《天气学》复习
1.什么是天气图?天气图分哪几类,分别填有哪些要素(主要的)?天气预报通常分析哪些层次的天气图？
天气图：在底图上填上各地同一时刻气象记录，再经过绘制和分析，就能够反映一定地区和范围内天气情况的图。
天气图分类：天气图一般分为地面天气图、高空天气图和辅助天气图三类.
分别填有的要素有：总云量，气温，露点，三小时变压，海平面气压，六小时降水，水平能见度，现在天气现象。
地面，850，700，500（高空图），400，300，200，100 hpa
2.天气系统可按空间和时间尺度分类，不同尺度的天气系统的水平尺度、垂直厚度、时间尺度和垂直速度如何？
老师ppt
大尺度：400 km以上，时间尺度（生命期）2~3天以上
中尺度：4~400 km，时间尺度：几小时至1天
小尺度：40m~4km
水平尺度 (km) | 10^-1~10^0 | 10^0~10^1 | 10^1~10^2 | 10^2~10^3 | 10^3~10^4 |
天 气 系 统 | 尘卷 龙卷 | 积云 雷暴单体 | 中低压 中气旋 飑中系统 | 台风 气旋 反气旋 | 长波 阻塞系统 |
尺度划分 | 小尺度系统 | 中尺度系统 | 大尺度系统 | ||
动力气象书上
天气系统 水平尺度 垂直厚度 时间尺度 垂直速度
大尺度 10^6m 10^4m 10^5s 10^-2m/s
中尺度 10^5m 10^4m 10^5s 10^-2m/s
小尺度 10^4m 10^3~4m 10^4s 10^-1m/s
微尺度 10^3m 10^3m 10^2~4s 10^-1~0m/s
3.列举各尺度(大尺度、中尺度和小尺度)包含的典型天气系统。
老师ppt见上题图表
动力气象书：
大尺度：长波，阻塞高压，大型气旋，反气旋，锋面
中尺度：飑线、中尺度低压、中尺度雨带、中尺度雨团
小尺度：小型漩涡，雷暴
微尺度：主要为对流单体，如积云和浓积云。
4.写出 连续方程（z和p坐标都可以）、静力平衡关系、垂直涡度、速度散度、温度平流、相对或绝对涡度平流、水平水汽通量以及水汽通量散度的数学表达式。
连续方程：
z坐标
p坐标
静力平衡关系：
垂直涡度：
速度散度：
温度平流：（一般V取水平速度）
相对涡度平流：
绝对涡度平流：
水平水汽通量：单位时间流经单位截面积的水汽质量为：
或积分形式：，垂直于风向的底边为单位长度，高为整层大气柱的面积上的总的水汽通量
水汽通量散度：.
5.什么是大气环流？控制大气环流的基本因子有哪些？冬夏季大气平均低层和中层环流特征。高空急流有哪些？
大气环流指的是在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里，时间尺度在10^5s以上的平均运动。
控制大气环流的基本因子有：太阳辐射、地球自转、摩擦作用、地球表面的不均匀性、角动量交换。
冬夏季大气平均低层环流特征：北半球冬季：阿留申低压，冰岛低压；西伯利亚高压，北美高压。海上的副热带高压偏弱；ITCZ南移。北半球夏季：亚洲低压，北美低压；阿留申和冰岛低压大为减弱；热带辐合带和副热带高压显著北移，副高显著增强。
中层环流特征：无论冬夏季，都存在围绕极地地区的低压中心，称极涡。 冬季北半球两个极涡中心：一个强中心在格陵兰西部，一个弱中心在东西伯利亚的北冰洋沿岸。夏季北半球只有一个中心位于加拿大极区。
北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的平均槽、脊系统。冬季三槽三脊，夏季四槽四脊。
高空急流：极锋急流，副热带西风急流，热带东风急流。
6.青藏高原对东亚环流和我国天气的影响。
冬季对流层下半部的西风带，受到高原的阻扰而分为南、北两支，绕过高原，向东流去，在对流层中、上部的气流则爬坡越过高原。这两种作用使得高原北部形成一个地形脊，南部形成地形槽。
冬季，高原对四周的自由大气来说是一个冷源，因而加强了南侧向北的温度梯度，使得南支急流强而稳定。其南侧地形槽前的暖平流是我国冬半年主要水汽输送通道，强的暖湿空气向我国东部地区输送，是造成该地区持久连阴雨的重要条件，使得昆明静止锋和华南静止锋能长久维持，还是我国东部的江淮气旋、东海气旋生成的重要条件之一。
夏季，高原对四周的自由大气来说是一个热源，它使高原上空大气的水平温度梯度在高原北侧增大，在高原南侧变为相反的方向，根据热成风原理，高原北侧的西风增大，高原南侧西风消失而被东风取代，高原对大气的摩擦作用使得高原北侧的反气旋性涡度相应的明显起来，表现为在700hpa天气图上常常有一个孤立闭合的小高压在祁连山东南侧的兰州附近生成并东移，小高压东部的偏北风和高压南部的偏东风与这个季节西伸的太平洋高压脊西部的西南风之间形成一条切变线。切变线随着两侧的气流势力的对比变化而南北摆动，伴随着雨区也南北移动。
