習習題-氣象學與氣候學

1、第四章 大氣的運動主要內(nèi)容本章主要研究大氣運動產(chǎn)生的原因，大氣運動的形式、狀況和大氣環(huán)流。大氣運動是氣壓分布的不均勻所造成的氣壓梯度力和地轉偏向力、慣性離心力、重力以及摩擦力共同作用的結果。大范圍的大氣運動就是大氣環(huán)流，氣壓帶、全球的行星風帶、平均經(jīng)圈環(huán)流、平均緯向環(huán)流、平均水平環(huán)流、大氣活動中心構成了大氣環(huán)流的平均狀況。名詞解釋靜力方程：氣壓場：氣壓的空間分布稱為氣壓場等壓線：等壓線是同一水平面上各氣壓相等點的連線等壓面：指單位質量的物體從海平面（位勢取為零）抬升到 Z 高度時，克服重力所作的功，又稱重力位勢，單位是位勢米位勢高度位勢米：重力位勢的單位，是表示能量的單位，1 位勢米定義為1

2、kg空氣上升1 m時，克服重力作了 J的功，也就是獲得 J/kg 的位勢能，即1位勢米= kg低壓槽：是低壓向外伸出的狹長部分，或一組未閉合的等壓線向氣壓較高的方突出的部分高壓脊：是高壓向外伸出的狹長部分，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的方突出的部分氣壓系統(tǒng)：在天氣圖上，用等壓線表示的高、低氣壓或槽、脊系統(tǒng)氣壓梯度力：氣壓梯度是一個向量，它垂直于等壓面，由高壓指向低壓，數(shù)值等于兩等壓面間的氣壓差 P 除以其間的垂直距離 N地轉偏向力：空氣是在轉動著的地球上運動著，當運動的空氣質點依其慣性沿著水平氣壓梯度力方向運動時，對于站在地球表面的觀察者看來，空氣質點卻受著一個使其偏離氣壓梯度力方向的力的作

3、用，這種因地球繞自身軸轉動而產(chǎn)生的非慣性力稱為水平地轉偏向力或科里奧利力慣性離心力：是物體在作曲線運動時所產(chǎn)生的，由運動軌跡的曲率中心沿曲率半徑向外作用在物體上的力地轉風：地轉風是氣壓梯度力和地轉偏向力相平衡時，空氣作等速、直線的水平運動梯度風：當空氣質點作曲線運動時，除受氣壓梯度力和地轉偏向力作用外，還受慣性離心力的作用，當這三個力達到平衡時的風，稱為梯度風旋衡風：在低緯度地區(qū)或小尺度低壓中，如果氣壓梯度力和慣性離心力都很大，而地轉偏向力很小時，則可出現(xiàn)旋衡風大氣活動中心：冬、夏季在平均氣壓圖上出現(xiàn)的大型高、低壓系統(tǒng)，稱為大氣活動中心。哈德萊環(huán)流圈：低緯環(huán)流圈，直接熱力環(huán)流圈（正環(huán)流圈），又

4、稱哈得萊環(huán)流圈費雷爾環(huán)流圈：中緯環(huán)流圈，是間接熱力環(huán)流圈（逆環(huán)流圈），又稱費雷爾環(huán)流圈極地環(huán)流圈：高緯環(huán)流圈，又稱極地環(huán)流圈，也是一個直接熱力環(huán)流圈，是三個環(huán)流圈中環(huán)流強度最弱的一個沃克環(huán)流圈：由于赤道地區(qū)存在著大尺度的東西向熱力差異引起的急流：急流是指風速30 m/s以上的狹窄強風帶環(huán)流指數(shù)：經(jīng)向環(huán)流型，即500hPa西風帶上發(fā)展出深槽大脊，能引起強烈的冷、暖空氣活動。緯向型和經(jīng)向型環(huán)流經(jīng)常交替出現(xiàn)，其交替周期大約26周。這種交替演變規(guī)律一般用環(huán)流指數(shù)來表示。環(huán)流指數(shù)分緯向環(huán)流指數(shù)（IZ）和經(jīng)向環(huán)流指數(shù)（IM）兩種填空1、 大氣運動的產(chǎn)生和變化直接決定于大氣壓力的空間分布和變化。2、 氣壓變

