題庫動力氣象概論匯總

1、動力氣象學(xué)習(xí)題集難度分為：A-很難、B-較難、C-一般、D-容易一、填空科氏力是一種(1),當(dāng)空氣微團沿赤道向東運動時，科氏力的方向指向(2);在赤道向北運動時，科氏力(2)?！局R點】：2.2【參考分】：4【難易度】：A【答案】：(1)視示力(2)天頂(3)為零控制大氣運動的基本物理定律有(1)、(2)、(3)和(4)。【知識點】：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)氣體實驗定律在旋轉(zhuǎn)地球上，一個運動著的空氣微團所受的基本作用力(1)、(2)、(3)和(4)?！局R點】：2.2【參考分】：8【難易度】：D【答案

2、】：(1)氣壓梯度力(2)科里奧利力(3)慣性離心力(4)摩擦力科氏力是一種(1),科氏力的方向始終與運動的方向(2)。【知識點】：2.2【參考分】：4【難易度】：D【答案】：(1)視示力(2)垂直連續(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點】：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)場平流時間尺度(1),氣壓水平變動的地轉(zhuǎn)尺度 (2)?！局R點】：3.2【參考分】：4【難易度】：C【答案】：k=LU.P =-：LfoU中緯度大尺度運動具有以下基本性質(zhì)，即 (1)、(2)、(3)、(4)和(5)?！局R點】：3.3【參考分】

3、：10【難易度】：D【答案】：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)?！局R點】：3.4.【參考分】：4【難易度】：C【答案】：=1 foRO=U foL任意高度z的氣壓可表示為(1),其物理意義為(2)?！局R點】：4.1【參考分】：4【難易度】：B【答案】：oOp(z) = . :gdzz(2)任意高度上的氣壓P(z)相當(dāng)精確地等于該高度以上單位截面積空氣柱的重量建立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)?！局R點】：4.1 4.3【參考分】：6【難易

4、度】：C【答案】：(1)大氣的靜力平衡性質(zhì)(2)=二-二衛(wèi)一二=0ex pcy pcpP坐標(biāo)系中，地轉(zhuǎn)風(fēng)的表達式是(1),地轉(zhuǎn)風(fēng)渦度的表達式是(2)?！局R點】：5.3【參考分】：4【難易度】：D【答案】：1Va = -kg f12,g = ：j0 12.1.1700百帕地轉(zhuǎn)風(fēng)為東風(fēng) 4m s ,500百帕地轉(zhuǎn)風(fēng)為西風(fēng) 8m s ，則700-500百帕之間1的熱成風(fēng)為(1)風(fēng)(2) m s ?！局R點】：5.3【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1)西(2) 12 13.地轉(zhuǎn)風(fēng)向隨高度增加逆時針轉(zhuǎn)動，與此相伴隨的溫度平流為(1),地轉(zhuǎn)風(fēng)向隨高度增加順時針轉(zhuǎn)動，與此相伴隨的溫度平流為(2)。

5、【知識點】：5.3【參考分】：4 【難易度】：C 【答案】：(1)冷平流(2)暖平流 14.建立熱成風(fēng)關(guān)系的物理基礎(chǔ)是(1)和(2)?！局R點】：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)。【知識點】：6.1【參考分】：4 【難易度】：C 【答案】：(1)間隔一個單位的等壓面和等比容面相交割成的管子(1)度量，后者是(2)大氣的斜壓性 16.環(huán)流和渦度都是描述流體渦旋運動的物理量，前者是對流體渦旋運動的 對流體渦旋運動的(2)度量。【知識點】：6.1 -6.3【參考分】：4【難易度】：D【答案】：(1)宏觀(2

