題庫(動(dòng)力氣象概論)

1、動(dòng)力氣象學(xué)習(xí)題集難度分為：A-很難、B-較難、C-一般、D-容易一、填空1科氏力是一種（1），當(dāng)空氣微團(tuán)沿赤道向東運(yùn)動(dòng)時(shí)，科氏力的方向指向（2）；在赤道向北運(yùn)動(dòng)時(shí)，科氏力（2）?！局R(shí)點(diǎn)】：2.2【參考分】：4【難易度】：A【答案】：(1) 視示力(2) 天頂(3) 為零2. 控制大氣運(yùn)動(dòng)的基本物理定律有（1）、（2）、（3）和（4）?！局R(shí)點(diǎn)】：2.2-2.4【參考分】：8【難易度】：D【答案】：（1）牛頓第二定律（2）質(zhì)量守恒定律（3）熱力學(xué)能量守恒定律（4）氣體實(shí)驗(yàn)定律3在旋轉(zhuǎn)地球上，一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的空氣微團(tuán)所受的基本作用力(1)、(2)、(3)和(4)。 【知識(shí)點(diǎn)】：2.2【參考分】：8【

2、難易度】：D【答案】：(1) 氣壓梯度力(2) 科里奧利力(3) 慣性離心力(4) 摩擦力4科氏力是一種(1)，科氏力的方向始終與運(yùn)動(dòng)的方向(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：2.2【參考分】：4 【難易度】：D【答案】：(1) 視示力(2) 垂直5連續(xù)方程是（1）的數(shù)學(xué)表述。它表明（2）和（3）是相互制約的?！局R(shí)點(diǎn)】：2.3【參考分】：6【難易度】：A【答案】：(1) 質(zhì)量守恒定律定律(2) 密度(3) 風(fēng)場6平流時(shí)間尺度(1)，氣壓水平變動(dòng)的地轉(zhuǎn)尺度(2)?！局R(shí)點(diǎn)】：3.2【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) (2) 7中緯度大尺度運(yùn)動(dòng)具有以下基本性質(zhì)，即(1)、(2)、(3)、(4)和(5

3、)。 【知識(shí)點(diǎn)】：3.3【參考分】：10【難易度】：D【答案】：(1) 準(zhǔn)水平(2) 準(zhǔn)定常(3) 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡(4) 準(zhǔn)靜力平衡(5) 準(zhǔn)水平無輻散8寫出以下無量綱數(shù)的定義式，基別爾數(shù)(1)，羅斯貝數(shù)(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：3.4.【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) (2) 9任意高度z的氣壓可表示為(1)，其物理意義為(2)?！局R(shí)點(diǎn)】：4.1【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1) (2) 任意高度上的氣壓相當(dāng)精確地等于該高度以上單位截面積空氣柱的重量10建立P坐標(biāo)系的物理基礎(chǔ)是(1)，P坐標(biāo)系中靜力平衡方程的形式為(2)，連續(xù)方程的形式為(3)。【知識(shí)點(diǎn)】：4.14.3【參考

4、分】：6【難易度】：C【答案】：(1) 大氣的靜力平衡性質(zhì)(2) (3) 11P坐標(biāo)系中，地轉(zhuǎn)風(fēng)的表達(dá)式是(1)，地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度的表達(dá)式是(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【參考分】：4 【難易度】：D【答案】：(1) (2) 12700百帕地轉(zhuǎn)風(fēng)為東風(fēng)4,500百帕地轉(zhuǎn)風(fēng)為西風(fēng)8，則700-500百帕之間的熱成風(fēng)為(1)風(fēng)(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) 西(2) 1213地轉(zhuǎn)風(fēng)向隨高度增加逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與此相伴隨的溫度平流為(1)，地轉(zhuǎn)風(fēng)向隨高度增加順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與此相伴隨的溫度平流為(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【參考分】：4 【難易度】：C【答案】：(1) 冷平

5、流(2) 暖平流14建立熱成風(fēng)關(guān)系的物理基礎(chǔ)是（1）和（2）。【知識(shí)點(diǎn)】：5.3 【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1) 地轉(zhuǎn)平衡(2) 靜力平衡15所謂力管是指（1），力管存在的充要條件是（2）?！局R(shí)點(diǎn)】：6.1【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) 間隔一個(gè)單位的等壓面和等比容面相交割成的管子(2) 大氣的斜壓性16環(huán)流和渦度都是描述流體渦旋運(yùn)動(dòng)的物理量，前者是對(duì)流體渦旋運(yùn)動(dòng)的(1)度量，后者是對(duì)流體渦旋運(yùn)動(dòng)的(2)度量。 【知識(shí)點(diǎn)】：6.16.3【參考分】：4【難易度】：D【答案】：(1) 宏觀(2) 微觀17相對(duì)渦度在自然坐標(biāo)系中的表達(dá)式是(1)。 【知識(shí)點(diǎn)】：6.3【參

6、考分】：2【難易度】：B【答案】：(1) 18大氣中的四種基本能量形式是(1)、(2)、(3)和(4)。 【知識(shí)點(diǎn)】：7.1【參考分】：8【難易度】：D【答案】：(1) 內(nèi)能(2) 位能(3) 動(dòng)能(4) 潛熱能19在大氣行星邊界層中，近地面層又稱為(1)，上部摩擦層又稱為(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：8.1【參考分】：4【難易度】：D【答案】：(1) 常值通量層(2) ?？寺鼘?0在?？寺鼘又?，風(fēng)速隨高度增加(1)，風(fēng)向隨高度增加(2)。 【知識(shí)點(diǎn)】：8.2【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) 增大(2) 順轉(zhuǎn)21定常情況下，埃克曼層中的三力平衡是指(1)、(2)、和(3)之間的平衡。 【知

