一、名词解释1. 位温：气压为p ，温度为T 的干气块，干绝热膨胀或压缩到1000hPa 时所具有的温度。

θ=T (1000/p )R/Cp ，如果干绝热，位温守恒（∂θ/∂t=0）。

2. 尺度分析法：依据表征某类大气运动系统各变量的特征值来估计大气运动方程中各项量级的大小，判别各个因子的相对重要性，然后舍去次要因子而保留主要因子，使得物理特征突出，从而达到简化方程的一种方法。

3. 梯度风：水平科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达到平衡，此时空4. 地转风：对于中纬度天气尺度的扰动，水平科氏力与水平气压梯度力接近平1V k =- 地转风：在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯度力和水平地转偏向力的作用，当二力相等的空气运动称之为地转风。

5. 惯性风：当气压水平分布均匀时，科氏力、惯性离心力相平衡时的空气流动。

表达式为：i T V f R =-。

6. 旋衡风：在小尺度运动中，惯性离心力和水平气压梯度力相平衡时的空气流7. 正压大气：大气密度的空间分布仅依赖于气压(p )的大气，即：ρ=ρ(p )，正压大气中地转风不随高度变化，没有热成风。

8. 斜压大气：大气密度的空间分布依赖于气压(p )和温度(T )的大气，即：ρ=ρ (p , T )。

实际大气都是斜压大气，和正压大气不同，斜压大气中等压面、等比容面（或等密度面）和等温面是彼此相交的。

9. 环流：流体中任取一闭合曲线L ，曲线上每一点的速度大小和方向是不一样的，如果对各点的流体速度在曲线L 方向上的分量作线积分，则此积分定义为速度环流，简称环流。

10. 环流定理：沿任意闭合回线的速度环流随时间的变化率，等于沿同一回线的加速度环流。

简单地说，环流的加速度等于加速度的环流。

1. f 平面近似：又称为f 参数常数近似。

在中高纬地区，对于中小尺度运动，y /a <<1，则f =f 0=2Ωsin ϕ0=const2. β平面近似：在中高纬地区，对于大尺度运动，y /a <1，则f =f 0+βy ，其中f 0=2Ωsin ϕ0=const ，β=2Ωcos ϕ0/a =const3. 地转平衡：对于中纬度大尺度运动，水平气压梯度力和水平科氏力（地转偏向力）接近平衡，这时的空气作水平直线运动，称为地转平衡，此平衡下的风称为地转风。

地转风1V k =-∇4. 0，大气的作用力是平衡的，此平衡称为“静力平衡”。

5. 梯度风：水平科氏力、离心力和水平气压梯度力三力达成的平衡，此平衡的下的风称为6. 正压大气——大气密度的空间分布仅依赖于气压(p )的大气，即： ρ = ρ(p )，如：均质大气、V ∂地转风不随高度变化，即没有热成风。

7. 斜压大气——大气密度的空间分布依赖于气压(p )和温度(T )的大气，即：ρ = ρ(p , T )。

实际大气都是斜压大气。

8. 热成风：地转风随高度的改变量或铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。

21T g g V V V ≡-9.尺度分析法：依据表征某类大气运动系统各变量的特征值，来估计大气运动中各项量级大小，从而简化方程的一种方法。

10.地转偏差：实际风与地转风之差。

二、判断题1.空气运动的曲率半径很大时，可以忽略惯性离心力的影响。

（√）2.热成风大小与平均温度梯度为反比。

（×）3.如果空气不运动就不会产生惯性离心力。

（×）4.声波是非频散波，也是对天气有影响的波。

（×）5.实际大气中，低压区中的梯度风比高压区中的风速大。

（√）6.水平气压梯度力是促使空气运动的原始动力。

（√）7.随高度的增加，只要温度场不变，热成风的大小和方向就不变。

（√）8.随着高度的增加，地转风的风速是逐渐增大的。

（√）9.梯度风不是地转风，所以不遵守地转风的风压定律。

（×）10.在北半球，热成风的方向是北风（×）11.在同一气压场中，高压区的梯度风风速比地转风小。

（×）三、填空题1、引起绝对铅直涡度变化的原因有幅散项、扭转项和力管项。

2、北半球地转风随高度逆时针旋转，与此伴随的平流为冷平流。

3、绝对位涡守恒的条件是绝热、无摩擦。

4、在静力平衡条件下，地转风随高度改变的充要条件是大气的斜压性（或者：等压面上存在温度梯度，等压面和等温面相交，力管项不为0）。

8、建立P坐标系的物理基础为静力平衡，采用P坐标系的优点是减少了方程中的密度影响，并可滤除垂直向声波。

10、随高度的增加，只要温度场不变，热成风的大小和方向就不变；11、在北半球对流层中，因而无论低层吹什么风，热成风随高度的增加都逐渐转为西风。

12、对于中纬度地区大尺度实际风的水平散度等于地转偏差的散度13、对于中纬度地区大尺度运动具有准定常、准水平、准地转和准无辐散；四、 简答题1. 叙述基别尔数（ε）、罗斯贝数（R 0）的表达式及其物理意义。

