苗春生教授博导-南京信息工程大学大气科学与环境气象教学中心39页PPT
第二章气团与锋081 [自动保存的]
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层变得不稳定。
下沉增温对于干冷空气变为暖气团起着重 要作用。秋季大陆变性气团
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三、气团的变性
气团变性含义： 当气团在广大的源地上取得大致与源地相同的 物理属性后，离开源地移至与源地性质不同的下垫 面时，两者间又产生了热量与水分的交换，气团的 物理属性逐渐发生变化。这种变化称气团变性。 定义: 气团离开源地移至与源地性质不同的下垫面时， 气团的物理属性发生了变化，称其为气团变性。
第二章 气团与锋
大气科学学院 苗春生
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引
言
20世纪初（1906年以后）V.Bjerknes and Others 系统 研究了大气状态和大气运动的理论方法 1920年后，对天气图进行分析发现在不同物理属性空气团间 发现了大气中的不连续面—锋面 坏天气 锋面－气旋模型 这一模型一直被沿用至今 本章关于气团与锋的介绍即是与这一模型直接相关的内容
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小 结
锋是三维空间的天气系统，一个不太规则的倾斜面。 它的下面是冷空气，上面是暖空气。由于冷空气比暖 空气重，因而，冷暖空气的交接区域就是一个倾斜的 界面。这个交接区域靠近暖气团一侧的界面叫锋的上 界，靠近冷气团一侧的界面叫锋的下界。上界和下界 的水平距离称为锋的宽度，等压面图上对应锋区。它 在近地面层中宽约数十公里，在高层可达200-400公里。 而这个宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是 很小的。因此，人们常把它近似地看成一个面，称为 锋面，锋面与地面相交线称之为锋线。
南京信息工程大学大气探测复习资料
南京信息工程大学大气探测复习资料第一章大气探测⒈大气探测学研究的定义、范围和特点是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定；并对获得的记录进行整理。
这种探测即包括目测，也包括器测；即包括直接测量，也包括间接测量。
地面气象观测：对近地面层的大气状况进行观察和测定。
包括云、能见度、天气现象、温度、湿度、气压、风、降水、蒸发、辐射能、日照时数、冻土深度、积雪和电线积冰。
高空气象观测：利用气球、无线电探空仪、气象探测飞机、气象火箭、气象雷达和卫星等对自由大气的温、压、湿、风等要素进行探测。
专业性气象探测：根据不同的专业要求需要进行，如大气污染监测、农业气象观测特点：理论与实践相结合，基础性、前沿性⒉直接测量和间接测量指什么？直接测量：感应元件置于待测介质之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。
间接测量：根据电磁波在大气传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化。
可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。
⒊大气探测仪器的性能包括哪几个？惯性（滞后性），灵敏度，准确度和精密度，分辨率（力），量程。
⒋气象业务组织分哪几类？基准气候站：300-400，24次。
基本气象站：150，8次。
一般气象站：50，3次或4次。
高空气象站：300，2次或3-4次。
⒌地面观测场地要求及仪器布置。
25*25平方米；四周空阔平坦，能代表本地较大范围；四周10m 内不能种植高杆作物均匀草坪，草高不超过20cm，不准种植作物；设1.2m高稀疏围栏，内设0.3-0.5m宽小路，且只准在小路上行走，小路下建线缆沟或埋设线缆管。
⒍大气探测的三性要求指什么？代表性、准确性、比较性。
第二章云的观测⒈掌握3族10属29类云的特征和符号简写（主要是会识别云）⒉云量、云高的定义及观测方法云量是指云遮蔽天空视野的成数。
云量观测包括总云量（观测时天空被所有的云遮蔽的总成数）、低云量（观测时天空被低云族的云遮蔽的总成数）。
2 第二讲、西风带扰动
指西风带上具有大型天气系统，如大气长波、高空急流、
阻塞高压、切断低压等，它们就是大型扰动。
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二、环流指数与指数循环
中高纬度的大尺度环流型经常是两种极端的环流型交替出 现，即高指数时期和低指数时期。
1 环流指数（西风指数）
Rossby把３５°～５５°之间的平均地转西风定义为 西风指数 实际工作中把两个纬度带之间的平均位势高度差作为西 风指数Ｉ 高指数→纬向环流 低指数→经向环流
西风带长波：是指对流层的中部和上部西风带大气环流中波长 为3000～8000公里的波动。它是当西风气流发生南北扰动时， 由科里奥利力随纬度变化的效应而产生。长波的生命期约一周， 是西风带上大尺度的扰动，属行星尺度的一种天气系统，又称 行星波或罗斯贝波。 长波的发生、发展、移动和变化，对天气尺度系统（如气旋、 锋等）的强弱、移向和移速，以及未来天气的变化，都有十分 重要的作用。因此，它是天气形势预报研究的重要系统之一。
