動(dòng)力氣象學(xué)第三章ppt課件(參考版)
2025-05-09 12:07本頁面
【正文】 。 缺點(diǎn) ： 大氣下邊界不是坐標(biāo)面， P隨時(shí)間和空間而變化，在地形起伏地區(qū)，不僅與地形相截形成許多 “ 空間 ” ，而且這些空間范圍隨時(shí)間變化，而且很難正確地給出邊界條件； 對于一些中小尺度運(yùn)動(dòng)，不滿足靜力平衡關(guān)系，不能使用 P坐標(biāo)系。氣壓梯度力項(xiàng)變成了線性項(xiàng)，形式簡單。 g d zdp ???2. 垂直坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換（ Z P） 任一氣象要素 F F(x,y,z,t)=F(x,y,z(x,y,p,t),t)=F(x,y,p,t) zpz tPPFtF ????????????????????????????tFzpz xPPFxF ????????????????????????????xFzpz yPPFyF ??????????????????????????????????yFzPPFzF???????pz tzg ????????????????? ?tPpz xzg ????????????????? ?xPpz yzg ????????????????????? ?yPgzP ?????兩種坐標(biāo)中偏導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換關(guān)系如下 ： hhpph FVkfdtVd ???????????????????pRTp ????????10???????????????????????pyvxupp?pp CQSyTvxTutT ??????????? ? P坐標(biāo)系的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) ： P坐標(biāo)系使大氣運(yùn)動(dòng)方程組中減少了密度這一變量。水平坐標(biāo) x,y不變。 于是，在氣象學(xué)中常采用氣壓 P作為垂直坐標(biāo)，在這種坐標(biāo)系中，氣壓梯度力已不含密度的因子，用起來較方便，所以在實(shí)際工作中也進(jìn)行等壓面圖的分析。在這種坐標(biāo)系中運(yùn)動(dòng)方程中（如氣壓梯度力）與連續(xù)方程中均含有 密度 項(xiàng)。 高一級近似是所謂 平面近似，其主要內(nèi)容是： （一）當(dāng) f處于系數(shù)地位不被微商時(shí)，取： ； （二）當(dāng) f處于對 y求導(dǎo)時(shí)，取 為常數(shù)。將 f在緯度 φ 0處展開成泰勒級數(shù)，則有： 若令 L代表運(yùn)動(dòng)的徑向水平尺度，則（）式前兩項(xiàng)之比為： 因此，在中緯度地區(qū)，若運(yùn)動(dòng)的經(jīng)向水平尺度遠(yuǎn)小于地球半徑時(shí) ，可以取 既把 f作為常數(shù)處理，這種近似稱為 近似。 ? R0=1時(shí)，非線性平流項(xiàng)不能忽略，因此，方程式非線性的，相對渦度大于或等于牽連渦度，運(yùn)動(dòng)的平流時(shí)間小于或等于慣性運(yùn)動(dòng)時(shí)間，這樣的運(yùn)動(dòng)過程稱為 快過程 。~ ??其中： ????????????非地轉(zhuǎn)。 2）化為“無量綱方程” ： 用方程中某一項(xiàng)的特征量同除方程的每一項(xiàng)（量綱齊次性原理） ——無量綱方程 ——各項(xiàng)前面的系數(shù)－無量綱（數(shù)） ——體現(xiàn)各項(xiàng)的相對重要性。無量綱方程和無量綱參數(shù)在對大氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行動(dòng)力分析時(shí)十分有用。 一級簡化方程與原方程組最大的差異在于垂直運(yùn)動(dòng)方程采用了靜力平衡關(guān)系，這樣簡化了數(shù)學(xué)處理，它能濾去聲波。 此外，熱力學(xué)方程此時(shí)常采用絕熱形式： 01 ??dtdpdtdTCp ?由尺度分析可以證明，氣壓的全導(dǎo)數(shù)幾乎由垂直運(yùn)動(dòng)決定。由于垂直運(yùn)動(dòng)對于大氣變化有重要影響，雖在運(yùn)動(dòng)方程中一般對流項(xiàng)比其它項(xiàng)要小，但作為預(yù)報(bào)方程，一般還應(yīng)保留對流項(xiàng)。 五、一級簡化方程 ? ???????????
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