(完整版)《天气学原理》复习题 下载本文

t0时刻,冷暖不均,ρ冷〉ρ暖,p冷〉p暖,水平气压梯度由冷指向暖,在水平气压梯度力的作用下,空气由冷侧向暖侧运动,如图所示,地转偏向力A垂直速度偏向右。 随着时间的推移,冷空气逐渐楔入暖气团下方,抬举暖气团的力逐渐减弱,如图。 到某一时刻,抬举力为零,锋维持倾斜状态,向冷的一侧倾斜。

4、对锋面坡度公式进行讨论

以密度一级不连续模拟锋面,锋面坡度与其附近的气压场、风场和变压场特征 1.锋面坡度公式

由密度一级不连续,则有:锋区存在,锋区附近密度一级不连续,气压二级不连续

tg?N1?g1tg?L?g?2PF?2PN?2?x?x2??F??N??x?x?2PL?2PF?2?x?x2??L??F??x?x

2.密度一级不连续模拟锋面,锋面附近气压场和风场特征

气压场:锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多,反气旋式曲率比锋区外小得多 锋附近水平方向风场特征: 风场呈气旋性弯曲或 气旋性切变 锋附近风场垂直分布特征:锋区中温度水平梯度大于两侧,锋区中热成风比锋区外大得多,所以风垂直切变大风随高度顺转,暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区;风随高度逆转,冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区;热成风很大而无明显平流,可能是静止锋。 变压场特征:变压梯度不连续,变压风也不连续;地面锋区中,等变压线密集,锋区外,等变压线稀疏,变压值比较小。

5、请用锋面坡度公式解释锋面附近气压分布特征

气压场:锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多,反气旋式曲率比锋区外小得多 6、锋面附近要素场的特征是什么?锋面附近气压场、变压场、风场特征如何?(以密度零级和一级不连续不连续模拟锋面) 一、锋面附近温度场的特征 1、水平温度场特征

①地面图: 锋附近温度水平梯度大,平均约5-6 ℃/100公里

②高空图:高空锋区为等温线的密集带,该密集带向冷区倾斜,与地面锋线平行。锢囚锋在高空图上有暖舌,暖舌两侧等温线密集。

应用:根据高空图锋区内等温线密集度确定锋区强度、地面锋线位置,等压面上冷暖平流确定锋的类型

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2 垂直方向 :锋区内温度垂直梯度小,逆温、等温或递减率小,两侧气团内温度随高

度递减,冷暖气团温差越大,锋面逆温越强或过渡区越窄,通过锋区时等温线弯折越厉害

3 锋附近的位温特征:位温随高度增大的快,锋区水平等位温线密集见图(2.6)

2、气压场特征:锋面两侧气压连续,密度不连续,气压梯度不连续: 冷气团中气压梯度大于暖气团中气压梯度

应用:等压线通过锋线,风呈气旋弯曲,锋面处等压线有折角,折角指向气压高的一侧 3 变压场特征变压场是某一位面,空间各点气压随时间的变化 冷锋、暖锋均是锋前变压代数值小于锋后变压代数值 暖锋前地面减压 冷锋后地面加压

冷锋前暖锋后,静止锋附近:变压不明显

即:暖锋前变压代数值小于暖锋后变压代数值,暖锋前地面减压 同理:有冷锋前变压代数值小于冷锋后变压代数值,冷锋后地面加压

在平坦的地面上垂直速度为零时,地面气压变化由热力因子和动力因子造成: 暖锋前地面减压(暖平流)

冷锋后地面加压(冷平流)冷锋前暖锋后,静止锋附近:变压不明显 散度总和辐散,则地面气压下降 散度总和辐合,则地面气压上升 3 风场特征

水平: 锋线附近风场具有气旋性切变, 地面摩擦作用可使这种气旋式切变更加明显,并导致锋线附近强的风场辐合。

垂直:暖锋附近风向随高度顺转,冷锋附近风向随高度逆转

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二、以密度的零级不连续模拟锋面时,锋面附近风场气压场和变压场的特征 锋面有坡度、气象要素有突变:

温度、气压、风、锋面附近天气变化剧烈

由密度一级不连续,则有:锋区存在,锋区附近密度一级不连续,气压二级不连续 气压场:锋区内等压线气旋式曲率比锋区外大得多,反气旋式曲率比锋区外小得多 锋附近水平方向风场特征: 风场呈气旋性弯曲或 气旋性切变 锋附近风场垂直分布特征:锋区中温度水平梯度大于两侧,锋区中热成风比锋区外大得多,所以风垂直切变大风随高度顺转,暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区;风随高度逆转,冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区;热成风很大而无明显平流,可能是静止锋。 变压场特征:变压梯度不连续,变压风也不连续;地面锋区中,等变压线密集,锋区外,等变压线稀疏,变压值比较小。

7、风随高度逆转快为什么可能有冷锋通过?同样,风随高度顺转快为什么表示可能有暖锋即将来临?

风随高度顺转,暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区;风随高度逆转,冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区;热成风很大而无明显平流,可能是静止锋 8、如何在单站高空风分析图上判断测站上空,有无锋、锋的性质及其走向? 高空测风资料的应用(单站测风):热成风方向大致代表锋的走向 根据风向随高度的转变确定锋的性质

原点与代表锋面的热成风的垂线代表锋的移向和速度风随高度顺转,暖平流最强且热成风最大高度为高空暖锋区;风随高度逆转,冷平流最强且热成风最大高度为高空冷锋区;热成风很大而无明显平流,可能是静止锋。

9、锋生函数,锋生条件是什么?并用锋生,锋消公式讨论稳定及不稳定大气中,冷锋上山、下山是加强还是减弱?(注意讨论中包含物理解释)

锋生:指密度不连续性形成的一种过程或指已经有的一条锋面,其温度或位温水平梯度加大的过程。

锋消:指作用相反的过程。

F?d2.锋生函数的推导dt(Tn) F>0表示有锋生作用,温度水平梯度加大

F<0表示有锋消作用,温度水平梯度减小

,?F?2F?0F锋面生成条件?n?0,?n2?0

F?0,?F?n??20,F?n2?0锋面消失条件 11

4.锋生函数分析d??T?F???dt??n? ?Vn??dT??T?w????????n?dt??n?n?n?Vn1?dQ?wF?()?Tn?(?d??)Cp?ndt?n?n

?w?w?0,F2?0锋消 ?0,F2?0?d??F2. 稳定度与垂直运动项a)稳定大气

?n?n锋生

?w冷锋上山、下山, ? 0, F 2 ? 0 锋消 ,冷锋上山:其上空有等温线密集带,

?n靠近其暖一侧有上升运动,上升绝热膨胀冷却,其暖一侧降温,而靠近其冷一侧上升运动很弱或无上升运动,靠近其冷一侧温度无变化,这样密集带等温线变稀疏,所以锋减弱或消失,锋消。

冷锋下山:靠暖的一侧基本无下沉运动,温度无变化;其靠冷一侧,下沉运动很强,温度升高,等温线变稀疏,锋消。

?w?w?0,F?0?0,F2?0???b)不稳定大气 d, 2锋生 锋消 ?n?n

?w? 0冷锋上山、下山, ? 0, F 2 ,锋生

?n 冷锋上山,靠暖的一侧有强上升运动,大量水蒸气凝结释放潜热,温度升高;而靠近其冷的一侧上升运动很弱或无上升运动,温度变化不大。这样温度密度集带变密。所以锋生。

冷锋下山,靠暖的一侧,上升运动很弱或无上升运动,温度变化不大;而靠近其冷的一侧下沉运动强,以水汽吸收潜热为主,温度降低。这样温度密度集带变密。所以锋生。

10、锋面分析的基本原则? 历史连续性原则

结合高空锋区:锋随高度向冷区倾斜,地面锋线位于高空等压面上等温线相对密集区的偏暖一侧,据冷暖平流确定锋的性质

分析地面天气图上各气象要素以确定锋的位置 应用卫星云图;应用其他资料

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