气象常用计算公式
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气温的测量和计算公式气温是指空气的热度,是天气的重要指标之一。
气温的测量和计算是气象学中的重要内容,也是人们日常生活中经常关注的话题。
本文将就气温的测量和计算公式进行详细介绍。
一、气温的测量方法。
1. 气温计测量法。
气温计是测量气温的常用工具,它根据不同的物理原理分为水银气温计、酒精气温计和电子气温计等。
水银气温计是最常见的一种,它利用水银的膨胀和收缩来测量气温。
酒精气温计则是利用酒精的膨胀和收缩来测量气温。
电子气温计则是利用电子元件来测量气温。
无论是哪种气温计,其测量原理都是利用物质的膨胀和收缩来间接测量气温。
2. 热电偶测量法。
热电偶是利用两种不同金属导线的热电势差来测量温度的一种仪器。
当两种不同金属导线的接触点温度发生变化时,它们之间的热电势差也会发生变化,通过测量这种热电势差的变化来间接测量温度。
3. 红外线测温法。
红外线测温法是一种非接触式的温度测量方法,它利用物体辐射出的红外线来测量物体的温度。
通过测量物体辐射出的红外线的强度和频率来计算出物体的温度。
二、气温的计算公式。
1. 摄氏度和华氏度的转换公式。
摄氏度和华氏度是两种常用的温度单位,它们之间的转换公式如下:摄氏度 = (华氏度 32) / 1.8。
华氏度 = 摄氏度 1.8 + 32。
通过这两个公式,可以方便地在摄氏度和华氏度之间进行转换。
2. 气温的平均值计算公式。
在气象学中,气温的平均值是一个重要的气象要素。
气温的平均值可以通过以下公式来计算:平均气温 = (最高气温 + 最低气温) / 2。
其中,最高气温和最低气温分别是一天中的最高温度和最低温度。
3. 气温的变化率计算公式。
气温的变化率是指单位时间内气温的变化量,可以通过以下公式来计算:气温变化率 = (终点气温起点气温) / 时间间隔。
其中,终点气温和起点气温分别是时间间隔内的气温值,时间间隔是指两次气温测量的时间间隔。
4. 气温的逐日变化趋势计算公式。
气温的逐日变化趋势可以通过气温的日变化率来计算,日变化率可以通过以下公式来计算:日变化率 = (当日最高气温当日最低气温) / 当日最低气温。
干燥度降水量计算公式干燥度和降水量是气候学中非常重要的两个指标,它们直接关系到气候的干湿程度和水资源的分布。
在气象学中,通常会使用一些计算公式来计算干燥度和降水量,下面我们就来详细介绍一下这些计算公式。
首先我们来介绍一下干燥度的计算公式。
在气象学中,干燥度通常是通过相对湿度来计算的。
相对湿度是指空气中水汽的实际含量与饱和含量之比。
它通常用百分比来表示,当相对湿度为100%时,空气中的水汽含量达到饱和状态,此时会产生降水。
而当相对湿度小于100%时,空气中的水汽含量还没有达到饱和状态,此时空气就会比较干燥。
计算干燥度的常用公式为:干燥度 = (1 相对湿度) × 100%。
其中,干燥度的单位通常为百分比。
通过这个公式,我们可以很容易地计算出某一地区的干燥度,从而了解该地区的干湿程度。
接下来我们来介绍一下降水量的计算公式。
降水量是指某一地区在一定时间内降水的总量。
在气象学中,通常会使用降水量来表示某一地区的降水情况,从而了解该地区的水资源分布情况。
计算降水量的常用公式为:降水量 = 降水强度×降水时间。
其中,降水强度是指单位时间内降水的总量,通常以毫米/小时来表示;降水时间是指降水持续的时间,通常以小时来表示。
通过这个公式,我们可以很容易地计算出某一地区的降水量,从而了解该地区的水资源分布情况。
除了上述的计算公式外,还有一些其他的计算公式可以用来计算干燥度和降水量。
例如,我们还可以通过空气中的露点温度来计算干燥度;而在计算降水量时,我们还可以通过降水量的累积值来计算某一地区的年降水量。
总之,干燥度和降水量是气象学中非常重要的两个指标,它们直接关系到气候的干湿程度和水资源的分布。
通过一些计算公式,我们可以很容易地计算出某一地区的干燥度和降水量,从而了解该地区的气候和水资源分布情况。