6、)微觀相對渦度在自然坐標(biāo)系中的表達式是(1)。【知識點】：6.3【參考分】：2【難易度】：B【答案】：Rs；:n大氣中的四種基本能量形式是(1)、(2)、(3)和(4)?！局R點】：7.1【參考分】：8【難易度】：D【答案】：(1)內(nèi)能(2)位能(3)動能(4)潛熱能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)?！局R點】：8.1【參考分】：4【難易度】：D【答案】：(1)常值通量層(2)?？寺鼘釉诎？寺鼘又?，風(fēng)速隨高度增加(1),風(fēng)向隨高度增加(2)?！局R點】：8.2【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1)增大(2)順轉(zhuǎn).定常情況下，?？寺鼘又械娜ζ胶馐侵?1)、

7、(2)、和(3)之間的平衡?！局R點】：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)力理查孫數(shù)是湍流運動發(fā)展的重要判據(jù)，其定義式為Ri=(1)。【知識點】：8.5【參考分】：2【難易度】：B【答案】：q ln - zq 2：V 二z旋轉(zhuǎn)層結(jié)大氣中可能出現(xiàn)的四種基本波動是(1)、(2)、(3)和(4)。【知識點】：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)。【知識點】：9.3【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1)可壓

8、縮性(2)是穩(wěn)定的 25.大氣中兩種存在兩種最基本的動力學(xué)過程，即(1)過程和(2)過程。【知識點】：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 26.Rossby變形半徑的表達式為(1),當(dāng)初始非地轉(zhuǎn)擾動的水平尺度為(2)時，風(fēng)場向氣壓場適應(yīng)?！局R點】：10.3【參考分】：4【難易度】：B|_0 = cf0） L . . L正壓適應(yīng)過程的物理機制是（1）,適應(yīng)的速度主要依賴于（2）和（3）?！局R點】:10.3【參考分】：6【難易度】：A【答案】：（1）重力慣性外波對初始非地轉(zhuǎn)擾動能量的頻散（2）重力慣性外波的群速（3）初始非地轉(zhuǎn)擾動的水平尺度和強度第一、

9、二類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運動出現(xiàn)的條件分別是（1）和（2）。【知識點】:11.1【參考分】：4【難易度】：A【答案】：S :二 Ro 1Ro = S 1根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)理論，平流過程總是對地轉(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)流上的二級環(huán)流總是對地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起（2）作用。【知識點】：11.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：（1）破壞（2）維持30.1),槽區(qū)有根據(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( 冷平流，有利于槽(2)?！局R點】：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)的移動是由(1)平

10、流造成的，而高空槽脊系統(tǒng)的發(fā)展是由(2)平流造成的?！局R點】：11.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1)渦度(2)溫度根據(jù)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)6方程，正渦度平流隨高度增加，有利于產(chǎn)生(1)運動，冷平流有利于產(chǎn)生(2)運動。【知識點】：11.3【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1)上升(2)下沉正壓不穩(wěn)定的必要條件為(1),正壓不穩(wěn)定擾動發(fā)展的能量來自(2)?！局R點】：12.3【參考分】：4【難易度】：A【答案】：2 z2,d -dJU=0dy w(2)基本緯向氣流的平均動能 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?！局?/p>

11、識點】:12.3 12.4【參考分】：4【難易度】：C【答案】：(1)水平(2)垂直 35.斜壓適應(yīng)過程的物理機制是(1),適應(yīng)的速度主要依賴于(2)和(3)。【知識點】:12.4【參考分】：6【難易度】：B【答案】：(1)重力慣性內(nèi)波對初始非地轉(zhuǎn)擾動能量的頻散(2)重力慣性內(nèi)波的群速(3)初始非地轉(zhuǎn)擾動的水平尺度和強度根據(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)。【知識點】：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P效應(yīng)正壓不穩(wěn)定擾動發(fā)展的能量來自(1),斜壓不穩(wěn)定擾動發(fā)展的能量來自(2)。【知識點】

