《天气学》1-2.doc

一、填空（52）
1. 在旋转坐标系中单位质量空气微团所受的作用力有：（地心引力）、（气压梯度力）、（分子摩擦力）、（地转偏向力）和（惯性离心力）。
2. 温度局地变化等于气块运动中温度的（个别）变化，加上温度的（平流）变化和（对流）变化。
3. 表示大气质量守恒定律的数学表达式称为（连续）方程。
4. 由运动学第二定律（加速度定律），将作用力以气压梯度力、地转偏向力、（重力）和摩擦力代入，可得到旋转坐标系中的大气运动方程。
5. （热力学能量）方程代表了热能和机械能之间的转换，这种转换过程使得太阳能（通过显热、潜热）可以驱动大气运动。
6. 天气尺度的大气运动在垂直方向上基本满足（重力）与（气压梯度力）平衡，这种平衡称为静力平衡。
7. 因（准静力平衡）方程建立了气压和位势高度之间一一对应关系，因此，两种坐标系可以互相转换。
8. 由在中高纬度自由大气中不考虑摩擦力时空气质点所受的（气压梯度力）与（地转偏向力）近似平衡，可以得到：“在北半球，背风而立，低压在左，高压在右” 的地转风与气压场关系，叫做（地转平衡）关系。
9. 由气压梯度力、地转偏向力和惯性离心力三力平衡的（梯度风）关系，大气中可以出现很强的（低压）中心，但不出现（或长时间维持）很强的（高压）中心。
10. 两等压面之间的厚度与该层（平均温度）成正比。
11. 热成风讨论（地转风）随高度变化与（温度）场关系。
12. 锋面是不同性质气团的交界面。锋面坡度是随纬度增高而（增大）；两侧温差愈大而坡度愈（小）；和两侧风速差愈大而坡度愈（大）。
13. 在变形场中，当等温线与膨胀轴的交角小于450时有利于（锋生），当大于450时有利于（锋消）。
14. 当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。
15. 在同样风速的情况下，气旋的气压梯度比较（大），即等压线较（密），反气旋的气压梯度比较（小），即等压线较（稀疏）。
16. 实际风与（地转风）之差称为地转偏差或偏差风。
17. 正压大气中地转风随高度不变，斜压大气中地转风随高度的变化量称为（热成风）。
18. 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且无摩擦时才能成立。
19. 地转风速大小与水平气压梯度力成（正比），与纬度成（反比）。
20. 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）。
21. 梯度风是（气压梯度力）、（地转偏向力）和（惯性离心力）三力平衡时的风
22. 热成风大小与平均温度梯度成（正比），与纬度成（反比）。
23. 大气运动受（质量守恒）（动量守恒）和（能量守恒）等基本物理定律所支配。
24. 当气压分布不均匀时，气块就会受到一种净压力的作用，作用于单位质量气块上的净压力称为（气压梯度力）。
25. 地转偏向力对运动气块不作功，它只能改变气块的（运动方向），不能改变其（速度大小）。
26. 对于一个匀角速转动的坐标系（如地球），需要引入两个视示力，即（惯性离心力）和（地转偏向力）。
27. 在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。
28. 热成风与（平均温度）线平行，背风而立（高温）在（右），（低温）在（左）。
29. 地转偏差指向摩擦力的（右）侧，且与其垂直。
30. 在北半球摩擦层中，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。
31. 在天气图上，地转偏差可分解为三项来做判断：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）判断；一项是纵向地转偏差用等压线/等高线的（曲率）判断。