5、化的根本原因是其上空大氣柱中空氣質量的增多或減少。3、 氣象上應用的靜力學方程可表示為-dP=gdZ。4、 標準大氣中氣壓與高度具有一定的對應關系，氣壓為850hPa時，高度約為1500米，高度為5500米時，氣壓約為 hPa。5、 位勢高度又叫重力位勢，單位是位勢米。位勢高度與幾何高度的換算關系為H=gZ/。6、 低空氣壓水平分布的基本類型有低氣壓、低壓槽、高氣壓、高壓脊和鞍形氣壓場等。7、 主要存在于對流層低空的氣壓系統(tǒng)被稱為淺薄系統(tǒng)，如暖性低壓 和冷性高壓；不但存在于對流層低層，還可伸展到對流層的高層，而且其強度隨高度增加而增大的系統(tǒng)被稱為深厚系統(tǒng)，如暖性高壓和冷性低壓。8、 氣壓梯度力

6、是使空氣產(chǎn)生運動的直接動力。慣性離心力在空氣作曲線運動時起作用。地轉偏向 力、慣性離心力力 、摩擦力雖然不能使空氣由靜止變?yōu)檫\動，卻能影響運動的方向和速度。氣壓梯度力、重力既可改變空氣運動狀態(tài)，又可使空氣由靜止變?yōu)檫\動。9、 地轉風是氣壓梯度力和地轉偏向力相平衡時，空氣作勻速、直線的水平運動。梯度風是氣壓梯度力、地磚偏向力和離心力相平衡時的風。旋衡風是氣壓梯度力和慣性離心力相平衡時的風。熱成風是由水平溫度梯度的存在而產(chǎn)生的地轉風在鉛直方向上的速度矢量差。10、在北半球，低壓中的梯度風繞低壓中心作逆時針方向旋轉，高壓中相反。11、白貝羅風壓定律表明，在北半球的摩擦層中背風而立，高壓在右后方，低壓

7、在左前方。12、?？寺菥€是各風矢量終點的連線。13、在近地面層中，風速日變化的規(guī)律是白天風速增大。午后增至最大，夜間風速減小，清晨減至最小。14、風的陣性是由大氣中的湍流運動引起的。15、大氣環(huán)流形成的主要因素有太陽輻射作用、地球自轉作用、地表性質作用、 地面摩擦作用。16、大氣環(huán)流的最基本狀態(tài)是平均緯向環(huán)流，也就是東西風帶。高緯度地區(qū)為極地東風帶，中緯度地區(qū)為盛行西風帶，低緯度地區(qū)為信風帶。17、在北半球的對流層的高層，平均水平環(huán)流的形式是西風帶上存在著大尺度的平均槽、脊，500hPa等壓面圖上，1月份有3個槽和3個脊，7月份有4個槽和4個脊。18、常年存在，只是強度和范圍隨季節(jié)變化的氣壓

8、系統(tǒng)被稱為常年活動中心，如太平洋高壓、大西洋高壓、阿留申低壓、冰島低壓等；季節(jié)性存在的氣壓系統(tǒng)被稱為季節(jié)性活動中心，如印度低壓、北美低壓、西伯利亞高壓、北美高壓。19、低緯度環(huán)流圈和高緯度環(huán)流圈都是直接熱力環(huán)流圈，中緯度環(huán)流圈是間接熱力環(huán)流圈。20、急流是指 風速大于30m/s 的強風帶，在對流層中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的急流有溫帶急流、副熱帶急流和熱帶東風急流，其中以副熱帶急流的強度最大。問答題1、 氣壓隨時間變化的原因是什么氣壓的變化有何規(guī)律某地氣壓的變化，實質上是該地上空空氣柱重量增加或減少的反映，而重量是其質量和重力加速度的乘積。空氣柱質量的變化主要是由熱力和動力因子引起。熱力因子是指溫度的升高或降

9、低所引起的體積膨脹或收縮、密度的增大或減小，以及伴隨的輻合或輻散所造成的質量增多或減少。動力因子是指大氣運動所引起的氣柱質量的變化。氣壓日變化： 氣壓一日波（單峰型）同氣溫的日變化關系很大。氣溫最高時，地面減壓；氣溫最低時，氣壓升高。氣壓極值出現(xiàn)的相時落后于氣溫。同時，氣壓日變化的振幅，陸地大于海洋、夏季大于冬季、山谷大于平原。氣壓的半日波（雙峰型）可能同一日間增溫和降溫的交替所產(chǎn)生的整個大氣半日振動周期，以及由日月所引起的大氣潮汐相關。至于三峰型氣壓波似應與一日波、半日波以及局部地形條件等綜合作用有關。氣壓年變化：在大陸上，一年中氣壓最高值出現(xiàn)在冬季，最低值出現(xiàn)在夏季，氣壓年變化值很大，并由