希望通过本文的介绍,读者们能对干燥度和降水量有更深入的了解。
风量风速计算方法风量和风速是气象学和风力学中常用的两个重要概念。
风量是指单位时间内通过一个垂直面积的风流量,通常用立方米每秒(m³/s)为单位表示。
而风速是指风流通过一定垂直面积的速度,通常用米每秒(m/s)为单位表示。
风量和风速的计算方法有多种,以下将介绍常用的几种计算方法。
一、风量的计算方法:1.数学模型法:这种计算方法基于流体力学原理建立了数学模型来计算风量。
最常用的数学模型是管道流动模型,它假设风流是通过一个管道流动,根据压差和流速的关系来计算风量。
其计算公式为:风量(m³/s)=面积(m²)×风速(m/s)2.物理模型法:这种计算方法基于实际物理模型来测量风量。
最常用的物理模型是风洞模型,通过在风洞中测量压差和流速来计算风量。
该方法适用于实际工程中需要准确测量风量的场合。
二、风速的计算方法:1.风速计仪器法:这是最常用的测量风速的方法,通过使用专用的风速计仪器(如风速计、风传感器等)来直接测量风流的速度。
风速计仪器根据不同的原理和结构,可以测量不同范围和精度的风速。
2.压差法:这种方法通过测量通过一个垂直面积的风流的压差来计算风速。
常用的压差计法有差压计法和双管法。
差压计法通过测量气流两侧的压差来计算风速,双管法通过测量气流两侧的流速差来计算风速。
3.线速度法:这种方法通过测量在一个平行于风流方向的线上经过的风流点的时间间隔和距离来计算风速。
一般使用光电传感器或激光测距仪来测量时间和距离,然后根据时间和距离的关系计算风速。
需要注意的是,风量和风速的计算方法会受到多种因素的影响,如风流的不均匀性、地形的影响、测量设备的精确度等。
因此,在实际应用中要根据具体情况选择适当的计算方法,并进行准确的数据处理和分析。
地理气温计算公式地理气温计算公式是用来计算地理气温的数学公式,它可以根据一定的参数以及地理位置来估计某个地区的气温。
气温是指空气的温度,它可以是摄氏度、华氏度或开尔文度量的。
地理气温计算公式的基本原理是根据地球表面吸收太阳辐射的情况来估算地球表面的温度。
太阳辐射进入地球大气层后会与地表相互作用,并在空气中产生温度。
地理气温计算公式根据各种因素的综合作用,可以估算出地球表面的气温。
地理气温计算公式的具体形式可以是多种多样的,因为它会考虑很多因素,例如地理位置、海拔高度、纬度、季节、日照时间、云量等等。
下面是一些常用的地理气温计算公式的参考内容:1. 简化的地理气温计算公式:气温 = 基础温度 + 基于海拔高度的修正值 + 基于纬度的修正值 + 基于季节的修正值 + 基于云量的修正值其中,基础温度是该地区的平均温度,海拔高度的修正值会对气温产生影响,纬度的修正值会根据地区的纬度情况进行调整,季节的修正值会考虑夏季和冬季的变化,云量的修正值会考虑云量对太阳辐射的遮挡影响。
2. 基于能量平衡的地理气温计算公式:放射平衡方程:入射太阳辐射 = 地表反射太阳辐射 + 地表向大气层辐射 + 大气层向地表辐射 + 地面其他热通量地表与大气层的热通量平衡方程:地表净辐射 = 地表向大气层辐射 + 大气层向地表辐射 + 地表其他热通量这两个方程是典型的地理气温计算公式,其中的各个参数可以根据具体情况进行调整,以得到地球表面的气温。
需要注意的是,地理气温计算公式只是对气温进行估算的一种方法,并不是完全准确的预测模型。
地理气温受到很多复杂因素的影响,如地形、海洋流、降水等等,这些因素都会对气温分布产生重要影响。
因此,在实际应用中,还需要结合气象观测数据以及气象模型来进行更准确的气温预测和分析。
标准风速计算公式风速的计算在我们的生活和科学研究中可有着不小的作用呢!比如说,搞气象研究的科学家们得靠它来预测天气,建筑师在设计高楼大厦时也得考虑风的影响,就连咱们平常放风筝,也能心里有个数,知道啥样的风合适。
那标准的风速计算公式是啥呢?其实啊,常用的风速计算公式是 V = 3.6 × L / T 。
这里的 V 表示的就是风速啦,单位是千米每小时;L 呢,代表的是一段距离,单位是米;T 则是通过这段距离所用的时间,单位是秒。
我给您举个例子啊。
