第3章 大气运动的基本规律V1(南京信息工程大学 大气概论)
高考地理第3讲 大气运动规律
(4)分析热量传递和转换过程中的影响条件。 ①影响太阳辐射多少的直接因素是太阳高度角、天气状况 和地势高低。 ②影响地面升温高低的主要因素是地面热力性质,同样的热 量收支海洋要比陆地升温、降温幅度小。 ③大气逆辐射的强弱与大气水汽含量(云量)呈正相关。
迁移训练·提能力 积云为常见的一类云,其形成受下垫面影响强烈。空气在对 流过程中,气流携带来自下垫面的水汽上升,温度不断下降,至 凝结温度时,水汽凝结成云。水汽开始凝结的高度即积云的 云底高度。据此完成第1~3题。 1.大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布,因此积云常 常呈( C ) A.连续层片状 B.鱼鳞状 C.间隔团块状 D.条带状
(1)图中表示枯雪年膜内平均温度日变化的曲线是( ) A.① B.② C.③ D.④ (2)该地寒冷期( ) A.最低气温高于-16 ℃ B.气温日变化因积雪状况差异较大 C.膜内温度日变化因积雪状况差异较大 D.膜内温度日变化与气温日变化一致
分析推理 第一步:获取和解读信息 1.题干信息 图中四条曲线为当地寒冷期丰雪年平均气温日变化、枯雪 年平均气温日变化、丰雪年膜内平均温度日变化和枯雪年膜 内平均温度日变化示意。
分析推理 第一步:获取和解读信息 1.题干信息 时间为2016年1月24日→北半球冬季→影响我国的天气是 寒潮。
2.图像信息
第二步:调动和运用知识 第(1)题,读图可知,此时我国北方地区主要受高压影响,多晴 朗天气,而西南地区受低压影响明显;与三亚相比,昆明等压线 密集,水平气压梯度力大,风力大;根据等压线的分布,在北京 与上海处分别画出水平气压梯度力,然后向右偏转即可得出 两地的风向。第(2)题,与成都相比,上海受海洋的影响大,冬季 气温应高于成都,B项错误;两地纬度相差不大,C项错误;读图 可知,上海此时受高压影响,不会形成冷锋,D项错误。成都位 于四川盆地,周围有高大山脉阻挡,受寒潮影响较小。
南京信息工程大学《动力气象学》复习重点（上）
南京信息工程大学《动力气象学》复习重点（上）《动力气象学》复习重点Char1 大气运动的基本方程组1、旋转参考系（1）运动方程 p dt V d ++?-?-=21ρ（2）连续方程 0=??+V dtd ρ ▽·V 为速度散度，代表气团体积的相对膨胀率。
体积增大时，（▽·V>0），密度减小；体积减小时，（▽·V<0），密度增大。
0=??+dtd ρρ ▽·(ρV ) 为质量散度，代表单位时间单位体积内流体质量的流入流出量。
流入时▽·(ρV ) <0，密度增大；流出时▽·(ρV ) >0，密度减小。
（3）热力学能量方程 Q dtd p dt d c v =+ 内能变化率+压缩功率=加热率 Q dtd dt d c p =-α α=1/ρ2、局地直角坐标系（z 坐标系）中的基本方程组111()0ln ,,x y z v p du p fv F dt x dv p fu F dt y dw p g F dt z d u v w dt x y z p RT dT d dT dP d c p Q c a Q Q dt dt dt dt dtρρρρρραθ??=-++=--+=--++++=?????=??+=-==?? 运动方程、连续方程、能量方程是预报方程，状态方程是诊断方程。
3、p 坐标系中的基本方程组-=?Φ?=-??+??+??=??+??+??-?Φ?-=+?Φ?-=p RT pc Q S y T v x T u tT py u x u fu y dtdv fv x dtdu p p ωω04、p 坐标系的优缺点优点：p 坐标系中的运动方程组不再出现密度ρ；连续方程形式简单，与不可压缩流体的连续方程形式相当；由于日常工作采用等压面分析法，用p 坐标系方程组可以方便的进行诊断分析。
缺点：地形起伏的地区p 坐标系很难给出正确的边界条件；对于小尺度运动不满足静力平衡，不能用p 坐标系。
大气运动基本方程
局地变化：固定空间某一点（该点的空气可以不断 更换），研究这一点的气象要素随时间的变化
在流动过程中空气温度不变：个体变化 南京气温变化率是多少：局地变化
气块温度T是空间位置（x、y、z)和时间（t）的函数， 即T=T（x、y、z、t)
