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第五章天气形势及天气要素的预报天气形势是指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布形势。
它包含了大范围的环流及环流形势的各个天气系统。
天气形势预报：预报未来大范围的环流及环流形势的各个天气系统，具体的是各个天气系统的变天气要素是指晴、阴、雨、风力、风向、温度等要素。
天气要素预报是预报未来晴、阴、雨、风力、风向、温度等情况。
第一节天气系统及天气形势的天气学预报方法一天气系统的外推预报法外推法是指利用过去天气系统变化的强度、移动，外推未来系统变化的强度、移动。
图5.1闭合系统的外推图5.2槽线的外推图5.3槽线移速和强度的外推（一）闭合系统的外推法（二）高空槽脊的外推法（三）应用外推法时应注意的问题二天气系统的运动学预报法（变压法）（一）运动坐标系与固定坐标系中局地变化的关系1．运动学公式固定坐标系与运动坐标系局地转换公式：，其中表示对运动坐标系的局地变化，表示对固定坐标系的局地变化。
证明：= (5.1)（空气质点在固定坐标系个别变化）= + (5.2)（空气质点在运动坐标系中个别变化）=（空气质点个别变化不因坐标系的选择而发生变化）=+(5.3)天气系统基本特征辅助特征槽线脊线低压中心高压中心锋面（二）运动学方法预报气压系统的移动1. 假设条件在运动系统上，选取一些特定点或特定线，使得在这些点或线上一要素在运动坐标系中的局地变化为零，即，并取X轴与系统运动方向一致，则2. 槽脊线移动预报=++=0=00=+=或 = (5.6)其中表示瞬时变高沿系统移动方向变化率，- 为变高梯度，表示系统强度（等压面凹凸程度）。
A．在低压槽中图5.5因为槽线上 >0， ~-，若槽前负变高，槽后正变高（L<3000km），则- =，即 >0,槽线向变高梯度方向移动；相反，若槽前正变高，槽后负变高（L>3000km），则 <0，槽线向变高梯度方向移动。
B．在高压脊中图5.6因为脊线上 <0， ~ ，若脊前正变高，脊后负变高（L<3000km），则 =，即 >0，脊线向变高升度方向移动；相反，若脊前负变高，脊后正变高（L>3000km），则 <0,脊线向变高升度方向移动C. 结论ⅰ.槽（线）的移动方向是变高梯度的方向。
知识点第五单元§5.1天气系统外推预报法1.天气预报的概念及其分类天气预报是根据气象观测资料，应用天气学、动力学、统计学的原理和方法，对某区域或某地点未来一定时段的天气状况做出定性或定量的预测。
天气预报包括天气形势预报和气象要素预报。
2.外推预报法的概念及其分类外推预报法是根据最近一段时间内天气系统的移动速度和强度变化规律，顺时外延，预报出天气系统未来的移动速度和强度变化。
外推预报法分为等速外推和加速外推两类。
3. 等速外推等速外推假定系统的移动速度和强度变化基本上不随时间改变，系统的移动距离或它的强度与时间成线性关系，外推依据这种线性关系进行。
因此，等速外推又称为直线外推。
4. 加速外推加速外推假定系统的移动速度和强度变化接近等加速状态。
这时，系统的移动距离或它的强度与时间成曲线关系，外推时要考虑加速情况。
因此，加速外推又称为曲线外推。
常见问题第五单元§5.1天气系统外推预报法1.天气形势预报和气象要素预报的区别和联系。
天气形势是指大范围流场、气压场、温度场三度空间的分布形势。
它包含了大范围的环流及环流形势的各个天气系统。
天气形势预报用以预报各种天气系统的生消、移动和强度变化。
气象要素预报，包括气压、气温、湿度、风、云量、降水量和能见度等气象要素的预报。
天气系统及天气形势预报是气象要素预报的基础。
2.等速外推和加速外推的比较两者都是外推法。
如果是等速外推，至少需要两个时次的数据，方可推知第三个时次系统的位置和强度。
而对于加速外推，则至少需要三个时次的数据，才可推知第四个时次系统的位置和强度。
3.外推法的注意事项大气运动需处于相对稳定的状态，天气系统的运动速度和强度变化通常是渐进的，且具有连续性，此时运用外推法做预报比较有效。
而当大气处于显著变动状态时，天气系统的运动速度和强度就会发生剧烈变化，或者大气运动由相对稳定状态转为显著变动状态时，就不能简单地应用外推法来做预报。
若属于外推预报法适用的情形，应用时仍要注意以下三点，1、系统位置和强度一定要定准确；2、已知数据各个时次的时间间隔不能过长；最后，外推时间不能过长。
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。