10、低緯向高緯逐漸增大。海洋上一年中氣壓最高值出現(xiàn)在夏季，最低值出現(xiàn)在冬季，年較差小于同緯度的陸地。高山區(qū)一年中氣壓最高值出現(xiàn)在夏季，是空氣受熱，氣柱膨脹、上升，質量增加所致，而最低值出現(xiàn)在冬季，是空氣受冷，氣柱收縮、空氣下沉、高山質量減少的結果。氣溫非周期性變化：氣壓的非周期性變化是指氣壓變化不存在固定周期的波動，它是氣壓系統(tǒng)移動和演變的結果。通常在中高緯度地區(qū)氣壓系統(tǒng)活動頻繁，氣團屬性差異大，氣壓非周期性變化遠較低緯度明顯。2、 氣壓場如何表示氣壓場的基本型式有哪些氣壓的水平分布形勢通常用等壓線或等壓面來表示。等壓線是同一水平面上各氣壓相等點的連線。等壓線按一定氣壓間隔繪出，構成一張氣壓水平分

11、布圖。若繪制的是海平面的等壓線，就是一張海平面氣壓分布圖。若繪制的是5000 m高空的等壓線，就成為一張5000 m高空的氣壓水平分布圖-等高面圖。等壓線的形狀和疏密程度反映著水平方向上氣壓的分布形勢。氣壓場的基本形式有：低氣壓：簡稱低壓，是由閉合等壓線構成的低氣壓區(qū)。低壓槽：簡稱槽，是低氣壓延伸出來的狹長區(qū)域，在槽中各等壓線彎曲最大處的連線稱槽線，氣壓值延槽線向兩邊遞增。高氣壓：簡稱高壓，有閉合等壓線構成，中心氣壓高，向四周逐漸降低，空間等壓面類似寒秋，呈上凹狀。高壓脊：簡稱脊，是由高壓延伸出來的狹長區(qū)域，在脊中各等壓線彎曲最大處的連線稱脊線，氣壓值延脊線向兩邊遞減。3、 大氣運動受到哪些力

12、的作用它們對大氣運動的作用如何作用于空氣的力除重力之外，尚有因氣壓分布不均而產(chǎn)生的氣壓梯度力，因地球自轉而產(chǎn)生的地轉偏向力，因空氣層之間、空氣與地面之間存在相對運動而產(chǎn)生的摩擦力，因空氣作曲線運動時產(chǎn)生的慣性離心力。這些力在水平分量之間的不同組合，構成了不同形式的大氣水平運動。一般來說，氣壓梯度力是使空氣產(chǎn)生運動的直接動力，是最基本的力。其它力是在空氣開始運動后產(chǎn)生和起作用的，而且所起的作用視具體情況而有不同。地轉偏向力對高緯地區(qū)或大尺度的空氣運動影響較大，而對低緯地區(qū)特別是赤道附近的空氣運動，影響甚小。慣性離心力是在空氣作曲線運動時起作用，而在空氣運動近于直線時，可以忽略不計。摩擦力在摩擦層

13、中起作用，而對自由大氣中的空氣運動也不予考慮。地轉偏向力、慣性離心力和摩擦力雖然不能使空氣由靜止狀態(tài)轉變?yōu)檫\動狀態(tài)，但卻能影響運動的方向和速度。氣壓梯度力和重力既可改變空氣運動狀態(tài)，又可使空氣由靜止狀態(tài)轉變?yōu)檫\動狀態(tài)。4、 風的日變化有何規(guī)律近地面層中，風存在著有規(guī)律的日變化。白天風速增大，午后增至最大，夜間風速減小，清晨減至最小。而摩擦層上層則相反，白天風速小，夜間風速大。5、 大氣環(huán)流形成的主要因素有哪些它們對大氣環(huán)流的形成和維持有何作用太陽輻射作用：凈輻射梯度分布引起了地球上高、低緯度間的大氣熱量收支不平衡，使大氣中出現(xiàn)了有效位能，形成了向極的溫度梯度。太陽輻射對大氣系統(tǒng)加熱不均是大氣產(chǎn)