12、：12.312.4【參考分】：4【難易度】：B【答案】：(1)基本緯向氣流的平均動能(2)有效位能的釋放二、判斷題局地直角坐標(biāo)系中 x、y、z軸的方向在空間中是固定不變的。()【知識點】2.6【參考分】2【難易度】C【答案】：X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。()【知識點】2,6【參考分】2【難易度】C【答案】:V在極區(qū)采用局地直角坐標(biāo)系是不適宜的。()【知識點】2.6【參考分】2【難易度】B【答案】：VRossby數(shù)可以表示為相對渦度與牽連渦度之比。（）【知識點】3.4【參考分】2【難易度】B【答案】：V等壓面圖上等高線與等溫線重合，此大氣一定是正壓的。（）【

13、知識點】4.2【參考分】2【難易度】D【答案】：X等壓面圖上等高線愈密集的地區(qū)水平氣壓梯度力愈大。（）【知識點】4.2【參考分】2【難易度】D【答案】：V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。（）【知識點】4.3【參考分】2【難易度】C【答案】：X定常流場中流線與軌跡相重合。（）【知識點】5.1【難易度】D【答案】：V對于氣旋性流動，梯度風(fēng)速比地轉(zhuǎn)風(fēng)速要小。（）【知識點】5.2【參考分】2【難易度】A【答案】：V對于反氣旋性流動，梯度風(fēng)速比地轉(zhuǎn)風(fēng)速要大。（）【知識點】5.2【參考分】2【難易度】A【答案】：X大氣的斜壓性是地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度改變的充分與必要條件。（）【知識點】5

14、.3【參考分】2【難易度】D【答案】：V等壓面圖上等溫線愈密集的地區(qū)大氣的斜壓性愈強。（）【知識點】5.3【參考分】2【難易度】D【答案】：Vp坐標(biāo)系渦度方程中不含力管項，因此大氣的斜壓性對渦度變化的沒有作用。（）【知識點】6.6【難易度】A【答案】：X大氣運動不可能在嚴(yán)格的地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡條件下進行。（）【知識點】7.2【參考分】2【難易度】C【答案】：V斜壓性愈強，層結(jié)愈不穩(wěn)定，大氣中的有效位能愈充沛。（）【知識點】7.4【參考分】2【難易度】D【答案】：V大氣中絕大部分全位能不能用來轉(zhuǎn)換成動能。（）【知識點】7.4【參考分】2【難易度】D【答案】：V埃克曼層中風(fēng)總有指向低壓一側(cè)的分量。

15、（）【知識點】8.2【參考分】2【難易度】D【答案】：V低壓區(qū)一定有水平輻合，高壓區(qū)一定有水平輻散。（）【知識點】8.3【難易度】A【答案】：X頻散波的相速與群速一定不等。（）【知識點】9.1【參考分】2【難易度】D【答案】：VBoussinesq近似只適用于大氣淺層運動。（）【知識點】9.4【參考分】2【難易度】D【答案】：V采用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似不可能濾去所有快波。（）【知識點】9.7【參考分】2【難易度】A【答案】：V若正壓大氣中，非地轉(zhuǎn)擾動充滿全球，此種情形無地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程。（）【知識點】10.3【參考分】2【難易度】A【答案】：V描寫準(zhǔn)地轉(zhuǎn)渦旋運動的演變發(fā)展，可以不考慮水平輻合輻散的影響。（）

16、【知識點】11.2【難易度】A【答案】：X斜壓大氣中的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運動不可能是純水平運動。 （）【知識點】11.3【參考分】2【難易度】C【答案】：V正壓地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程中，渦度與散度隨時間變化很大 ，但位勢渦度總是不變。（）【知識點】11.3【參考分】2【難易度】B【答案】：V平流過程總是對地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起破壞作用。（）【知識點】11.3【參考分】2【難易度】C【答案】：V疊置在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)水平環(huán)流上的二級環(huán)流總是對地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡起恢復(fù)和維持作用。（）【知識點】11.4【參考分】2【難易度】B【答案】：V斜壓不穩(wěn)定是中緯度天氣尺度擾動發(fā)展最主要的物理機制。 （）【知識點】11.4【難易度】C【答案】

17、:v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)。（）【知識點】12.4【參考分】2【難易度】C【答案】：X只要大氣是斜壓的，就一定會產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定。（）【知識點】12.4【參考分】2【難易度】C【答案】：X三、名詞解釋薄層近似【知識點】：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，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 r =a+za。其中a是地球半徑，z是離地表的鉛直高度。球坐標(biāo)系 的運動方程中，當(dāng)r處于系數(shù)地位時用 a來代替r ,當(dāng)r處于系數(shù)地位時用 z來代替r ,這一 近似郭曉嵐稱之為薄層近似。尺度分析法【知識點】：3.