南京信息工程大学2012年硕士研究生招生入学考试《天气学》考试大纲科目代码：805科目名称：天气学第一部分目标与基本要求一、目标：天气学原理与方法（天气学）主要内容是以天气动力学原理揭示大气运动的基本特征和用此原理论述天气系统及天气过程生、消演变规律的天气学原理及中国天气，为进一步学习动力气象学、低纬度天气动力学、中尺度天气学、大气环流及中长期预报，也为将来天气预报业务及研究工作打下基础。
二、基本要求：要求学生掌握有关内容基本概念、基本理论和基本方法，以便提高综合分析及解决问题的能力。
第二部分内容与考核目标第一章大气运动的基本特征1.了解大气运动各作用力含义、表达式及理解它的物理意义2.了解个别变化、局地变化、平流变化含义3. 会推导连续方程，了解质量散度、速度散度含义、表达式及其物理意义，4.了解尺度分析含义、掌握在自由大气中大尺度系统运动，可以作为准地转、准静力处理5.理解热力学能量方程中引起固定点温度变化的因子6.了解实际工作中高空分析等压面图而不分析等高面图（P坐标系的优越性）7.了解位势、位势高度、位势米、几何米概念8.理解等高面上水平气压梯度力可以用等压面上位势梯度或等压面坡度表示9.理解地转风、梯度风、热成风、地转偏差含义、表达式及掌握它的讨论10.了解正压大气、斜压大气概念；掌握热成风发生在斜压大气中11.了解地转风、梯度风及热成风实用意义12.掌握低压中心附近及其边缘，还有高压边缘等压线可以分析密大风经常出现，而高压中心附近不能有上述现象13.理解变压风及切向、法向地转偏差含义，要求会画图解释第二章气团与锋1.了解锋、锋面、锋线、锋区含义及锋倾斜原因2.了解冷性锢囚锋、暖性锢囚锋含义，要求会画出剖面图中锋位置及等温线分布3.了解以密度零级不连续面模拟锋时，锋面坡度公式物理意义4.理解锋附近温度分布特征及锋面附近气压、变压分布特征5.掌握锋面分析中，高空测风资料应用图2.27(a)(b)(c)6.了解锋生带（线）、锋生函数、锋生条件概念7.掌握锋生、锋消公式讨论第三章气旋与反气旋1.了解大气作水平运动、绝对涡度概念及理解 含义2h H ∇2.理解大尺度系统运动中，固定点相对涡度变化可以用此点位势高度变化表示3.掌握涡度方程、位势倾向方程及ω方程等式右端各项名称及画出有关图,用相关因子进行讨论4.掌握在温带气旋发展中,动力因子(涡度因子)及热力因子对500hpa 高空槽及温带气旋变化,要求会画图解释5.了解气旋族含义6.了解北方、南方气旋活动范围及包括哪些气旋7.掌握“倒槽锋生型”、“静止锋波动型”，要求画图解释江淮气旋生成过程第四章大气环流1.了解控制大气环流基本因子、了解三圈环流的形成2.了解三圈径向环流、极锋锋区与副热带锋区及其对应急流概念3.了解信风与季风概念4.了解沃克环流含义5.了解我国各季环流概况及主要天气天气过程特点第五章天气形势及天气要素预报1.理解运动学公式中及含义，掌握用运动学公式推导锋面移速公式并会t δδt ∂∂讨论冷锋、暖锋移速情况与变压分布特征2.掌握用运动学公式讨论非闭合系统及闭合系统移动及强度3.高空形势预报方程中，由于各层等温线平行，因此各层热成风方向相同，这样任意层风速 注意理解A 的系数确定P p T V V AV =+ 4.掌握相对涡度平流在自然坐标系中展开分成三项，其中曲率项及散合项在实际天气图中会应用5.掌握用高空形势预报方程有关项，结合等高线等温线分布解释500hpa 槽、脊变化6.熟悉地面形势预报方程由哪几项组成，要求会讨论应用7.掌握地形对低值系统(槽、低压)移动及强度影响8.了解数值预报产品的“释用”第六章寒潮天气过程1.了解极涡及上下游游效应含义2.了解长波波速公式的推导，会对该公式进行讨论3.会运用形势预报原理解释“小槽发展型”、“横槽转竖型”的寒潮短、中期过程第七章大型降水天气过程1.理解水汽通量、水汽通量散度概念、表达式及物理意义2.了解中国及其各地暴雨有何天气系统影响3.熟悉我国东部雨带活动概况4.理解行星尺度、天气尺度系统对暴雨作用第八章对流天气过程1.了解飑中系统含义及飑线与冷锋区别2.理解对流性不稳定与条件性不稳定概念3.理解强雷暴发生发展有利条件第九章低纬度与高原环流系统1.熟悉西太平洋副热带高压变动与我国天气关系2.掌握南亚高压与西太平洋副热带高压区别3.掌握台风结构4.掌握台风发生发展第十章东亚季风环流1.了解季风的概念，了解东亚冬、夏季风环流系统的组成2.了解东亚季风形成的原因第三部分有关说明与实施要求1.考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述:较低要求——了解一般要求——理解、熟悉、会较高要求——掌握、应用一般来说,对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。
