动力气象总复习1.doc

动力气象学是研究大气运动规律及其影响因素的科学，它涉及了多个核心概念和技术。以下是对这些知识点的详细解析： 1. **动力和热力过程**：大气运动的动力源于地球的自转、重力和太阳辐射，而热力过程则包括加热不均匀导致的大气温度分布不均，进而影响气压分布，驱动大气流动。例如，太阳辐射在赤道区域较强，使得该地区气温较高，空气上升，形成低气压带，而极地则因辐射弱，气温低，空气下沉，形成高气压带。 2. **基本方程组**：运动学方程（牛顿第二定律）描述物体运动的加速度与作用力的关系；连续性方程保证了质量的守恒；热力学方程、状态方程和能量方程则用于描述气体的热力学性质和能量转换。 3. **尺度分析**：尺度分析用于简化复杂的大气运动，通过特征量（如长度、时间和速度）的无量纲化，如Rossby数（Ro数），来分析不同尺度的大气现象。大尺度运动通常接近地转平衡，即地转风（风向与水平气压梯度力平衡）和准地转平衡（考虑科里奥利力的影响）。 4. **正压大气与斜压大气**：正压大气假设大气压力场是垂直均匀的，适用于大尺度分析；斜压大气则考虑压力场的垂直变化，适用于描述中小尺度天气现象。热成风是由于大气的斜压性引起的一种风，其方向和速度受温度梯度影响。 5. **涡度方程**：涡度是描述大气旋转的量，涡度方程揭示了涡度变化的物理过程，包括地转风、科里奥利力、涡度平流等因素。位涡是涡度的一个保守量，在绝热无摩擦条件下保持不变，对于理解气旋和反气旋的形成至关重要。 6. **边界层**：边界层是与地面相互作用的气象层，分为湍流边界层、摩擦层等。湍流粘性力影响动量和热量输送，湍流发展受理查森数（Ri数）控制，分为稳定层结、中性层结和不稳定层结。中性层结下的风速随高度遵循对数定律，而非中性层结则遵循指数定律。Ekman螺旋描述了边界层中风向随高度的变化，Ekman抽吸和二级环流解释了自由大气中旋转减弱的现象。 7. **能量学**：在动力气象学中，能量分为位能和动能。全位能考虑了大气的重力势能，有效位能则是可以转化为动能的部分。动能方程的推导基于压力梯度力的作用，闭合系统能量守恒是绝热无摩擦条件下的理想情况，实际中能量转换涉及垂直运动和温度分布。 以上知识点涵盖了动力气象学的基础理论和分析方法，对于理解和预测大气运动、天气系统的发展变化至关重要。通过深入理解这些概念，可以更好地分析和预报各种天气现象。