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（3）在阻塞高压区域内，西风急流主流显著减弱，同时急流 自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再会合起来，其分支 点与会合点间的范围一般大于40~50个经度。 阻塞高压是高空深厚的暖性高压系统，在它的东西两
侧盛行南北气流，其南侧有明显的偏东风，暖高凌驾于地面 变性冷高之上，地面图上高压的东西两侧都有气旋活动，常 以西侧更为活跃。
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4、长波和大气环流及气旋的关系
长波槽和脊在维持大气环流方面，起着重要的作用。真正 呈正弦波式的长波槽和脊是极其少见的。在槽和脊发展初期， 槽线和脊线的走向大多呈东北—西南向。在槽和脊发展的同
时，强西风中心（急流中心）一般由槽后移至槽前。由于槽
南京信息工程大学(南气院)《中国天气》试题及答案
南京信息工程大学《中国天气》试题一答案一，填空：（30%）1． 寒潮是一种-大规模强冷空气活动----过程，寒潮天气的主要特征是-剧烈降温-----和—大风---------。
冷空气从寒潮关键区侵入我国的路径有-西北路（中路）---、--东路-----、--西路-------和---东路加西路------等四路。
2． 长波波速公式是-- C=-u -β(L/2л)2-------，这表明长波的波速与波长存在函数关系，因此长波是一种-正弦波（余弦波）-----波。
3． 阻塞高压是中高纬度高空---深厚---的----暖性---高压系统，它的东西两侧盛行---南北---向气流，高压的南侧有明显的偏----东---风。
4． 影响我国降水的天气尺度系统有---高空低槽-----、---地面气旋、锋面--------、--低空切变线----、-低空低涡--------、--高空冷涡、低空急流-------等。
5． 梅雨锋与一般极锋不同，在梅雨锋的两侧水平风速切变和---露点差—都较大，但—温度差---并不明显。
6． 对流性稳定度的判据是----z se∂∂θ------当>0为----对流性稳定---------，<0为----对流不稳定-----------，=0为----中性-----------。
7． 有利于强雷暴发生的几项因子有---逆温层------、---前倾槽--------、----低层辐合高层辐散----------、--高低空急流---------、---中小系统------------。
8． 季风是指---近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的---------------现象。
二，名词解释：（20%）1． 超级单体风暴：即具有单一的特大垂直环流的巨大强风暴云。
2． 水汽通量散度（包括表达式）：单位时间内，单位体积内水汽的辐合或辐散量。
)()(qv y qu x ρρ∂∂+∂∂=)(V q ρ•∇-。
《气候系统》PPT课件
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气候系统各组成部分的热力学和动力学属性差异
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空气具有最小的密度、比热容、热容量、热传导和热传导 能力，最大的热扩散率和穿透深度。
水具有较大的密度、最大的比热容、热容量和较大的热传 导能力，最小的穿透深度。
热扩散率和热传导能力是对于静态的空气和水而言的，对 于运动着的空气和水来说，其热扩散率和热传导能力分别 要比表中数字大4个和2个量级以上；
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第一章 气候系统
4、岩石圈，
即地球表层固体的壳体，包括大陆的陆块，即山体、 地表岩石、沉积和土壤，也包括海洋底部形态。
岩石圈与气候变化最密切相关的部分是地壳、地幔和 陆面的结构。它们可通过改变天气的化学成分影响地球的 气候。这种现象被称为气候变化的地质构造原因。
时间尺度是气候系统的所有组成中最长的，约为105~106年 以上；
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在水圈中对气候影响最大的是海洋。海洋占地球面积 的70%左右，它一方面可以储存与输送大量的能量，同时 还可以溶解与储存大量的CO2，是全球碳循环中非常重要 的部分。根据最近的估计海洋每年可以吸收17亿吨碳，占 化石燃料燃烧和工业生产排放总量的27%。海洋的环流比 大气环流要慢得多，它是由盐分与温度梯度产生的密度差 （即温盐环流）驱动的。北大西洋温盐环流是对气候影响 最显著的一种温盐环流。气候的突变与这种环流的突然减 弱或关闭有关）。
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气候系统不断地随时间演变（渐变与突 变），而且具有不同时空尺度的气候变化与 变率（月、季节、年际、年代际、百年尺度 等气候变率与振荡）。
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第一章 气候系统
三、各个子系统 1、大气系统
南京信息工程大学动力气象学资料
tM(KE)dM 0
〔2〕全位能与动能转换
t
MKdMMdMMDdM
t
MEdMMdMMQdM
dM 同时在两个方程中消失，且
正M负相反；是全位能和动能之间的转 换项。
dM M
0E,K EK; 0E,K KE.
