《气象学与气候学教学课件》3周一.ppt

上节课重点回顾：1、假绝热过程及焚风的形成原理2、大气稳定度的判定,3、对流不稳定的发生原理,热力学方程对时间求导,局地温度变化,不考虑气压的局地变化和平流变化，仅考虑气压由于上升或下降运动而发生的改变,个别变化：空气块运动过程中，其本身的要素随时间的变化,局地变化：由于空气运动或其他原因，某固定地点的要素发生的变化,平流变化：由于空气水平运动，引起某地要素随时间的变化,影响气温局地变化的因素,平流变化,垂直运动,非绝热加热,对于短期、大尺度天气过程，可以忽略垂直运动和非绝热加热带来的温度变化,为风向与水平温度梯度之间的夹角,逆温：对流层中出现气温随高度增加而升高的现象大气层结稳定,造成逆温的条件有：辐射冷却、空气湍流混合、空气平流冷却、空气下沉增温、锋面逆温,辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温,湍流混合逆温：由于低层空气的湍流混合而形成的逆温,平流逆温：暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，形成逆温,下沉逆温：某层空气下沉，气压增大，厚度减小，这样气层顶部下沉的距离比底部下沉的距离大，顶部绝热增温多，形成逆温。,锋面逆温：冷暖空气交汇时上下层空气可能出现下低上高的情况,作业,1）干绝热、湿绝热、假绝热过程的概念，并简述他们的差异2）简述焚风的过程3）简述辐射逆温和下沉逆温的形成,大气的运动,有规则的平均运动无规则的湍流运动,坐标系的选择绝对坐标系相对坐标系,气压梯度力：周围空气介质作用在空气块表面上压力的合力G,水平方向,垂直方向,水平方向,等压线越密集，气压梯度力越大,垂直方向,垂直气压梯度力远大于水平方向，但水平气压梯度力引起的水平运动远大于垂直运动,地转偏向力：因地球自转使空气质点运动方向发生改变的现象，设想它是受到一个力的作用,水平分量的模,水平分量,f=2sin，称为地转参数,水平地转偏向力的性质：1、偏向力只能产生于空气运动之后，不能使静止空气运动2、纬度一定，风速越大，偏向力越大 风速一定，纬度越高，偏向力越大3、地转偏向力垂直于运动方向，北半球，偏向力指向风向的右边，南半球，偏向力指向风向的左边。偏向力只改变风向，不改变风速,摩擦力内摩擦力和外摩擦力,内摩擦力：两个气层之间通过湍流作用使上下层空气得以交换，又称作湍流摩擦力，取决于上下风层的矢量差和湍流强度。,摩擦力在近地面层(30-50m)最为显著，随高度增加而减小，12km以上，摩擦力可以忽略不计以12km为界，在此高度以下气层为行星边界层，以上为自由大气层,惯性离心力,外摩擦力：下垫面对空气运动的阻力，方向与空气运动相反,如果大气运动曲率半径较大（几公里到上千公里），该力远小于地转偏向力,大气运动方程：作用于空气微团上的力与其所产生的加速度之间的关系式,标准坐标系的大气运动方程,大气运动的尺度和分类,大尺度运动：气旋、反气旋、台风、大气长波等中尺度运动：飑线、小低涡小尺度：龙卷、雷暴,10-4 10-4 10-4 10-5 10-3 10-3 10-6,自由大气大尺度运动,若保留最大数量级10-3，可得到,地转平衡：气压梯度力和地转偏向力平衡,若保留10-4量级以上的项，可得到,水平运动,垂直运动,10-7 10-7 10-7 10-8 101 101 10-3,保留101项,中尺度运动,小尺度运动,大气运动方程的一般简化形式,坐标系变换 x,y,z,t x,y,p,t,空间,时间,个别变化,P坐标系中的运动方程,Z坐标下一般大气运动方程,转换公式中F用z替代,引入=gz,地转风：气压梯度力与水平地转偏向力达到平衡时，空气的等速直线运动,方向：背风而立，右手方向为高压,大小：与气压梯度力成正比,自由大气中，尤其是中纬度地区，风速与密度无关，仅与位势梯度有关,利用p、z坐标转换公式，地转风在p坐标下的公式为,