有一次我去海边玩,正好碰到有人在做风速测量的实验。
他们在沙滩上固定了两个标杆,相距 50 米。
然后拿着一个特别的仪器,记录下一个小物件从一个标杆飘到另一个标杆所用的时间。
当时我就好奇地凑过去看,那个小物件在风的推动下,花了 10 秒钟从这头飘到了那头。
那按照咱们的公式来算,风速 V 就等于 3.6 × 50 ÷ 10 ,算下来就是 18 千米每小时。
这风不算太大,吹在脸上挺舒服的。
那为啥要搞清楚风速计算公式呢?这用处可大了去了。
比如说,在能源领域,风力发电就得靠它来确定合适的安装位置和风机的设计参数。
要是不知道风速情况,那风机可能发不了多少电,或者干脆被大风吹坏了。
再比如说,在交通运输中,飞机的起降就得考虑风速。
要是风速计算不准确,那飞机可能会遇到危险。
我就听说过有一次因为突然的强风,导致飞机在降落的时候晃得厉害,把乘客吓得够呛。
还有在农业方面,农民伯伯们也得根据风速来决定啥时候喷农药,要是风太大,农药都被吹跑了,起不到作用;风太小呢,又扩散不开。
总之,标准风速计算公式虽然看起来简单,但是背后的作用可真是不容小觑。
它就像是一个默默无闻的小卫士,在各个领域悄悄地发挥着重要的作用,保障着我们的生活和工作能够顺利进行。
希望通过我这一番不太专业但还算通俗的讲解,能让您对标准风速计算公式有个初步的了解。
以后再遇到跟风速有关的事儿,您也能心里有数啦!。
实际大气压计算公式大气压这东西,咱在生活中好像不怎么能直接感觉到,但它又实实在在地影响着咱们的生活。
你想想,为啥气球能鼓起来?为啥飞机能在天上飞?这里头都有大气压的作用呢!要说实际大气压的计算公式,咱们得先搞清楚啥是大气压。
简单来说,大气压就是大气对物体表面产生的压力。
那这压力咋算呢?咱们常用的实际大气压计算公式是:P = ρgh。
这里的 P 就是大气压啦,ρ 是大气的密度,g 是重力加速度,h 是高度。
比如说,咱在山上和在海边,感受到的大气压就不一样。
我记得有一次我去爬山,越往上爬,就感觉呼吸越费劲。
一开始我还纳闷呢,后来才反应过来,这是因为高度增加了,大气压变小啦!当时我那心跳都加快了,喘气也粗了,就想着赶紧爬到山顶,看看风景,缓解缓解这难受劲儿。
等到了山顶,放眼望去,那景色确实美,可我还是觉得有点不舒服,这就是大气压在“捣乱”。
那这个公式具体咋用呢?咱举个例子。
假如知道在某个高度的大气密度是 1.2 千克/立方米,重力加速度咱们一般取 9.8 米每秒平方,高度是 500 米。
那咱们就能算出来这地方的大气压是多少。
把数字带进公式里,P = 1.2×9.8×500 = 5880 帕斯卡。
这就得出了这个高度的大气压数值。
再比如说,气象站的工作人员,他们就得经常用这个公式来监测和预测天气变化。
因为大气压的变化和天气可是密切相关的,要是大气压突然降低,那很可能就要下雨啦。
还有啊,飞机飞行的时候,飞行员也得时刻关注大气压的变化,来调整飞行高度和速度,保证飞行安全。
总之,这个实际大气压的计算公式虽然看起来简单,但用处可大着呢!它能帮我们解释好多生活中的现象,也能在很多领域发挥重要作用。
不管是咱们日常感受的气候变化,还是那些高大上的科学研究和工程应用,实际大气压计算公式都像是一个隐藏在背后的小能手,默默发挥着它的作用,让我们的世界变得更加有序和可预测。
所以啊,可别小瞧了这个公式,多了解了解它,说不定能让咱对这个世界的认识更深刻呢!。
1、资料和计算丰富、可靠的气象观测资料是研究和了解大气环流及气候特征的最重要的基础。
正是由于它们,才大大加深和扩大了我们对大气和气候运动本身的认识,并为理论研究和数值模拟提供了重要素材和基本保证。
没有这些宝贵的资料作为基础,任何关于大气或气候的研究都只能停留在空中楼阁亦或海市蜃楼的阶段。
虽然气象观测可以追溯到千年以前,但显然由于条件、认识、技术手段和科学发展水平的限制,在早期只是对发生在某些局部区域的大气中某些特殊天气现象的零星观测,还算不上是对大气环流的从地面到高空、从区域到全球、从单一到综合、从特殊到一般、从里到外、由外及里、从下到上、由上至下、从离散到连续的全方位、全视角的、系统的三维观测。
