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1、1什么是锋面，什么是锋面气旋，利用不同物理量说明冷锋的空间结果特征。锋面定义：冷暖气团的交界面处，气象要素不连续的过渡区。锋面具有很强的温度梯度、静力稳定度、绝对涡度和风垂直切变。锋面气旋是指存在锋面的低压系统，主要活动在中高纬度，多见于温带地区，称为锋面气旋，或温带气旋。在北方中高纬度地区，一般气旋和锋面联系在一起，是我国常见的天气系统。不同物理量说明冷锋的空间结果特征a、位温(实线)和风速(虚) 、b 位涡 c、绝对动量 、b m-格点分布可以进一步地得到以下结论：1）整个锋区可以由（y，p）面中较大的m区来表示。2）锋区中具有较大的地转风涡度。3）锋区的边界可以由绝对动量梯度的不连续区来
2、确定。可以利用绝对动量m这一个物理量，在沿着锋区方向近似地转平衡条件下，来表征两维锋区。1、锋面具有很强的温度梯度和绝对涡度2、锋面具大的静立稳定度，以及在沿着锋区方向近似地转平衡的条件下，完全可以用位涡来表征高空锋区。2、什么是赤道辐合带，赤道辐合带具有哪些特征。（P198199）定义：特征： ITCZ是热带环流中重要的行星尺度系统，在海洋上可以产生很长的热带云带。 ITCZ一般不在赤道上，位于离赤道一定纬度的地方； ITCZ在海洋上纬向位置的季节变化比陆地上要小。在北太平洋，ITCZ位于赤道与15N之间，910月位置最北。 ITCZ所有变量的分布对辐合带几乎是对称的，并且季节变化不明显。气
3、压在辐合带槽线处最低，经向风吹向槽内。气流的稳定度很小，辐合带的暖心结构很明显，最暖层次在对流层上部，辐合带表现为明显的湿区。3、说明低纬度大气环流的动力学特征，及其与中纬度的差异。（P204208）（1）热带天气尺度热力学变量的相对变化比中纬度的准地转运动约小一个量级。但是热带行星尺度运动似乎是准地转的。（2）热带天气尺度运动是水平无辐散的，行星尺度系统是有辐散的。（3）热带地区存在着不同类型大尺度低频变化的流型或波动。（4）热平衡有明显的地理差异。（5）积云对流及其垂直输送的重要作用。4、什么是季风，说明季风形成的原因，及印度季风暴发的原因。（P217225）定义：季风是行星尺度的环流系统
4、，是近地面层冬夏季盛行风向接近相反，且气候特征明显不同的现象。北半球季风区：亚洲，尤其是南亚和东亚以及非洲。南半球季风区：主要是澳大利亚。印度季风暴发的原因1）海陆热力差异。大尺度加热场包括：(a)地表面加热（净的短波和长波辐射、感热和潜热通量），传导入土壤中的热通量；(b)在大气中，有长波和短波辐射加热，干对流过程，深和浅对流，从地面向上的感热和潜热通量，大尺度凝结和由小尺度涡旋热通量产生的辐合。2）季风的爆发与低纬赤道西风的加强有关，尤其是与沿东非沿岸的跨赤道气流或索马里低空急流有关，而这又最终与南半球的寒潮过程和马斯克林高压的发展有关。3）季风的爆发可能与沙特阿拉伯热低压的发展有关。4）
5、季风的爆发与一种爆发性涡旋有关。5）中纬度天气系统的影响6）大尺度非绝热加热的作用7）低频振荡的作用，主要是指1025天与3060天低频振荡。一、请由下图讨论重力惯性波对应很强的非地转运动，而Rossby波对应准地转运动。图中为波矢量，分别为风矢量平行和垂直分量，（）为自由面扰动高度，分别为波动频率和地球旋转频率，均为常数。答：（1）重力惯性波为高频波，即重力惯性波有：，反映在图上，即为平行于波矢量的分量较大，而垂直于波矢量的分量较小，又波矢量与等线相垂直，所以重力惯性波对应的运动穿越等线的分量较强，而平行等线的分量较弱，又因地转运动一定是平行于等线的运动，所以说重力惯性波对应较强的非地转运动