32. 根据锋在移动过程中冷、暖气团所占的主、次地位可将锋分为：冷锋、暖锋、准静止锋和（锢囚锋）。
33. 根据锋伸展的不同高度，锋可分为：（地面锋）、对流层锋和高空锋。
34. 根据气团的不同地理类型，锋可分为冰洋锋、（极锋）、和副热带热带锋。
35. 输送带是指以天气系统为坐标系的相对气流，它们是系统内产生云和雨区的主要气流。暖输送带是一支既暖又湿的气流，它通常位于（ ）的边界层内。（冷锋前方）
36. 按照垂直于锋分量的不同情况，暖输送带可分为：（ ）上滑暖输送带和（ ）上滑暖输送带。(向后、向前)
37. 锋生是指（密度）不连续性形成的一种过程，或是指已有的一条锋面，其温度（或位温）（水平梯度）加大的过程。
38. （ P ）坐标系中的连续方程比（ Z ）坐标中的连续方程要简单得多。
39. 是最有利的锋生流场。(变形流场)
40. 急流入口区，有 作用；急流出口区，有 作用。(锋生,锋消)
41. 干燥的冷锋上山，产生 。冷空气南下到暖的下垫面，有 。（锋消，锋消）
42. 气团是指气象要素（主要指温度和湿度）水平分布比较（均匀）的大范围的空气团。
43. 地球表面的温度和湿度状况对气团（形成）与（变性）具有重要作用。
44. 构成我国盛夏南北方区域性降水的主要原因是（西伯利亚）气团和（南方热带海洋）气团的交绥。
45. 据统计，在我国南方锋面坡度约为（1/200~1/500），在北方锋面坡度约为（1/50~1/200）。
46. 在暖锋前有暖平流，故有（负）变压，在暖锋后的暖区中，平流很弱，故变压很（小）。
47. 一般情况下，锋面附近气流是（辐合）的。
48. 锋面天气主要指锋面附近的（云和降水）。
49. 在没有降水发生的条件下，（露点温度）比温度更加保守。
50. 有冷锋的时候，风向随高度（逆转），有暖锋的时候，风向随高度（顺转），
51. 输送带是指以天气系统为坐标系的（相对气流）。
52. 地面图上，等压线互相平行，但（气压）梯度不同，而风场具有气旋性切变的气压场型式称为（隐槽）。
53. 南方锋生带和北方锋生带是和南、北两支（高空锋区）相对应的。（p103）
二、单项选择（15）
1. 地转风速大小与水平气压梯度力成 ，地转风与等压线平行，在北半球背风而立，高压在 ，低压在 。（B）
A:反比、右、左 B:正比、右、左 C:正比、左、右
2. 由气压梯度力、科氏力和惯性离心力三力平衡的（ ）关系，大气中可以出现很强的（ ）中心，但不出现（或长时间维持）很强的（ ）中心。（C）
A: 地转风、低压、高压 B: 地转风、高压、低压
C: 梯度风、低压、高压 D: 梯度风、高压、低压
3. 由变高梯度或变压梯度表示的地转偏差，通常称为 。（A）
A:变压风 B:梯度风 C:热成风
4. 急流一般是指强而窄的气流带，急流中心最大风速在对流层的上部必须大于或等于 米／秒。（C）
A:10m/s B:20m/s C:30m/s
5. 百帕以下出现的强而窄的气流称为低空急流。（B）
A:500 B:600 C:700
6. 急流的风速水平切变量级为每100公里 。（A）
A:5米／秒 B:7米／秒 C:9米／秒
7. 急流的风速垂直切变量级为每1公里 。（B）
A:2~5米／秒 B:5~10米／秒 D:10~15米／秒
8. 垂直运动是产生天气的一个重要因素， 是造成垂直运动的重要原因。（C）A:地转风 B:热成风 C:偏差风
9. 垂直速度 观测到的物理量。（A）
Ａ:不是直接 Ｂ:是直接 Ｃ:是间接
10. 锋面附近温度场的特征：锋区内温度水平梯度远比其两侧气团中 ，锋区内温度垂直梯度特别小。（A）
A、大 B、小 C、相差不大
11. 锋面天气主要是指锋面附近的 。（A）
A:云和降水 B:温度和湿度 C:温差和气压差