7、識(shí)點(diǎn)】：8.3【參考分】：6【難易度】：D【答案】：(1) 水平氣壓梯度力(2) 科里奧利力(3) 湍流粘性應(yīng)力22理查孫數(shù)是湍流運(yùn)動(dòng)發(fā)展的重要判據(jù)，其定義式為=(1)。 【知識(shí)點(diǎn)】：8.5【參考分】：2【難易度】：B【答案】：(1) 23旋轉(zhuǎn)層結(jié)大氣中可能出現(xiàn)的四種基本波動(dòng)是（1）、（2）、（3）和（4）。【知識(shí)點(diǎn)】：9.1【參考分】：8【難易度】：D【答案】：(1) 聲波(2) 重力波(3) 慣性波(4) 羅斯貝波24聲波是由大氣的（1）造成的，重力內(nèi)波生成的必要條件是大氣層結(jié)（2）。【知識(shí)點(diǎn)】：9.3【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) 可壓縮性(2) 是穩(wěn)定的25大氣中兩種存在

8、兩種最基本的動(dòng)力學(xué)過程，即（1）過程和（2）過程。【知識(shí)點(diǎn)】：10.2【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) 地轉(zhuǎn)適應(yīng)(2) 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)演變26Rossby變形半徑的表達(dá)式為(1)，當(dāng)初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度為(2)時(shí)，風(fēng)場向氣壓場適應(yīng)。【知識(shí)點(diǎn)】：10.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1) (2) 27正壓適應(yīng)過程的物理機(jī)制是（1），適應(yīng)的速度主要依賴于（2）和（3）?！局R(shí)點(diǎn)】：10.3【參考分】：6【難易度】：A【答案】：(1) 重力慣性外波對(duì)初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)能量的頻散(2) 重力慣性外波的群速（3）初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度和強(qiáng)度28第一、二類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的條件分別是（1）和

9、（2）?！局R(shí)點(diǎn)】：11.1【參考分】：4【難易度】：A【答案】：(1) (2) 29根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論，平流過程總是對(duì)地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起（1）作用，而疊置在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)水平環(huán)流上的二級(jí)環(huán)流總是對(duì)地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起（2）作用?！局R(shí)點(diǎn)】：11.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1) 破壞(2) 維持30根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)位勢傾向方程，高空槽前為正渦度平流區(qū)，等壓面位勢高度會(huì)（1），槽區(qū)有冷平流，有利于槽（2）?！局R(shí)點(diǎn)】：11.3【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1) 降低(2) 加深31根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)位勢傾向方程，高空槽脊系統(tǒng)的移動(dòng)是由（1）平流造成的，而高空槽脊系統(tǒng)的發(fā)展是由（2）平流造成的。

10、【知識(shí)點(diǎn)】：11.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1) 渦度(2) 溫度32根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程，正渦度平流隨高度增加，有利于產(chǎn)生（1）運(yùn)動(dòng)，冷平流有利于產(chǎn)生（2）運(yùn)動(dòng)?！局R(shí)點(diǎn)】：11.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1) 上升(2) 下沉33正壓不穩(wěn)定的必要條件為（1），正壓不穩(wěn)定擾動(dòng)發(fā)展的能量來自（2）。【知識(shí)點(diǎn)】：12.3【參考分】：4【難易度】：A【答案】：(1) (2) 基本緯向氣流的平均動(dòng)能34正壓不穩(wěn)定是發(fā)生在具有（1）切變基流中的長波不穩(wěn)定，斜壓不穩(wěn)定是發(fā)生在具有（2）切變基流中的長波不穩(wěn)定。 【知識(shí)點(diǎn)】：12.312.4【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(

11、1) 水平(2) 垂直35斜壓適應(yīng)過程的物理機(jī)制是（1），適應(yīng)的速度主要依賴于（2）和（3）?！局R(shí)點(diǎn)】：12.4【參考分】：6【難易度】：B【答案】：(1) 重力慣性內(nèi)波對(duì)初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)能量的頻散(2) 重力慣性內(nèi)波的群速(3) 初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度和強(qiáng)度36根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)斜壓兩層模式的分析結(jié)果，影響斜壓不穩(wěn)定的主要因子是（1）、（2）、（3）和（4）?！局R(shí)點(diǎn)】：12.4【參考分】：8【難易度】：A【答案】：(1) 波長(2) 垂直風(fēng)切變(3) 靜力穩(wěn)定度(4) 效應(yīng)37正壓不穩(wěn)定擾動(dòng)發(fā)展的能量來自（1），斜壓不穩(wěn)定擾動(dòng)發(fā)展的能量來自（2）?！局R(shí)點(diǎn)】：12.312.4【參考分】：4【難易

