天氣學(xué)復(fù)習(xí)題

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1、第一章d1、站在轉(zhuǎn)動(dòng)的地球上觀測(cè)單位質(zhì)量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達(dá)式及意義如何？答：氣壓梯度力、地心引力、慣性離心力、重力、地轉(zhuǎn)偏向力及摩擦力的分析（1）、氣壓梯度力：當(dāng)氣壓分布不均勻時(shí)，單位質(zhì)量氣塊上受到的凈壓力稱為氣壓梯度力。表達(dá)式：拉普拉斯算子：-▽p為氣壓梯度，由氣壓分布不均勻造成。G的大小與ρ成反比，與▽p的大小成正比G的方向垂直等壓線，由高壓指向低壓（2）、地心引力：地球?qū)挝毁|(zhì)量的空氣塊所施加的萬有引力。表達(dá)式：其中：K：萬有引力常量，M：地球質(zhì)量，a：空氣塊到地心的距離大?。骸〔蛔?，常數(shù)方向：　指向地心。（3）.摩擦

2、力：?jiǎn)挝毁|(zhì)量空氣所受到的凈粘滯力。表達(dá)式：其中：為粘滯系數(shù)大氣為低粘性流體，一般只在行星邊界層（摩擦層）考慮摩擦作用，自由大氣中則忽略摩擦作用。（4）、視示力：由旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的加速作用而假想的力（慣性離心力、地轉(zhuǎn)偏向力）1.慣性離心力：觀測(cè)者站在旋轉(zhuǎn)地球外觀測(cè)單位質(zhì)量空氣塊所受到一個(gè)向心力的作用，但站在轉(zhuǎn)動(dòng)地球上（）觀測(cè)它的運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)它是靜止的（），這必然引入一個(gè)與向心力大小相同，方向相反的力，此力稱為慣性離心力。表達(dá)式：大?。号c緯圈半徑成正比，即：與緯度成反比；方向：在緯圈平面內(nèi)，垂直地軸指向外2.地轉(zhuǎn)偏向力(科氏力）觀測(cè)者站在旋轉(zhuǎn)地球上觀測(cè)單

3、位質(zhì)量空氣塊運(yùn)動(dòng)（），發(fā)現(xiàn)在北半球有一個(gè)向右偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉(zhuǎn)偏向力，又名科氏力。表達(dá)式：地轉(zhuǎn)偏向力的大?。海?）與相對(duì)速度

4、V

5、大小成正比（因角速度為常數(shù)）；當(dāng)

6、V

7、=0時(shí)，A=0，只有在做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，A才存在。（2）與速度夾角也成正比。水平地轉(zhuǎn)偏向力：大氣中垂直運(yùn)動(dòng)一般也較小，氣塊主要受x方向和y方向地轉(zhuǎn)偏向力，即：水平地轉(zhuǎn)偏向力的影響。地轉(zhuǎn)偏向力方向：與垂直地軸和速度方向垂直，只能改變氣塊的運(yùn)動(dòng)方向，不能改變其大小。在不考慮w和Az的情況下，在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向左側(cè)。

8、3.重力：地心引力與慣性離心力的合力。表達(dá)式：大?。弘S緯度增大而增大，因?yàn)閼T性離心力大小與緯度成反比，重力大小與慣性力離心力成反比。方向：垂直地球表面指向內(nèi)，原因是如果重力不與地球表面垂直，則在地表有分量，使氣塊移動(dòng)至分量為零。所以重力垂直于地表。因地球?yàn)闄E球體，重力與地面垂直，無指向赤道的分量。重力在赤道最小，極地最大。緯度45度海平面的重力加速度為：g=9.806m/s2重力是垂直方向上的，而大氣運(yùn)動(dòng)是準(zhǔn)水平的；科氏力始終垂直于速度方向，故只改變方向，不作功；所以，引起大氣運(yùn)動(dòng)的最重要作用是：由于壓力分布不均勻而產(chǎn)生的壓力梯度力（熱力作用引

9、起的）。d2、地轉(zhuǎn)偏向力與水平地轉(zhuǎn)偏向力有何相同與不同？地轉(zhuǎn)偏向力的大?。海?）與相對(duì)速度

10、V

11、大小成正比（因角速度為常數(shù)）；當(dāng)

12、V

13、=0時(shí)，A=0，只有在做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，A才存在。（2）與速度夾角也成正比。水平地轉(zhuǎn)偏向力：大氣中垂直運(yùn)動(dòng)一般也較小，氣塊主要受x方向和y方向地轉(zhuǎn)偏向力，即：水平地轉(zhuǎn)偏向力的影響。地轉(zhuǎn)偏向力方向：與垂直地軸和速度方向垂直，只能改變氣塊的運(yùn)動(dòng)方向，不能改變其大小。在不考慮w和Az的情況下，在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向左側(cè)。d3、科氏力是怎樣產(chǎn)生的，與速度的關(guān)系如何，南北半球有何

14、區(qū)別？觀測(cè)者站在旋轉(zhuǎn)地球上觀測(cè)單位質(zhì)量空氣塊運(yùn)動(dòng)（），發(fā)現(xiàn)在北半球有一個(gè)向右偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉(zhuǎn)偏向力，又名科氏力。表達(dá)式：（1）與相對(duì)速度

15、V

16、大小成正比（因角速度為常數(shù)）；當(dāng)

17、V

18、=0時(shí)，A=0，只有在做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，A才存在。（2）與速度夾角也成正比。在不考慮w和Az的情況下，在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運(yùn)動(dòng)方向左側(cè)。4、慣性離心力是如何產(chǎn)生的，如無地球自轉(zhuǎn)，此力存在否？(6)慣性離心力：在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中物體受到向心力的作用卻靜止。違反牛頓運(yùn)動(dòng)定律，從而引入此力以平衡向心力，使牛頓運(yùn)動(dòng)定律

19、成立。慣性離心力在緯圈平面內(nèi)，與向心力大小相等，方向相反。5、重力方向如何？與等高面是否垂直？海平面上重力如何？旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的重力：?jiǎn)挝毁|(zhì)量大氣所受到的地心引力與慣性離心力的合力。重力垂直于水平面，赤道最小，極地最大6、局地變化：固定位置（x0,y0，z0）上溫度隨時(shí)間的變化率。個(gè)別變化：氣塊在運(yùn)動(dòng)中其溫度隨時(shí)間的變化率。溫度平流變化：-V·▽hT氣塊在溫度水平分布不均勻的區(qū)域內(nèi)保持原有的溫度作水平運(yùn)動(dòng)而對(duì)局地溫度變化所提供的貢獻(xiàn)。-▽T溫度梯度由高溫指向低溫。當(dāng)-V·▽hT<0時(shí)，有冷平流，夾角為鈍角，風(fēng)從冷區(qū)吹向暖區(qū)，使局地溫度降低。當(dāng)-V

20、·▽hT>0時(shí)，有暖平流，夾角為銳角，風(fēng)從暖區(qū)吹向冷區(qū)，使局地溫度升高。對(duì)流變化：空氣垂直運(yùn)動(dòng)引起的局地溫度變化7、大尺度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)遵循什么規(guī)律？中緯度