18、1【參考分】5【難易度】：C【答案】:尺度分析法是一種對物理方程進行分析和簡化的有效方法。尺度分析法是依據(jù)表征某類運動系統(tǒng)的運動狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值，估計大氣運動方程中各項量級大小的一 種方法。根據(jù)尺度分析的結(jié)果，結(jié)合物理上考慮，略去方程中量級較小的項，便可得到簡化 方程，并可分析運動系統(tǒng)的某些基本性質(zhì)。P平面近似【知識點】：3.3【參考分】5【難易度】：B【答案】:.當(dāng)f處于系數(shù)地位不被微商時，取 f f0 ;.當(dāng)f處于對y求微商地位時，取 df/dy = P =常數(shù)。采用P平面近似后，用局地直角坐標(biāo)系討論大尺度運動將是方便的。雖然由于球面效應(yīng)引起的曲率項被忽略了，但球面效應(yīng)引起的

19、f隨緯度的變化對大尺度運動的作用卻部分保留下來了。羅斯貝數(shù)【知識點】：3.3【參考分】5【難易度】：B【答案】:羅斯貝數(shù)的定義式為 &三U /( fL ),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動的水平尺度。對于中緯大尺度運動，R0 1 ,科里奧利力不能忽略不計，對于小尺度運動，R0 AA 1 ,科里奧利力可忽略不計。地轉(zhuǎn)風(fēng)【知識點】：5.2【參考分】5【難易度】：D【答案】:等壓線為一族平行的直線（| RT 口笛）時的平衡流場稱為地轉(zhuǎn)風(fēng)場，或稱為地轉(zhuǎn)運動。 在地轉(zhuǎn)運動中，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（f 0）,高壓在

20、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動中風(fēng)場和水 平氣壓場之間的基本關(guān)系。熱成風(fēng)【知識點】：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了靜力 平衡大尺度運動中風(fēng)場、氣壓場、溫度場之間的關(guān)系。正壓大氣【知識點】：5.3【參考分】5【難易度】：D【答案】:密度的空間分布只依賴

21、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)。地轉(zhuǎn)偏差【知識點】：5.4【參考分】5【難易度】：B【答案】:實際風(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V表示，則V三V -Vg。地轉(zhuǎn)偏g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，但對大氣運動的演變卻起著極為重要 的作用。開爾文環(huán)流定理【知識點】：6.1【參考分】5【難易度】：C【答案】:根據(jù)絕對環(huán)流定理，絕對環(huán)流的加速

22、度等于環(huán)線包圍力管的代數(shù)和。對于正壓大氣，由 于比容、密度僅是氣壓的函數(shù)，力管項等于零，因此，正壓大氣中絕對環(huán)流守恒。這一結(jié)論 稱為Kelvin環(huán)流定理。位勢渦度【知識點】：6.7【參考分】5【難易度】：A【答案】:位勢渦度簡稱位渦，位渦是一個同時描寫大氣熱力狀態(tài)和運動狀態(tài)的綜合物理量，在某 種意義上可以理解為渦旋強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)。有效位能【知識點】：7.4【參考分】5【難易度】：C【答案】：大氣現(xiàn)有狀態(tài)下的全位能與經(jīng)過絕熱調(diào)整后達到層結(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)）時尚存的全位能之差，定義為有效位能。大氣的斜壓

