【正文】 7. 什么是焚風(fēng)？介紹其形成過(guò)程。1）焚風(fēng)是氣流過(guò)山后在背風(fēng)坡形成的干熱風(fēng)，它有可能使植物、莊稼枯死，森林出現(xiàn)火災(zāi)。焚風(fēng)是自然界中存在的一種假絕熱過(guò)程，又稱欽諾克風(fēng)。2）當(dāng)氣流遇山被迫抬升時(shí)，若其凝結(jié)高度ZC低于山脈高度，則山前氣流先按干絕熱遞減率γd降溫，到凝結(jié)高度，達(dá)飽和后，水汽開(kāi)始凝結(jié)，并進(jìn)而形成云和降水，這時(shí)空氣按濕絕熱遞減率γm緩慢降溫。當(dāng)氣流過(guò)山頂沿山坡下滑時(shí)，因凝結(jié)物大多在迎風(fēng)坡作為雨降落，有山坡空氣在開(kāi)始下滑的短時(shí)間內(nèi)，會(huì)因保留在氣塊內(nèi)的一小部分凝結(jié)物的蒸發(fā)而按濕絕熱遞減率增溫。但在以后的大部分時(shí)間里，則以干絕熱變溫率增溫。結(jié)果，越山氣流到達(dá)山下時(shí)，其溫度就會(huì)比越山前高的多，而濕度卻小得多，形成焚風(fēng)。58. 什么是邊界層？邊界層厚度一般是多少？邊界層主要有什么特征?指靠近地球表面、受地面摩擦阻力影響的大氣層區(qū)域。邊界層厚度：一般1~2km，隨時(shí)間空間變化，從幾百米~4km。邊界層上方為自由大氣（free atmosphere）湍流是邊界層最重要的特征。（1）由于流體的連續(xù)性和地面的粘附作用，在邊界層中形成了很大的風(fēng)速垂直梯度，致使湍流運(yùn)動(dòng)成為行星邊界層內(nèi)流動(dòng)主要特征；（2）風(fēng)向有規(guī)則地隨高度右旋；（3）受地面熱力作用影響大，低層大氣溫度分布呈現(xiàn)出很大的垂直梯度； 59. 用熱成風(fēng)理論解釋為什么副熱帶高壓是深厚系統(tǒng)。60. 何為大氣長(zhǎng)波的長(zhǎng)波不穩(wěn)定？為何說(shuō)斜壓不穩(wěn)定是中緯度天氣尺度擾動(dòng)的發(fā)生發(fā)展的主要機(jī)制。61. 請(qǐng)解釋為什么在山脈的背風(fēng)一側(cè)通常會(huì)有地面低壓或低壓槽生成。由位渦守恒，氣流過(guò)山后沿著山脈背風(fēng)潑下降時(shí)，氣柱垂直拉伸和水平輻合將產(chǎn)生正變渦（渦度增加），從而產(chǎn)生負(fù)變壓（氣壓下降）。如果下坡氣流足夠強(qiáng)，在山脈的下風(fēng)方向，海平面氣壓場(chǎng)將會(huì)形成地面低壓或低壓槽。62. 熱帶氣旋的移動(dòng)受哪些力的作用？設(shè)有一個(gè)對(duì)稱的圓形熱帶氣旋，其強(qiáng)度不變，試分析它在副高南側(cè)、副高北側(cè)和副高脊線位置的受力情況和移動(dòng)方向，請(qǐng)繪圖示意。三、 問(wèn)答1. 暴雨形成的主要因素有哪些？為什么？一般降水的形成條件是：具備宏觀的水汽條件和垂直運(yùn)動(dòng)條件，同時(shí)具備微觀的物理?xiàng)l件即云滴增長(zhǎng)條件。暴雨的形成需要有更佳條件(2個(gè))的配置：充沛的水汽供應(yīng)。要產(chǎn)生暴雨以上的大降水量必須要有源源不斷的水汽供應(yīng)。水汽供應(yīng)取決于兩方面：1）大氣中水汽含量高（TTd5186。C），2）有水汽的輸送和累積 通常要求在外圍(面積至少比暴雨區(qū)大10倍)有大范圍的水汽輻合,即有水汽的輸送和累積,并集中到較小范圍的暴雨區(qū)內(nèi),以供應(yīng)暴雨所需的水汽。B．強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)1）低層的水汽必須上升到空中，才能凝結(jié)成云致雨；大尺度天氣系統(tǒng)的作用并不是直接造成暴雨的原因，因?yàn)榇怪彼俣群苄?，只有幾厘?秒，在水汽充沛的條件下，造成的降水只有12mm/小時(shí)或2448毫米/天，最多達(dá)到中大雨，而達(dá)不到暴雨。