一、名詞解釋1.p平面近似？所謂的P平面近似是對f參數(shù)作高一級的近似，其主要內(nèi)容是:⑴當(dāng)f處于系數(shù)地位不被微商時，取f-f0二常數(shù)；⑵當(dāng)f處于對y求微商時，取df/dy邙二常數(shù)采用P平面近似的好處是：用局地直角坐標(biāo)系討論大尺度運動將是方便的，而球面效應(yīng)引起的f隨緯度的變化對運動的作用被部分保留下來。在低緯度大氣動力學(xué)研究中，取fo妥0,電Py,這稱為赤道P平面近似。f平面近似？這是對地轉(zhuǎn)參數(shù)f=2QsinQ采用的一種近似。在中緯度地區(qū)，若運動的經(jīng)向水平尺度遠(yuǎn)小于地球半徑時，可以取f-f0二常數(shù)，即把f作為常數(shù)處理，這種近似稱為fo近似。這種近似完全沒有考慮f隨緯度的變化。正壓大氣？正壓大氣是指：當(dāng)大氣中密度分布僅僅隨氣壓而變時，即P三p（P）,這種大氣稱為正壓大氣。所以正壓大氣中等壓面也就是等密度面，由于p二pRT,因此正壓大氣中等壓面也就是等溫度面，等壓面上分析不出等溫線。由此，也沒有熱成風(fēng)，也就是地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度不發(fā)生變化。斜壓大氣？斜壓大氣是指：當(dāng)大氣中密度的分布不僅隨氣壓而且還隨溫度而變時，即p

三p（PT）,這種大氣稱為斜壓大氣。所以斜壓大氣中等壓面和等密度面（或等溫面）

是相交的，等壓面上具有溫度梯度，即地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度發(fā)生變化。在中高緯度大氣中，通常是斜壓大氣。大氣中斜壓結(jié)構(gòu)對于天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展有著重要意義。地轉(zhuǎn)偏差？g地轉(zhuǎn)偏差是指：實際風(fēng)與地轉(zhuǎn)風(fēng)之差,__常用符號D表示之。其數(shù)學(xué)式為：D=V-Vg地轉(zhuǎn)運動：等壓線為一族平行的直線時的平衡流場稱為地轉(zhuǎn)風(fēng)場，或稱為地轉(zhuǎn)運動。7、羅斯貝7、羅斯貝水平慣性力與水平科氏力之比，即：Ro=衛(wèi)，表示大氣運動的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)程度，0