23、性 越強，層結(jié)越不穩(wěn)定時，有效位能越充沛。大氣行星邊界層【知識點】：8.1【參考分】5【難易度】：D【答案】：接近地球表面的厚度約為1 - 1.5 km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力作用，具有強烈的湍流運動特征和不同于自由大氣的運動規(guī)律。旋轉(zhuǎn)減弱【知識點】：8.3【參考分】5【難易度】：B【答案】：在旋轉(zhuǎn)大氣中，由?？寺鼘幽Σ凛椇蠌娖仍斐傻亩壄h(huán)流大大加強了行星邊界層與自由 大氣之間的動量交換，使得自由大氣中的渦旋系統(tǒng)強度快速減弱，這種現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)減弱。 81.?？寺槲局R點】：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)

24、有指向低壓一側(cè)的分量，在低壓上空產(chǎn)生輻合上升運動，同理在高壓上空產(chǎn)生輻散下沉運動，這種上升下沉運動在邊界層頂達到最強，這種現(xiàn)象 稱為稱為?？寺槲?。波包跡【知識點】：9.1【參考分】5【難易度】：C【答案】:在實際大氣中，一個瞬變擾動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。拉姆波【知識點】：9.3【參考分】5【難易度】：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，其擾 動氣

25、壓隨高度按指數(shù)減小，但擾動速度隨高度幾乎不改變。Boussinesq 近似【知識點】：9.5【參考分】5【難易度】：A【答案】:P，=吊6；這種近似叫作包辛內(nèi)斯克近似。近似對于淺層運動，如果在運動方程中部分考慮密度擾動的影響，即只保留與重力相耦 合的密度擾動項；連續(xù)方程中忽略密度擾動影響，簡化為不可壓縮形式；熱力學(xué)能量方程保 留密度擾動影響，只保留膨脹的作用，即取85.準(zhǔn)地轉(zhuǎn)近似【知識點】:11.1【參考分】5【難易度】：B【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)運動而引入的一種動力學(xué)近似，其 含義為除散度項外，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

26、的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程組既突出了中緯度大尺度運動的的準(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動的若干整體性質(zhì)，因此能夠更為合理地描寫中 緯大型天氣演變過程。正壓不穩(wěn)定【知識點】：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渦度在區(qū)間內(nèi)存在極值，擾動發(fā)展的能量來自基本緯向氣流的平 均動能。斜壓不穩(wěn)定【知識點】：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4

27、000 -5000km。擾動發(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發(fā)生發(fā)展的主要物理機制。四、問答題什么是尺度分析法？對大氣運動方程組進行尺度分析有何意義？【知識點】：3.1【參考分】10【難易度】：C【答案】:尺度分析法是依據(jù)表征某類運動系統(tǒng)的運動狀態(tài)和熱力狀態(tài)各物理量的特征值，估計大 氣運動方程中各項量級大小的一種方法。根據(jù)尺度分析的結(jié)果，結(jié)合物理上考慮，略去方程 中量級較小的項，便可得到簡化方程，并可分析運動系統(tǒng)的某些基本性質(zhì)。何謂P平面近似？取P平面近似有何意義？【知識點】：3.3【參考分】10【難易度】：B【答案】:P平面近似的主要內(nèi)容是：.當(dāng)f處于系數(shù)

28、地位不被微商時，取 f f0 ;.當(dāng)f處于對y求微商地位時，取 df/dy = P =常數(shù)。采用P平面近似后，用局地直角坐標(biāo)系討論大尺度運動將是方便的。雖然由于球面效應(yīng)引起的曲率項被忽略了，但球面效應(yīng)引起的f隨緯度的變化對大尺度運動的作用卻部分保留下來了。何i胃P坐標(biāo)系，P坐標(biāo)系的主要優(yōu)缺點是什么？【知識點】：4.3【參考分】10【難易度】：D【答案】:p坐標(biāo)系，大氣的靜力平衡性質(zhì)是建立 p坐標(biāo)用氣壓p作為鉛直坐標(biāo)變量的坐標(biāo)系稱為 系的物理基礎(chǔ)。p坐標(biāo)系的主要優(yōu)點是：（1） p坐標(biāo)系中的大氣運動方程組具有較簡單的形式，例如氣壓梯度力項成為線性項，連續(xù)方程，成了一個診斷方程。（2） p坐標(biāo)系適合