2）天氣系統(tǒng)在暴雨形成中的作用是制約造成暴雨的中尺度系統(tǒng)的活動(dòng)和造成水汽的集中。 C．持久的作用時(shí)間；這有兩種含義：降雨天氣系統(tǒng)移動(dòng)緩慢甚至停滯不動(dòng)；多次重復(fù)出現(xiàn)降雨天氣系統(tǒng)（如西風(fēng)槽、氣旋波）。D． 有利的地形使暴雨增幅；地形的強(qiáng)迫抬升作用1）暖濕氣流遇到山脈和丘陵，被強(qiáng)迫抬升，最大雨量往往出現(xiàn)在5001000m的迎風(fēng)坡上，尤其是面向暖濕氣流來(lái)向的喇叭口形山谷中，它既有迎風(fēng)坡的抬升，又有地形輻合上升，往往出現(xiàn)特大暴雨。2）地形還可起到觸發(fā)作用，抬升運(yùn)動(dòng)或背風(fēng)波促使?jié)撛诓环€(wěn)定能量釋放，激發(fā)重力波和中尺度擾動(dòng)等所以，迎風(fēng)坡多雨，背風(fēng)坡少雨。2. 何謂鋒生和鋒生函數(shù)？說(shuō)明空氣的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)對(duì)鋒生、鋒消的作用。1)鋒生：鋒的形成或增強(qiáng)；用鋒生函數(shù)來(lái)描述鋒生物理過(guò)程。鋒生函數(shù)Fh=ddt?hθ, Fh0鋒生；Fh0鋒消（水平位溫梯度的水平變化）。2）垂直：在穩(wěn)定大氣中，若暖空氣相對(duì)于冷空氣有下沉，或冷空氣相對(duì)于暖空氣有上升，導(dǎo)致溫度梯度加大的同時(shí)有?w?z0，則利于鋒生；反之利于鋒消。? 在不穩(wěn)定大氣中，暖氣團(tuán)相對(duì)上升(或冷空氣相對(duì)下沉)，溫度梯度加大的同時(shí)有?w?z0，利于鋒生；反之利于鋒消。不穩(wěn)定大氣中，暖濕空氣上升較強(qiáng)烈，相對(duì)于冷空氣上升運(yùn)動(dòng)的同時(shí)釋放大量凝結(jié)潛熱，導(dǎo)致溫度梯度加大，鋒生。3） 水平：垂直于等位溫線的方向上有氣流輻合，等位溫線漸趨變密，利于鋒生；反之利于鋒消。變形流場(chǎng)是最有利的鋒生流場(chǎng)，鞍型場(chǎng)是最典型的變形場(chǎng)。3. 造成地面氣壓局地變化的主要因子是什么？在什么情況下使地面氣旋發(fā)展？4. 根據(jù)下面500hpa形勢(shì)示意圖，從渦度變化的觀點(diǎn)出發(fā)，討論：（1）低壓槽（2）高壓脊的發(fā)展情況。5. 大氣運(yùn)動(dòng)從運(yùn)動(dòng)的水平尺度來(lái)劃分大致可以分為哪三類(lèi)尺度運(yùn)動(dòng)，其各類(lèi)運(yùn)動(dòng)的基本動(dòng)力學(xué)特征是什么？大、中、小尺度。①大尺度運(yùn)動(dòng)：Ｌ≥106m （天氣尺度）大氣長(zhǎng)波、大型氣旋、阻塞高壓、副高—H：整個(gè)對(duì)流層（10km)；生命史：5天以上；水平風(fēng)速：十幾m/s 垂直速度：(1~5)*102m/s；準(zhǔn)地轉(zhuǎn)、準(zhǔn)靜力平衡、準(zhǔn)水平、準(zhǔn)水平無(wú)輻散。②中尺度運(yùn)動(dòng)：Ｌ~105m 臺(tái)風(fēng)、颮線、小低渦、海陸風(fēng)、雷暴高壓；分為中α、中β、中γ；H：大部分對(duì)流層(=10km)；生命史：1~5天；水平風(fēng)速：5~20 m/s；垂直速度：(510)*102m/s；③小尺度運(yùn)動(dòng)：Ｌ~104m；龍卷、小雷暴、積云；H：幾公里~十幾公里；生命史：10小時(shí)；水平風(fēng)速：10~25m/s垂直速度：~1 m/s；非地轉(zhuǎn)、非靜力；6. Rossby波的基本特征是什么？其形成的物理機(jī)制是什么？寫(xiě)出描述線性Rossby波的線性化的控制方程。A．（1）正壓大氣中Rossby波是由絕對(duì)渦度守恒控制的一種大尺度渦旋性波動(dòng)，β效應(yīng)是它得以傳播的最主要機(jī)制；（2）Rossby波相對(duì)于基流向西傳播。