近半个多世纪以来,随着科学技术的迅速发展、监测手段的日益先进、社会需求的不断增加、国际协作的日渐密切,上述状况有了本质的改变。
各种新技术如气象雷达、气象卫星、红外及微波遥感、高速电子计算机等在气象观测中的广泛应用,使得气象观测水平有了史无前例的发展,观测的种类和质量有了前所未有的提高。
加之,由于人类本身生存和发展的需要,使得气象观测项目和种类大大丰富起来;由于国际间广泛紧密的合作,使得观测资料的协调度和统一性也大大提高了。
目前,已经形成了可同时监测全球天气情况的气象观测系统和气象通讯系统。
特别是,1991年美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气科学研究中心(NCAR)联手实施的全球再分析计划(NCEP/NCAR Global Reanalysis Project),把全球观测资料的质量提高到一个新的水平。
该计划在全球范围内,通过世界各国及各主要科研机构和业务部门,把能搜集到的资料包括地面观测资料、高空探测资料、航舶资料、卫星遥感资料、雷达资料、飞机资料、气球资料,浮标资料以及其它观测资料等统一进行编码、详细的订正预处理和复杂的质量控制,并用一个较完善的同化系统统一进行资料同化,使得观测资料的统一性、协调性、可靠性、完善性、代表性都有了显著的提高,引起了国际大气科学界的极大关注和反响。
大气压强和温度的关系计算公式
大气压强和温度是气象领域中两个重要的物理量,它们之间的关系可以用以下计算公式表示:
P = P0 * exp(-Mgh/RT)
其中,P是大气压强,单位为帕斯卡(Pa);P0是海平面上的标准大气压,其取值约为101325 Pa;M是空气的平均分子量,其取值约为28.97 g/mol;g是重力加速度,取值约为9.8 m/s2;h是海拔高度,单位为米(m);R是气体常数,取值约为8.31 J/(mol·K);T 是温度,单位为开尔文(K)。
根据这个公式,可以看出大气压强和温度之间存在负相关关系,即温度升高,大气压强降低;温度下降,大气压强增加。
当海拔高度升高时,大气压强也会随之降低,这和大气的密度有关。
同时,空气中的水蒸气也会对大气压强产生影响,这个因素在气象预测和天气预报中也需要考虑到。
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1、资料和计算丰富、可靠的气象观测资料是研究和了解大气环流及气候特征的最重要的基础。
正是由于它们,才大大加深和扩大了我们对大气和气候运动本身的认识,并为理论研究和数值模拟提供了重要素材和基本保证。
没有这些宝贵的资料作为基础,任何关于大气或气候的研究都只能停留在空中楼阁亦或海市蜃楼的阶段。
虽然气象观测可以追溯到千年以前,但显然由于条件、认识、技术手段和科学发展水平的限制,在早期只是对发生在某些局部区域的大气中某些特殊天气现象的零星观测,还算不上是对大气环流的从地面到高空、从区域到全球、从单一到综合、从特殊到一般、从里到外、由外及里、从下到上、由上至下、从离散到连续的全方位、全视角的、系统的三维观测。
近半个多世纪以来,随着科学技术的迅速发展、监测手段的日益先进、社会需求的不断增加、国际协作的日渐密切,上述状况有了本质的改变。
各种新技术如气象雷达、气象卫星、红外及微波遥感、高速电子计算机等在气象观测中的广泛应用,使得气象观测水平有了史无前例的发展,观测的种类和质量有了前所未有的提高。
加之,由于人类本身生存和发展的需要,使得气象观测项目和种类大大丰富起来;由于国际间广泛紧密的合作,使得观测资料的协调度和统一性也大大提高了。
目前,已经形成了可同时监测全球天气情况的气象观测系统和气象通讯系统。
特别是,1991年美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气科学研究中心(NCAR)联手实施的全球再分析计划(NCEP/NCAR Global Reanalysis Project),把全球观测资料的质量提高到一个新的水平。