29、日常氣象業(yè)務(wù)工作的需要，采用 p坐標(biāo)系方程組進行診斷計算與分析十分方便。p坐標(biāo)系的主要缺點是不能正確地給出下邊界條件，難以考慮地形對大氣運動的作用和影響。此外，對于小尺度運動不滿足靜力平衡條件，自然不能用p坐標(biāo)系運動方程組來描述它們的運動規(guī)律。什么是正壓大氣？正壓大氣具有哪些基本性質(zhì)？【知識點】：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

30、度變化。何謂地轉(zhuǎn)偏差？它對大氣運動白演變發(fā)展有何重要作用？【知識點】：5.4【參考分】10【難易度】：C【答案】:為了量度實際風(fēng)偏離地轉(zhuǎn)風(fēng)的程度，我們將實際風(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V表示，則V三V -Vg。地轉(zhuǎn)偏差雖然很小，但對大氣運動的演變卻起著極為重 要的作用。有地轉(zhuǎn)偏差時，空氣微團才可能作穿越等壓線運動，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)演變的一個動力因子；地轉(zhuǎn)偏差對大氣運 動動能的制造和轉(zhuǎn)換起著重要作用；地轉(zhuǎn)偏差對水平散度和鉛直運動也有重要意義。靜力平衡條件下的能量形式和能量關(guān)系有何特點？【知識點】：7.3【參考分】10【難易度】

31、：C【答案】：在靜力平衡條件下，一個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)，動能必須重新定義為水 平速度的；靜力平衡條件下，動能與全位能之間的轉(zhuǎn)換是通過冷暖空氣的垂直運動來實現(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層次？說明各層次的主要特點。【知識點】：8.1【參考分】10【難易度】B:【答案】：接近地球表面的厚度約為 1-1.5 km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力作用，具有強烈的湍流運動特征和不同于自由大氣的運動規(guī)律。 大氣行星邊界層自下而上分為貼地層、近地

32、面層和?？寺鼘印ＹN地層中平均風(fēng)速為零。在近 地面層中風(fēng)速隨高度呈對數(shù)分布，湍流對動量、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。?？寺鼘又酗L(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，而且這三個力基本上相平衡。試從物理上說明埃克曼抽吸產(chǎn)生的原因和所起的作用。【知識點】：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 動，同理在高壓上空產(chǎn)生輻散下沉運動，這種上升下沉運動在邊界層頂達到最強，這種現(xiàn)象 稱為稱為?？寺槲?。?？寺槲?yīng)與一般湍流擴散過程相比，是使地轉(zhuǎn)

33、渦旋衰減的更有 效的機制。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點】: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，位勢運動顯著，運動基本上是線性的；準(zhǔn)地轉(zhuǎn) 演變過程是一種慢過程，運動具有準(zhǔn)渦旋性質(zhì)，運動是非線性的。第一類和第二類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運動出現(xiàn)的條件是什么？各有何特點？【知識點】:11.1【參考分】10【難易度】：C【答案】:第一類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運動出現(xiàn)的條件是 S R

34、o 1,這類運動的水平尺度 L小于地球半徑a , 相當(dāng)于天氣尺度運動。其鉛直速度量級遠(yuǎn)比由連續(xù)方程分析出來的要小；水平散度比渦度小 一個量級以上，運動具有顯著的渦旋性質(zhì)；運動的水平尺度、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)運動出現(xiàn)的條件是Ro S1或Ro2Ri 1 ,其水平尺度L與地球半徑a相當(dāng)，這類準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運動指的是中緯度行星尺度運動，其鉛直速度的量級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相同；渦度方程中散度與P項基本相平衡，運動具有準(zhǔn)定常性；靜力穩(wěn)定度與水平速度尺度無關(guān)。由準(zhǔn)地轉(zhuǎn) 切方程診斷出地面低壓中心上空有上升運動，試從物理上說明這是

