 物理意义
5、根据实际大气北半球中高纬度大气环流和天气系统的结构（斜槽结构），利用下式说明扰动运动动能将向平均运动动能转换。
{}dM y
u v u K K M ⎰∂∂''=',，其中符号同惯常意义。
6、根据实际大气北半球中高纬度气压场和温度场的配置，利用下式说明扰动有效位能将向扰动动能转换。
{}dM K A M
⎰''-=''ωα,，其中符号同惯常意义。
7、已知闭合系统动能方程和全位能方程，{}dM K A M
⎰''-=''ωα,，由此
讨论闭合系统全位能与内能转换的物理机制。
8、请叙述大型涡旋在实际大气能量循环中的重要作用。
六，波动学——主流理论。
槽脊，长波，短波～波动中的术语。
1，波动概念：
1） 振荡机制——回复机制（负反馈机制）
2） 传播机制——质点与质点间的相互联系。
特点：空间、时间上周期变化。
波参数：有哪些？定义？关系？
求波解？
单波：讨论波动传播问题，不能讨论波的发展。
群速度——波群
——群速度
2，微扰动的线性化方法：
基本思想、假设？
如何做？
3，基本方程中有哪些波？各种波的机制、性质？滤波条件？
重力内波——浮力振荡（体现产生机制）
β－效应（体现Rossby 波产生机制）
重力外波——用自由面h 体现的连续方程——h 变化，引起辐合辐散——传播机制。
上游效应
4，会解：重力外波，大气长波
物理（气象）模型、数学模型、线性化、设波解、本征值、求波速c 、讨论气象意义 4， 滤波概念：掌握思想。
作业：
1、频散波和非频散波；相速度和群速度；上游效应和下游效应
2、已知自由表面高度为h 的均质不可压缩大气满足方程：
0)(=⋅∇+∂∂h V t
h ， 请推导之并说出该方程的物理意义。
3、已知自由表面高度为h 的均质不可压大气满足下式:。