该计划在全球范围内,通过世界各国及各主要科研机构和业务部门,把能搜集到的资料包括地面观测资料、高空探测资料、航舶资料、卫星遥感资料、雷达资料、飞机资料、气球资料,浮标资料以及其它观测资料等统一进行编码、详细的订正预处理和复杂的质量控制,并用一个较完善的同化系统统一进行资料同化,使得观测资料的统一性、协调性、可靠性、完善性、代表性都有了显著的提高,引起了国际大气科学界的极大关注和反响。
附录 A
(规范性附录)
统计项目、单位和精度
表A.1给出了年(月、旬、候、日)统计项目、单位和精度。
表A.2给出了气候值(含标准气候值)和临时气候值的统计项目、单位和精度。
表A.1 年(月、旬、候、日)统计项目、单位和精度
表A.2 气候值(含标准气候值)和临时气候值统计项目、单位和精度
附录 B
(规范性附录)
非观测项目计算公式
B.1 海-气温差
海-气温差计算见式(C.1):
=...................................... (B.1)
D-
S
A
式中:
D——海-气温差,单位为摄氏度(℃);
S——海表温度,单位为摄氏度(℃);
A——空气温度,单位为摄氏度(℃)。
B.2 相对湿度、比湿、经向风和纬向风
相对湿度、比湿、经向风和纬向风。
1、资料和计算丰富、可靠的气象观测资料是研究和了解大气环流及气候特征的最重要的基础。
正是由于它们,才大大加深和扩大了我们对大气和气候运动本身的认识,并为理论研究和数值模拟提供了重要素材和基本保证。
没有这些宝贵的资料作为基础,任何关于大气或气候的研究都只能停留在空中楼阁亦或海市蜃楼的阶段。
虽然气象观测可以追溯到千年以前,但显然由于条件、认识、技术手段和科学发展水平的限制,在早期只是对发生在某些局部区域的大气中某些特殊天气现象的零星观测,还算不上是对大气环流的从地面到高空、从区域到全球、从单一到综合、从特殊到一般、从里到外、由外及里、从下到上、由上至下、从离散到连续的全方位、全视角的、系统的三维观测。
近半个多世纪以来,随着科学技术的迅速发展、监测手段的日益先进、社会需求的不断增加、国际协作的日渐密切,上述状况有了本质的改变。
各种新技术如气象雷达、气象卫星、红外及微波遥感、高速电子计算机等在气象观测中的广泛应用,使得气象观测水平有了史无前例的发展,观测的种类和质量有了前所未有的提高。
加之,由于人类本身生存和发展的需要,使得气象观测项目和种类大大丰富起来;由于国际间广泛紧密的合作,使得观测资料的协调度和统一性也大大提高了。
目前,已经形成了可同时监测全球天气情况的气象观测系统和气象通讯系统。
特别是,1991年美国国家环境预报中心(NCEP)和美国国家大气科学研究中心(NCAR)联手实施的全球再分析计划(NCEP/NCAR Global Reanalysis Project),把全球观测资料的质量提高到一个新的水平。
该计划在全球范围内,通过世界各国及各主要科研机构和业务部门,把能搜集到的资料包括地面观测资料、高空探测资料、航舶资料、卫星遥感资料、雷达资料、飞机资料、气球资料,浮标资料以及其它观测资料等统一进行编码、详细的订正预处理和复杂的质量控制,并用一个较完善的同化系统统一进行资料同化,使得观测资料的统一性、协调性、可靠性、完善性、代表性都有了显著的提高,引起了国际大气科学界的极大关注和反响。
该计划现已完成1948~1997年的资料再分析工作,并在实施新的计划内容。
NCEP/NCAR再分析资料反映了当代国际大气科学资料研究的水平,其代表性是不言而喻的。
由于所搜集的资料来自于世界各国,所以处理后的资料理应采取“取之于民,用之于民”的使用原则,事实也是如此。
因在资料使用上的高度开放性和高效性,目前该再分析资料已成为当今世界上应用最为普遍的大气环流和气候诊断资料。
所以,NCEP/NCAR再分析资料是世界各国集体团结协作的优秀结晶,是世界大气科学界的共同财富,可以预料,其巨大的价值必会随着时间的推移越加显现出来。
本套全球大气环流气候图集就是利用NCEP/NCAR的1958~1997年40年再分析资料进行统计处理的。
本套图集初步分为五册,具体是:第一册,气候平均态;第二册,变率;第三册,基本模态和遥相关型;第四册,能量、动量和各种输送;第五册,持续性和谱特征。