12、度】：B【答案】：(1) 基本緯向氣流的平均動(dòng)能(2) 有效位能的釋放二、判斷題38. 局地直角坐標(biāo)系中、軸的方向在空間中是固定不變的。( )【知識(shí)點(diǎn)】2.6【參考分】2 【難易度】C【答案】：39. 局地直角坐標(biāo)系保持了球坐標(biāo)系的標(biāo)架方向，但忽略了球面曲率的影響。 ( )【知識(shí)點(diǎn)】2,6【參考分】2【難易度】C【答案】：40. 在極區(qū)采用局地直角坐標(biāo)系是不適宜的。( )【知識(shí)點(diǎn)】2.6【參考分】2【難易度】B【答案】：41. Rossby數(shù)可以表示為相對(duì)渦度與牽連渦度之比。( )【知識(shí)點(diǎn)】3.4【參考分】2【難易度】B【答案】：42. 等壓面圖上等高線與等溫線重合,此大氣一定是正壓的。( )

13、【知識(shí)點(diǎn)】4.2【參考分】2【難易度】D【答案】：43. 等壓面圖上等高線愈密集的地區(qū)水平氣壓梯度力愈大。( )【知識(shí)點(diǎn)】4.2【參考分】2【難易度】D【答案】：44. 等壓面上氣壓處處相等，因此等壓面上的水平氣壓梯度力處處為零。( )【知識(shí)點(diǎn)】4.3【參考分】2【難易度】C【答案】：45. 定常流場中流線與軌跡相重合。 ( )【知識(shí)點(diǎn)】5.1【參考分】2【難易度】D【答案】：46. 對(duì)于氣旋性流動(dòng)，梯度風(fēng)速比地轉(zhuǎn)風(fēng)速要小。( )【知識(shí)點(diǎn)】5.2【參考分】2【難易度】A【答案】：47. 對(duì)于反氣旋性流動(dòng)，梯度風(fēng)速比地轉(zhuǎn)風(fēng)速要大。( )【知識(shí)點(diǎn)】5.2【參考分】2【難易度】A【答案】：48. 大

14、氣的斜壓性是地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度改變的充分與必要條件。( )【知識(shí)點(diǎn)】5.3【參考分】2【難易度】D【答案】：49. 等壓面圖上等溫線愈密集的地區(qū)大氣的斜壓性愈強(qiáng)。( )【知識(shí)點(diǎn)】5.3【參考分】2【難易度】D【答案】：50. 坐標(biāo)系渦度方程中不含力管項(xiàng)，因此大氣的斜壓性對(duì)渦度變化的沒有作用。( )【知識(shí)點(diǎn)】6.6【參考分】2【難易度】A【答案】：51. 大氣運(yùn)動(dòng)不可能在嚴(yán)格的地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡條件下進(jìn)行。( )【知識(shí)點(diǎn)】7.2【參考分】2【難易度】C【答案】：52. 斜壓性愈強(qiáng)，層結(jié)愈不穩(wěn)定，大氣中的有效位能愈充沛。( )【知識(shí)點(diǎn)】7.4【參考分】2【難易度】D【答案】：53. 大氣中絕大部分全位能

15、不能用來轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。( )【知識(shí)點(diǎn)】7.4【參考分】2【難易度】D【答案】：54. 埃克曼層中風(fēng)總有指向低壓一側(cè)的分量。( )【知識(shí)點(diǎn)】8.2【參考分】2【難易度】D【答案】：55. 低壓區(qū)一定有水平輻合，高壓區(qū)一定有水平輻散。( )【知識(shí)點(diǎn)】8.3【參考分】2【難易度】A【答案】：56. 頻散波的相速與群速一定不等。( )【知識(shí)點(diǎn)】9.1【參考分】2【難易度】D【答案】： 57. Boussinesq近似只適用于大氣淺層運(yùn)動(dòng)。( )【知識(shí)點(diǎn)】9.4【參考分】2【難易度】D【答案】：58. 采用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似不可能濾去所有快波。( )【知識(shí)點(diǎn)】9.7【參考分】2【難易度】A【答案】：59. 若正壓

16、大氣中，非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)充滿全球，此種情形無地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程。( )【知識(shí)點(diǎn)】10.3【參考分】2【難易度】A【答案】：60. 描寫準(zhǔn)地轉(zhuǎn)渦旋運(yùn)動(dòng)的演變發(fā)展，可以不考慮水平輻合輻散的影響。( )【知識(shí)點(diǎn)】11.2【參考分】2【難易度】A【答案】：61. 斜壓大氣中的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)不可能是純水平運(yùn)動(dòng)。 ( )【知識(shí)點(diǎn)】11.3【參考分】2【難易度】C【答案】：62. 正壓地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程中,渦度與散度隨時(shí)間變化很大,但位勢渦度總是不變。( )【知識(shí)點(diǎn)】11.3【參考分】2【難易度】B【答案】：63. 平流過程總是對(duì)地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起破壞作用。( )【知識(shí)點(diǎn)】11.3【參考分】2【難易度】C【答案】：64. 疊置

17、在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)水平環(huán)流上的二級(jí)環(huán)流總是對(duì)地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起恢復(fù)和維持作用。( )【知識(shí)點(diǎn)】11.4【參考分】2【難易度】B【答案】：65. 斜壓不穩(wěn)定是中緯度天氣尺度擾動(dòng)發(fā)展最主要的物理機(jī)制。( )【知識(shí)點(diǎn)】11.4【參考分】2【難易度】C【答案】：66. 斜壓不穩(wěn)定波的增長率與鉛直風(fēng)切變有關(guān),與波數(shù)無關(guān)。( )【知識(shí)點(diǎn)】12.4【參考分】2【難易度】C【答案】：67. 只要大氣是斜壓的,就一定會(huì)產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定。 ( )【知識(shí)點(diǎn)】12.4【參考分】2【難易度】C【答案】：三、名詞解釋68. 薄層近似【知識(shí)點(diǎn)】：2.5【參考分】 5 【難易度】：B【答案】：大氣中90以上的質(zhì)量集中在離地表的一薄層中