對(duì)于典型中緯度天氣尺度波動(dòng)，若取波長(zhǎng)Lx=6000km，波寬Ly=3000km，β=2*1011 CXu=βk2+m2~4m/s說(shuō)明Rossby波速度緩慢，大尺度渦旋慢波；（3）頻散波；（4）Rossby波是大尺度波動(dòng)，具有準(zhǔn)地轉(zhuǎn)性，這是與重力慣性波的區(qū)別之一。 （5）U、L對(duì)波動(dòng)速度C起著決定性作用。重疊在基本西風(fēng)氣流上的長(zhǎng)波，其傳播速度總小于緯向風(fēng)速，波長(zhǎng)短時(shí)，其傳播速度稍小于西風(fēng)基流，波長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，C與西風(fēng)基流差別較大 c=ωk=uβk2=uβL24π2b. 回復(fù)機(jī)制： 初始時(shí)刻，基本西風(fēng)氣流下，ζ＝0。現(xiàn)在：受到向北的擾動(dòng)，由于φ↑，f↑，ζ↓，ζ0在u，u39。的作用下，作反氣旋的圓周運(yùn)動(dòng)；直至回到原緯度，f回到原值；但由于慣性，會(huì)繼續(xù)向南，此時(shí)φ↓，f↓，ζ↑，ζ0作氣旋式運(yùn)動(dòng)；……再回到原緯度，受慣性繼續(xù)向北；……c．正壓Rossby波線性化控制方程ω=ukβk。c=ωk=uβk2=uβL24π2。cg=u+βk2。7. 如何來(lái)構(gòu)造大氣運(yùn)動(dòng)的垂直坐標(biāo)？其數(shù)學(xué)、物理基礎(chǔ)是什么？并用一個(gè)例子說(shuō)明之。8. 從大氣能量角度來(lái)描述的大氣運(yùn)動(dòng)。一般采用四種能量形式,請(qǐng)寫(xiě)出這四種能量形式的名稱和數(shù)學(xué)表達(dá)式。如果它們之間存在轉(zhuǎn)換過(guò)程，是如何轉(zhuǎn)換的？其轉(zhuǎn)換與哪些動(dòng)力學(xué)過(guò)程有關(guān)？（不要學(xué)數(shù)學(xué)表達(dá)式）9. 從渦度變化的觀點(diǎn)出發(fā)，詳細(xì)分析地面氣旋發(fā)展各因子的作用。10. 概述我國(guó)寒潮形成的條件以及天氣形勢(shì)特征（小槽發(fā)展或橫槽轉(zhuǎn)豎型）1）條件：a冷源條件，要有冷空氣的醞釀和積聚過(guò)程。一般700hPa：有36186。C冷中心；500hPa：有40186。C冷中心；b引導(dǎo)條件，要有引導(dǎo)冷空氣入侵我國(guó)的合適流場(chǎng)；2）三種寒潮天氣形勢(shì)A小槽發(fā)展型寒潮過(guò)程的基本特征l 冷空氣源地在歐亞大陸的西北部，取西北路徑侵入我國(guó) l 500百帕圖上烏拉爾山地區(qū)有長(zhǎng)波脊建立 l 寒潮的爆發(fā)由不穩(wěn)定小槽的發(fā)展所引發(fā)，且與500百帕上小槽發(fā)展并代替東亞大槽的過(guò)程相伴隨，從小槽出現(xiàn)到發(fā)展成東亞大槽一般需57天 B槽脊東移型寒潮過(guò)程的基本特征l 冷空氣源地偏南，路徑偏西，因路徑很長(zhǎng)，容易變性，溫度較其他型偏高，所以寒潮強(qiáng)度和勢(shì)力相對(duì)較弱 l 冷空氣由位于我國(guó)以西的低槽東移發(fā)展引發(fā)，西來(lái)槽在到達(dá)蒙古西部山區(qū)前一般不會(huì)發(fā)展 l 高壓脊的發(fā)展，比小槽發(fā)展型寒潮的烏山地區(qū)的高壓脊弱，位置偏南，且很少能形成阻塞形勢(shì) C橫槽型寒潮過(guò)程的基本特征1）冷空氣的源地偏東，多在中西伯利亞以東的內(nèi)陸或北冰洋上 ；2）烏拉爾山地區(qū)有阻塞高壓，阻高以東有橫槽； 阻高和橫槽切斷了正常的西風(fēng)環(huán)流，使亞洲高緯地區(qū)成為北高南低的氣壓場(chǎng)形勢(shì) ；3）前期穩(wěn)定，爆發(fā)突然 ；阻高和橫槽都是較穩(wěn)定系統(tǒng)，醞釀期天氣形勢(shì)穩(wěn)定（3~6天，11天），橫槽前的平直西風(fēng)中有小波動(dòng)?xùn)|傳；當(dāng)烏山北部有強(qiáng)冷平流時(shí)，阻高漸崩潰，橫槽轉(zhuǎn)豎，冷空氣大舉爆發(fā) 11. 