全导数（随体导数） 局地导数
平流变化
对流况，就不难写出大气的动 量方程。 气块受到1.重力，摩擦力 2.气压梯度力 3.地转偏向力
气压梯度力
气压分布不均时产生气压梯度，由此使单位 质量空气所受到的力，称为气压梯度力。
气体微团体积 dxdydz 左侧压力 Pdxdz 右侧压力
气块在y方向上收到的总 压力为 除以微元体的质量 Y方向单位质量气压梯度力为
气压梯度力又可分解为：
水平气压梯度力：
铅直气压梯度力：
地转偏向力
空气是在转动着的地球上运动着, 当运动的空气质点依 其惯性顺着水平气压梯度力的方向运动时，对于站在地球 地球的旋转使得大气运动时受到地转偏向 表面的观察者看来，空气质点还受到由于地球转动而产生 力作用，它不是真实力，是由地球自转而
标准坐标系中的动量方程
大气运动方程是表示作用于空气微团上的 力与其所产生的加速度之间关系的方程。根据 牛顿第二定律，物体所受的力等于质量和加速 度的乘积，即F=ma。F为所受的力，是各个作用 力的总和。单位质量空气运动方程的一般形式 为： dV
dt G A R g
产生的惯性力 的，使空气偏离气压梯度力方向的力的作用，这种力称为
地转偏向力，或者科氏力（Coriolis force) ，可表示为
在大尺度的空气运动中，地转偏向力是一个非常重要的力。
由于空气铅直速度（ w)一般远小于水平风速u(或v) 将地转偏向力在标准坐标系中展开：
专题3 大气的运动规律
专题三 大气运动规律考纲及考情分析考纲展示 真题示例考情分析1.冷热不均引起大气运动2017·全国Ⅰ卷,9～10; 2016·浙江卷,9～10 1.以等压线图为载体,考查大气运动状况以及常见天气系统的判读、影响等知识。
2.以区域图或经纬网图为背景,考查大气环流的分布规律以及对气候的影响。
3.以多种形式呈现气候资料,分析气候变化的原因、影响与对策。
2.气压带与风带2017·海南卷,21; 2013·全国Ⅱ卷,10～11 3.常见天气系统2017·天津卷,15; 2017·北京卷,10; 2016·江苏卷,5～6 4.全球气候变化与气候类型判读 2017·天津卷,10; 2016·全国Ⅱ卷,6～8考点一 冷热不均引起大气运动【核心知识突破】 1.图解大气受热原理2.大气热力作用的原因应用(1)利用大气的削弱作用原理分析某地区太阳能的丰歉。
如高海拔地区——空气稀薄,大气的削弱作用弱,太阳能丰富;内陆地区——晴天多,阴雨天少,大气的削弱作用弱,太阳能丰富。
(2)分析昼夜温差大小的原因。
①地势高低:地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
②天气状况:晴朗的天气条件下,白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
③下垫面性质:下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小,如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
(3)在农业实践中的应用。
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
②深秋利用烟雾防霜冻。
③干旱半干旱区果园中铺沙或鹅卵石不但能防止土壤水分蒸发,还能增加昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
3.等温线走向(或弯曲)及其影响因素的分析方法等温线走 向(或弯曲)等温线走向(或弯曲)的应用及判断方法依据等温线走向判断影响因素等温线与纬线方向基本一致→太阳辐射或纬度因素等温线大致与海岸线平行→海陆分布或海洋影响程度不同 等温线与山脉走向或高原盆地边缘平行→地形、地势 依据海陆等温线弯曲判断季节陆地上等温线向南凸出→1月份,北半球冬季,南半球夏季海洋上与陆地相反,其影响因素是海陆热力性质差异陆地上等温线向北凸出→7月份,北半球夏季,南半球冬季依据海洋上等温线弯曲判断洋流海洋上等温线向高值弯曲→是一低温区,该处为寒流海洋上等温线发生弯曲,一般是受洋流的影响,且等温线凸向即为洋流的流向海洋上等温线向低值弯曲→是一高温区,该处为暖流依据陆地上等温线弯曲判断地形陆地上等温线向高值弯曲→该处气温偏低,地貌类型是山地或山脊陆地上等温线向低值弯曲→该处气温偏高,地貌类型是谷地 陆地上等温线是闭合状态:线内温度高(无论冬夏季)→盆地(或城市热岛);线内温度低→山地。