18、，其有效厚度約為幾十公里，遠(yuǎn)比地球平均半徑小，因此可取。其中是地球半徑，是離地表的鉛直高度。球坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)方程中，當(dāng)處于系數(shù)地位時(shí)用來代替，當(dāng)處于系數(shù)地位時(shí)用z來代替，這一近似郭曉嵐稱之為薄層近似。69. 尺度分析法【知識(shí)點(diǎn)】：3.1【參考分】 5【難易度】：C【答案】：尺度分析法是一種對(duì)物理方程進(jìn)行分析和簡化的有效方法。尺度分析法是依據(jù)表征某類運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值，估計(jì)大氣運(yùn)動(dòng)方程中各項(xiàng)量級(jí)大小的一種方法。根據(jù)尺度分析的結(jié)果，結(jié)合物理上考慮，略去方程中量級(jí)較小的項(xiàng)，便可得到簡化方程，并可分析運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的某些基本性質(zhì)。70. 平面近似【知識(shí)點(diǎn)】：3.3【參考分】 5【難易

19、度】：B【答案】：1 當(dāng)處于系數(shù)地位不被微商時(shí)，??；2 當(dāng)處于對(duì)求微商地位時(shí)，取。采用平面近似后，用局地直角坐標(biāo)系討論大尺度運(yùn)動(dòng)將是方便的。雖然由于球面效應(yīng)引起的曲率項(xiàng)被忽略了，但球面效應(yīng)引起的隨緯度的變化對(duì)大尺度運(yùn)動(dòng)的作用卻部分保留下來了。71. 羅斯貝數(shù)【知識(shí)點(diǎn)】：3.3【參考分】 5【難易度】：B【答案】：羅斯貝數(shù)的定義式為，它代表水平慣性力與水平科里奧利力的尺度之比。羅斯貝數(shù)的大小主要決定于運(yùn)動(dòng)的水平尺度。對(duì)于中緯大尺度運(yùn)動(dòng)，科里奧利力不能忽略不計(jì)，對(duì)于小尺度運(yùn)動(dòng)，科里奧利力可忽略不計(jì)。72. 地轉(zhuǎn)風(fēng)【知識(shí)點(diǎn)】：5.2【參考分】 5【難易度】：D【答案】：等壓線為一族平行的直線（）時(shí)的

20、平衡流場稱為地轉(zhuǎn)風(fēng)場，或稱為地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中，水平氣壓梯度力與科里奧利力相平衡。地轉(zhuǎn)風(fēng)的方向與等壓線相平行，在北半球（0），高壓在速度方向右側(cè)，低壓在速度方向左側(cè)；地轉(zhuǎn)風(fēng)大小與水平氣壓梯度成正比，與密率和緯度的正弦成反比。地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系的重要性在于揭示了大尺度運(yùn)動(dòng)中風(fēng)場和水平氣壓場之間的基本關(guān)系。73. 熱成風(fēng)【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【參考分】 5【難易度】：C【答案】：熱成風(fēng)定義為鉛直方向上兩等壓面上地轉(zhuǎn)風(fēng)的矢量差。熱成風(fēng)方向與等平均溫度線（即等厚度線）平行，在北半球暖區(qū)在熱成風(fēng)方向右側(cè)，冷區(qū)在熱成風(fēng)方向左側(cè)；熱成風(fēng)大小與平均溫度梯度成正比，與緯度的正弦成反比。熱成風(fēng)關(guān)系的重要性就在于具體地揭示

21、了靜力平衡大尺度運(yùn)動(dòng)中風(fēng)場、氣壓場、溫度場之間的關(guān)系。74. 正壓大氣【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【參考分】 5【難易度】：D【答案】：密度的空間分布只依賴于氣壓的大氣狀態(tài)稱作正壓大氣。正壓大氣中等壓面、等密度、等溫面重合在一起。在靜力平衡條件下，正壓大氣中各等壓面相互平行，因而某一等壓面在空間的傾斜狀態(tài)可以代表所有等壓面的傾斜狀態(tài)。75. 地轉(zhuǎn)偏差【知識(shí)點(diǎn)】：5.4【參考分】 5【難易度】：B【答案】：實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)的矢量差定義為地轉(zhuǎn)偏差。地轉(zhuǎn)偏差用表示，則。地轉(zhuǎn)偏差和水平加速度方向相垂直，在北半球指向水平加速度的左側(cè)，地轉(zhuǎn)偏差的大小和水平加速度成正比，和緯度的正弦成反比。地轉(zhuǎn)偏差雖然很小，但對(duì)大氣運(yùn)