熱帶氣旋移動(dòng)的基本路徑有哪些？試分析影響熱帶氣旋移動(dòng)的物理因子。熱帶氣旋的正常路徑：西行、西北行、轉(zhuǎn)向；熱帶氣旋的移動(dòng)由作用于整個(gè)熱帶氣旋的科氏力、背景場(chǎng)的氣壓梯度力和內(nèi)力決定。可見(jiàn)，對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)對(duì)稱的熱帶氣旋，由于內(nèi)部空氣質(zhì)點(diǎn)受地轉(zhuǎn)偏向力和氣旋內(nèi)上升運(yùn)動(dòng)的作用，存在著指向西北方向的內(nèi)力；在內(nèi)力的作用下，熱帶氣旋向西北方向移動(dòng)；熱帶氣旋的移動(dòng)是內(nèi)力和外力綜合作用的結(jié)果。12. 用Margules鋒面坡度公式說(shuō)明鋒面附近的風(fēng)場(chǎng)和氣壓場(chǎng)的特征，并作出示意圖。由 故鋒面兩側(cè)氣壓梯度不連續(xù)。 鋒面位于氣壓槽中，等壓線通過(guò)鋒面時(shí)呈氣旋式彎曲，其折角指向高壓。2）風(fēng)場(chǎng) A．水平切變 地面鋒位于氣壓槽中，等壓線通過(guò)鋒面時(shí)呈氣旋式彎曲，故鋒面附近的風(fēng)場(chǎng)具有氣旋式切變，而地面摩擦使風(fēng)與等壓線成一交角，在鋒面附近形成輻合區(qū)。B．垂直切變 風(fēng)速的垂直切變：因?yàn)殇h區(qū)內(nèi)水平溫度梯度很大，所以熱成風(fēng)很大，故風(fēng)速的垂直方向切變很大。風(fēng)向的垂直切變：地面冷鋒之后的測(cè)站，自低層至高空，通過(guò)鋒層時(shí)風(fēng)向作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)有冷平流；地面暖鋒之前的測(cè)站，自低層至高空通過(guò)鋒層，風(fēng)向作順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)有暖平流。13. 說(shuō)明環(huán)境風(fēng)的垂直切變對(duì)強(qiáng)風(fēng)暴形成的作用。①在切變環(huán)境中使上升氣流傾斜，從而使上升氣流中形成的降水質(zhì)點(diǎn)能夠脫離出上升氣流，而不致因拖帶作用減弱上升氣流的浮力。相反，降落到下沉氣流中的降水質(zhì)點(diǎn)，因蒸發(fā)冷卻和下沉拖帶作用，會(huì)增強(qiáng)下沉冷空氣出流，從而維持和激發(fā)上升氣流增強(qiáng)；②可以增強(qiáng)中層干冷空氣的吸入，加強(qiáng)風(fēng)暴中的下沉氣流和低層的冷空氣外流，而后通過(guò)強(qiáng)迫抬升，使流入的暖濕空氣更強(qiáng)烈的上升，導(dǎo)致對(duì)流加強(qiáng)；③造成一定的散度分布，有利于風(fēng)暴在順切變一方不斷再生，使風(fēng)暴向前傳播；④能產(chǎn)生流體動(dòng)力學(xué)壓強(qiáng)，有利于在風(fēng)暴左側(cè)新的對(duì)流單體增長(zhǎng)。14. Petterssen地面氣旋發(fā)展方程的含義是什么？分別討論方程中各因子對(duì)溫帶氣旋發(fā)展所起的作用。?ζ0?t=V5??ζ5+fRf?2p5p0[V??T+γaγω+1CpdQdt]dlnp含義：表示地面相對(duì)渦度的變化1) 500hPa絕對(duì)渦度平流項(xiàng)。槽前脊后，正渦度平流，氣旋發(fā)展，反氣旋減弱；槽后脊前，負(fù)渦度平流，氣旋減弱，反氣旋發(fā)展。地面氣旋多在槽前脊后處發(fā)展。 該項(xiàng)作用對(duì)于初生、發(fā)展中的氣旋作用最大，因?yàn)檫@時(shí)溫度平流的作用較小。