也可用來判別大氣運動的類型（大、中、小尺度）和特性（線性或非線性）。8.Rossby參

8.Rossby參由于地球呈球體之關(guān)系科氏參數(shù)向北之變量。以符號表示如下：P=d/dy（2Osin申）=2Qcos申/a，式中Q系地球之角速度，申為緯度，a為地球之平均半徑邛即為羅斯貝參數(shù)。羅斯貝參數(shù)，通常多視為一常數(shù)。9全位能：即空氣的內(nèi)能和位能之和由于靜力平衡大氣中，鉛直氣柱所包含的位能與內(nèi)能是成比例的，所以將氣柱中的位能與內(nèi)能合在一起定義為全位能p*更為方便。即有P*=①*+1*=J卩8pcTdzjdA全位能實際上是氣柱的焓。A全位能有時也稱為位能。10.有效位能？有效位能的定義：它是閉合系統(tǒng)中大氣的全（部）位能與溫度場按絕熱過程重新調(diào)整后系統(tǒng)所具有的最小全位能的差。11.行星邊界層在接近地球表面的一層大氣中，強(qiáng)烈的風(fēng)的鉛直切邊和下墊面非均勻增熱，常會引起湍流的發(fā)展，這層大氣稱為行星邊界層。大約離地（海）面（也稱下墊面）1-1.5公里內(nèi)的大氣12.自由大氣：摩擦層以上、空氣運動不受地表摩擦影響的大氣自由大氣是水平方向上科氏力（科里奧利里）和氣壓梯度力的二力平衡dudtdvdt大氣運動方程有哪幾個？dudtdvdt1也+Fpdxx1生+Fp°yyd? d? 1dp布="?aZ一g+Fz運動方程的三個分量方程空+p（包+竺+竺）二odt dxdy dz 連續(xù)方程dT熱力學(xué)能量方程c—以熱力學(xué)能量方程pdtp=pRT狀態(tài)方程2、何謂熱成風(fēng)？如何判斷冷暖平流？熱成風(fēng)：一般把地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度的變化稱為熱成風(fēng)?；蚨x為鉛直方向上兩等壓面上地轉(zhuǎn)風(fēng)的矢量差從下層地轉(zhuǎn)風(fēng)到上層地轉(zhuǎn)風(fēng)逆時針旋轉(zhuǎn)為暖平流從下層地轉(zhuǎn)風(fēng)到上層地轉(zhuǎn)風(fēng)順時針旋轉(zhuǎn)為冷平流3?聲波、重力內(nèi)波、慣性重力外波、Rossy波生成的必要條件?答：聲波生成的必要條件：流體的可壓縮性重力內(nèi)波生成的必要條件：大氣層結(jié)穩(wěn)定慣性重力外波生成的必要條件：自由面的垂直擾動在重力及水平科氏力共同作用下形成的波動Rossy波生成的必要條件：絕對渦度守恒，4、中緯度大尺度大氣運動的主要特點？答：中緯度大尺度特征：準(zhǔn)水平（WvvU）準(zhǔn)地轉(zhuǎn)平衡、準(zhǔn)靜力平衡準(zhǔn)水平無輻散，緩慢變化的渦旋運動5、尺度分析、P坐標(biāo)系的建立。尺度分析法是依據(jù)表征某類運動系統(tǒng)的運動狀態(tài)和熱力學(xué)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。它的目的是簡化方程。P坐標(biāo)系的建立大中尺度運動中具有靜力平衡是建立P坐標(biāo)系的物理基礎(chǔ);數(shù)學(xué)條件是場函數(shù)氣壓P（x,y,z,t）在鉛直方向上是z的連續(xù)單調(diào)函數(shù)。6、地轉(zhuǎn)偏差、內(nèi)能、位能、全位能。地轉(zhuǎn)偏差：動能產(chǎn)生的必要條件。靜力平衡大氣中鉛直氣柱所含的位能與內(nèi)能成正比，內(nèi)能約占70%，位能約占30%。于靜力平衡大氣中，穿越等壓線的大氣水平運動才能把全位能轉(zhuǎn)換為動能或把動能轉(zhuǎn)換為全位能。（全位能有時也簡稱為位能）7、 波的頻散擾動能量相對于合成波列的傳輸現(xiàn)象稱為頻散現(xiàn)象當(dāng)c二cg時為非頻散波，如聲波、重力外波當(dāng)心cg時為頻散波。如重力波、慣性-重力波、長波。8、 效應(yīng)。答：由于科氏參數(shù)隨緯度變化，當(dāng)氣塊作南北運動時，牽連渦度發(fā)生變化;

為了保持絕對渦度守恒，這時相對渦度會發(fā)生相應(yīng)的變化（系統(tǒng)發(fā)生變化）。這種效應(yīng)稱為B—攵應(yīng)1、熱力學(xué)分層、動力學(xué)分層，各有什么特征？熱力學(xué)分層：分為四層分別是對流層、平流層、中間層和熱層。動力學(xué)分層：分為四層分別是貼地層、近地面層、?？寺鼘雍妥杂纱髿鈱犹卣鳎嘿N地層：分子粘性應(yīng)力很大而湍流黏性應(yīng)力??；近地面層：湍流黏性應(yīng)力和氣壓梯度力共同作用，且湍流對動量、熱量、水汽的鉛直輸送通量不隨高度變化；?？寺鼘樱和牧黟ば粤Α⒖剖狭退綒鈮禾荻攘θζ胶?；自由大氣層：水平方向上科氏力（科里奧利里）和氣壓梯度力的二力平衡2、渦度方程Z坐標(biāo)系中的鉛直渦度方程的表達(dá)式及方程中各項物理意義？用z坐標(biāo)系中的水平運動方程（不計摩擦?xí)r）作渦度運算，可得到z坐標(biāo)系中的鉛直渦度方程dtfu匹+v勻Idxdy丿1fdpdpdpdp、dtfu匹+v勻Idxdy丿1fdpdpdpdp、p2(dxdydydx丿6.65)dwdvdwdu'(dxdzdydz丿方程左邊表示z坐標(biāo)系中相對渦度的局地變化取決于右邊幾個項;右邊第一項為相對渦度的平流作用。沿氣流方向相對渦度減小，則有正渦度平流，反之，則有負(fù)渦度平流。它與溫度平流的意義是類同的;右邊第二項為相對渦度的鉛直輸送作用。第三項稱為P效應(yīng)項，是地球自轉(zhuǎn)渦度鉛直分量的平流（也稱為牽連渦度平流）作用，當(dāng)氣塊向北運動時，使局地相對渦度減小;向南運動時，使局地相對渦度增大;