22、動(dòng)的演變卻起著極為重要的作用。76. 開爾文環(huán)流定理【知識(shí)點(diǎn)】：6.1【參考分】 5【難易度】：C【答案】：根據(jù)絕對(duì)環(huán)流定理，絕對(duì)環(huán)流的加速度等于環(huán)線包圍力管的代數(shù)和。對(duì)于正壓大氣，由于比容、密度僅是氣壓的函數(shù)，力管項(xiàng)等于零，因此，正壓大氣中絕對(duì)環(huán)流守恒。這一結(jié)論稱為Kelvin環(huán)流定理。77. 位勢渦度【知識(shí)點(diǎn)】：6.7【參考分】 5【難易度】：A【答案】：位勢渦度簡稱位渦，位渦是一個(gè)同時(shí)描寫大氣熱力狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的綜合物理量，在某種意義上可以理解為渦旋強(qiáng)度與其有效厚度之比的度量。在絕熱無摩擦條件下，位渦具有守恒性質(zhì)。78. 有效位能【知識(shí)點(diǎn)】：7.4【參考分】 5【難易度】：C【答案】：大

23、氣現(xiàn)有狀態(tài)下的全位能與經(jīng)過絕熱調(diào)整后達(dá)到層結(jié)穩(wěn)定、等壓面等溫面重合且呈水平分布狀態(tài)（這一狀態(tài)稱為參考狀態(tài)）時(shí)尚存的全位能之差，定義為有效位能。大氣的斜壓性越強(qiáng)，層結(jié)越不穩(wěn)定時(shí)，有效位能越充沛。79. 大氣行星邊界層【知識(shí)點(diǎn)】：8.1【參考分】 5【難易度】：D【答案】：接近地球表面的厚度約為11.5km的一層大氣稱為大氣行星邊界層。邊界層大氣直接受到下墊面的熱力作用和動(dòng)力作用，具有強(qiáng)烈的湍流運(yùn)動(dòng)特征和不同于自由大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。80. 旋轉(zhuǎn)減弱【知識(shí)點(diǎn)】：8.3【參考分】 5【難易度】：B【答案】：在旋轉(zhuǎn)大氣中，由?？寺鼘幽Σ凛椇蠌?qiáng)迫造成的二級(jí)環(huán)流大大加強(qiáng)了行星邊界層與自由大氣之間的動(dòng)量交換，使

24、得自由大氣中的渦旋系統(tǒng)強(qiáng)度快速減弱，這種現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)減弱。81. ?？寺槲局R(shí)點(diǎn)】：8.3【參考分】 5【難易度】：B【答案】：由于湍流摩擦作用，?？寺鼘又酗L(fēng)有指向低壓一側(cè)的分量，在低壓上空產(chǎn)生輻合上升運(yùn)動(dòng)，同理在高壓上空產(chǎn)生輻散下沉運(yùn)動(dòng)，這種上升下沉運(yùn)動(dòng)在邊界層頂達(dá)到最強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱為稱為?？寺槲?。82. 波包跡【知識(shí)點(diǎn)】：9.1【參考分】 5【難易度】：C【答案】：在實(shí)際大氣中，一個(gè)瞬變擾動(dòng)可以看成是由許多不同振幅、不同頻率的簡諧波疊加而成的，這種合成波稱為波群或波包。這種合成波列振幅的包絡(luò)線稱為波包跡，其傳播的速度稱為群速。83. 拉姆波【知識(shí)點(diǎn)】：9.3【參考分】 5【難易度】：

25、A【答案】：受地球旋轉(zhuǎn)作用影響，在靜力平衡大氣中只沿水平方向傳播的特殊聲波，稱為拉姆波。與純水平聲波不同，拉姆波是一種水平尺度較大的頻散快波。拉姆波屬于外波型波動(dòng)，其擾動(dòng)氣壓隨高度按指數(shù)減小，但擾動(dòng)速度隨高度幾乎不改變。84. Boussinesq近似【知識(shí)點(diǎn)】：9.5【參考分】 5【難易度】：A【答案】：近似對(duì)于淺層運(yùn)動(dòng)，如果在運(yùn)動(dòng)方程中部分考慮密度擾動(dòng)的影響，即只保留與重力相耦合的密度擾動(dòng)項(xiàng)；連續(xù)方程中忽略密度擾動(dòng)影響，簡化為不可壓縮形式；熱力學(xué)能量方程保留密度擾動(dòng)影響，只保留膨脹的作用，即取；這種近似叫作包辛內(nèi)斯克近似。85. 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似【知識(shí)點(diǎn)】：11.1【參考分】 5【難易度】：B【

26、答案】：準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似是為了合理地描寫中緯天氣尺度的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而引入的一種動(dòng)力學(xué)近似，其含義為除散度項(xiàng)外，方程中的水平速度和渦度都取為地轉(zhuǎn)風(fēng)和地轉(zhuǎn)渦度。取準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似后得到的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程組既突出了中緯度大尺度運(yùn)動(dòng)的的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)性質(zhì)，又保留了維持準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡所必須的水平輻合輻散，而且很好地保持了運(yùn)動(dòng)的若干整體性質(zhì)，因此能夠更為合理地描寫中緯大型天氣演變過程。86. 正壓不穩(wěn)定【知識(shí)點(diǎn)】：12.3【參考分】 5【難易度】：C【答案】：發(fā)生在具有水平切變基本緯向氣流中的長波不穩(wěn)定稱為正壓不穩(wěn)定，正壓不穩(wěn)定的必要條件是基本緯向氣流的絕對(duì)渦度在區(qū)間內(nèi)存在極值，擾動(dòng)發(fā)展的能量來自基本緯向氣流的平均動(dòng)能。87. 斜壓不穩(wěn)

