第五章 天气系统
第5章 波动的不稳定理论
2
《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平
图 5.1 大气扰动与动力不稳定的关系
§2 惯性稳定度
1．定义 地转平衡大气中，基本气流上作南北运动的空气质点形成的扰动其振幅是否随时间增长的问题。表示 惯性振荡或快波的不稳定发展现象。
3
《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平
2
uc
u c
2
y2 y1
f y dy 0 ，此积分式的几何意义： （面积和）
s1 s2 0 ，
因此 f y 必经过 f ( y ) 0 处，即 f y 在 y1 , y2 内必定至少改变一次符号。所以，正压不稳定的 必要条件为：在 y1 , y2 内至少存在一点 yc ，使得:
又 * ，
2ici 1 1 ，则有： 2 * uc uc u c
2 u 2 y2 y 2 ci dy 0 2 y1 uc
对于正压不稳定， ci 0
2 2
（5.25）
所以
( 0 ，令 f y
2 u ) y 2
§1 波动稳定度的概念
1.波动稳定度的定义 定常的基本气流 u 上有小扰动产生， 若扰动继续保持为小扰动或随时间衰减,则称波动是中性的或波动 是稳定的 ；若扰动随时间增强，则称波动不稳定。
2.稳定度的表达方式 设有波动 q Qe
ik ( x ct )
Qei ( kx t )
(5.1)
6
《动力气象学》电子教案 －编著、主讲：成都信息工程学院大气科学系 李国平教授 制作：林蟒、李国平
气象学
▪1、大气的组成可概括分为哪三类？▪干洁大气水汽气溶胶粒子▪▪2、什么是干洁大气（或干空气）？主要有哪些城组成的？大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体N2、O2、O3、CO2▪▪3、叙述大气中的水汽的来源及其垂直分布特点，其在大气中的含量是多少？▪来源：陆地上的水体、植物、湿土、海洋蒸发而来▪分布：随高度的升高而很快减少，主要集中在2km以下的大气层中。
▪含量：按容积计算变化范围0-4%之间▪▪4、大气中的水汽有哪些作用？▪水汽的含量虽然不多，是天气变化的主要角色。
▪1）形成各种水汽凝结物如云、雾、雨、雪、露等。
▪2）水汽也具有很强的吸收长波辐射的能力，参与大气的温室效应▪3）大气中水汽含量的多少，直接影响植物蒸腾、土壤蒸发、间接影响植物对二氧化碳的吸收，对农作物生长发育、产量形成有重要影响。
▪另外，水汽是大气中唯一能发生相变的成分，▪液态水滴固态冰晶气态水汽相互转化▪在转化过程中伴随着能量的吸收和释放。
▪▪5、什么是气溶胶粒子？其作用是什么？▪分有机无机▪有机粒子: 较少植物花粉、孢子，微生物等▪无机:较多岩石或土壤风化后的尘粒,地面燃烧的烟灰，海洋中随浪花飞溅的盐粒▪作用: 1）吸收一部分太阳辐射，并且阻挡地面放热▪2）它的存在使大气透明度降低▪3）充当水汽凝结核，对云、雨、雪等水汽凝结物的形成起重要作用▪▪6、对流层的平均厚度是多少？对流层的厚度随纬度和季节有什么变化特点？▪厚度：平均厚度11km▪对流层的厚度随纬度而发生变化▪低纬17-18km▪中纬10-12km▪高纬8-9km▪随季节发生变化夏季厚，冬季薄▪▪7、什么是大气的上界和大气的底界。
▪大气的底界：下垫面即地球表面▪大气上界：是模糊的，为了说明大气圈的垂直范围而确定的地球大气的最大上限高度。
