天气学原理知识点汇总

集训天气学原理知识点汇总(2014.09.12)

1、大气运动受(质量守恒)、(动量守恒)和(能量守恒)等基本物理定律支配。

2、影响大气运动的真实力有(气压梯度力)、(地心引力)、(摩擦力)；影响大气运动的视示力有(惯性离心

力)、(地转偏向力)。 3、(1)气压梯度力：作用于单位质量气块上的净压力，叫气压梯度力，由表达式可知，气

压梯度力方向指向—▽P 的方向，即(由高压指向低压)；气压梯度力的大小与(气压梯度)成正比，与(空气

密度)成反比。

(2)摩擦力：单位质量气块所受到的净粘滞力

(3)惯性离心力：R C 2Ω=

(4)地转偏向力：

V 2 ⨯Ω-=A ，地转偏向力有以下几个重要特点： ①.地转偏向力A 与Ω 相垂直，而Ω 与赤道平面垂直，所以A 在(纬圈)平面；

②.地转偏向力A 与V 相垂直，因而地转偏向力对运动气块(不做功)，它只能改变气块的(运动方向)，而

不能改变其(速度大小)。

③.在北半球，地转偏向力A 在V 的(右侧)，南半球，地转偏向力A 在V

的(左侧)。

④.地转偏向力的大小与相对速度的大小成比例。当V=0时，地转偏向力消失。

(5)重力是(地心引力)和(惯性离心力)的合力，但是地球是椭圆的，任何地方重力都(垂直于水平面)。重

力在赤道(最小)，极地(最大)。

4、温度平流变化：气块在温度水平分布不均匀的区域保持原有的温度作水平运动而对局地温度变化所提

供的贡献。

温度对流变化：空气垂直运动所引起的局地温度变化。

局地温度变化=个别变化+平流变化+对流变化 5、连续方程的表达式: 0)(=•∇+∂∂V t ρρ 表示大气(质量守恒定律)的数学表达式称为(连续方程)。

其中)(V ρ•∇称为质量散度(单位体积流体的净流出量，净流出时散度为正，净流入时为负)。

6、(尺度分析)是针对某种类型的运动估计基本方程各项量级的一种简便方法。通过尺度分析，保留大项，

略去小项，可以使方程得到简化。(零级简化方程)，就是只保留方程中数量级最大的各项，略去其他各项。

一级简化方程，是除保留方程中数量级最大的各项外，还保留比最大项小一个量级的各项。

7、重力位势：单位质量的物体从海平面上升到高度Z 克服重力所做的功。位势的单位是(焦耳/千克)。

8、地转风：对中纬度天气尺度运动而言，在水平方向上(地转偏向力)和(气压梯度力)平衡的风称为地转

ρp G ∇-=

风，满足水平运动的(零级简化)方程。

①.严格地说,地转平衡只有在中纬度自由大气的大尺度系统中，当气流呈(水平直线)运动时，且(无摩擦)