35、維持靜力平 衡和準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡所必需的?！局R點】：11.3【參考分】10【難易度】：B【答案】:低壓中心上空500hPa槽前為正相對渦地轉(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)500hPa位勢高度應(yīng)降低，這意味著 500 1000hPa等壓渦面間厚度應(yīng)減小，要維持準(zhǔn)靜力平衡，這時等 壓面間平均溫度也應(yīng)降低。因為地面低壓中心地轉(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，即依賴于上升運動。由此可見， 當(dāng)相對渦度地轉(zhuǎn)平流隨高度變化時，出現(xiàn)鉛直運動是必然的，如果沒有這種鉛直運動，不僅

36、 500hPa上相對渦度發(fā)生變化時不能維持地轉(zhuǎn)平衡，而且500 - 1000hPa氣層內(nèi)有溫度變化時也不能維持靜力平衡。在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)環(huán)流上必疊加有二級環(huán)流，試說明這種二級環(huán)流產(chǎn)生的原因是什么？有何重要 作用？【知識點】：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動，從而形成鉛直面上 的二級環(huán)流。這種疊加在準(zhǔn)地轉(zhuǎn)環(huán)流之上的二級環(huán)流通過水平輻合輻散對渦度場進行調(diào)整， 通過鉛直運動對溫度場進行調(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

37、的二級環(huán)流是維持地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡所必須的，即總是對平流過程對地轉(zhuǎn) 平衡和靜力平衡的破壞起補償作用。對于正壓適應(yīng)過程，適應(yīng)結(jié)果與初始非地轉(zhuǎn)擾動的水平尺度有何關(guān)系【知識點】：12.3【參考分】10【難易度】：C【答案】:.初始非地轉(zhuǎn)擾動的水平尺度越越大，完成適應(yīng)所需的時間越長。.若初始非地轉(zhuǎn)擾動的水平尺度遠(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)。斜壓不穩(wěn)定波具有哪些的結(jié)構(gòu)特點？并說明這些結(jié)構(gòu)特點對于斜壓擾動的不穩(wěn)定增長是 十分有利的?！局R點】：12.4【參考分】10【難易度】：B 【答案】:.流場擾動的振幅隨高度增強，同

38、時槽脊線隨高度是向西傾斜的。.溫度場擾動（T2）的位相落后于流場擾動 的2）的位相，即溫度槽落后于流場槽（氣壓 槽）。.在平均層上（第 2層），槽前脊后有上升運動，槽后脊前有下沉運動，如果考慮到溫 度場擾動的特點，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)特點對于擾動的不穩(wěn)定增長是極為有利的。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、P因子的關(guān)系加以說

39、明）【知識點】：12.4【參考分】10【難易度】：A【答案】:長波的斜壓不穩(wěn)定主要決定于波長和垂直風(fēng)切變，只有波長大于臨界波長的波動才可能 產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定，最不穩(wěn)定波長約為4000 -5000km ,垂直風(fēng)切變需要達到一定的強度才可能產(chǎn)生斜壓不穩(wěn)定，垂直風(fēng)切變越強越有利于產(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)定度對較短波長的波動具有穩(wěn)定作用。此外P效應(yīng)對較長波長的波動具有很強的穩(wěn)定作用。 五、推導(dǎo)證明題由質(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。d dt.:u jv：:w+ +.:x y【難易度】：C【參考分】：10【知識點】：2.3【答案】在Z

40、坐標(biāo)系中令6m = Pdz = P6x6yGz由于物質(zhì)體積元在運動中質(zhì)量守恒，因此有將5m = P6x6y至代入上式，即可推得竺+ 史+儀+史=0dt（fix cy Zz.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。【難易度】：B【參考分】：10【知識點】：5.3【答案】:P坐標(biāo)系中地轉(zhuǎn)風(fēng)表達式 V。g1一一一：， kf TOC o 1-5 h z V/1-上式對p微分有一-=-Vxk-pf：PRT：VR利用靜力平衡方程-RT可得 一g- = - Rk4T）np p F ln p fP若大氣是正壓的，等壓面與等溫面重合，則（$T）p = 0,Wg由此證得=0,故地轉(zhuǎn)風(fēng)不隨高度變化。