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。
复习思考题1.大尺度大气运动的基本特征1.准静力平衡只有当运动的水平尺度非常小(L<102m)和运动非常强烈(V>50m/s)的情况下，才不成立。
即一般大、中、小尺度都满足。
2.准定常状态在零级简化中，时间偏导数项(∂/∂t)可略去。
但若要作预报，则需保留，如取一级简化。
3.准水平运动运动方程的零级和一级简化中不出现含有w 的项，故大尺度运动是准水平的。
但垂直运动对天气形成有重要作用，常需将对流项保留。
4.准地转平衡零级简化表现为地转平衡。
2.尺度分析的概念、地转风的定义尺度分析法是依据表征某类运动系统各场变量的特征值，来估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法。
满足水平气压梯度力与科氏力平衡的大气运动称为地转风3.涡度定义、绝对涡度的表达式，自然坐标中涡度的表达式及意义气象中的涡度是指速度旋度的垂直分量，在z 坐标系中即为 ζ为相对涡度，f 为地转涡度，ζ+ f 为绝对涡度。
自然坐标中的涡度表达式 曲率项 ：由流线(或等高线)弯曲造成的涡度，风速愈大，曲率愈小，涡度愈大；当流线为气旋性弯曲时ζ>0，当流线为反气旋性弯曲时ζ<0。
切变项 ：当有气旋式切变时ζ>0，当有反气旋式切变时ζ<0，4.涡度方程及各项的物理意义在p 坐标系下铅直涡度方程 v u k V x y ζ∂∂=⋅∇⨯=-∂∂V V R n ζ∂=-∂V V R n ζ∂=-∂V V R nζ∂=-∂1）相对涡度的平流2）相对涡度的的铅直输送3）水平散度作用4）β效应项5）倾斜项6）摩擦项5.简化的涡度方程式6.控制大气环流的基本因子有哪些？其作用是什么？大气环流是指大范围的大气运动状态。
太阳辐射在地表加热不均匀，使空气质点运动，形成经圈环流；地球自转使气流发生偏转，将单圈环流修正成三圈环流，产生纬向气流和高低压气压带；地面摩擦构成角动量输送的一环，对大气环流的形成和维持起重要作用；()()()u v V f f t x y ζζζ∂∂∂+⋅∇+=-++∂∂∂()()V f f t pζωζζ∂∂+⋅∇+=+∂∂地表不均匀使纬向气流发生断裂，造成大气环流经度间的差异和季节差异，形成闭合的高低压中心和高空槽脊，形成季风。
天气学原理知到章节测试答案智慧树2023年最新中山大学第一章测试1.在实际工作中天气学并不研究所有的大气物理过程，而只研究对天气演变起决定作用的那些天气现象和天气过程。
（）参考答案:对2.天气变化可以分为周期性和非周期性两类变化过程。
非周期性两类变化过程如寒潮、台风等，主要是由大气本身的物理特性所决定的。
它们对人类生产活动影响极大，但又不容易预测，是天气学研究的主要对象。
（）参考答案:对3.天气学的主要研究内容包括（）：参考答案:研究天气分析和预报方法。
;研究大气中各种不同尺度的天气系统的结构特征、发生发展和移动规律，建立各种天气系统发生发展的物理图象及其天气模式，探讨不同尺度天气系统之间及其天气过程演变的物理机制。
;揭露和研究大气环流、天气系统、天气过程等大气运动现象，综合探讨大气运动规律。
;研究大气环流模型及其演变的物理机制，以及中低纬环流、南北半球环流、高低层环流的相互作用和海气相互作用。
第二章测试1.冬季影响我国的主要气团是变性极地天陆气团，在气压场上表现为（）参考答案:冷高压南下或高压脊南伸2.冬季我国东部沿海地区常出现雾或多层云天气，此时受——控制，吹（）参考答案:暖气团：偏南风3.冷、暖气团中水汽含量较多时，其天气特征为（）参考答案:暖气团出现连续性降水，冷气团出现阵性降水和雷暴天气4.移向冷的下垫面的气团时常出现（）参考答案:稳定性天气，变性慢5.使锋面向冷空气一侧倾斜的主要原因是（）参考答案:地球自转运动的作用第三章测试1.从流场角度而言，南半球地面气旋（）参考答案:顺时针向内辐合2.通常温带气旋的水平尺度一般在（）参考答案:1000km左右，大的可达2000~3000km，小的只有几百千米3.通常气旋的水平尺度天小有如下关系（）参考答案:温带气旋大于热带气旋4.通常气旋的强度用（）参考答案:中心最低气压表示5.通常锋面气旋进入锢囚阶段的一个显著天气特点是（）参考答案:锋线两侧均有降水，范围扩天第四章测试1.北半球的西风急流，（）最强参考答案:冬季2.热带东风急流，（）最强。