2）溫度平流項(xiàng)；溫度平流的直接作用是引導(dǎo)氣旋移動(dòng)，而不改變氣旋的強(qiáng)度。在暖平流最強(qiáng)處，氣旋發(fā)展；在冷平流最強(qiáng)處，反氣旋發(fā)展在氣旋前部暖平流最強(qiáng)，暖鋒前正渦度增加。在氣旋后部冷平流最強(qiáng)，冷鋒后負(fù)渦度增加。氣旋中心部分溫度平流很弱，并不使地面氣壓系統(tǒng)加強(qiáng)或減弱。3）絕熱變化垂直運(yùn)動(dòng)項(xiàng)；l 干絕熱時(shí)，ga=gd, gdg，大氣穩(wěn)定 w0，在↑最強(qiáng)處，▽2( )0，氣旋減弱，反氣旋增強(qiáng) w0，在↓最強(qiáng)處，▽2( )0，氣旋發(fā)展，反氣旋減弱對(duì)于南北向的山脈，西風(fēng)在迎風(fēng)坡上升產(chǎn)生反氣旋渦度，在背風(fēng)坡下沉產(chǎn)生氣旋渦度232。232。背風(fēng)氣旋發(fā)展l 濕絕熱過(guò)程中，ga=gm, gmg，大氣不穩(wěn)定 w0，在↑最強(qiáng)處，▽2( )0，氣旋發(fā)展，反氣旋減弱 w0，在↓最強(qiáng)處，▽2( )0，氣旋減弱，反氣旋增強(qiáng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定時(shí)，上升（下沉）運(yùn)動(dòng)對(duì)氣旋（反氣旋）的發(fā)展起促進(jìn)作用4）非絕熱加熱項(xiàng)；l 在加熱率最大區(qū)，dQ/dt 0，▽2( )0， 氣旋發(fā)展，反氣旋減弱；l 在冷卻率最大區(qū)，dQ/dt 0，▽2( )0， 氣旋減弱，反氣旋發(fā)展； 非絕熱過(guò)程主要有：下墊面作用: 輻射，傳導(dǎo)，亂流等；水汽凝結(jié)與蒸發(fā)等。15. 描述旋轉(zhuǎn)大氣渦旋特征有哪些物理量（至少四種），具體的表達(dá)式是什么？這些物理量在描述大氣渦旋特征的優(yōu)缺點(diǎn)是什么？1） 絕對(duì)環(huán)流，2） 相對(duì)環(huán)流，3） 絕對(duì)渦度，4） 相對(duì)渦度，5） 位勢(shì)渦度16. 為什么要研究大氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性問(wèn)題，如何研究線性不穩(wěn)定？請(qǐng)給出兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性，并說(shuō)明這類(lèi)動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定性可以解釋何種大氣系統(tǒng)的變化？（看看課本）2）利用標(biāo)準(zhǔn)模方法3）慣性不穩(wěn)定和正壓不穩(wěn)定。17. 什么是Ekman抽吸（速度）？它是用何方法求得的？wT=?ug?yhE2=hE2ζg(hE=2Kf)由上式確定的垂直速度wT通常稱為Ekman抽吸，表明邊界層頂?shù)乃俣群偷剞D(zhuǎn)渦度成正比。當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)渦度不為零時(shí)，就會(huì)在邊界層中激發(fā)出強(qiáng)制的垂直環(huán)流。推導(dǎo)見(jiàn)課件。四、計(jì)算和推導(dǎo)1. 分別推導(dǎo)多元大氣、等溫大氣和均質(zhì)大氣的壓高公式。，假設(shè)大氣平均透明系數(shù)P=,計(jì)算當(dāng)太陽(yáng)高度為30度時(shí)，考慮和不考慮大氣時(shí)到達(dá)地表的太陽(yáng)直接輻射之比。3. 已知850百帕等壓面地轉(zhuǎn)風(fēng)為10m/s，西風(fēng)，700hpa~850hpa之間的平均氣溫每向東100Km下降2℃，求700hpa等壓面上地轉(zhuǎn)風(fēng)大小與風(fēng)向。（f=，R=287焦耳/度/千克）36