动力气象试题分类

动力气象试题分类

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一、 填空题

1. 控制大气运动的基本物理定律有牛顿第二定律、质量守恒定律、 热力学能量守恒定律和气体实验定律。(8,1,2,1)

2. 在旋转地球上，一个运动着的空气微团所受的基本作用力气压梯度力、科里奥利力、惯性离心力和摩擦力。(8,1,2,1)

3. 中纬度大尺度运动具有以下基本性质，即准水平、准定常、准地转平衡、准静力平衡和准水平无辐散。(10,1,2,1)

4. 环流和涡度都是描述流体涡旋运动的物理量，前者是对流体涡旋运动的宏观度量，后者是对流体涡旋运动的微观度量。(4,1,6,1)

5. 在埃克曼层中，风速随高度增加增大，风向随高度增加顺转。(4,1,8,1)

6. P 坐标系中，地转风的表达式是k f V g

?Φ?-=1，地转风涡度的表达式是Φ?=201f g ? 。(4,1,4,1) 7. 平流时间尺度U L =τ，气压水平变动的地转尺度U Lf P h 0π=?。(4,2,3,1)

8. 科氏力是一种视示力，科氏力的方向始终与运动的方向垂直。(4,1,2,1)

9. 建立P 坐标系的物理基础是大气的静力平衡性质，P 坐标系中静

力平衡方程的形式为α-=?Φ?p

，连续方程的形式为0=??+???? ????+??? ????p y v x u p

p ω。(6,1,4,1) 10.定常情况下，埃克曼层中的三力平衡是指和、水平气压梯度力、科里奥利力、和湍流粘性应力之间的平衡。(6,1,8,1)

11. 理查数是湍流运动发展的重要判据，其定义式为i R =

2ln z V z g ????θ。

(2,1,8,1)

12. 任意高度z 的气压?∞=z

gdz z p ρ)(，其物理意义为任意高度上的气

压()z p 相当精确地等于该高度以上单位截面积空气柱的重量。(4,1,4,1)

13. 700百帕地转风为东风41-?s m ,500百帕地转风为西风81-?s m ，则700-500百帕之间的热成风为西风 12 1-?s m 。(4,1,5,1) 14. 地转风向随高度增加逆时针转动，与此相伴随的温度平流为冷平流，地转风向随高度增加顺时针转动，与此相伴随的温度平流为暖平流。(4,1,5,1)

15. 在大气行星边界层中，近地面层又称为常值通量层，上部摩擦层又称为埃克曼层。(4,1,8,1)

16. 大气中的四种基本能量形式是能、位能、动能和潜热能。(8,1,9,1)

17. 写出以下无量纲数的定义式，基别尔数()τε01f ≡，罗斯贝数

)L f U R 00≡。(4,1,3,1)

18. 相对涡度在自然坐标系中的表达式是n V R V s ??-==

ζ。(2,1,6,1) 19. Rossby 变形半径0

00f c L =，当初始非地转扰动的水平尺度0L L >>时，风场向气压场适应。(4,1,10,1)

20. 正压适应过程的物理机制是重力惯性外波对初始非地转扰动能量的频散，适应的速度主要依赖于重力惯性外波的群速和初始非地转扰动的水平尺度和强度。(6,1,10,1)

21. 根据准地转位势倾向方程，高空槽前为正涡度平流区，等压面位势高度会降低，槽区有冷平流，有利于槽加深。(4,1,11,1)

22. 正压不稳定是发生在具有水平切变基流中的长波不稳定，斜压不稳定是发生在具有垂直切变基流中的长波不稳定。(4,1,12,1)

23. 根据准地转理论，平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏 作用，而叠置在准地转水平环流上的二级环流总是对地转平衡和静力平衡起维持作用。(4,1,12,1)

24. 第一、二类准地转运动出现的条件分别是1<<

25. 斜压适应过程的物理机制是重力惯性波对初始非地转扰动能量的频散，适应的速度主要依赖于重力惯性波的群速和初始非地转扰动的水平尺度和强度。(6,1,10,1)