27、定【知識(shí)點(diǎn)】：12.4【參考分】 5【難易度】：C【答案】：發(fā)生在具有垂直切變基本緯向氣流中的長波不穩(wěn)定稱為斜壓不穩(wěn)定，長波的斜壓不穩(wěn)定與垂直風(fēng)切變和波長有關(guān)，最不穩(wěn)定波長約為。擾動(dòng)發(fā)展的能量主要來自來自有效位能的釋放，斜壓不穩(wěn)定是中緯度天氣尺度擾動(dòng)發(fā)生發(fā)展的主要物理機(jī)制。四、問答題88什么是尺度分析法？對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)方程組進(jìn)行尺度分析有何意義？【知識(shí)點(diǎn)】：3.1【參考分】 10【難易度】：C【答案】： 尺度分析法是依據(jù)表征某類運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值，估計(jì)大氣運(yùn)動(dòng)方程中各項(xiàng)量級(jí)大小的一種方法。根據(jù)尺度分析的結(jié)果，結(jié)合物理上考慮，略去方程中量級(jí)較小的項(xiàng)，便可得到簡化方程，并可分

28、析運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的某些基本性質(zhì)。89何謂平面近似？取平面近似有何意義？【知識(shí)點(diǎn)】：3.3【參考分】 10【難易度】：B【答案】：平面近似的主要內(nèi)容是：1.當(dāng)處于系數(shù)地位不被微商時(shí)，取；2.當(dāng)處于對(duì)求微商地位時(shí)，取。采用平面近似后，用局地直角坐標(biāo)系討論大尺度運(yùn)動(dòng)將是方便的。雖然由于球面效應(yīng)引起的曲率項(xiàng)被忽略了，但球面效應(yīng)引起的隨緯度的變化對(duì)大尺度運(yùn)動(dòng)的作用卻部分保留下來了。90何謂P坐標(biāo)系，P坐標(biāo)系的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？【知識(shí)點(diǎn)】：4.3【參考分】 10【難易度】：D【答案】：用氣壓作為鉛直坐標(biāo)變量的坐標(biāo)系稱為坐標(biāo)系，大氣的靜力平衡性質(zhì)是建立坐標(biāo)系的物理基礎(chǔ)。坐標(biāo)系的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）坐標(biāo)系中的大氣運(yùn)動(dòng)

29、方程組具有較簡單的形式，例如氣壓梯度力項(xiàng)成為線性項(xiàng)，連續(xù)方程，成了一個(gè)診斷方程。（2）坐標(biāo)系適合日常氣象業(yè)務(wù)工作的需要，采用 坐標(biāo)系方程組進(jìn)行診斷計(jì)算與分析十分方便。坐標(biāo)系的主要缺點(diǎn)是不能正確地給出下邊界條件，難以考慮地形對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的作用和影響。此外，對(duì)于小尺度運(yùn)動(dòng)不滿足靜力平衡條件，自然不能用坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)方程組來描述它們的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。91什么是正壓大氣？正壓大氣具有哪些基本性質(zhì)?【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【參考分】 10【難易度】：C【答案】：密度的空間分布只依賴于氣壓的大氣狀態(tài)稱作正壓大氣。正壓大氣中等壓面、等密度、等溫面重合在一起。在靜力平衡條件下，正壓大氣中各等壓面相互平行，因而某一等壓面在空間的

30、傾斜狀態(tài)可以代表所有等壓面的傾斜狀態(tài)。正壓大氣中等壓面坡度不隨高度變化，因此地轉(zhuǎn)風(fēng)也不隨高度變化。92何謂地轉(zhuǎn)偏差？它對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的演變發(fā)展有何重要作用?【知識(shí)點(diǎn)】：5.4【參考分】 10【難易度】：C【答案】：為了量度實(shí)際風(fēng)偏離地轉(zhuǎn)風(fēng)的程度，我們將實(shí)際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)的矢量差定義為地轉(zhuǎn)偏差。地轉(zhuǎn)偏差用表示，則。地轉(zhuǎn)偏差雖然很小，但對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的演變卻起著極為重要的作用。有地轉(zhuǎn)偏差時(shí)，空氣微團(tuán)才可能作穿越等壓線運(yùn)動(dòng)，從而引起質(zhì)量重新分布，造成氣壓場和風(fēng)場的變化，所以地轉(zhuǎn)偏差是天氣系統(tǒng)演變的一個(gè)動(dòng)力因子；地轉(zhuǎn)偏差對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的制造和轉(zhuǎn)換起著重要作用；地轉(zhuǎn)偏差對(duì)水平散度和鉛直運(yùn)動(dòng)也有重要意義。93靜力平衡

31、條件下的能量形式和能量關(guān)系有何特點(diǎn)？【知識(shí)點(diǎn)】：7.3【參考分】 10【難易度】：C【答案】： 在靜力平衡條件下，一個(gè)從海平面延伸至大氣上界的鉛直氣柱中的內(nèi)能和位能成成正比，其比率近似等于；靜力平衡條件下，為了保持總能量守恒性質(zhì)，動(dòng)能必須重新定義為水平速度的；靜力平衡條件下，動(dòng)能與全位能之間的轉(zhuǎn)換是通過冷暖空氣的垂直運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。94什么是大氣行星邊界層？大氣行星邊界層可分為幾個(gè)層次？說明各層次的主要特點(diǎn)。【知識(shí)點(diǎn)】：8.1【參考分】 10【難易度】B：【答案】：接近地球表面的厚度約為11.5km的一層大氣稱為大氣行星邊界層。邊界層大氣直接受到下墊面的熱力作用和動(dòng)力作用，具有強(qiáng)烈的湍流運(yùn)動(dòng)特征