本书是其中的第一册,旨在用尽可能多的气象要素、从更多的角度来全面展示大气环流气候平均状态的三维结构和特征,包括环流的纬向对称性和随经度变化的纬向不均匀性(即纬向对称场的偏差场)。
1.1原始资料本书所用资料是NCEP/NCAR再分析数据集中月平均资料子集数据的最优月平均资料(月统计是按每日4个时次即0, 6, 12和18时的资料全部参加统计的最优平均),时间段为1958年1月~1997年12月共40年,包括常规要素资料、扩展要素资料和其它要素资料三类,具体由表1给出。
表1 本书中所用NCEP/NCAR1958~1997再分析资料一览表Table 1.List of NCEP/NCAR 1958-1997 reanalysis data used in this book.参数单位层次类型和层次值网格类型纬向风u m s-1p-L17 经纬度经向风v m s-1p-L17 经纬度垂直速度ωhPa s-1 p-L11 经纬度位势高度z gpm p-L17 经纬度温度T K p-L17 经纬度比湿q kg kg-1 p-L8 经纬度相对湿度r % p-L8 经纬度相对涡度ζs-1 p-L17 经纬度散度 D s-1 p-L17 经纬度流函数ψm2 s-1 p-L17 经纬度位势速度χm2 s-1p-L17 经纬度海平面气压P SL hPa SL 经纬度降水率P kg m-2 s-1 SFC 高斯可降水量W kg m-2TOT 经纬度对流性降水率P C kg m-2 s-1SFC 高斯云量C C, C CH, C CM和C CL% THML 高斯向下长波↓LWFW m-2 SFC 高斯向下短波↓SWF和↓TSWFW m-2ST 高斯向上长波↑LWF和↑TLWFW m-2ST 高斯向上短波↑SWF和↑TSWFW m-2ST 高斯净长波F LW W m-2SFC 高斯净短波F SW W m-2SFC 高斯潜热通量↑LHFW m-2SFC 高斯感热通量↑SHFW m-2SFC 高斯表中的一些符号的意义如下:p-L17:等压面, 共17层:1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100, 70, 50, 30, 20, 10hPa; p-L11:等压面, 共11层:1000, 850, 700, 600, 500, 400, 300, 250, 200, 150, 100hPa;p-L8:等压面, 共8层:1000, 925, 850, 700, 600, 500, 400, 300hPa;SL:平均海平面;SFC:地面;ST:地面及大气顶部;TOT:总大气柱;THML :总大气柱、高云、中云、低云;经纬度网格:2.5︒⨯2.5︒网格,纬向从东经0︒E 到西经2.5︒W ,经向从北纬90︒N 到南纬90︒S ;高斯网格:1.875︒⨯1.875︒网格,纬向从东经0︒E 到西经1.875︒W , 经向从北纬88.542︒N 到南纬88.542︒S 。
1.2计算本书中的气候平均采用统计中简单的等权平均(即算术平均)。
对任意量A 在第I 年第j 月(或季)的值记为j I A ,,其多年第j 月份(或季)的气候平均值为j A ,则∑==NI j I j A NA 11,, (1)其中N 为统计的总年数。
本书中N =40。
令水平空间场A 在离散网格点上的值已知,其在纬度为i 、经度为j 处的值记为ij A ,在纬度为i 处A 的纬向平均记为i A ][,则∑==mj iji A m A 11][, (n i ,Λ ,2 ,1=) (2) 其中m 为纬圈上的格点数,n 为经圈上的格点数。
本书中对经纬网格场m =144,n =73; 对高斯网格场m =192, n =94。
进一步,记A 在纬度为i 、经度为j 处的纬向偏差值为*ijA ,则iij ij A A A ][*-=, (3)其中n i ,Λ ,2 ,1=,m j ,Λ ,2 ,1=。
本书中在统计位势高度z 的纬向平均时已减去了相应等压面上标准大气的位势高度值SA z 。