通常有两种确定法：▪1）物理高度根据大气中的物理现象极光出现的最大高度作为大气上界高度为1000-2000km▪ 2 ) 密度高度以大气密度接近星际气体密度的高度作为大气上界，根据天体物理研究，星际气体密度约为每立方厘米中一个微观粒子，按人造卫星探测资料推算，地球大气密度在2000～3000公里高空达到这一标准，故目前一般以此作为大气上界。
第五章 气象信息网络
新中国气象事业发展历程回顾60年气象事业发展的历史进程，把党和国家具有里程碑意义的大政方针与气象工作具有标志性意义的重大事件结合起来考察，可以清楚地看出气象事业发展具有明显的阶段性特征。
深入研究各个历史时期气象事业发展的轨迹,可以深切地感受到，只有在中国共产党的坚强领导下，只有坚持改革开放,坚持以国家的需求为牵引，坚持科学发展观，才能使气象事业又好又快发展。
60年来，新中国气象事业发展历程大体划分为艰苦奋斗、创业发展，经受干扰、曲折发展，改革开放、快速发展三个时期。
艰苦奋斗创业发展20世纪50年代是新中国气象事业艰苦奋斗、创业发展时期。
新中国建立后，气象事业百废待兴、百事待办，探测网点十分稀疏，专业人才奇缺，预报业务极其薄弱，气象服务单一，不适应国防建设、经济建设和社会发展的要求。
这一时期的首要任务就是以台站网建设和人才培养为重点，迅速进行恢复和建设，使气象工作很快适应当时经济社会发展和国防建设的需求。
特别是1958年以前，指导思想正确，事业发展健康，工作扎实，为后来气象事业的发展打下了坚实基础。
1. 迅速建设气象台站网，初步建成气象通信网络气象台站网是气象事业的基础。
1949年新中国建立时，全国仅有解放区的29个气象台站和从国民党政府接收的72个气象台站，共计101个，且分布极不均匀。
按照“建设、统一、服务”的方针，各级气象部门大力进行台站网建设。
当时，在人员、物资、经费十分缺乏，环境条件极端恶劣的情况下，气象工作者肩扛手提、用毛驴驮着气象仪器，徒步到高山、荒原、戈壁、沙漠等边远艰苦地方建站。
1956年中央气象局制定了《十二年（1956-1967）气象事业发展计划建议》，对气象台站网建设进行了全面规划。
在此规划的指导下，很快建成了具有一定密度的气象台站网。
到1957年全国建成气象台站1647个，1960年达到3240个。
在加强地面站网建设的同时，气象部门逐步建立高空气象探测业务。
第一个五年计划期间，制订实施了《1953—1957年间台站的建设计划》，“一五”期末，探空站达到了69个，高空测风站达到了65个。
《气象学与气候学》本科课程教学大纲
附件二《气象学与气候学》教学大纲佳木斯大学理学院——黄秀英一、课程基本信息：课程编号：课程中文名称：气象学与气候学课程英文名称：Meteorology and Climatology课程类别：专业基础课适用专业：地理科学专业、资源环境专业开课学期：秋季总学时：本科72学时（理论课66学时+实验6学时）专科64学时（理论课48学时+实验6学时）总学分：本科4分，专科3.5分教研室名称：地理系——自然地理教研室课程简介：气象学与气候学是师范地理科学专业必修的专业基础课程。
课程系统地讲述了气象学、天气学、气候学的基本原理和基本概念及各部分内容在实践中的应用实例。
课程内容主要包括大气热学、大气水分、大气运动、天气系统、气候形成、气候带和气候型、气候变化及人类影响等。
课程性质：气象学与气候学是地理科学专业的专业基础课和资源与环境专业的选修课。
教学任务：气象学与气候学的基本知识和基础理论；大气的热能、温度、水分变化；大气的运动规律；天气系统；气候的成因；气候带和气候类型；气候变化和人类活动对气候的影响。
