天气学原理讲稿ch

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1、第三章气旋与反气旋各种尺度的气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的重要天气系统。因此，研究气旋和反气旋的主要特征及其发生、发展的机制。第一节气旋、反气旋的特征和分类一．气旋和反气旋的定义　　气旋：气旋是占有三度空间的，在同一高度上中心气压低于四周的流场中的涡旋。涡旋中的空气在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转。　　反气旋：反气旋是占有三度空间的，在同一高度上中心气压高于四周的流场中的涡旋。涡旋中的空气在北半球顺时针旋转，在南半球逆时针旋转。二．气旋、反气旋的水平尺度以最外围的闭合等压线作为涡旋的范围气旋直径：平均而言，东亚

2、气旋比欧洲和北美的尺度小反气旋直径：一般>；小者数百公里；大者面积可达亚洲大陆的3/4三．气旋反气旋的强度（强度一般用中心气压表示）气旋中心气压平均而言，温带的气旋冬季强于夏季，海上的强于陆上的反气旋中心气压平均而言，温带的反气旋冬季强于夏季，陆上的强于海上的四．气旋、反气旋的分类气旋：地理分类16按热力结构分类：反气旋：地理分类： 按热力结构分类：第一节涡度与涡度方程一．涡度概念1．定义：度量空气块旋转程度和旋转方向的物理量2．表达式：相对涡度　　（3.1）　水平风>>垂直风：　　　　　　　　　　(3.3)3．绝对涡度　　　　　

3、　　　　　　　　　(3.2)16　　　　　　　　　　　　　　　　　图3.1相对涡度与绝对涡度关系示意图绕z轴旋转K：4．地转风涡度：　　(3.6)一．涡度方程1．P坐标系中的涡度方程推导：　　　　　（1）　　　　（2）：　　　　①　②　③　　　④　　　⑤　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(3.12)2．讨论：16①相对涡度平流输送项　　　　　　　　　　　　图3.2相对涡度平流物理意义：　　槽前脊后借助西南风将正相对涡度大的往小的方向输送，使得其固定点正相对涡度增加（），反映等压面高度降低（），相反，槽后脊前引起等压面高度增加

4、（），槽线处变高为零（），所以，槽无加深减弱，向东，即向前。②地转涡度平流输送项　　　槽前脊后　　　槽后脊前　结论与①相矛盾，所以讨论以为界线③　　涡度的垂直输送项16④扭转项或倾侧项斜压大气在斜压大气中，有风的垂直切变，有绕沿水平轴旋转的空气块（涡管），同时垂直速度在水平方向分布不均，使得绕水平轴旋转的空气块发生倾斜，在垂直方向有涡度的变化⑤　　水平散度项地转参数～　～一．绝对涡度守恒　　　　　(3.14)二．简化涡度方程表1涡度方程的尺度分析方程数量级　　　　　　　　　简化涡度方程为：三．位势涡度守恒　　即1．推导16条件：近

5、似正压大气　　　　　　（*）大气不可压根据水平散度定义再考虑整层大气不可压　　　　　　　　　　代入（*）中　即，位势涡度守恒2．讨论：　　假设不变16研究青藏高原附近的低值高值系统的变化处在西风带中，在青藏高原西风带中，底值系统（高空槽、低中心）上（下）山，气柱缩短（伸长），为了保证整层大气的不可压缩性，必伴有水平辐散（合），同时在水平地转偏向力作用下，反气旋（气旋）涡度生成，考虑准地转运动有等压面高度升高（降低）低值系统（槽、低中心）减弱（加强）；反之，高值系统上山，加强;下山,减弱。第一节位势倾向方程和方程一．位势倾向方程1．

6、推导从简化涡度方程入手(3.15)　　　　　　　(3.16)设法消去这项具体是将热力学能量方程写成位温形式表示热力学能量方程引入比容，静力稳定度有以静力方程，代入，再对P求偏导与准地转涡度方程(3.16)式相加消去得：(3.19)如不考虑非绝热加热，则上式右端的第三项可略去，得：(3.20)16以上两式称为位势倾向方程2．讨论①相对涡度平流；地转涡度平流，以相对涡度平流为主为长波槽对于一般波，引起变化，即变化的物理解释：槽前（后）脊后（前）借助西南风（西北风）将正（负）相对涡度从大的往小的方向输送，使得槽前（后）脊后（前）固定点正

7、（负）相对涡度增加（减少），同时水平地转偏向力作用伴随水平辐散（合），引起低层气柱质量减少（增加）、降压（升压）出现负（正）变压中心，有变压风辐合（散）；其高层水平辐散（合），导致上升（下沉）运动，上升（下沉）绝热膨胀冷却（收缩升温），低层气柱降温（升温）此气柱收缩（膨胀），高层等压面高度降低（升高），即（＞0）；槽脊线上变高为零，即结论：槽脊移动即前进，强度无变化。②温度平流随高度变化项若冷平流随高度减弱实际大气，对流层中温度平流随高度减弱，尤为对流层中上层。若有冷平流，反映对流层内冷平流随高度减弱物理解释：低压中心左部与高压中

8、心右部之间对应槽线处，风随高度逆转，此气层有冷平流，气柱降温（降温反映以下气柱明显降温）收缩，16等压面槽线处高度降低，反映，槽加深：相反低压中心右半部与高压中心左半部之间对应脊线处即脊加强结论：槽脊加深，加强③　　非绝热随高度变化项二．方程1．推