12. 热低压是一种无锋面气旋，它只出现在近地面层，一般到 的高度就不明显了，它是浅薄而不大移动的暖性气压系统。（B）
A:一二公里 B:三四公里 C:五六公里
13. 我国的锋消区主要是在青藏高原以东 一带，这是因为它常处在东亚大槽后部，有利于加压与气流下沉。（B）
A:20o~30oN B:30o~40oN C:40o~50oN
14. 天气尺度的运动系统，通常是指在天气图上所分析出的 和风场中的具有结构特征和移动、发展规律的天气系统。（A）
Ａ:气压场 Ｂ:气压梯度力 C:惯性离心力 D:温度场
15. 锋面坡度是随纬度增高而（ ）；两侧温差愈大而坡度愈（ ）；和两侧风速差愈大而坡度愈（ ）。（B）
A:增大、大、小 B:增大、小、大 C:减小、小、大 C:减小、大、小
三、多项选择（15）
1. 对于一个匀角速度转动的坐标系（如地球），需要引入两个视示力： 。（BC）A: 气压梯度力 B: 地转偏向力 C: 惯性离心力 D: 摩擦力
2. 在地球旋转坐标系中单位质量空气微团所受的作用力有：（BCDE）。
A: 地心引力 B: 气压梯度力
C: 地转偏向力 D: 重力
E: 摩擦力
3. 地转风是（ ）之间平衡时的空气水平运动。（AB）
A: 气压梯度力 B: 地转偏向力 C: 惯性离心力 D: 摩擦力
4. 天气尺度的大气运动在垂直方向上有（ ）之间的静力平衡。（AD）
A：气压梯度力 B：地转偏向力
C：惯性离心力 D：重力
5. 支配大气中各种运动的基本方程有： 。（BCD）
A：静力平衡方程 B：连续方程
C：运动方程 D：热力学能量方程
6．大气运动受 等基本物理定律所支配。（BCD）
A：绝对涡度守恒 B：质量守恒
C：动量守恒 D：能量守恒
7．在地球旋转坐标系上，不是水平面的有 。（ABC）
A：等压面 B：等温面
C：等高面 D：等位势面
8. 梯度风是在（ ）平衡时与等压线平行的风。（ABD、ACD）
A：气压梯度力 B：地转偏向力
C：科氏力 D：惯性离心力
9.气团是指气象要素（主要是指 等）水平分布比较均匀的大范围空气团。（BC）
A：气压 B：温度
C：湿度 D：风场
10．根据锋伸展的不同高度，锋可分为： 。（ＡＢＣ）
A: 对流层锋 B: 地面锋 C: 高空锋 D: 静止锋
11．根据气团的不同地理类型，锋可分为：（CDE）。
A：冷锋 B：暖锋
C：冰洋锋 D: 极锋
E: 副热带热带锋
12．造成锋面两侧温差不明显的原因有：锋面两侧（ ）不同。（ABC）
A:辐射条件 B:蒸发凝结条件
C:垂直运动 D:水平运动
13．我国境内的锋生区，集中在 ，常被称为南方锋生带和北方锋生带。（ＣＤ）
Ａ:青藏高原南侧到四川盆地 Ｂ:江淮流域
Ｃ:华南到长江流域 Ｄ:河西走廊到东北
14. 由运动学第二定律（加速度定律），将 代入，可得到旋转坐标系中的大气运动方程。（ABDE）
A: 气压梯度力 B: 地转偏向力
C: 惯性离心力 D: 重力
E: 摩擦力
15. 决定局地温度变化的有：气块运动中的 。（ABD）
A:温度个别变化 B:温度平流变化
C:温度加热变化 D:温度对流变化

四、简答题（3）
1. 什么是正压大气？什么是斜压大气？为什么在斜压大气中会产生热成风？（标准答案约120字）
2. 以密度的零级不连续面模拟锋面时，地面锋面附近气压场（等压线）与风场的最突出特征是什么？（标准答案约100字）
3. 分析地面（冷）锋面的气象要素（指温度、露点、温度、气压与风、变压及云和降水）最一般特点是什么？（标准答案约160字）
4. 试用地转偏差三项（变压风、横向地转偏差、和纵向地转偏差）来判断一有限宽的槽自西向东移动时，槽前有上升运动，槽后前有下沉运动。
答案：