基别尔数为局地惯性力与水平科氏力的尺度之比，即：001 ~=u U t fv f U f τετ∂∂≡，其大小反映运动变化过程的快慢程度。

即ε的量级表示运动地转平衡近似程度。

ε≡1/f 0τ，当1ε，∂u/∂t 相对于fv 可以略去。

R 0为罗斯贝（Rossby ）数，表示水平惯性力与科氏力的尺度之比，即：002/0~V u U L U R fv f U f L ⋅∇≡=，表示大气运动的准地转程度，当01R ，水平惯性力相对于科氏力可以略去；反之当01R ，科氏力相对于水平惯性力可以略去。

大尺度运动中，01R ，科氏力是不能忽略的；小尺度运动中，01R ，科氏力可以忽略不计。

五、计算题 1. 南京上空700hPa 处地转风（Vg1）的风向与x 轴为30º角，500hPa 地转风（Vg2）的风向与x 轴为-30º角，风速均为20m/s （如图），求700－500hPa 气压层之间平均温度梯度（热成风V T ）的大小与风向。

700hPa 地转风地转风V g1与x 轴为30º角，500hPa 地转风V g2与x 轴为-30º角，则700－500hPa 之间的热成风（V T ）分量表示为：21212121cos(30)cos(30)sin(30)sin(30)g g g g g g g g g g u u u V V v v v V V ⎧=-=--⎪⎨=-=--⎪⎩ 把V g1= V g2=20m/s 代入上式，得到：u T ＝0，v T ＝-20m/s 。

V T ＝20m/s ，其与x 轴的夹角为：90T Tv arctg u θ==- 也可以直接通过图解。

因为把V g1=V g2，并且V g1与V g2的夹角为60º角，所以V g1、V g2和V T 构成一个多边三角形，于是V T =20m/s ，图中90θ=-。

沿经圈由57.5ºN 到52.5ºN 气压升高1%，如果温度等于7℃，求地转风。

把状态方程代入地转风公式，再取差分近似，则：1112sin 2sin g g p RT p RT p RT p u u f y fp y p y p a ρϕϕϕ∂∂∂∂=-⇒=-≈-=-∂∂Ω∆Ω∆ 取R =287m 2⋅s -2⋅K -1，T =280K ，Ω=7.29⨯10-5rad s -1，∆p /p =0.01，a=6.37⨯106m ϕ=(47.5º+42.5º)/2=45º，∆ϕ=42.5º-47.5º=-5º=5/180*3.1415926=0.087rad5612sin 2872800.0127.2910sin(45/180 3.1415926) 6.3710(5/180 3.1415926)14/g RT p u p a m sϕϕ--∂=-Ω∆⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯≈2. 在30ºN 处有一气块向北移动，假定绝对涡度守恒。

如果初始时刻的相对涡度为5⨯10-5s -1，求其达到45ºN 的相对涡度是多少？（提示：Ω=7.29⨯10-5 s -1）。

解答：设初始时刻t 1和终止时刻t 2的地转涡度、相对涡度分别为f 1, ζ1和f 2, ζ2。

即()0d f dtζ+=⇒f 1+ζ1=f 2+ζ2 ∴ f 2=ζ1+f 1-f 2=ζ1+2Ω (sin ϕ1-sin ϕ2)把各物理量的数值代入上式，则有f 2=5⨯10-5+2⨯7.29⨯10-5(sin30º-sin45º)=5⨯10-5+2⨯7.29⨯10-5 (0.5-0.707)≈2.0⨯10-5 (s -1)3. 700-600hPa 之间的平均温度向南每100km 增加2℃，如果700hPa 在45︒N 处的地转风为15m/s 的西南风，求600hPa 的地转风速度和风向？（f ≈10-4/s ）1010100101001100ln()(),0cos ln()()sing g T g g T g gT m T T m g g T gg g g u u u V V V v v v p T R u v f p yp T R u u u V f p y v v V θθ=+⎧⎪=+⇒⎨=+⎪⎩∂=-=∂∂⎧=+=-⎪∂⇒⎨⎪==⎩ 005110105410101sin 15(/),45210(/)700,600,2871510.6(/)2287700ln()2108.8(/)11060019.4(/)1510.6(/)222.1(og g m m g T g g T g g g V V m s T T m y yp p R J K kg u m s u m s u u u m s v v m s V m θθ-----==∂∆==-⨯∂∆===⋅⋅=⨯≈=-⨯⨯-⨯≈⨯=+≈==⨯≈=≈℃11/)10.6()()28.619.4g og s v arctg arctg u α==≈ 湍流摩擦作用一方面通过二级环流直接输送到自由大气，另一方面通过二级环流使自由大气与边界层进行质量和动量等物理量的垂直交换。

则自由大气中质量大的空气通过被吸入边界层，而边界层中动量小的空气被抽入自由大气。

这种由湍流摩擦诱导二级环流生成的过程称为埃克曼抽吸，其实质上是穿越边界层顶的二级环流的垂直分支。

埃克曼抽吸强度（速度）与自由大气的地转风涡度成正比。

[1]。