教学目标：本课程是自然地理的一个重要组成部分，通过系统的学习，应使学生全面地掌握大气中的物理现象、物理过程和大气运动的基本原理；天气演变和气候的形成、分布、变化的基本原理；了解人类对天气的影响和改造的基本原理；使学生能胜任未来的工作需要。
<学时分配表>培养目标培养具有专业知识的合格的中学地理教学工作者。
选择教材的原则：•教材内容必须和教学大纲相接近，而且是近两年内新出版的，适合地理科学教学的特点•教材的知识量丰富，内容新、准确，结构清晰，并与中学教材相接近•知识的数量和难易程度符合地理科学专业的培养目标、要求，学生在学习中比较容易接受建议教材：《气象学与气候学》周淑贞主编——高等教育出版社1999.6年第三版1982年第一版国家优秀教材纪念奖1988年第二版国家教委优秀教材二等奖1998年在台湾以繁体字出版，供台湾高校地理系学生使用2001年获上海市高校教学成果奖三等奖参考教材文献：理论教学内容与要求：第一章引论重点：1、气象学、气候学、天气学的概念及研究对象2、本学科与部门地理、区域地理的关系3、干洁空气的概念、成分及作用4、对流层、平流层的特点及成因§1-1气象学与气候学的研究对象、任务要求：1.气象学、气候学、天气学的概念及所研究对象2.本学科与其他部门地理、区域地理学的关系一、气象学与气候学的研究对象和任务二、气象学与气候学在实际生活中的应用§1-2气候系统概述要求:1.熟练掌握干洁空气的概念、成分及作用2.掌握大气中的水汽、固体杂质的来源及分布3.理解固体杂质、液体微粒的作用4.熟练掌握大气垂直方向的五个分层，温度分布特点及原因5.理解大气高度的划分一、大气圈概述二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述§1-3 大气的物理性状要求：1.熟练掌握各主要气象要素的定义、单位及公式2.掌握干空气、湿空气的状态方程3.能利用仪器准确测定主要的气象要素一、主要气象要素二、空气状态议程第二章大气的热能和温度重点：1、太阳辐射及太阳常数2、干绝热直减率和湿绝热直减率3、全球水平气温的分布特点4、如何判别大气的稳定度难点：1、大气稳定度的判别2、乱流逆温的形成过程§2－1太阳辐射要求：1、熟练掌握太阳辐射、太阳光谱、太阳常数的概念；大气对太阳辐射的特点；影响直接辐射的因素。
高二地理第五章知识点归纳
高二地理第五章知识点归纳地理学是一门研究地球表层和人类活动关系的学科，通过学习地理可以了解到地球的景观、人口、资源以及环境等相关知识。
作为地理学的一个分科，地理知识有很多，其中第五章是高二地理课程中的一个重点章节。
本文将对高二地理第五章的知识点进行归纳总结。
一、地球的形状与地理坐标系统地球的形状可以通过经纬度进行描述和定位。
经度是指从地球中心到某点，沿赤道东西方向的角度，以子午线为单位划分，最大为180°，最小为-180°；纬度是指从地球中心到某点的长度与赤道长度之比，以北纬和南纬为单位划分，最大为90°，最小为-90°。
地理坐标系统利用经纬度来标识地球上的任意一点。
二、地球的运动与季节变化地球的运动包括自转和公转。
自转是指地球围绕自身轴线旋转，周期为24小时，自转引起了地球的日常变化，如白天和黑夜的交替；公转是指地球绕太阳公转，周期为一年，公转引起了地球的季节变化。
地球的轨道是椭圆形的，因此地球与太阳的距离在一年中是有所变化的，这也是季节变化的原因。
三、大气与气象地球的大气层对人类活动有着重要影响。
大气层包括对流层、平流层和臭氧层等。
对流层是人类活动主要发生的地方，其中含有大部分的氧气和水蒸气，保持着适宜的气候环境；平流层中温度逐渐升高，其中含有臭氧层，臭氧层对地球有保护作用，阻止了紫外线的过量辐射。