1. 当大气中密度的分布仅随气压而变时，即，这种状态的大气称为正压大气。当大气中密度的分布不仅随气压而且随温度而变时，即，这种状态的大气称为斜压大气。在斜压大气中，等压面和等密度面（或等温面）是相交的。在等压面上具有温度梯度，即，就产生热成风。
2. 等压线在锋面处发生折角（强气旋性曲率），且折角指向高压，即锋面（区）处于低压槽中。锋面附近的风场具有气旋性切变，又由于地面摩擦作用，风向（略）偏离等压线吹向低压区，使得锋面附近气流是辐合的，锋线成为气流辐合线。
3. 温度：锋面两侧有明显温差，冷锋后有负变温。露点：锋面附近露点差异显著，冷空气露点温度低，暖空气露点温度高。气压与风：锋面附近等压线有明显气旋性弯曲（槽），或等压线与锋面（锋线）平行，但其前后的等压线明显由稀到密（隐槽），且风场具有明显气旋式切变。变压：冷锋后常为较强的（3小时）正变压，冷锋前常为较弱的正变压、或负变压。云和降水：锋面附近常有较明显的云和降水。
4. 当一有限宽的槽自西向东移动时，其槽前脊后有负变压（高），因而有变压风辐合；但由于等高线的弯曲，必有纵向辐散；又在槽前脊后的上部，因等高线的辐合而有指向低压（北）的横向地转偏差，在下部因等高线的辐散而有指向高压（南）的横向地转偏差，因而在槽前脊后必有横向辐散。
在对流层高层风速大于系统移动速度，应以纵向、横向辐散为主；在低层应以变压风辐合为主，故槽前脊后低层辐合，高层辐散，其间还有一无辐散层，因而有上升运动，槽后脊前则反之。

第一章 气团与锋
1. 不同性质气团之间的交界面被称为锋面。气团是指气象要素，如温度、湿度和稳定度水平分布比较均匀的大范围空气团。在水平几千公里，垂直几公里（达到对流层顶）的气团中，天气现象也比较均匀。
2. 具有形成气团温度和湿度属性比较均匀条件的地区称为气团源地。气团运动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，气团的物理属性又逐渐发生变化，这种变化称为气团变性。
3. 锋面可以定义为冷、暖，或干、湿两种不同性质气团之间的过渡带。这种倾斜过渡带称为锋区。跨越这一狭窄的倾斜带它具有较大的水平温度梯度、静力稳定度、及垂直风速切变等特征。
4. 根据锋在移动过程中冷、暖气团所占有的主次地位，可将锋分为：冷锋、暖锋、静止锋和锢囚锋。
5. 在同一气团中水平的温度梯度一般为1-2oC/100 km, 而在锋区内温度的水平梯度可达5-10oC/100 km。
6. 在地面图上，一般锋面位于气压槽中，等压线通过锋面时呈气旋式弯曲，其折角指向高压。由于地面锋位于气压槽中，锋线附近的风场具有气旋性切变，而地面摩擦作用可使这种气旋性切变更加明显。同时，地面摩擦导致锋线附近强的风场辐合。
7. 决定锋面上云雨现象的基本因素是：空气中的水汽含量，垂直运动和稳定度。
8. 依据输送带的概念建立了大尺度气流的输送带锋面天气模式。所谓输送带是指以天气系统为坐标系的相对气流，它们是系统内产生云和雨区的主要气流。输送带一般分成两类：暖输送带和冷输送带。
9. 锋生是指密度不连续性形成的一种过程，或是指已有的一条锋面，也是其温度（或位温）水平梯度加大的过程；锋消是指作用相反的过程。

大气运动的基础特征
1. 等引力位势面与重力位势面之间有什么关系?
2. 为什么气压随高度的降低在冷空气中比在暖空气中快?
3. 解释为什么地面天气图上要用海平面气压?
4. 重力位势是怎样引进的?
5. 大气运动方程中哪些项是非线性项，哪些项是线性项?
6. 气象学问题的研究中常用的热力学第一定律形式是怎样的?
7. 写出气压坐标下大气运动方程的形式，与高度z坐标方程有什么不一样?
8. 由大气热力学方程如何做出局地的日平均和日最高、最低气温预报来?
9. 利用厚度方程可以讨论等压面形势的垂直变化和水平温度分布之间的联系，给出几种气压系统与温度场的配置关系。
10. 天气尺度的大气运动存在哪些平衡关系?