41、 p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【知識點】：5.3【答案】:證明：p坐標(biāo)系中水平氣壓梯度力的表達式為-W上式對p微分有 式“* =-V B：:P利用靜力平衡方程 二 =_RT可得 V .R（tT）P fPP：P P若大氣是正壓的，等壓面與等溫面重合，則（VT）P = 0,由此證得 - 一）=0 ,即水平氣壓梯度力不隨高度變化。 ：PP坐標(biāo)系中的水平運動方程為 TOC o 1-5 h z ffououou cu理一+ u + v + 0 + fvCt excyCPexnnnccCV二 V：V:Vu v - fuI, -1 x :

42、y : p ; y推導(dǎo)渦度方程，并說明渦度方程中各項的物理意義【難易度】：C【參考分】：10【知識點】：6.6【答案】:上式右端第一、二兩項為相對渦度平流項，第三項為相對渦度的鉛直輸送項，第四項為 散度作用項，第五項為 P效應(yīng)項，第六項為扭轉(zhuǎn)項。*108 .P坐標(biāo)系中的水平運動方程為yAv :yf u 31, :p；xfv:p:yfv-fu(1)推導(dǎo)渦度方程。(2)針對中緯度大尺度運動，對渦度方程進行尺度分析，寫出取一級近似后的簡化結(jié)果。(3)證明正壓水平無輻散條件下，絕對渦度守衡?！倦y易度】：B【參考分】：30【知識點】：6.6【答案】：(1)推導(dǎo)渦度方程。(2)針對中緯度大尺度運動，對渦度

43、方程進行尺度分析，寫出取零級近似后的簡化結(jié)果。dh f f ；:u fv=-f 一dt:x fy式中dt ft fx：:y(3)證明正壓水平無輻散條件下，絕對渦度守衡。dhf正壓水平無輻散條件下，由(2)的結(jié)果得d=0,即絕對渦度守衡。 dt矢量形式的運動方程為dV31、-I-3 一二 3P 一2 V3 g F dt推導(dǎo)單位質(zhì)量的動能方程，并證明大氣運動不可能在嚴(yán)格的地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡條件下進行?！倦y易度】：C【參考分】：10【知識點】：7.2【答案】: dK11I單位質(zhì)量的動能方程為dK = -v33p - gw f v3假設(shè)大氣運動滿足地轉(zhuǎn)平衡和靜力平衡，由于-1V3 3p-gw=-Vg

44、vP-w-|Z + gj動能方程簡化為 坐=F V3 ，這表明個別空氣微團在運動中因克服摩擦力作功其動能 dt最終要被消耗掉，所以，考慮摩擦力時，從能量的觀點來看，大氣運動不可能在嚴(yán)格的地轉(zhuǎn) 平衡和靜力平衡條件下進行。R ， ,， *，其中為位能,Cv*證明在靜力平衡條件下，無限高氣柱中的位能與內(nèi)能之比為 I*.I為內(nèi)能?！倦y易度】：【參考分】：10【知識點】：7.3自海平面延伸至大氣上界的水平截面積為A的鉛直空氣柱中的位能為=A 0 ：gzdz dA取靜力平衡近似后則有Pzdp dA其中P0為海平面氣壓。取 ZT比時zpT0為上邊界條件，將上式分部積分后可得利用狀態(tài)方程 p =%丁，上式又可改寫為而該氣柱中內(nèi)能為R所以有 ；.：=工|Cv*111 .djcucu _ ch TOC o 1-5 h z + u +v - fv = gctckcyex2V2VjvrFh淺水方程組為，+ u v v + fu = g