14、生大規(guī)模運動的根本原因，而大氣在高低緯間的熱量收支不平衡是產(chǎn)生和維持大氣環(huán)流的直接原動力。地球自轉作用：大氣是在自轉的地球上運動著，地球自轉產(chǎn)生的偏轉力迫使運動空氣的方向偏離氣壓梯度力方向。地球自轉是全球大氣環(huán)流形成和維持的重要因子。地表性質作用：海陸之間熱力性質的差異所造成的冷熱源分布和山脈的機械阻滯作用，都是重要的熱力和動力因素。海陸和地形的共同作用，不僅使低層大氣環(huán)流變得復雜化，而且也使中高層大氣環(huán)流有在特定地區(qū)出現(xiàn)平均槽、脊的趨勢。地面摩擦作用：相對運動產(chǎn)生著摩擦作用，而摩擦作用和山脈作用使空氣與轉動地球之間產(chǎn)生了轉動力矩（即角動量）。角動量在風帶中的產(chǎn)生、損耗以及在風帶間的輸送、平衡

15、，對大氣環(huán)流的形成和維持具有重要作用。地面摩擦作用是大氣環(huán)流中緯向環(huán)流與經(jīng)圈環(huán)流形成和維持的重要因素。6、 大氣環(huán)流的平均狀況如何平均緯向環(huán)流：大氣環(huán)流最基本的狀態(tài)是盛行著以極地為中心的旋轉的緯向環(huán)流，也就是東、西風帶。近地面層的緯向環(huán)流分布的特征如下 : 高緯地區(qū)：冬夏季都是一層很淺薄的東風帶，稱極地東風帶。主要分布在北大西洋低壓和北太平洋低壓的向極一側，其厚度、強度都是冬季大于夏季。中緯地區(qū)：從地面向上都是西風，稱盛行西風帶。西風帶在緯距上的寬度隨高度而增大。西風風速自地面向上直至200hPa，差不多是增加的，到對流層頂附近形成一個強西風中心。北半球冬季西風風速大于夏季。低緯地區(qū)：自地面到

16、高空是深厚的東風層，稱熱帶東風帶或信風帶 。它是緯向風帶中風向最為穩(wěn)定、風速較大、活動范圍廣闊的風帶。此外，北半球夏季，在南亞和非洲出現(xiàn)西風系統(tǒng)，稱赤道西風帶，其厚度從23km（非洲）到56km（印度洋）。平均水平環(huán)流：在北半球對流層中，高層的平均水平環(huán)流形式使西風帶上存在著大尺度的平均槽、脊。平均經(jīng)圈環(huán)流：是指在南北向沿經(jīng)圈的垂直剖面上，由風速的平均北、南分量和垂直分量構成的平均環(huán)流圈。除低緯度以外，經(jīng)圈環(huán)流同緯圈環(huán)流相比要弱得多。北半球有三個經(jīng)向環(huán)流圈：低緯環(huán)流圈，直接熱力環(huán)流圈（正環(huán)流圈），又稱哈得萊環(huán)流圈。中緯環(huán)流圈，是間接熱力環(huán)流圈（逆環(huán)流圈），又稱費雷爾環(huán)流圈高緯環(huán)流圈，又稱極地環(huán)

17、流圈，也是一個直接熱力環(huán)流圈，是三個環(huán)流圈中環(huán)流強度最弱的一個。7、 何為大氣活動中心它們對天氣、氣候的形成和演變有何影響冬、夏季在平均氣壓圖上出現(xiàn)的大型高、低壓系統(tǒng)，稱為大氣活動中心。活動中心的位置和強弱反映了廣大地區(qū)大氣環(huán)流運行的特點，其活動和變化對其附近甚至全球的大氣環(huán)流、對高低緯間、海陸間水分熱量交換，對天氣、氣候形成演變起著重要影響。8、 請敘述北半球經(jīng)圈環(huán)流的三圈模式。北半球有三個經(jīng)向環(huán)流圈：低緯環(huán)流圈，直接熱力環(huán)流圈（正環(huán)流圈），又稱哈得萊環(huán)流圈。中緯環(huán)流圈，是間接熱力環(huán)流圈（逆環(huán)流圈），又稱費雷爾環(huán)流圈高緯環(huán)流圈，又稱極地環(huán)流圈，也是一個直接熱力環(huán)流圈，是三個環(huán)流圈中環(huán)流強度氣