32、和不同于自由大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。大氣行星邊界層自下而上分為貼地層、近地面層和?？寺鼘?。貼地層中平均風(fēng)速為零。在近地面層中風(fēng)速隨高度呈對(duì)數(shù)分布，湍流對(duì)動(dòng)量、熱量、水汽的鉛直輸送通量幾乎不隨高度改變，所以又稱為常值通量層。埃克曼層中風(fēng)隨高度呈?？寺菥€分布，湍流粘性應(yīng)力和科里奧利力、水平氣壓梯度力幾乎同等重要，而且這三個(gè)力基本上相平衡。95試從物理上說明埃克曼抽吸產(chǎn)生的原因和所起的作用?！局R(shí)點(diǎn)】：8.3【參考分】 10【難易度】：【答案】：B 由于湍流摩擦作用，?？寺鼘又酗L(fēng)有指向低壓一側(cè)的分量，在低壓上空產(chǎn)生輻合上升運(yùn)動(dòng)，同理在高壓上空產(chǎn)生輻散下沉運(yùn)動(dòng)，這種上升下沉運(yùn)動(dòng)在邊界層頂達(dá)到最強(qiáng)，這種現(xiàn)象稱

33、為稱為埃克曼抽吸。?？寺槲?yīng)與一般湍流擴(kuò)散過程相比，是使地轉(zhuǎn)渦旋衰減的更有效的機(jī)制。96什么是地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程？什么是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)演變過程？簡述這兩種過程的基本特征?！局R(shí)點(diǎn)】：10.2【參考分】 10【難易度】：D【答案】： 地轉(zhuǎn)平衡態(tài)遭到破壞后，通過風(fēng)場和氣壓場之間的相互調(diào)整和相互適應(yīng)，重新建立起新的地轉(zhuǎn)平衡態(tài)的過程，稱作地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程。準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡態(tài)的緩慢變化（演變）過程，稱作準(zhǔn)地轉(zhuǎn)演變過程。地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程是一種快過程，位勢運(yùn)動(dòng)顯著，運(yùn)動(dòng)基本上是線性的；準(zhǔn)地轉(zhuǎn)演變過程是一種慢過程，運(yùn)動(dòng)具有準(zhǔn)渦旋性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)是非線性的。97第一類和第二類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的條件是什么？各有何特點(diǎn)？【知識(shí)點(diǎn)】：11.1【參考

34、分】 10【難易度】：C【答案】：第一類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的條件是，這類運(yùn)動(dòng)的水平尺度小于地球半徑，相當(dāng)于天氣尺度運(yùn)動(dòng)。其鉛直速度量級(jí)遠(yuǎn)比由連續(xù)方程分析出來的要?。凰缴⒍缺葴u度小一個(gè)量級(jí)以上，運(yùn)動(dòng)具有顯著的渦旋性質(zhì)；運(yùn)動(dòng)的水平尺度、鉛直尺度和靜力穩(wěn)定度是相互依賴的，層結(jié)是高度穩(wěn)定的。第二類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的條件是或，其水平尺度與地球半徑相當(dāng)，這類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)指的是中緯度行星尺度運(yùn)動(dòng)，其鉛直速度的量級(jí)僅與水平速度尺度成正比，與水平尺度無關(guān)；水平散度與渦度的量級(jí)相同；渦度方程中散度與項(xiàng)基本相平衡，運(yùn)動(dòng)具有準(zhǔn)定常性；靜力穩(wěn)定度與水平速度尺度無關(guān)。99由準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程診斷出地面低壓中心上空有上升運(yùn)動(dòng)，試從物理上

35、說明這是維持靜力平衡和準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡所必需的?！局R(shí)點(diǎn)】：11.3【參考分】 10【難易度】：B【答案】： 低壓中心上空槽前為正相對(duì)渦地轉(zhuǎn)平流，將使該地區(qū)氣旋性渦度增加。由于地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度與位勢高度水平拉普拉斯成正比，要維持渦度變化是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的，則該地區(qū)位勢高度應(yīng)降低，這意味著等壓渦面間厚度應(yīng)減小，要維持準(zhǔn)靜力平衡，這時(shí)等壓面間平均溫度也應(yīng)降低。因?yàn)榈孛娴蛪褐行牡剞D(zhuǎn)溫度平流很小，不能造成氣柱中溫度降低，所以絕熱條件下氣柱溫度降低，只能依賴于絕熱冷卻作用，即依賴于上升運(yùn)動(dòng)。由此可見，當(dāng)相對(duì)渦度地轉(zhuǎn)平流隨高度變化時(shí)，出現(xiàn)鉛直運(yùn)動(dòng)是必然的，如果沒有這種鉛直運(yùn)動(dòng)，不僅上相對(duì)渦度發(fā)生變化時(shí)不能維持地轉(zhuǎn)平衡，而且氣