气象是研究大气中的各种气象现象的科学，包括气象要素、天气系统和气候等。
四、水资源与水循环水是地球上最重要的资源之一，不仅是人类活动的必需品，也是地球上广泛分布的资源。
水循环是指水在地球上循环流动的过程，包括蒸发、凝结、降水和水体流动等。
水循环对地球上的生物和环境都有着重要影响，也是维持水资源的重要方式。
五、地形与地貌地形是指地球表面的高低起伏，地貌是指地球表面在地质变化作用下所呈现的形态。
地形与地貌对环境和生态有着重要的影响，山脉和河流的存在会影响降水分布和水资源的分布，不同的地貌特征也会影响到土地的利用。
气象学复习题(1~9章)
第一章地球大气1、大气是由干洁大气、水汽和液态和固态微粒组成的混合物。
2、什么是干洁大气？干洁大气的主要成分是氮、氧和氩。
3、高层大气中的臭氧主要是在太阳紫外辐射作用下形成的，大气中臭氧浓度最大的高度是20~30km 。
4、大气中的臭氧具有什么作用？5、大气中二氧化碳浓度白天、晴天、夏季比黑夜、阴天、冬季小。
大气中的二氧化碳具有什么作用？6、列举大气中水汽的重要作用。
7、列举大气中气溶胶粒子的重要影响。
8、根据大气物理性质的垂直分布，可将大气从低到高依次分为对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。
9、对流层大气有哪些主要特点？10、为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？第二章辐射1、名词解释辐射强度、可照时数、光照时间、太阳常数、太阳高度角、大气质量数、地面有效辐射、地面净辐射、光合有效辐射2、理解基尔霍夫定律、斯蒂芬-波尔兹曼定律和维恩位移定律。
3、太阳高度角的影响因素。
正午太阳高度角的计算。
分别计算春分日、夏至日和冬至日广州、上海和北京的正午太阳高度角。
（广州：23︒N，上海：31︒N，北京：40︒N）4、北半球昼长的变化规律。
北半球日出日落太阳方位角的变化规律。
5、光照时间与可照时数的区别和联系。
6、大气对太阳辐射的减弱作用有吸收、散射和反射。
影响大气对太阳辐射减弱作用的因素有大气质量数和大气透明系数。
7、大气对太阳辐射的吸收具有选择性的特性，其吸收光谱主要是紫外线和红外线。
8、解释晴朗的天空呈蓝色，旭日和落日呈橘红色的原因。
9、到达地面的太阳总辐射强度取决于太阳高度角、大气质量数和大气透明系数。
太阳高度角如何影响到达地面的太阳辐射强度？10、太阳辐射能主要集中在波长 150~400nm之间，其中，可见光区的能量占总能量的 50% ，红外线占 43% ，紫外线占 7% 。
11、什么是温室气体？大气中的温室气体主要有 CO2、H2O、CH4等。
12、影响地面有效辐射的因素有地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。
[理学]气象与气候学复习资料
[理学]⽓象与⽓候学复习资料第⼀章：引论1.⽓象：⼤⽓中的物理现象2.⽓候：多年天⽓综合的表现，包括某地地区多年的⼤⽓平均状况和极端状况3.天⽓：⼀定区域短期天⽓状况及其变化的总称4.⽓温垂直递减率：⼜叫绝热率，是表征⽓体随着⾼度的增加⽽其⽓温的变化程度的物理量。
⼜指在对流层主要从地⾯的到热量，因此⽓温随着⾼度的增加⽽降低。
⼀般⽽⾔，⾼度每增加100⽶，⽓温就下降约0.65,通常⽤r表⽰。