26. 连续方程是质量守恒定律定律的数学表述。它表明密度和风场 是相互制约的。(6,1,2,1)

27. 根据准地转ω方程，正涡度平流随高度增加，有利于产生

上升运动，冷平流有利于产生下沉运动。(4,1,11,1)

28. 正压不稳定的必要条件为022=???? ??-=k

y y dy u d β，正压不稳定扰动发展的能量来自基本纬向气流的平均动能。(4,1,12,1)

29.旋转层结大气中可能出现的四种基本波动是声波、重力波、惯性波和罗斯贝波。(8,1,9,1)。

30. 大气中两种存在两种最基本的动力学过程，即地转适应过程和准地转演变过程。(4,1,10,1)。

31.根据准地转位势倾向方程，高空槽脊系统的移动是由涡度平流造成的，而高空槽脊系统的发展是由温度平流造成的。(4,1,11,1)

32.声波是由大气的可压缩性造成的，重力波生成的必要条件是大气层结是稳定的。(4,1,10,1)

33.Rossby 变形半径0

00f c L =，当初始非地转扰动的水平尺度0L L <<时，气压场向风场适应。(4,1,10,1)

34.科氏力是一种视示力，当空气微团沿赤道向东运动时，科氏力的方向指向天顶；在赤道向北运动时，科氏力为零。(6,1,2,1)

35.所谓力管是指间隔一个单位的等压面和等比容面相交割成的管子，力管存在的充要条件是大气的斜压性。(4,1,6,1)

36.根据准地转斜压两层模式的分析结果，影响斜压不稳定的主要因子是波长、垂直风切变、静力稳定度和β效应。(8,1,11,1)

37.建立热成风关系的物理基础是地转平衡和静力平衡。(4,1,5,1)

38.正压不稳定扰动发展的能量来自基本纬向气流的平均动能，斜压

不稳定扰动发展的能量来自有效位能的释放。(4,1,12,1)

二、是非判断题

1.等压面图上等高线与等温线重合,此大气一定是正压的。(2,1,4,2)

2.Rossby数可以表示为相对涡度与牵连涡度之比。(2,1,4,2)

3.采用准地转近似不可能滤去所有快波。(2,3,9,2)

4.Boussinesq近似只适用于大气浅层运动。(2,1,9,2)

5.频散波的相速与群速一定不等。(2,1,9,2)

6. 正压地转适应过程中,涡度与散度随时间变化很大,但位势涡度总是不变。(2,1,10,2)

7.斜压不稳定波的增长率与铅直风切变有关,与波数无关。(2,1,12,2)

8.大气中绝大部分全位能不能用来转换成动能。(2,1,7,2)

9.只要大气是斜压的,就一定会产生斜压不稳定(2,1,12,2)

10.等压面图上等高线愈密集的地区水平气压梯度力愈大。(2,1,4,2)

11.等压面图上等温线愈密集的地区大气的斜压性愈强。(2,1,5,2)

12.等压面上气压处处相等，因此等压面上的水平气压梯度力处处为零。(2,1,4,2)

13. 平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏作用。(2,1,11,2)

14. 叠置在准地转水平环流上的二级环流总是对地转平衡和静力平衡起恢复和维持作用。(2,1,11,2)

15. 定常流场中流线与轨迹相重合。(2,1,5,2)

16. 对于气旋性流动，梯度风速比地转风速要小。(2,1,5,2)

17. 对于反气旋性流动，梯度风速比地转风速要大。(2,1,5,2)

18. 大气的斜压性是地转风随高度改变的充分与必要条件。(2,1,4,2)

19. 若正压大气中，非地转扰动充满全球，此种情形无地转适应过程。(2,3,10,2)

20. 斜压不稳定是中纬度天气尺度扰动发展最主要的物理机制。(2,1,11,2)