36、層內(nèi)有溫度變化時(shí)也不能維持靜力平衡。100在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)環(huán)流上必疊加有二級(jí)環(huán)流，試說明這種二級(jí)環(huán)流產(chǎn)生的原因是什么？有何重要作用？【知識(shí)點(diǎn)】：11.3【參考分】 10【難易度】：B【答案】：斜壓大氣中不僅存在渦度平流，而且存在溫度平流，這些平流過程總是對(duì)地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起破壞作用。平衡被破壞后必然激發(fā)出水平輻合輻散和鉛直運(yùn)動(dòng)，從而形成鉛直面上的二級(jí)環(huán)流。這種疊加在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)環(huán)流之上的二級(jí)環(huán)流通過水平輻合輻散對(duì)渦度場進(jìn)行調(diào)整，通過鉛直運(yùn)動(dòng)對(duì)溫度場進(jìn)行調(diào)整，由此建立起新的地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡。因此，這種疊加在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)環(huán)流之上的二級(jí)環(huán)流是維持地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡所必須的，即總是對(duì)平流過程對(duì)地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡的破壞

37、起補(bǔ)償作用。101對(duì)于正壓適應(yīng)過程，適應(yīng)結(jié)果與初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度有何關(guān)系【知識(shí)點(diǎn)】：12.3【參考分】 10【難易度】：C【答案】：1初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度越越大，完成適應(yīng)所需的時(shí)間越長。2. 若初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度遠(yuǎn)大于臨界水平尺度，主要是風(fēng)場向氣壓場適應(yīng)，若初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)的水平尺度遠(yuǎn)小于臨界水平尺度，主要是氣壓場向風(fēng)場適應(yīng)。102斜壓不穩(wěn)定波具有哪些的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？并說明這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于斜壓擾動(dòng)的不穩(wěn)定增長是十分有利的。【知識(shí)點(diǎn)】：12.4【參考分】 10【難易度】：B【答案】： 1流場擾動(dòng)的振幅隨高度增強(qiáng)，同時(shí)槽脊線隨高度是向西傾斜的。2溫度場擾動(dòng)（）的位相落后于流場擾動(dòng)的位相，

38、即溫度槽落后于流場槽（氣壓槽）。3在平均層上（第2層），槽前脊后有上升運(yùn)動(dòng)，槽后脊前有下沉運(yùn)動(dòng)，如果考慮到溫度場擾動(dòng)的特點(diǎn)，也可以說暖空氣是上升的，冷空氣是下沉的。以上斜壓不穩(wěn)定波結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使得槽區(qū)為冷平流，脊區(qū)為暖平流，有利于槽脊系統(tǒng)的發(fā)展。此外，暖空氣上升，冷空氣下沉有利于有效位能量釋放，為擾動(dòng)的增長提供能量來源。因此，斜壓不穩(wěn)定波的這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)于擾動(dòng)的不穩(wěn)定增長是極為有利的。103利用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)兩層斜壓模式討論斜壓不穩(wěn)定得到哪些主要結(jié)論？（試從斜壓不穩(wěn)定與波長、垂直風(fēng)切變、靜力穩(wěn)定度、因子的關(guān)系加以說明）【知識(shí)點(diǎn)】：12.4【參考分】 10【難易度】：A【答案】： 長波的斜壓不穩(wěn)定主要決定于

39、波長和垂直風(fēng)切變，只有波長大于臨界波長的波動(dòng)才可能產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定，最不穩(wěn)定波長約為，垂直風(fēng)切變需要達(dá)到一定的強(qiáng)度才可能產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定，垂直風(fēng)切變越強(qiáng)越有利于產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定。由于斜壓不穩(wěn)定波的臨界波長隨靜力穩(wěn)定度的增大而增大，因而靜力穩(wěn)定度對(duì)較短波長的波動(dòng)具有穩(wěn)定作用。此外效應(yīng)對(duì)較長波長的波動(dòng)具有很強(qiáng)的穩(wěn)定作用。五、推導(dǎo)證明題104由質(zhì)量守恒原理出發(fā)，直接推導(dǎo)出Z坐標(biāo)系中的連續(xù)方程?！倦y易度】：C【參考分】：10【知識(shí)點(diǎn)】：2.3【答案】：在Z坐標(biāo)系中令 由于物質(zhì)體積元在運(yùn)動(dòng)中質(zhì)量守恒，因此有 將代入上式，即可推得 105如果大氣是正壓的，證明靜力平衡條件下地轉(zhuǎn)風(fēng)不隨高度變化?！倦y易度】：B【參

40、考分】：10【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【答案】：p坐標(biāo)系中地轉(zhuǎn)風(fēng)表達(dá)式 上式對(duì)p微分有 利用靜力平衡方程可得若大氣是正壓的，等壓面與等溫面重合，則，由此證得，故地轉(zhuǎn)風(fēng)不隨高度變化。106如果大氣是正壓的，證明靜力平衡條件下水平氣壓梯度力不隨高度變化?！倦y易度】：B【參考分】：10【知識(shí)點(diǎn)】：5.3【答案】：證明：p坐標(biāo)系中水平氣壓梯度力的表達(dá)式為 上式對(duì)p微分有 利用靜力平衡方程可得若大氣是正壓的，等壓面與等溫面重合，則，由此證得，即水平氣壓梯度力不隨高度變化。107P坐標(biāo)系中的水平運(yùn)動(dòng)方程為推導(dǎo)渦度方程，并說明渦度方程中各項(xiàng)的物理意義【難易度】：C【參考分】：10【知識(shí)點(diǎn)】：6.6【答案】：上式右端第一、二兩項(xiàng)為相對(duì)渦度平流