5.⼤⽓污染：是指由于⼈类活动或者⾃然过程引起某些物质进⼊⼤⽓中，呈现出⾜够的浓度，达到⾜够长的时间，并因此危害了⼈体的舒适，健康，福利和环境污染的现象（⼤⽓中某些⽓体和尘埃的增多导致⽓体⽓候发上改变）6.标准⼤⽓压：在摄⽒温度0℃，纬度45°，晴天时海平⾯上的⼤⽓压强为标准⼤⽓压，其值⼤约相当于760mm汞柱⾼7.饱和⽔汽压：在温度⼀定情况下，单位体积空⽓中⽔汽量有⼀定限度，⽔汽含量达到限度时饱和空⽓的⽔汽压。
（温度：指数曲线；形状：凸凹⽔平；性质：溶液⾯）8.饱和差：在⼀定温度下，饱和⽔汽压与实际空⽓中的⽔汽压之差9.相对湿度：空⽓中的实际⽔汽压与同温度下的饱和⽔汽压的⽐值10.当⽔汽压不变时，⽓温升⾼，饱和⽔汽压增⼤，相对湿度会减⼩11.⽓象学：是把⼤⽓当作研究的客体，从定性和定量两⽅⾯来说明⼤⽓特征的学科，集中研究⼤⽓的天⽓情况和演变规律和对天⽓的预报12.⽓候学：是研究⽓候特征，形成，形成，分布和演变规律，以及⽓候与其他⾃然因⼦和⼈类活动关系的学科13.天⽓学：是研究天⽓现象和天⽓过程的物理本质以及规律，并⽤以制作天⽓预报的学科1.⽓候和天⽓的区别：⼀，从定义上，天⽓是指某⼀地区在某⼀瞬间或某⼀短时间内⼤⽓状态（温度，湿度，压强）和⼤⽓现象（风⾬雷电）的综合。
⽓候是指在太阳辐射，⼤⽓环流，下垫⾯性质和⼈类活动在长时间相互作⽤下，在某⼀时段内⼤量天⽓过程的综合。
⼆，从形成机制上：天⽓是指⼀般在单⼀天⽓系统的控制和影响下形成的，⽓候则复杂得多，⾄少是天⽓系统共同作⽤所致。
天气学原理
２、两次季节突变
①6月突变——冬季环流型转为夏季环流型
②10月突变——夏季环流型转为冬季环流型
控制大气环流的基本因子
太阳辐射 地球自转 地表非均匀（海陆与地形） 地面摩擦
（一）地球自转作用---地转偏向力，f随 纬度变化
1、北半球对流层大气环流模式 三圈经向环流：
极地环流圈——强 费雷尔环流圈——弱 哈德莱环流圈——强
8、地转偏差
地转偏差（偏差风）——实际风与地转风的矢量 差 产生原因：地球自转及空气中的摩擦力存在 意义：地转偏差使实际风穿越等压线，引起气压 场的改变；并使大气动能改变，促使 风速变化； 地转偏差也是造成垂直运动的重要原因。
第二章 气团与锋
要点
1. 2. 3. 4.
锋的概念及空间结构 锋的类型 锋生和锋消 我国主要的锋生区、锋消区
周 几天 1天 几小时
3、控制大气运动的基本定律
动量守恒---大气运动方程 质量守恒---连续方程 能量守恒---热力学能量方程
4、地转风
地转平衡：对中纬度天气尺度运动，在水平 方向上地转偏向力与气压梯度力平衡。 地转风：是水平地转偏向力和水平地转梯度 力平衡条件下，空气沿着平行等压线的水平 直线运动。
二、锋的分类
1. 按移动分类
a.冷锋：冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移 动，称为冷锋。 b.暖锋：暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移 动，称为暖锋。 c.准静止锋：冷暖气团势力相当，锋面很少移动的锋，称 为准静止锋。（6小时无移动，24小时移动在2个纬度 之内） d.锢囚锋：冷锋后部的冷气团与暖锋前的冷气团的交界 面，称为锢囚锋。
第二讲 雷暴及其他对流性天气分析
一、雷暴的种类
热雷暴
定义： 由热力对流产生的雷暴称热雷暴。 形成： 夏季午后近地层空气受地面辐射而迅速增温，气层趋向
于不稳定；由于地表性质分布不均，会有热力对流产生。如果 空气中有充沛的水汽，积状云就会迅速发展成雷暴。夏季晚上 热雷暴也能在高空出现。冬季，能出现在沿海。 特点： 范围小、孤立分散、各个雷暴云间有明显间隙，有明显 的日变化。