6、；反之，Rossby波为低频波动，即对应的运动平行于等线的分量较大，所以说Rossby波对应准地转运动。题目：浮力不稳定的原因以及判定依据答案：原因：浮力不稳定由上升空气团与环境密度差引起。当空气团的密度小于环境空气的密度时，它受到向上的浮力，在浮力的作用下加速向上运动，从而引发浮力不稳定判定依据：准地转运动的关键是什么？为什么说准地转运动对大尺度大气是成立的？答：1.准地转运动的主要特征是水平速度近于地转近似，这意味着对于大尺度大气运动经常是处于准地转平衡状态，其发展和演变是缓慢的，也说明平衡是长期的，破坏或不平衡是暂时的。关键是惯性加速度向比科氏力加速度小一个量级，可以略去，或者说是Ro（
7、罗斯贝数）很小，或者说是地转风远远大于非地转风。（准地转理论：地转运动随时间演变，且既时时处处保持地转平衡，又时时产生小的地转偏差；小的非地转运动引起非定常的地转运动，且小的非地转分量仍用地转近似来代替；最低阶上，风压场满足地转平衡；在高阶上，小的地转偏差与地转场的时间变率相平衡。）2、因为，所以Ro主要决定于水平尺度，而大尺度大气运动中，L很大，使得Ro很小，从而满足了准地转运动的要求1 气旋发展的三种类型及其特点第一类是经典的锋面波动发展成气旋的过程（天原）。其发生、发展特征可概括为：（1）锋区或最大斜压区位于近于平直的高空气流下（没有明显的涡度平流）开始发展；（2）最初没有高空冷槽存在，
8、但当地面气旋发展时，槽加强。在气旋未达到最大强度之前，高空槽和低层气旋间的距离明显保持不变；（3）高空涡度平流数值最初很小，并且在整个发 展过程中一直保持较小，气旋加强的主要作用是温度平流；（4）对流层下部的斜压性开始时大，锢囚时小；（5）发展的最终结果是达到经典的锢囚气旋。第二类气旋发生发展的启动机制主要在高空。气旋发生发展时具有以下五个特点：（1）当高空槽（其前部有强涡度平流）在低层暖平流区（或近于没有冷平流）上扩展时，气旋开始发展，这时低层可以有也可以没有锋面存在；（2）当气旋加强时，高空槽与低层系统之间的距离迅速减小，气旋发展最盛时轴线近于垂直；（3）高空涡度平流量最初很大，接近气旋最
9、强时，平流量减少。开始时温度平流量小，随低层气旋的加强而增强；（4）对流层下部斜压性开始较小，随风暴加强而增加；（5）发展的最终结果达到与经典锢囚相类似的热力结构。这类气旋与第一类经典气旋的发展模式不同，在发展时，低层不一定有锋面存在，高空涡度平流是气旋发展的主要因子。第三类是中间尺度温带气旋的发展。 这类气旋的水平尺度一般在10002000km，比上述气旋的尺度小。它具有以下一些特征：（1）在扰动形成的阶段，扰动与对流层上部高空槽没有关系。高空经常是纬向气流，扰动的振幅只在对流层下部明显，而第一类有明显的长波槽；（2）这类气旋通常形成在一条延续的锋面上，能接连发生，形成一系列气旋族。这种锋面
10、不但地面明显，在850hPa上也有等温线密集区；（3）这类气旋主要出现在较低纬度，与湿润大气中的空气运动有密切关系。具有明显的对流不稳定区，因而常发生在雨季（如梅雨季节，华南和日本东南海上、美国东南海面上）。关于这类气旋的发展机制目前还不清楚。 2 台风眼壁的定义及其中尺度特征台风眼壁：台风眼外围的环状云雨区叫台风的云墙或眼壁。具有强烈的上升运动，云墙区的宽度一般有2030km；主要由一些高大的积雨云组成。云墙及其临近常常是台风风雨最激烈的地方。 特征：（1）径向流入限于1.5km以下，速度向内增加。最强的流入 可能位于地面层之上（约500米）；（2）流入空气在减速之前经过最强的眼壁降水区，所