这里标准大气的位势高度SA z 是根据1976美国标准大气得来,如表2所示。
表2 本书中所用不同等压面的标准大气位势高度值 (美国标准大气, 1976) Table 2. Values of the geopotential height of standard atmosphere at the different pressure levels used in this book. (U.S. Standard Atmosphere, 1976)气 压 p (hPa)位势高度 SA z (gpm)1 1 000 1102 925 7623 850 1 4574 700 3 0125 600 4 206 6 500 5 5747 400 7 1858 3009 164 9 250 10 363 10 200 11 784 11 150 13 608 12 100 16 180 13 70 18 442 14 50 20 576 153023 84916 20 26 481 171031 055对于位温θ是按下述熟知的公式计算的κθ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛p p T 00=, (4)其中p c R d =κ,00p 为参考面气压,一般取为00p =1000 hPa.相当位温e θ是根据下述关系式得到的⎪⎪⎭⎫⎝⎛=T c Lq pe sexp θθ,(5)其中L 是相变潜热,s q 是饱和比湿,满足p e q ss 622.0=, (6)这里s e 是饱和水汽压。
利用关于饱和水汽压随温度变化关系的Clapeyron-Clausius 方程可得⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=T T R L e e 16.273622.0exp d s0s ,TT e )16.273(6.8s010-⋅=, (7)式中11.6s0=e hPa 是温度为0︒C (即T =273.16 K )时的饱和水汽压。
但由于上式算出的结果与实际情况不完全符合,所以在实际计算中一般采用Magnus 的如下经验公式⎪⎩⎪⎨⎧⋅⋅=++.,10,102655.9s02375.7s0s 对于冰面对于水面;t tt te e e(8)其中t =-T 273.16是摄氏温度。
一般地说,大气环流是处于斜压状态的。
根据绝对加速度的环流定理知,大气的斜压性是产生环流加速度的动力因素。
因此,计算表征大气斜压性大小的物理量有重要意义。
这一物理量可以由斜压矢量N (又称力管矢量)来表示,即N = ) grad ( curl p α-=p grad grad ⨯-α.(9)用Hamilton 算子表示就是N = ) ( p ∇⨯∇-α =p ∇⨯∇-α.(10)斜压矢量N 的大小代表了单位面积内力管数的多少。
因为力管的存在是大气斜压性的充要条件,所以单位面积上的力管数(即斜压矢量N )给出了大气斜压性大小的度量。
简单的推导可得斜压矢量N 的三个分量如下:()y pz z p y N x ∂∂∂∂-∂∂∂∂-=αα, (11)()z p x x p z N y ∂∂∂∂-∂∂∂∂-=αα, (12)()xp y y p x N z ∂∂∂∂-∂∂∂∂-=αα. (13)在实际大气中,一般来讲,斜压矢量N 的垂直分量远小于它的水平分量,因此斜压矢量N 是准水平的。
这表明,只需要考虑N 的水平分量N h 即可,它代表了垂直剖面上的力管数,表征了垂直剖面上大气斜压性的大小。
不难知,N h -=k ()ααh h ∇∂∂-∇∂∂⨯z p p z . (15) 为了给出p 坐标系中N h 的表达,需要应用准静力学方程,即 0=+∂∂g z pα. (16)由此可得,()()z pg z p ∂∂∇=+∂∂∇=ααh h 0 ()p z p z z p h h h ∇∂∂+∇∂∂-∇∂∂=ααα.(17)所以,N h -=k ()p z h ∇∂∂⨯α. (18)此式表明,水平斜压矢量N h 是由水平气压梯度力的垂直微分决定的。