夏季，高原500hpa上高压活动频繁，对我国天气有重要的影响。例如范围较大而稳定的暖高压控制高原不仅会造成高原上干旱天气，而且当这种高压向东移到高原边缘时，还会产生暖而平的辐散下沉气流。这种气流又由于有利的下坡地形而又有所加强，所以它在地势
较陡的祁连山北坡最为显著，这时河西走廊在地面图上就有强的热低压发展，吹干热的偏东风，也就是干热风。这种稳定的暖高压向东北方移，经常不断发展与西风带的长波脊或西太平洋副热带高压合并，是造成我国夏季酷暑天气的一种重要天气过程。
7.锋面附近气象要素场特征如何？在天气图上分析锋面的思路和方法。
特征：
1、温度场特征
（1）锋区内水平温度梯度：5~10ºC/100km，
同一气团中的水平温度梯度：1~2ºC/100km
同一等压面或等高面上锋区内的等温线密集
（2）锋区内温度的垂直分布特征为锋面逆温、锋面等温和锋面降温。
2、位温场特征
锋区内等位温线密集且随高度增加的速率比周围的大
3、气压场和风场特征
（1）气压场
在地面图上，一般锋面位于气压槽中，等压线通过锋面时呈气旋式弯曲，其折角指向高压。
（2）风场特征
锋线附近的风场具有气旋式切变
在地面锋的上空可以出现大风速区，甚至可以出现急流
锋区存在较大的风速垂直切变
冷锋附近有冷平流，暖锋附近有暖平流
4、变压场
冷锋后有三小时的正变压，而冷锋前的气压变化不大
暖锋前有三小时的负变压，而暖锋后的气压变化不大
静止锋附近气压变化较小，因为其移动性小
锢囚锋前多为三小时的负变压，锋后多为三小时的正变压。对于暖式锢囚锋，由于冷锋位于暖锋上方，故正变压线常出现在地面锋线前；对于冷式锢囚锋，由于暖锋位于冷锋上方，故负变压常出现在地面锋后。
方法：
1、分析地面天气图上各要素场以确定锋面的位置
（1）温度：锋面的主要特征是冷锋后有负变温，暖锋后有正变温
（2）露点：锋面两侧露点差异明显
（3）气压与风：锋面位于气旋性曲率最大的地方，但有气旋性切变的的地方不一定有锋。等压线可以与锋面平行。
（4）变压：3小时变压，冷锋后较强的+ΔP3，冷锋前常为较弱的+ΔP3或-ΔP3，暖锋前较强的-ΔP3，暖锋后常为较弱的-ΔP3或+ΔP3，锢囚锋后往往是较强的+ΔP3，锋前常为-ΔP3。但当两条冷锋相向而形成锢囚锋，则两侧都会出现+ΔP3。
（5）云和降水：一般云和降水较明显的地方常有锋面存在。
2、应用卫星云图照片分析锋面
（1）锋面云系
（2）锋面位置
3、应用其他探空资料来分析
（1）温度、湿度
干热风 （2）高空测风资料
8.通过ω方程的涡度平流项讨论温带气旋和反气旋的发展过程，应用引导气流预测气旋和反气旋的移动。
ω方程如下
当涡度平流随高度增加（随气压减小）时，有上升运动；当涡度平流随高度减小（随气压增加）时，有下沉运动。在地面低压中心附近，涡度平流很小，而在其上空高空槽前为正涡度平流，并且正涡度平流在对流层高层达到最大，于是在这个地区涡度平流随高度增加，有上升运动。在地面高压中心，涡度平流也很小，而在其上空高空槽后为负涡度平流，于是在这一地区涡度平流随高度减弱，有下沉运动。涡度平流随高度的变化造成的垂直运动，其物理意义可以这么解释：在地面低压中心1000hpa上涡度平流很小，而上空300hpa上为较大的正涡度平流。气旋性涡度增加，使风压场不平衡，在地转偏向力的作用下，必然产生水平辐散，为保持质量连续，将出现补偿上升运动，并且上升运动在对流层中层达到最大。由于这种垂直上升运动的拉伸作用使得槽前对流层中下层气旋性涡度增加，相反地，脊前槽后则由于负涡度平流产生的下沉运动，使地面反气旋发展。
引导气流
可以证明，地面高低压中心的移动速度与系统中心上空平均层上的地转风一致。在实际工作中，可以利用700hpa或者500hpa等压面上的地转风加以适当订正，一预报地面系统中心的移动，这就是所谓的“引导气流原理”。
9.中纬度天气系统有哪些？低纬度天气系统有哪些？它们发生发展的能量来源分别是什么？
中纬度天气系统：锋面系统、温带气旋与反气旋、西风带槽脊系统。
低纬度天气系统：热带气旋，西太平洋副热带高压，南亚高压，热带辐合带，热带云团，东风波，热带副热带涡旋。
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