时才能成立,地转平衡只能看成是一种近似的关系，绝对的地转平衡并不存在。在低纬处地转风与实际风

差别较大，地转风原理不能应用。

②．地转风速大小与(水平气压梯度力)成正比，等压线密集的地区(即气压梯度大)，则地转风大，因而实

际风也大，地转风仅与(位势梯度)成正比，与(密度)无关。

③.地转风与等压线(平行)，在北半球背风而立，高压在(右),低压在(左)。低压中风呈逆时针旋转，高压

中，风呈顺时针旋转。南半球相反

④.地转风速大小与纬度成(反比)，水平气压梯度力相同时，纬度越高地转风速(愈小)。分析天气图时，

在相同纬度上，风速大的地方等高线应分析得(密集)一些，风速小的地方，应分析得(稀疏)一些。如果风

速相同，在低纬的等高线应比高纬的等高线分析得(稀疏)一些。

9、梯度风：在没有或不考虑摩擦力时，(气压梯度力)、(地转偏向力)和(惯性离心力)三力平衡时的风称

为梯度风。由梯度风平衡，可以判断出大尺度运动系统中低压与气旋性环流相结合，低压中心就是气旋性

环流中心。反之，高压与反气旋性环流相结合，高压中心就是反气旋性环流中心。在气旋中气压梯度和风

速(可无极限)，而在反气旋中则(有极限)。在气旋性环流中，地转风比梯度风(大)，而在反气旋性环流中，

地转风比梯度风(小)。在反气旋性环流中，最大梯度风为地转风的(两倍)。

(地转风与梯度风的关系：T f f g

fR V V V +=1，2

)(max f R V T f -=) 10、(了解)(流线)是指某一固定时刻，处处与风向相切的一条空间曲线，流线能表现在某一时刻的天气图

上；(轨迹)是指在某一段时间空气质块运动的路径，轨迹不能表现在某一时刻的天气图上。

11、热成风：由于两层等压面间(温度)分布不均匀，(地转风)随高度产生变化，形成热成风。(地转风随

高度的变化)。热成风与平均温度线(或厚度线)平行，背风而立，高温在(右)，低温在(左)。热成风大小

与平均温度梯度(或厚度梯度)成(正比)，与纬度成(反比)。(注：h k f

g V T ∇⨯= ) 热成风与冷、暖平流：当某层中地转风随高度逆转时有冷平流；地转风随高度顺转时有暖平流。不管低层

风速的方向大小如何，只要温度梯度向北(实际上就是北冷南暖 温度梯度指向北)，热层风向东，则越到

高层地转风越向东偏，并逐渐与等温线平行，所以高层主要是西风气流。(如下图)

12、正压大气：当大气中密度的分布仅仅随气压变化即：ρ=ρ(P)；没有热成风，地转风不随高度变化。

等压面=等密度面=等温面

13、斜压大气：当大气中密度分布不仅随气压而且还随温度而变时，ρ=ρ(P ，T)，等压面与等密度面(或

等温面)相交，等压面上存在温度梯度，有热成风，地转风随高度变化，大气的斜压性对于天气系统的发

生发展有很重要的意义。

14、地转偏差：地转平衡只是相对而言，实际风与地转风之差为地转偏差④。g V V D -= ,(地转偏差)

是造成垂直运动的主要原因。

①.摩擦层中，地转偏差由摩擦力、气压梯度力、地转

偏向力平衡引起，由于摩擦力造成的地转偏差，风速比

应有的地转风速小，风向要偏向(低压)一侧,地转偏差

指向摩擦力方向的(右侧)，并与摩擦力垂直。在低压中

摩擦作用使空气(水平辐合)，并引起(上升运动)；在高

压中，使空气(水平辐散)，并引起(下沉运动)。

②.在自由大气中，摩擦力很小，可以忽略。在自由大气的水平运动中，地转偏差可分解为三项来进行判

断。一项是(变压风)，用三小时变压判断；一项是(横向地转偏差)，用等压线(等高线)的辐散、辐合来判

断；还有一项是(纵向地转偏差)，用等压线(等高线)的曲率来判断。

③.在中纬度地区，陆地上的地面风风速约为地转风风速的(35%--45%)，在海上约为(60%--70%)，风向与

地面风的交角，陆地上约为(35 º--45 º)，海上约为(15 º--20 º)。

④．地面图上，负变压中心区，变压风辐合，引起(上升)运动。正变压中心区，变压风辐散，引起(下沉)

运动。

15、按水平运动对运动系统进行分类：行星尺度( 104km),大尺度(天气尺度)(103km)，中尺度(102

km)，对

流或小尺度(10km).

16、(气团)是指气象要素(主要指温度和湿度)水平分布比较均匀的大围的空气团。气团的水平尺度可达几

千千米，垂直围可达几千米到十几千米，常常从地面伸展到对流层顶。气团的分类主要有地理分类和热力

分类两种。

①.地理分类法气团可分为北极气团(或冰洋气团)、极地气团、热带气团和赤道气团

②.按照热力分类方法可分为暖气团和冷气团。 ③.我国境出现的气团多为变性气团。

17、在天气图上，温度水平梯度大而窄的区域，如果它又随高度向冷区倾斜，这样的(等温线密集带)通常

称为锋区，所谓锋区，就是(密度)不同的两个气团之间的过渡区。由于密度不能直接测量，所以密度的不

摩擦层中的地转偏差