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大气动力学基础北京大学物理学院主要参考书目1.IntroductiontoDynamicMeteorologyByJ.R.Holton2.刘式适、刘式达编著《大气动力学》上册,下册3.杨大升等编著《动力气象学》4.伍荣生等编著，《动力气象学》成绩构成平时成绩（作业,口试,专题研究报告）50％；期终笔试50％。《大气动力学基础》教学大纲第1章引论第2章 大气运动的基本方程组第3章自由大气中的平衡运动第4章大气中的涡旋运动第5章大气边界层第6章中纬度天气系统动力学第7章大气中的波动第8章大气运动的稳定度第9章大气中的非线性过程1、大气:人类生存的环境2、永不停息的大气：运动的特征、原因3、探索大气：监测、理论、数值模拟4、大气动力学：气象的核心课程5、不拘一格降人才：动力气象学家一瞥第一章引论大气科学研究大气中的动力、物理、化学过程，探索大气运动和变化的规律并做出准确天气、气候、环境的预测。11•天气、气候、环境与灾害1•天气、气候、环境与灾害香格里娜2002•天气、气候、环境与灾害1•天气、气候、环境与灾害1•天气、气候、环境与灾害名古屋汉城北京1•天气、气候、环境与灾害1•天气、气候、环境与灾害南极臭氧洞1•天气、气候、环境与灾害1•气象与战争草船借箭（三国时期）珍珠港事件（二战时期）美伊战争（当代）美国空军的天气预报系统•气象与航海、航空航天11、大气:人类生存的环境2、永不停息的大气：运动的特征、原因3、探索大气：监测、理论、数值模拟4、大气动力学：气象的核心课程5、不拘一格降人才：动力气象学家一瞥第一章引论2•太阳辐射：一天的温度变化，四季的形成太阳短波辐射：0.2-4毫微米大气长波辐射：2-100毫微米短波吸收物质：臭氧、水汽尘埃、云OCEAN,LANDINCOMINGSOLARRADIATION100620463826ATMOSPHEREREFLECTEDSOLARRADIATIONSPACEBACK-SCATTEREDBYAIRREFLECTEDBYCLOUDSREFLECTEDBYSURFACENETEMISSIONOFINFRAREDRADIATIONFROMSURFACE15ABDORPTIONBYH2O,CO2NETENISSIONBYH2O,CO2EMISSIONBYCLOUDSSENSIBLEHEATFLUXABSORBEDINCLOUDSLATENTHEATFLUX2172351OUTGOINGINFAREDRADIATION316ABSORBEDBYH2O,DUST,O3大气辐射平衡图22地球引力：引力使空间非均匀，水平方向与垂直方向性质不同。1、薄层性质：90%质量在20公里以内，99%的质量在50公里以内；地球平均半径6370公里2.层结性质：稳定层结：抑制垂直运动，大尺度大气具有准水平特征具有浮力：产生重力内波具有斜压：斜压不稳定波2地球自转：1.公转：形成四季2.地球自转：产生科氏力：形成准地转运动Beta效应：形成大气长波2地球表面的强迫：1、陆-气相互作用：热量、动量、水汽交换地形对大气运动产生机械强迫2、海-汽相互作用：动力方面:大气风应力驱动海水运动热力学方面:海洋是热量库，加热大气2人类活动：温室气体排放：二氧化碳废气排放：汽车尾气、工业排放砍伐森林：2全球气候系统：大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈1、大气:人类生存的环境2、永不停息的大气：运动的特征、原因3、探索大气：监测、理论、数值模拟4、大气动力学：气象的核心课程5、不拘一格降人才：动力气象学家一瞥第一章引论大气监测：常规观测、卫星观测、雷达观测、飞机观测理论分析：数学、物理学、化学、流体力学数值模拟：大气模式+高性能计算机大气—挑战：目前6天数值天气预报的已较准确，预计2025年将做出2周的准确预报331、大气:人类生存的环境2、永不停息的大气：运动的特征、原因3、探索大气：监测、理论、数值模拟4、大气动力学：气象的核心课程5、不拘一格降人才：动力气象学家一瞥第一章引论先行课：物理学、数学、流体力学专业课核心课：大气物理学、大气探测学、天气学、大气动力学、气候学、数值天气预报、卫星气象学、…..大气动力学：从大气运动的基本物理定律（动量守恒、质量守恒、能量守恒）出发，理论上研究与天气和气候相联系的大气系统的运动规律。4YoumakeexperimentsandImaketheories.Doyouknowthedifference?Atheoryissomethingnobodybelievesexceptthepersonwhomadeit,whileanexperimentissomethingeverybodybelievesexceptthepersonwhomadeit.4AlbertEinstein1、大气:人类生存的环境2、永不停息的大气：运动的特征、原因3、探索大气：监测、理论、数值模拟4、大气动力学：气象的核心课程5、不拘一格降人才：动力气象学家一瞥第一章引论5VilhelmBjerknes1862-1951JacobBjerknes1897-1975主要贡献：1、环流定理，动力气象学的奠基，19世纪末2、锋面气旋学说，近代动力气象学，20世纪初贝尔根学派5主要贡献：Ekman层理论，1902年VagnWEkman1874-1954Carl-GustafRossby1898-1957主要贡献：大气长波理论，20世纪30年代芝加哥学派5JuleGCharney1917-1981主要贡献：1、准地转理论，20世纪40年代2、数值天气预报，20世纪50年代LewisFRichardson1881-1953主要贡献：数值天气预报的开拓人，1923年yyyT213-D3T213-D5T213-D7y、y、y分别T213L31今年（2003年）7月份3、5、7天预报500hPa距平相关系数y提高业务数值预报水平，缩小差距y满足国家经济发展和社会进步对气象服务的增长需求5混沌理论，20世纪60年代，混沌之父ENLorenz5叶笃正1916-大气长波能量频散理论