第四項為水平散度作用項。在（f+Z）〉0條件下，當(dāng)空氣作輻散運動時，使局地相對渦度減??；作輻合運動時，使局地渦度增大；第五項稱為渦管扭曲項。是渦度的水平分量轉(zhuǎn)化為鉛直分量的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。第六項是力管項。是大氣的斜壓性對渦度的作用。P坐標(biāo)系中的鉛直渦度方程的表達(dá)式及方程中各項物理意義？用P坐標(biāo)系中的水平運動方程（不計摩擦?xí)r）作渦度運算，可得到P坐標(biāo)系中的鉛直渦度方程p=-udtIp=-udtIdx丿p?丿P'de'4丿P\dg(I-ep-k+fdy丿丿 dp ppdu'de丿dvdpIdx丿dpp-du、dx丿p6.72)此式也常簡稱為渦度方程。它在形式上以及物理含義上與“Z”坐標(biāo)系渦度方程6.33）類似。方程左邊表示P坐標(biāo)系中相對渦度的局地變化;右邊第一、二項為相對渦度的平流作用;第三項為相對渦度的垂直輸送;第四項為水平散度作用，當(dāng)空氣作輻散運動時，使局地相對渦度減小;作輻合運動時，使局地渦度增大;第五項稱為P效應(yīng)項，為地球自轉(zhuǎn)渦度鉛直分量的平流作用，當(dāng)氣塊向北運動時，使局地相對渦度減小;向南運動時，使局地相對渦度增大;第六項是渦度的水平分量轉(zhuǎn)化為鉛直分量的扭轉(zhuǎn)效應(yīng)。與“z”坐標(biāo)系渦度方程不同的是沒有力管項，力管作用隱含在散度項中。對大尺度（天氣尺度）運動適用的渦度方程？用大尺度運動特征值，對渦度方程進(jìn)行尺度分析和簡化后可得：dC+fdC+f)dtJdudv、二一f——+——、dxdy丿6.68)此式表示大尺度運動中，大氣的絕對渦度變化主要由水平的散度引起，水平輻合運動，即暨+空'jdx運動，即暨+空'jdxdy丿使絕對（相對）渦度減小。而如果大氣是水平無輻散的，則有：底+f）=0 （6.69）dt此式表示在水平無輻散的大尺度運動中，絕對渦度是守恒的。（6.69）式又稱為正壓渦度方程3、討論羅斯貝波（學(xué)位考試?yán)}）?寫出表達(dá)羅斯貝波的渦度方程及其線性化方程。?推導(dǎo)出羅斯貝波的頻率方程，波的相速公式和群速公式；?綜合討論羅斯貝波可得那些結(jié)論？答：1?羅斯貝波是大氣長波是由地轉(zhuǎn)參數(shù)隨緯度變化（即p效應(yīng)）造成的。因此可用正壓水平無輻散渦度方程，即絕對渦度守恒方程d匕+f）=0dtTOC\o"1-5"\h\z或 d^=-卩v （1）dt表示之。用微擾動法，設(shè)基本氣流為均勻的西風(fēng)，即令u=u+uv=『代人上式可得其線性方程為空+u豈-卩v，=0 （2）dt dx2.因擾動速度場是水平無輻散的，故可引進(jìn)擾動流函數(shù)屮'，于是有

v,。屮'<v= dx將它代人（2）式后，便有化+uAV化+uAV聊+B\dt dx丿dx（4）取P平面近似（即令P=常數(shù)），設(shè)有波解為屮f=Aei(kx+ly-Q)代人（4）式中，可得頻率方程為-Qu—①人2+J+Bk二0（5）（6）（7）（5）（6）（7）Q=ku—k2+￡2羅斯貝波沿緯