18、象學與氣候學南京國家基準氣候站(氣象觀測站)實習報告學院： 城市與資源環(huán)境學院專業(yè)： 地理科學姓名： 王玉學號： 11任課老師： 孫漢群二零一六年四月一、 實習地區(qū)南京國家基準氣候站（簡稱南京站，區(qū)站號58238）自1956年從北極閣遷到小教場，至今已40多年，經(jīng)歷了兩次搬遷，一次是1998年觀測場整體平移了100米，另一次就是2008年遷移到江寧區(qū)，由于1998年搬遷距離較短，對氣象要素的影響不大，而2008年的歉意距離較遠，新址與原址相距11700米，且觀測環(huán)境也相差較大。南京國家基準氣候站原址位于南京市秦淮區(qū)紅花街道小教場，地處南京主城與江寧區(qū)交界處，隨著城市建設的發(fā)展，觀測場周圍逐步被

19、住宅類、工廠廠房等建筑物占滿。新址位于南京市江寧區(qū)科學園月華路，位于南京市江寧區(qū)邊緣，除觀測場西側有少部分建筑以及高鐵線路外，其他方位均較空曠，觀測環(huán)境較好，二、 實習時間2016年4月16日 周六；約8:00從校出發(fā)；約9:00到達南京國家基準氣候站；約11:00返校。三、 實習人員孫漢群老師及地理科學（本科）全體47位學生四、 實習內(nèi)容安置溫度、濕度儀器并使其免受太陽直接輻射，而又保持適當通風的白色百葉式木箱。作用是防止太陽對儀器的直接輻射和地面對儀器的反射輻射，保護儀器免受強風、雨、雪等的影響，并使儀器感應部分有適當?shù)耐L，能真實地感應外界空氣溫度和濕度的變化。如果裝在封閉的箱子中，就沒

20、有辦法準確測量當時外界的溫度；如果露天的話由于太陽直接照射又會造成溫差，下雨的話又會對溫度計造成損壞。白天，空氣對太陽輻射的吸收能力弱于任一種溫度感應元件；夜晚，空氣的紅外輻射能力又弱于任一種溫度感應元件的表面。任何直接暴露在空氣中的測溫元件，其測量值在白天將系統(tǒng)偏高于氣溫，夜間則系統(tǒng)偏低。為避免這種輻射誤差，必須對測溫元件采取有效的輻射屏蔽措施。用于對近地面氣流運動情況進行觀測、記錄的塔形構筑物。旁邊配有儀器可以實時反饋風向以及風速。能夠自動實現(xiàn)降水天氣現(xiàn)象要素觀測，數(shù)據(jù)采樣、存儲和處理，并按照規(guī)定數(shù)據(jù)格式輸出。 包含有傳感器，數(shù)據(jù)采集，外圍設備，和采集軟件。紅外云天儀由紅外溫度測量單元和二

21、維掃描平臺及控制器、控制和數(shù)據(jù)采集處理微機組成。二維掃描平臺及控制器、控制和數(shù)據(jù)采集處理微機的控制下驅動紅外溫度測量單元對全天空進行立體掃描，并將所測得的指定方位、仰角的云底紅外輻射亮溫值儲存于控制和數(shù)據(jù)采集處理微機中。掃描結束后，將不同方位、仰角的紅外輻射亮溫值儲進行拼圖，形成全天空紅外輻射亮溫分布圖。由于是對云的紅外輻射進行測量，因此無論是白天還是夜晚均可進行。紅外云天儀可替代以往的云觀測手段，獲得全天時的、對天空云狀和云量的區(qū)分更加細化的云的資料。翻斗式雨量傳感器是一種水文、氣象儀器，用以測量自然界降雨量，同時將降雨量轉換為以開關量形式表示的數(shù)字信息量輸出，以滿足信息傳輸、處理、記錄和顯示等的需要。本儀器與記錄或顯示部分配套，可進行有線雨量數(shù)據(jù)傳輸、顯示、自記。與無線水情自動測報系統(tǒng)配套，作為專設站雨情遙測報汛的傳感器。 該型雨量傳感器經(jīng)中國氣象局產(chǎn)業(yè)發(fā)展與裝備部選型試驗、考核， 證明性能穩(wěn)定性較好，可直接用于中小尺度自動氣象站。ADTD為江蘇省閃電定位系統(tǒng)。這個儀器大概就是字面上的意思，用來探測雷電的。工作原理暫時不知用于觀測一天內(nèi)的蒸發(fā)情況，如遇雨天，便將該日蒸發(fā)皿測得的蒸發(fā)量加上雨量傳感器