11、产生的辐合造成了最强降水区内的垂直运动；（3）最大垂直运动在500hPa以上，位于风最大值内几公里处。通过高动量空气的垂直输送，这些上升气流可增加风最大值之内的风速，以此使对称眼壁缩小。高度有组织的眼壁尺度上升气流可能由气流的速度旋转导致；（4）眼壁在大约6小时时间尺度内保持梯度风和热成风平衡；（5）雷达反射率最大值区的坡度向外倾斜，它比上升气流的 坡度小得多。（6）由眼壁上升气流激起的下沉运动，在沿眼壁内边缘宽1020km的半径带区，而不是在眼中心组织起来。3 谈一谈本学期本门课程学习的心得（学到了什么、难点是什么、怎么学习等）一.阐述为何半地转运动是大气峰生的重要动力学因子提示：主要从半地
12、转动力近似推导着手，导出半地转运动的方程，与准地转运动对比，多出的非地转平流项和垂直输送项，就是跨越锋面、共同引起锋生的作用项。参考答案：1.半地转动量近似的推导假设：1）假设锋面沿x方向平行，x方向的水平特征长度为Lx，y方向的水平特征长度为Ly，且 Lx Ly； 2）沿x,y方向的特征速度为U、V，且 UV3）通过锋面附近的实测资料一般可知： Lx1000km；Ly200km；U20m/s4）定义特征时间尺度为跨越锋面的平流时间尺度：=Ly/V 2. 半地转动量近似的推导过程：利用特征尺度对方程（1）、（2）左端项进行尺度分析因此方程可见简化为：此方程组即为半地转水平运动方程。因：由半地转
13、方程：代入方程（6）中与准地转运动相比：多出了：项可见，半地转理论多出了跨越锋面的非地转平流项和垂直输送项的作用，这两者的共同作用可引起锋生。所以说半地转运动是大气锋生的重要动力学因子。二、高空急流区出入口风速分析提示：先高空急流的定义，及急流的一般特征，再画示意图分析出入口风速变化特征。参考答案：1高空急流的定义和一般特征高空急流简单地说是指发生在300hPa以上风速=30m/s的风速带。有副热带偏西风急流、极锋急流、热带东风急流，一般夏季副热带西风急流与极锋急流的最大中心在200hPa,热带东风急流的最大中心在150hPa。在急流区非地转偏差风很大。2.画出示意图具体分析出入口风速变化特征
14、图3.19 200hPa 1月平均风速和风向（19661977年）。风速的单位：ms-1。AA和BB为剖面的位置，分别代表急流入口区和出口区由不考虑摩擦的水平运动方程 在AA线左侧，风沿x方向增加，du/dt0,v-vg0即在急流中心的后部有超地转风存在vag0,使气块左偏产生西风加速，在入口区的南侧右偏引起辐散，入口区的北侧，左偏引起辐合，产生左侧下沉，右侧上升的热力直接环流。在BB线右侧，风沿x方向减小，du/dt0,v-vg0 即在急流中心的前部有次地转风存在vag0,使气块右偏产生西风减速，在出口区的南侧右偏引起辐合，出口区的北侧，左偏引起辐散，产生右侧下沉，左侧上升的热力间接环流；在
15、急流中心du/dt=0,v-vg=0。说明：可在图上加上一些示意图方便说明解释。三、结合图，说明全球辐射环流特征提示：根据图，描述出主要辐合辐散的地带图4.11 全球辐散环流的三维分布概略图。根据FGGE资料作出。参考答案：观测资料表明，全球辐散环流：冬季（图4.11a）： 主要哈得莱环流的上升支在5S附近，下沉支在30N附近，造成这支哈得莱环流圈的因子主要是亚洲冬季风； 另一个哈得莱环流是在5S上升，30S下沉、与澳大利亚季风有关的环流圈，因而澳大利亚季风是北半球处在冬季的南半球哈得莱环流圈。这支环流圈的特征和演变对于全面了解澳大利亚季风是非常重要的。 其他几支环流； 与南大西洋和东南太平洋下沉支有关的辐散环流值得进一步研究。 夏季（图4.12 b）： 第一个上升区位于阿萨姆孟加拉地区，相应有三个下沉气流：太平洋的东西或瓦克环流的下沉支，西南印度洋的季风下沉区和地中海及沙漠热低压的下沉区； 与非洲季风有关的辐散环流比较局地性，在西非5N附近为上升支，东南
