天气学诊断分析3

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1、天气学诊断分析Ch3运动学特征参量的计算大气科学学院高庆九南京信息工程大学§3.1水平风速分解实测风资料常常只提供风向和全风速两种资料,诊断分析常常要先求出u,v两种分量后,才能进行其它的计算。u和v分量的定义，通常指东西方向（纬向）和南北方向（经向）的分量。风向是指风的来向。u>0v>0u<0v<0南京信息工程大学0°北风βuv270°90°东风西风dd180°南风南京信息工程大学dd180uffsin(dd180)ffsinddvffcos(dd180)ffcosdd式中ff是全风速，单位为米/秒。dd是风向，单位是度。南京信息工程大学诊断分析一般都是在有限

2、区域内进行的，多数都采用正方形网格。客观分析后所得到的网格点上的u、v分量值，并不处处与网格区的ｘ，ｙ轴平行，因此还必须进行风向订正。因为只有在基线上的网格点，其东西、南北方向与ｘ，ｙ方向一致，其他网格点上东西、南北方向与ｘ，ｙ方向总有一个偏差角，这显然会给计算带来误差，特别是当计算范围取得较大时，边缘的网格上，这种风向的误差显得更加突出。不进行适当订正是不行的。南京信息工程大学N北极N是北极，NOC为基线，NA和CA分别为经过A点的经线和纬AMO线，MA和LA分别和这个正方形网格系统的XL轴及Y轴平行基线以西的某一网格点A。假设A点的风速在经纬的分量分别为u和v。而在网格的X,Y方

3、向的分量分别为ｕ'、ｖ'，由于A点所在的经线不与基线相平行，故ｕ、ｖ分量和ｕ'、ｖ'分量彼此也不平行，而是有一夹角α，α＝∠ANO。由图可看出，它们之间有如下的换算关系：南京信息工程大学u'ucosvcos(90)ucosvsinv'vcosucos(90)vcosusin在基线以西的网格AO>0，所以=sin-1(AO/AN)>0；在基线以东的网格，AO<0，所以<0；在基线上的网格，α＝0，则ｕ'＝ｕ、ｖ'＝ｖ。即不必订。南京信息工程大学§3.2地转风和地转风涡度的计算南京信息工程大学地转风计算•地转风是指自由大气中空气的水平等速直线

4、运动，是指无加速度、惯性离心力不起作用情况下的运动。在这种运动中，只有水平气压梯度力和地转偏向力起作用。地转风是自由大气中水平气压梯度力和地转偏向力相平衡时的空气的水平运动。南京信息工程大学•地转风是平衡运动，它受到的合外力等于零，没有加速度。空气运动平行于等压线，人背风而立，高压在右，低压在左。9.8H9.8H0.67197H5u10gfyfysiny9.8H9.8H0.67197H5v10gfxfxsinx南京信息工程大学f2sin-57.29210弧度/秒x,y为空间实际差分距离,单位:米H:位势米地转风单位:米

5、/秒1地转风涡度单位:秒南京信息工程大学涡度：度量空气块旋转程度和旋转方向的物理量,单位：1/秒(1/s)5量级~V/L：大尺度~104中尺度~103小尺度~10在中高纬度4f~10南京信息工程大学由于大气做准水平运动，着重讨论水平面上的旋转，即垂直方向的涡度分量vuzxy南京信息工程大学单位面积上的环流量称为涡度，相对涡度通常就简称为涡度。环流是风速沿着环流闭合线的积分。LVdrL(udxvdy)vvx+x南京信息工程大学直角坐标系中地转风涡度计算vugggxyvuggxy南京信息工程大学vugg

6、gxy229.8HH()22fxy220.67197HH5()1022sinxy0.6719725H10sin南京信息工程大学0.671975(HHHH4H)10gi,j2i-1,j1i-1,j-1i1,j-1i1,j1i,j2dsin0.671975(HHHH4H)10gi,j2i,j1i,j-1i-1,ji1,ji,jdsin天气图网格上，取g=9.8米/秒2，可改写成gmi,j(HHHH4H)g,i,j2i1,ji1,ji,j1i,j1i,jfd其中m为地图投影放大因子，

7、d为网格距，即，i为行，j为列南京信息工程大学球坐标系中地转风涡度计算vuutanxyavuugggtangxya229.8HH1H(tan)22fxyay南京信息工程大学dxxRdacosjdyyaa6371km.地球半径f2sin,为经纬度网格对应的格距南京信息工程大学HH22HHHHi1,ji1,jij,ij,1ij,1ij,2