21. 埃克曼层中风总有指向低压一侧的分量。(2,1,8,2)

22. 低压区一定有水平辐合，高压区一定有水平辐散。(2,3,8,2)

23. 斜压性愈强，层结愈不稳定，大气中的有效位能愈充沛。(2,1,7,2)

24. 局地直角坐标系中x、y、z轴的方向在空间中是固定不变的。(2,2,2,2)

25. 局地直角坐标系保持了球坐标系的标架方向，但忽略了球面曲率的影响。(2,2,2,2)

26.在极区采用局地直角坐标系是不适宜的。(2,2,2,2)

27.大气运动不可能在严格的地转平衡和静力平衡条件下进行。(2,2,7,2)

28.p坐标系涡度方程中不含力管项，因此大气的斜压性对涡度变化的没有作用。(2,2,6,2)

29.斜压大气中的准地转运动不可能是纯水平运动。(2,2,11,2)

30. 描写准地转涡旋运动的演变发展，可以不考虑水平辐合辐散的影响。(2,2,11,2)

三、计算题

1.计算N 45跟随地球一起旋转的空气微团的牵连速度。(10,2,2,3)

13.328-?=s m V r

2.一人造地球卫星从南半球飞向北半球，通过赤道时，其飞行方向与赤道成 60交角，相对水平速度为18-?s km ，试求它的科里奥利加速度。

(10,2,2,3) 2583.02-?=?Ωs m V ，方向指向地心。

3. 一物体在N 45的地方由m 100高度上自由下落，若不计空气阻力，只考虑重力和科里奥利力作用，试求着地时物体偏移的方向和距离。(10,2,2,3) 向东偏移m 21055.1-?。

4. 700百帕地转风为东风4ms 1-,500百帕地转风为西风8ms 1-，计算700-500百帕之间热成风的大小和方向。(5,1,5,3)

西风112-?s m 。

5. 设地球为正球体，试计算海平面上地球引力与重力之间的夹角，又夹角的最大值为多少？(10,3,2,3)

'91.5max ≈α。

6. 计算赤道上空重力等于零的高度，一人造地球卫星进入该高度绕地球旋转的周期为多少？(10,3,2,3)

km z 1.35829=，s T 46.86105=

7. 45°N 处，700hPa 等压面图上3000gpm 和2960gpm 两根等高线间最短距离为190km ，问地转风有多大？(5,1,5,3)

120-?=s m V g

8. 当罗斯贝数Ro =0.1时，取地转风近似的相对误差有多大？(5,2,5,3) 10/100

9. 考虑f 随纬度的变化，若取110-?=s m v g ，试计算45°N 处的地转

风散度的大小。(5,2,6,3)

161057.1--?-s

10. 一龙卷以常值角速度ω旋转，设离中心0r 处，地面气压为0p ，温度为T （设为常值），证明龙卷中心的地面气压为

)2ex p(2

020RT r p p ω-=

如果T =288K ，离中心100m 处气压为1000hPa ，风速为1001-?s m ，问中心气压为多大？(5,2,5,3)

hPa 3.941

11.12.13. 实际风偏于地转风右侧30°，如果地转风为201-?s m ，计算水平速度大小随时间的变率（设1410--=s f ）。(5,1,5,3)

1310--?-s m

14. 700百帕地转风为西风4ms 1-,500百帕地转风为东风8ms 1-，计算700-500百帕之间热成风的大小和方向。(5,1,5,3)

东风112-?s m 。

15. 正压大气中，在30°N 有一圆形空气柱，其半径为100km ，如果初始时空气是静止的，当空气柱膨胀至原半径的两倍时，周界上平均切线速度为多大？(10,2,6,3)

147.5-?-s m

16. 计算以下四种圆运动的涡度ζ

（1）2cr V =θ （2）c V =θ

（3）2/r c V =θ （4）2/1-=cr V θ

式中c 为常数。(10,1,6,3)