3) 有强烈的湍流、积冰、闪电、阵雨和大风。
3. 消散阶段,其结构：
1) 下降气流遍布云中，云中等温线向下凹；
2) 云体向水平方向扩展，云体趋于瓦解和消散。 ➢ 阵风锋：雷暴云中强烈下降气流的前缘。
一般雷暴过境时的地面天气
1. 气温
雷暴来临之前地面气温高，雷暴过境气温骤降，冷空气中心气温最 低。
(2)静止锋雷暴
定义：静止锋雷暴是由暖湿不稳定空气沿锋面上升，或是由低层气流辐合 上升而形成的。它多出现在地面锋线的两侧，呈分散的块状分布。 特点：范围较广，持续时间长(可连续几天内都出现)，雷暴云常隐藏在深 厚的层状云系中。准静止锋雷暴常有明显的日变化，多产生在后半夜，白天逐渐减弱
或消散。
(3)暖锋雷暴
4. 阵雨：
雷暴降水一般是强度较大的阵雨，通常在雷暴活动时突然 发生。
5. 雷电
发 生：在雷暴云中，云与地面、云与云间都会出现闪电。
电荷分布：云的上部带正电荷，中部和下部带负电荷，云底局部带正电荷
电荷的形成: 由于温差电效应、冻结电效应和分裂电效应等作用，使云滴之 间产生电荷交换，小云滴带正电荷，大云滴带负电荷。上升气流将小云滴 带到云的上部，而较大的云滴则留在云的中下部。
冰雹
在成熟阶段的雷暴云中，飞行高度为3000～9000米时， 遭遇冰雹的可能性最大，在地面没有降雹的情况下，空中飞 机仍有遭受雹击的可能。在积雨云砧下面飞行时，也有可能 被冰雹击伤。飞机最好在距雹云10千米以外飞行。
高考地理大一轮复习讲义 第五章 第3讲 寒潮 中图版必修1
第3讲寒潮一、寒潮及其发生的原因1．发生时间：冬半年。
2．表现：强冷空气入侵，造成剧烈降温，伴有大风、冻害、雨雪等天气。
3．成因：冬半年，高纬度地带因气温很低形成的密度较大的干冷气团从源地向较低纬度流动形成。
特别提示寒潮天气实质上是发生在冬半年的快行冷锋天气系统活动过程。
二、寒潮的危害和防治措施1．危害2．发生季节：我国寒潮多发生在冬春两季。
3．预防措施：发布准确的信息和警报，人们可对农作物和牧区的牲畜做好防寒准备，海上船只及时回港等。
特别提醒春初、秋末的寒潮对农作物危害最大(1)初春万物复苏，果树开花发芽，小麦等粮食作物开始返青。
寒潮会使果树花芽和返青的粮食作物幼苗遭受冻害而无法继续生长导致减产。
(2)深秋是农作物的成熟季节，寒潮会冻坏农作物，使未成熟的作物无法继续生长而导致产量下降。
考点一寒潮的成因、特征及其影响1．图甲是“1月某时地面天气图”(单位：百帕)。
读图，回答问题。
(1)此时控制A地的锋面类型是______。
简析A地的天气特征及成因。
(2)此天气系统引起的主要灾害性天气对图乙阴影区域的农业生产有何危害？答案(1)冷锋天气特征：降水、大风、降温等天气。
成因：①暖空气沿锋面被迫抬升，成云致雨；②水平气压梯度力大，风力大；③受冷空气影响，气温下降。
(2)农作物遭受冻害，破坏牧场和基础设施。
解析第(1)题，从图中可以看出，A地位于我国西北地区，冬季影响该地的锋面主要是冷锋，受冷锋影响，该地会出现降水、大风和降温天气。
第(2)题，该地属于我国的农牧过渡带，生态环境脆弱，抗灾能力较弱，灾害性天气对农牧业会造成严重威胁。
【考向立意】本题结合区域图和天气图，考查冷锋带来的灾害性天气的影响。
【思维过程】认真阅读图形→把握天气系统类型→确定锋面性质→调运所学知识→分析冷锋天气特征及其所带来的灾害性天气的影响。
【误区警示】该题出错的原因是：①不能正确判断锋面类型；②不能明确寒潮对农业生产的危害。
【预测展望】结合本年度寒潮的发生情况，考查寒潮的特征、影响及防御。