且全位能变化多少，动能也要相 应变化多少。表达了二者之间的 转换关系，及转换机制。
Vh
KKp K(Vh
)
p
VhKpK
tK ( V h K ) p K V h D
如系统质量为M，则系统的动能方程为：
t
MKdMM(VK)dM
MVh
dM
DdM
M
KVd
KVd
KVnd 0
闭合系统的动能方程：
tM Kd M M V h dM M DdM
)
p
E t
(VhE)
p
(E)
E
(EV)
t
对闭合系统积分，得：
M d dd E t M M E td M M ( E V ) d M tM Ed
闭合系统全位能方程：
tM EdM M d M MQ dM
3、闭合系统中的能量守恒与转换：
〔1〕闭合系统中的动能方程＋全位 能方程：
tM (KE )dM M Q dM M DdM
说明： ①闭合系统：外界没有能量输入。 ②干绝热过程：没有潜热释放，且没 有太阳辐射。 ③水平稳定层结： “水平的”——等温面//等压面，正 压的； 此时全位能最小。
三、有效位能的计算
两种算法： 〔1〕算出初始状态的全位能和终态的全 位能：〔参见课本〕 有效位能＝初态全位能－终态全位能； 计算时比较简单，是由于终态不好确定 。 〔2)计算从终态到初态，气块反抗净浮 力所做的功。〔气块法〕
南京信息工程大学动力气象学PPT学习教案
t
t
u t
uiuj
—
—（1）
同理：w t
uiuj
—
—（2）
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"eq." uv
w (1) u (2)
uw t
uiu
juk
"eq."
uw t
uiujuk
如此：得到某次乘积项，又
出现更高次的，忽略高次
——闭合
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缺点效计果算差量（大要舍去高阶项）
优点：理论的，非经验的
第17页/共96页
第18页/共96页
思考： 已知低层具有如下的风压场配置，请 画出可能相对应的高层风压场配置。
第19页/共96页
第20页/共96页
第21页/共96页
第三节 大气的湍流运动与平均运动方程
一、湍流的概念
湍流：无规则涡旋运动 ——随机运动
与分子运动类似——无规律、不确定 性。 确定或者描述个别分之的运动是不可 能也是 没有意 义的。
第24页/共96页
可见： 1、由于湍流的作用，温度变化呈现不 确定性，瞬时看温度的增减具有随机性。 2、每隔 求其平均值 ：
＝？t才能使得这种平均值既滤去
这种随t 机变化，又体现温度日变化的规
律。
第25页/共96页
瞬时值 — 随机、不确定；
因此 平均值 — 有规律。
类似于分子运动的研究方法，
研究平均运动规律，但考虑湍流 运动的影响。为此对任意一个物 理量q, 我们令：
Txz
Tyz
Tzz
是对称张量，6个分量独立
第46页/共96页
Tz Tzxi Tzy j Tzzk
作用于法向为z轴的平面上的湍流粘性 应力矢 量；
大气科学概论PPT概要
第二节
大气的铅直结构
第二节
对流层： 特点：
大气的铅直结构
主要天气现象均发生在此层。 温度随高度升高而降低。（平均高度每升高100m， 气温下降0.65℃。） 空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。
大气成分与结构
大气的组成
大气的铅直结构 大气的物理性质
第一节
大气的组成
地球大气由三个部分组成: 干洁大气（即干空气） 水汽 悬浮在大气中的固液态杂质
表2-1 干洁大气的成分（高度25km以下） 气体成分 氮 氧 氩 二氧化碳 臭氧 干洁大气 所占体积（%） 78.08 20.95 0.93 0.032 0.00006 100 临界温度（℃） -147.2 -118.9 -122.0 31.0 -5.0 -140.7 临界压强（大气压） 33.5 40.7 48.0 73.0 92.3 37.2
大气成分
二、水汽
作用：
在天气气候变化中扮演了重要角色。
能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放 出长波辐射，对大气起着“温室效应”。
三、大气中的杂质
大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和
大气污染物质两大部分）。
气溶胶粒子： 作用：
吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地
二、太阳高度角、太阳方位角和昼长
太阳高度角 （h） 定义 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°)
赤道地区一年中春分和 秋分时太阳高度角最大， 冬至和夏至时，太阳高 度角最小。
水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。 h的计算公式