動(dòng)力氣象學(xué)第二章ppt課件-在線瀏覽
2025-07-15 01:12本頁(yè)面
【正文】 可以直接用于研究個(gè)別空氣微團(tuán)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和熱力狀態(tài)變化問(wèn)題，但是不能直接用于研究物理量場(chǎng)的變化規(guī)律。 ? 歐拉方法 —— 流場(chǎng) 。 ? 實(shí)際大氣不是理想流體，需要考慮粘性作用（主要表現(xiàn)在接近地面的邊界層大氣中） ? 拉格朗日方法 —— 流體 。 大氣的總質(zhì)量約為： 一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（即海平面氣壓）為： 標(biāo)準(zhǔn)大氣密度值為： ? 大氣的密度、壓強(qiáng)和溫度隨著高度的增加而減小，大約 95%的大氣質(zhì)量集中在離地面 20km高度以下，這層大氣相對(duì)于地球半徑是很薄的，但其中有千變?nèi)f化的天氣現(xiàn)象。 地球自轉(zhuǎn)角速度： 地球自轉(zhuǎn)對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)有重大影響，而地球公轉(zhuǎn)主要決定一年四季的變化，但對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的變化影響 “ 不大 ” 。 Basic Equations 本章目的 依據(jù)基本物理定律 ，結(jié)合地球大氣的特點(diǎn)，建立描寫(xiě)大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組。第二章 描寫(xiě)大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組 一切天氣現(xiàn)象都與大氣運(yùn)動(dòng)相關(guān)，盡管大氣運(yùn)動(dòng)很復(fù)雜，但始終要遵循一定的物理定律（ fundamental physical laws）。這些物理定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式就構(gòu)成了研究大氣運(yùn)動(dòng)具體規(guī)律的基本方程組。 建立方程組要解決的幾個(gè)主要問(wèn)題 分析方法的轉(zhuǎn)變（ Lagrange Euler） 參考系的轉(zhuǎn)變（慣性 旋轉(zhuǎn)） 坐標(biāo)系的選擇（球坐標(biāo)系、局地直角坐標(biāo)系） 一、地球與大氣的基本特征 ? 地球：地球一方面繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn) （一年 繞太陽(yáng)一周）， 一方面繞自己的軸自西向東自轉(zhuǎn)（一個(gè)太陽(yáng)日 24小時(shí)，一個(gè)恒星日 23小時(shí) 56分4秒）。 地球可視為一個(gè)橢球體，但是一般作為球體處理，地球的平均半徑為： 其質(zhì)量經(jīng)推算為： ? 大氣：大氣環(huán)繞地球并與地球一起旋轉(zhuǎn)，必須考慮因旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的虛擬力。 ? 由于輻射和水汽相變，大氣不斷受到加熱和冷卻，對(duì)大氣的熱力狀況產(chǎn)生很大的影響，從而引起動(dòng)力作用。 以流體中某一 物質(zhì)體積元 為研究對(duì)象，研究它的空間位置及其物理屬性隨時(shí)間變化的規(guī)律，并進(jìn)而推廣到整個(gè)流體的運(yùn)動(dòng)。 以流體空間中某一固定 空間體積元為研究對(duì)象，研究不同流體微團(tuán)通過(guò)某一固定點(diǎn)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及其它物理屬性變化的規(guī)律，從而掌握流場(chǎng)中各物理量的空間分布及其變化規(guī)律。 能否找到場(chǎng)變量隨個(gè)別空氣微團(tuán)在運(yùn)動(dòng)中的變化率（場(chǎng)變量的全導(dǎo)數(shù)）與空間點(diǎn)上場(chǎng)變量隨時(shí)間的變化率（場(chǎng)變量的局地導(dǎo)數(shù)）之間的關(guān)系呢？ But： 二、全導(dǎo)數(shù)（ Total differentiation）和局地導(dǎo)數(shù)（ Local derivative） 以 溫度場(chǎng) 為例討論場(chǎng)變量的全導(dǎo)數(shù)與局地導(dǎo)數(shù)之間的關(guān)系。個(gè)別空氣微團(tuán)的軌跡可表示為 x=x（ t） , y=y（ t） , z=z（ t），則 x、 y、 z方向上微團(tuán)的速度分量為： dtdzwdtdyvdtdxu ??? 。 zTwyTvxTutTdtdT????????????（ 1） 平流變化的物理意義 平流變化 TVtT ?????? ?0,0 ?? wdtdT為了討論平流變化的意義，設(shè)： sTVtT??????S的方向?yàn)樗剿俣鹊姆较? 物理含義： 即使空氣微團(tuán)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中自身溫度保持不變，平流變化也會(huì)引起某一 固定空間點(diǎn)上溫度的變化。 在地球上觀測(cè)大氣運(yùn)動(dòng)，是 “ 相對(duì)運(yùn)動(dòng) ” ，觀測(cè)者與地球一起旋轉(zhuǎn)，感覺(jué)不到地球自轉(zhuǎn)。根據(jù)觀測(cè)方式的不同，坐標(biāo)系分為： ? 慣性坐標(biāo)系 ：原點(diǎn)位于地球中心，坐標(biāo)軸方向相
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