大气运动规律(课件)2023年高考地理二轮复习(全国通用)
B．东南方
【真题探究】 大气环流 （2022·广东·统考高考真题）某研究统计了50°N以北地区1979-2016年发 生的所有气旋，并将中心气压值最低的前5%的气旋定义为超强气旋。下图 示意该地区1979--2016年超强气旋总频数空间分布。据此完成下面小题。
11．影响图中北大西洋地区超强气旋生
1.地气系统受热过程 （1）太阳辐射分布
考点一 大气受热过程和温度高低
1.地气系统受热过程 （2）下垫面状况
下垫面指地球表面的特征，如海陆分布、 地形起伏和地表粗糙度、植被、土壤湿 度、雪被面积等等，它对气候的影响十 分显著。下垫面产生差异的主要原因在 于地面的比热容及反射率。一般可以跟 水汽进行联系。水汽含量较大，比热容 较大。吸热慢，放热慢。一般来说，土 壤的反射率：深色＜浅色，潮湿＜干燥， 粗糙＜平滑；新雪面反射率最大，可达 95%。
整层空气下沉，厚度减 少，顶部增温大于底部
多在高气压区
【真题探究】 逆温现象
（2021·广东·高考真题）辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致
气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔
4000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成下面小题。
5．冬季易加强辐射逆温的地形是（ C ）
大，原因可能是秋冬季（ ）A．土壤汞排放量更多 B．南下冷空B气更
频繁C．准静止锋更加强盛 D．植被的覆盖度更低
【真题探究】 热力环流 （2022·全国乙卷·高考真题）我国一海滨城市背靠丘陵,某日海陆风明显。 下图示意当日该市不同高度的风随时间的变化。据此完成第10题。
10．据图推测，陆地大致位于海洋的（ D）A．东北方
题1．。造成夜间海面上云强烈对流的原因有（ A ）
动力气象 个人总结
动力气象个人总结动力气象个人总结本章要求：（1）掌握旋转参照系、科氏力、压力梯度力的概念，局地直角坐标系中的基本方程（2）理解描写大气运动的基本物理过程及定律（3）了解坐标系的选取方法，了解球坐标系中的基本方程组（4）初步了解求解大气运动闭合方程组的定解问题建立方程组要解决的几个主要问题：1、分析方法的转变（Lagrange→Euler）2、参考系的转变（惯性→旋转）3、坐标系的选择(球坐标系、局地直角坐标系)基本物理定律：牛顿第二定律；质量守恒定律；热力学能量守恒理想气体定律导数关系d Vdttfdf标量场：V3ftdtAdA矢量场：(V3)Atdt对于矢量场：dAdAdAxdAzy令a代表矢量A的全导数kijdtdtdtdtdaAdAxdAdAzyijkdtdtdtdtdAydAxdidjdkdAzijkAxaAyaAzadtdtdtdtdtdt扩展阅读：《动力气象学》总结动力气象学问题讲解汇编徐文金(南京信息工程大学大气科学学院)本讲稿根据南京信息工程大学动力气象学学位考试大纲（以下简称为大纲）要求的内容，以问答形式编写，以便学习者能更好地掌握动力气象学中的重要问题和答案。
主要参考书为：动力气象学教程，吕美仲、候志明、周毅编著，气象出版社，20xx年。
本讲稿的章节与公式编号与此参考书一致（除第五章外）。
第二章（大纲第一章）描写大气运动的基本方程组问题2.1大气运动遵守那些定律？并由这些定律推导出那些基本方程？大气运动遵守流体力学定律。
它包含有牛顿力学定律，质量守恒定律，气体实验定律，能量守恒定律，水汽守恒定律等。
由牛顿力学定律推导出运动方程（有三个分量方程）、由质量守恒定律推导出连续方程、由气体实验定律得到状态方程、由能量守恒定律推导出热力学能量方程、由水汽守恒定律推导出水汽方程。
这些方程基本上都是偏微分方程。
问题2.2何谓个别变化？何谓局地变化？何谓平流变化？及其它们之间的关系？”,”p”:{“h”:18,”w”:9,”x”:171.21,”y”:531.812,”z”:99},”ps”:{“_enter”:1},”t”:”word”,”r”:[12]},{“c”:{“ix”:0,”i y”:0,”iw”:19,”ih”:2},”p”:{“h”:2,”w”:19,”x”:604,”y”:575 .593,”z”:100},”ps”:{“_vector”:1},”s”:null,”t”:”pic”},问题2.4大气运动受到那些力的作用？受到气压梯度力、地心引力、摩擦力、惯性离心力和地转偏向(科里奥利）力等作用。