11. 地转风关系在怎样的条件下满足?在画什么地方的天气图时要考虑地转风关系?
12. 解释为什么北半球上层等压面图上平均高度向北降低?
13. 梯度风是在哪三个力的平衡下得出的?为什么高压对应的风小，低压对应的风大?
14. 在自由大气中什么力导致了大气的运动?
15. 描述天气动力学中尺度分析的基本原理。
16. 在高空图上解释为什么等高线密集的地方风速大，而等高线稀疏的地方风速小?
17. 为什么在赤道上观测不到地转风?
18. 为什么两半球中纬度自由大气吹西风?
19. 描述北半球和南半球风是怎样绕着地面和高层高压与低压吹的?
20. 画出风随高度做顺时针转动和逆时针转动对应的气流相对本站的平流性质。
21. 哪些力影响空气的水平运动?
22. 解释摩擦作用是怎样影响风速和风向的?
23. 为什么近地面风在下午特别强?
24. 什么叫变压风，它与地面天气图上三小时等变压有什么关系?
25. 为什么气流在低压中心附近有向低压中心辐合的分量，高压中心附近有辐散的分量?
26. 在自然坐标系中，垂直涡度分量由哪两个部分组成?
27. 给出上层大气散度、中层大气涡度和地面天气系统之间的对应位置关系。
28. 解释什么叫“补偿原理”和“准无辐散层”?
29. 用“槽线方程”说明哪些因素影响槽脊的移动速度?
30. 为什么地面高低压闭合系统的上空气流具有波动的特性?用图示描述它们之间的关系。
31. 用位涡守恒定理解释西风气流过山后背风槽的形成。
32. 在地面涡度变化方程中哪几项影响系统的发展?
33. 给位势倾向方程和方程以相关影响的物理解释。
34. 什么样的大气是正压大气?什么样的大气是斜压大气?
35. 给出斜压天气系统发展的例子。
36. 描述北半球地转风与气压场关系和热成风与等温线之间的关系。
37. 大气长波是在满足哪些条件下推导出来的?
38. 长波移动速度与哪些因子有关系?
39. 热力不对称气压系统轴线在温压场什么情况下向西倾斜？什么情况下向东倾斜?
40. 如果地球停止旋转，地球涡度的作用怎样?此时气块的绝对涡度怎样?
气团与锋
1. 影响我国的有哪些气团活动?
2. 什么叫气团变性?
3. 给出锋面附近的热力学和动力学特征?
4. 锋有哪些分类方法?
5. 高空锋与地面锋的主要区别是什么?
6. 锋面附近温度和位温场的水平特征和垂直分布特征怎样?
7. 锋面附近气压场和风场有哪些特征?
8. 描述地面图上锋面的分析方法。
9. 描述地形对锋面的影响。
10. 锋附近垂直运动产生的原因有哪些？如何估计?
11. 冷锋附近、暖锋附近、锢囚锋附近和准静止锋附近的三小时变压分布怎样?
12. 各类锋面附近的云系分布和天气怎样?
13. 地面图分析的实际工作中哪些天气现象及要素场的变化能够说明是锋生的，还是锋消的?
14. 讨论在我国的冷锋锋生和暖锋锋生的情况。
15. 列出影响我国气团的气温和湿度特征。
16. 为什么冬季气团发展的比夏季的强烈？
17. 怎样依靠高空图上的温度场分布确认地面锋的位置?
18. 怎样判断地面上的锋生?
19. 影响锋生、锋消的物理因子有哪些，给出表达式。什么样的流场形式最有利于锋生?
20. 解释为什么当冷锋或锢囚锋接近观测站时气压会降低?
21. 描述冷锋附近、暖锋附近、锢囚锋附近和准静止锋附近的云型分布。
22. 描述倒槽锋生的天气特征。
23. 位于60N的地面锋，锋后冷气团为NE风5m/s，锋前暖气团为WS风10m/s，冷空气的温度为-5C，暖空气的温度为0C，试求东北-西南走向的锋面坡度。
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