《天氣學原理》復習題

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1、天氣學原理復習題1、站在轉(zhuǎn)動的地球上觀測單位質(zhì)量空氣所受到力有哪些？各作用力定義、表達式及意義如何？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：當氣壓分布不均勻時，單位質(zhì)量氣塊上受到的凈壓力稱為氣壓梯度力。表達式：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

2、大小：　不變，常數(shù)方向：　指向地心。（3）.摩擦力：單位質(zhì)量空氣所受到的凈粘滯力。表達式：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：觀測者站在旋轉(zhuǎn)地球外觀測單位質(zhì)量空氣塊所受到一個向心力的作用，但站在轉(zhuǎn)動地球上（）觀測它的運動，發(fā)現(xiàn)它是靜止的（），這必然引入一個與向心力大小相同，方向相反的力，此力稱為慣性離心力。表達式：大?。号c緯圈半徑成正比，即：與緯度成反

3、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）觀測者站在旋轉(zhuǎn)地球上觀測單位質(zhì)量空氣塊運動（），發(fā)現(xiàn)在北半球有一個向右偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉(zhuǎn)偏向力，又名科氏力。表達式：地轉(zhuǎn)偏向力的大小：（1）與相對速度

4、V

5、大小成正比（因角速度為常數(shù)）；當

6、V

7、=0時，A=0，只有在做相對運動時，A才存在。（2）與速度夾角也成正比。水平地轉(zhuǎn)偏向力：大氣中垂直運動一般也較小，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

8、運動方向，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)偏向力指向運動方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運動方向左側(cè)。3.重力：地心引力與慣性離心力的合力。表達式：24大?。弘S緯度增大而增大，因為慣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，使氣塊移動至分量為零。所以重力垂直于地表。因地球為橢球體，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

9、重力是垂直方向上的，而大氣運動是準水平的；科氏力始終垂直于速度方向，故只改變方向，不作功；所以，引起大氣運動的最重要作用是：由于壓力分布不均勻而產(chǎn)生的壓力梯度力（熱力作用引起的）。2、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?）與相對速度

10、V

11、大小成正比（因角速度為常數(shù)）；當

12、V

13、=0時，A=0，只有在做相對運動時，A才存在。（2）與速度夾角也成正比。水平地轉(zhuǎn)偏向力：大氣中垂直運動一般也較小，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

14、度方向垂直，只能改變氣塊的運動方向，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)偏向力指向運動方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運動方向左側(cè)。2、科氏力是怎樣產(chǎn)生的，與速度的關(guān)系如何，南北半球有何區(qū)別？觀測者站在旋轉(zhuǎn)地球上觀測單位質(zhì)量空氣塊運動（），發(fā)現(xiàn)在北半球有一個向右偏的力，在南半球向左偏的力。稱此力為地轉(zhuǎn)偏向力，又名科氏力。表達式：（1）與相對速度

15、V

16、大小成正比（因角速度為常數(shù)）；當

17、V

18、=0時，A=0，只有在做相對運動時，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，

19、在北半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運動方向右側(cè)，在南半球，地轉(zhuǎn)偏向力指向運動方向左側(cè)。3、大尺度系統(tǒng)運動遵循什么規(guī)律？244、質(zhì)量通量散度和速度散度定義。質(zhì)量散度形式的連續(xù)方程:速度散度形式的連續(xù)方程：不可壓縮流體的連續(xù)方程：單位時間通過固定的單位體積的質(zhì)量改變量，稱為質(zhì)量通量散度。大于零，表示凈流出，質(zhì)量減少；小于零，表示凈流入，質(zhì)量增加。稱為速度散度，表示流體在單位時間內(nèi)體積的相對膨脹率。大于零，體積膨脹，稱為輻散，表示流出；小于零，體積縮小，稱為輻合，表示流入。5、溫度平流（冷平流、暖平流）示意圖當時，稱為暖

20、平流，夾角為銳角，風從高溫吹向低溫；當時，稱為冷平流，夾角為鈍角，風從低溫吹向高溫。6、地轉(zhuǎn)風、梯度風、熱成風定義和性質(zhì)（方向）空氣塊直線運動，在水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡的作用下，風沿等壓線或等位勢線吹，背風而立氣壓高的在右。地轉(zhuǎn)風的物理本質(zhì)：水平氣壓梯度力和柯氏力平衡，風沿等壓線（等高線、等位勢線）吹，背風而立氣壓高在右。地轉(zhuǎn)風性質(zhì)1)地轉(zhuǎn)風是在不考慮摩擦力、加速度以及垂直速度的條件下，水平方向上氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