第三章：大气低频变化2011
500 mb Height Teleconnection Patterns
Eastern Atlantic Pattern (EA)
EA =
1 1 1 Z ( 55 ° N , 20 °W ) − Z ( 25 ° N , 25 °W ) − Z ( 50 ° N , 40 ° E ) 2 4 4
Low-pass filtered data
30-day mean data
Fig.3.1 (Continued) (c) Low –pass filtered data emphasizing fluctuations with periods longer than days; (d) 30-day mean data contour interval 10 m. Lines of latitude and longitude are drawn every 20° , the outer latitude ° circle being 20° N °
高等大气环流
孙照渤 朱伟军
大气科学学院 南京信息工程大学
第三章 大气低频变化及其遥相关
§3.1 §3.2 §3.3 §3.4 §3.5 §3.6 引言 低频变化的地理分布 低频变化的水平结构—大气遥相关 低频变化的水平结构 大气遥相关 大气低频变化型的时间变化 不同时间尺度的大气低频变化 大气低频变化的原因
3.3 大气低频变化的水平结构 大气遥相关 大气低频变化的水平结构---大气遥相关
许多观测事实表明，一个区域大气环流异常与另一些区域大 许多观测事实表明， 气环流的异常有一定关系， 气环流的异常有一定关系，这种一个区域的环流异常与另外区域环 流异常的相关性就称为遥相关 遥相关。 流异常的相关性就称为遥相关。 表示大气环流遥相关的主要方法是单点相关技术 单点相关技术， 表示大气环流遥相关的主要方法是单点相关技术，即计算某一 基本点的要素资料序列与其它点的资料序列之间的同时相关系数 同时相关系数， 基本点的要素资料序列与其它点的资料序列之间的同时相关系数， 相关系数的地理分布就给出一种不同区域的相关特点。 地理分布就给出一种不同区域的相关特点 相关系数的地理分布就给出一种不同区域的相关特点。经过严格的 分析以后，确认某些相关系数分布型有着重要的意义，就定义为遥 分析以后，确认某些相关系数分布型有着重要的意义，就定义为遥 相关型。遥相关型也表示了大气低频变化的水平结构。 相关型。遥相关型也表示了大气低频变化的水平结构。
大气科学概论：第3章3.4 节连续方程和气压倾向方程
1
h
p
g
p
z
p
g0
p
H
等压面坐标系中水平气压梯度力中不出现 密度，这是它的一大优点。
Ｐ坐标系的连续方程
假定质量为δM的体积元量， 位于等压面P和P+δP之间， 横截面积为δxδy，由静力方 程
P gz
M xyz xyp
g
M xyz xyp
g
因为在运动过程中体积元量是守恒的，所以
1 d (M ) g d (xyp ) 0
dt
Z坐标与Ｐ坐标的转换
• 由于大尺度运动能很好地满足静力平衡， 气压Ｐ和高度Ｚ存在简单对应关系，利 用这个关系进行坐标转换．
• Ｐ坐标系的基础是静力方程，只有满足 静力平衡时，才能使用等压面坐标．
气压梯度力的x分量
PC PA PC PB
PC PA (PB PC )
即 p x p z
x y
2d
2d
中纬度天气尺度系统的运动接近地转平衡，水平散度D近于0。通常风的 一个10%的误差就使计算的散度误差达到100%。所以，这种计算垂直速 度的方法对风的精确度要求是很高的。
气压倾向方程
• 应用静力方程和连续方程讨论任一高度上的气 压局地变化，得到气压倾向方程。
• 将静力方程从高度h积分到大气上界，得
u)
h x
(v))dz
y
h gwh
在地面，h=0，如果没有地形抬升作用，垂直速度可以认为等于零，则
P0
g
(
(
u)
(v))dz
t
0
x
y
它表示地面气压的局地变化完全是由于该地上空整个气柱的质量水 平辐散辐合的积累作用引起的。