天气学原理和方法第七章大型降水天气过程
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第一章大气运动的基本特征重点及难点:1、影响大气运动的作用力 2、“P”坐标系中的基本方程组 3、风场和气压场的关系思考题:1。
观测者站在转动地球上观测单位质量空气块所受到的力有哪些?写出其表达式及说明物理意义。
2。
在“Z”坐标系及“P”坐标系中,固定点温度变化由什么决定? 3.质量通量散度定义及其表达式是什么?4.及含义是什么? 5.大尺度系统运动可作为什么处理? 6.位势及位势高度含义是什么? 7.实际工作中分析高空图为什么分析等压面图而不分析等高面图? 8.“Z”坐标系中,水平气压梯度力可以用“P”坐标系中什么表示? 9.“Z”坐标系及“P”坐标系地转风表达式及其意义是什么? 10.大尺度系统运动中,低压中心周围风场为什么逆时针旋转?高压中心周围风场为什么顺时针旋转?11.大尺度系统运动中,高压边缘等压线为什么可以分析密集些?风为什么可以加大或无限加大? 12.热成风表达式及其意义是什么? 13.正压大气、斜压大气定义及其意义是什么? 14.解释某气层间风随高度逆转有冷平流。
15.注意地转风,梯度风,热成风在天气分析中应用。
16.会画图分析摩擦层中地转偏差的方向。
17.掌握自由大气中地转偏差分解。
第二章气团与锋重点及难点:1、锋的空间概念 2、锋及锋面附近气象要素场的特征3、物理解释锋生、锋消的原因思考题:1。
锋、锋区、锋面、锋线定义是什么? 2.等压面图中,锋区内等温线为什么会密集? 3.用密度零级不连续面模拟锋时,锋面坡度公式是什么?其意义如何?4.会画冷式、暖式锢囚锋剖面图。
5.用密度零级不连续面模拟锋时,锋面附近气压场、风场、变压场有何特征? 6.锋生条件是什么?锋生锋消公式及其物理意义请说明。
7.稳定大气与不稳定大气中,冷锋爬山是锋生还是锋消?第三章气旋与反气旋重点及难点:1、用涡度方程及位势倾向方程解释天气系统的发生发展2、用“ω”方程诊断天气系统的上升及下沉运动区3、用动力因子及热力因子解释高空槽及温带气旋变化思考题:1。
天⽓学原理和⽅法--第7章--刘强--整理模板第七章第⼀节降⽔的形成与诊断⼀、降⽔形成过程(⼀)⼀般降⽔的形成过程(有三个条件)1、⽔汽条件:⽔汽由源地⽔平输送到降⽔地区2、垂直运动条件:⽔汽在降⽔地区辐合上升,在上升中绝热膨胀冷却凝结成云3、云滴增长条件:云滴增长变为⾬滴⽽下降前两个条件决定于天⽓学条件,是降⽔的宏观过程,第三个条件主要决定于云物理条件,是降⽔的微观过程。
云滴增长的条件主要决定于云层厚度,⽽云层厚度,由决定于⽔汽和垂直运动的条件,所以在降⽔预报中,通常只要分析⽔汽条件和垂直运动条件即可。
⼀般任务云滴增长的过程有两种:⼀种是“冰晶效应”可促使云滴迅速增长⽽产⽣降⽔,在中⾼纬度,这种过程起着重要作⽤;另⼀种是云滴的碰撞合并作⽤,尤其是云层发展较厚时,这种过程更明显。
(⼆)暴⾬的形成条件凡是⽇降⽔量达到和超过50.0毫⽶的降⽔称为暴⾬。
有三个普遍的主要条件,分别是充分的⽔汽供应、强烈的上升运动、较长的持续时间,另外还有⼀个地形条件,就是有利的地形条件。
1、充分的⽔汽供应暴⾬是在⼤⽓饱和⽐湿达到相当⼤的数值以上才形成的,700hpa上⽐湿≥8克/千克(对北京来说,⽐湿≥5克/千克),是出现⼤、暴⾬的必要条件;有了相当⾼的饱和⽐湿条件,还必须有充分的⽔汽供应,因为只靠某⼀地区⼤⽓柱中所含的⽔汽凝结下降量很⼩,因此必须研究⽔汽供应的环流形势。
2、强烈的上升运动强烈的上升运动只有在不稳定能量释放时,才能形成,因此暴⾬预报必须分析不稳定能量的储存和释放问题,研究形成暴⾬的中、⼩尺度系统。
⼆、⽔汽⽅程和降⽔率(⼀)⽔汽⽅程⽔汽⽅程是表⽰⽔汽输送和变化的基本⽅程。
单位时间内通过某⼀单位⾯积的⽔汽量,称为⽔汽通量。
⽔汽⽅程表达式:此式说明,⼀个运动的单位质量湿空⽓块,其⽐湿的变化等于凝结率及湍流扩散率之和。
单位时间内,某⼀体积所含⽔汽的变化量主要有四个⽅⾯的因素决定:⽔平⽅向上⽔汽的净流⼊量,垂直⽅向上⽔汽的净流⼊量,凝结量,湍流扩散。
天气学原理与方法复习气团:指气象要素(主要指温度和湿度)水平分布比较均匀的大范围的空气团。
水平尺度可达几千千米,垂直范围可达几千米到十几千米。
锋面:锋为密度不同的两个气团之间的过渡区。
在近地面层中过渡带宽约数十公里,在高层可达200-400公里。
宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。
在天气图上由于比例尺小,可把它近似地看成一个面,即锋面。
锋生:指密度不连续性形成的一种过程或指已经有的一条锋面,其温度或位温水平梯度加大的过程。
锋消:指与锋生过程相反的过程。
气旋:是占有三度空间,在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。
在北半球,气旋范围内气流作逆时针旋转,南半球相反。
反气旋:是占有三度空间,在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。
在北半球,反气旋范围内气流作顺时针旋转,南半球相反。
锋面气旋:气旋中有锋面的气旋叫锋面气旋,其温压场是不对称的,移动性较大,而且是带来云和降水的主要天气系统。
大气环流:是指在全球范围内,水平尺度横跨数千公里,垂直尺度延伸数十公里以上,时间尺度在1-2日以上的平均运动。
是各种不同尺度的天气系统发生发展和移动的背景条件。
经圈环流:是指风的经向分量和空气的垂直运动在子午面上组成的环流圈。
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”。
季风:一般来说,季风指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象。
大气活动中心:北半球的平均海平面气压场形势表现为沿纬圈方向的不均匀性,而呈现一个个闭合的高、低压系统,称为大气活动中心。
(当活动中心长年存在,但是有强弱变化的称为半永久性活动中心,有冰岛低压、阿留申低压、太平洋副热带高压、大西洋副热带高压、格陵兰高压,而有季节变化的则称为季节性活动中心,有亚洲高压(亦称蒙古或西伯利亚高压)、亚洲热低压、北美冷高压和北美热低压等。
南京信息工程大学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 2h H ∇含义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t δδ及t∂∂含义,掌握用运动学公式推导锋面移速公式并会讨论冷锋、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 P p T V V AV =+注意理解A 的系数确定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。
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。