天气学原理2010期中试卷答案

第1页共3页南京信息工程大学期中试卷2010－2011学年第一学期天气学原理课程试卷(A卷)本试卷共2页；考试时间120分钟；任课教师丁治英；出卷时间2010年11月大气科学学院大气科学系大气科学专业班学号姓名得分一、填空题（每题2分，共30分）1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有（气压梯度力）、（地转偏向力）、（地心引力）、（摩擦力）。2、写出“p”坐标系下的温度的个别变化表达式（dT/dt）、温度平流变化表达式（yTvxTu）、对流变化表达式（pT）。3、锋面附近的要素场是指（气压场）、（温度场）、（湿度场）、（风场）等。4、地转风随高度顺转为（暖）平流；逆转为（冷）平流5、控制大气的基本规律有，能量守恒、（质量守恒）、（动量守恒）二、简答题（每题8分，共48分）1、p、z坐标中的地转风的矢量、分量表达式以及意义？kfVpg1坐标：分量xfvyfugg1;1pkfVzg1坐标：分量xpfvypfugg1;1意义：(1)地转风是在不考虑摩擦力、加速度以及垂直速度的条件下，水平方向上气压梯度力与地转偏向力相平衡(地转平衡)时的大气运动(即自由大气水平匀速直线运动)地转风是对中纬度自由大气中大尺度系统中水平气流的一种近似（一般两者相差30%以下）(2)地转风的大小与水平气压梯度力大小成正比,即与水平气压(位势)梯度大小成正比第2页共3页(3)地转风的大小与地转参数f的大小成反比,即与纬度高低成反比，在赤道上=0地转平衡不成立。无科氏力存在。(4)地转风的水平散度（不考虑f变化）=0(5)地转风方向与等压(高)线相平行,在北半球,背风而立高压在右,低压在左;南半球相反,背风而立高压在左,低压在右.2、写出出热成风表达式，说明其意义？①热成风与等温线平行，背热成风而立，高温在右，低温在左；②热成风的大小与平均温度升度成正比，与纬度成反比。实际大气讨论中、常把等温线看成是平均等温线。3、写出水平地转偏向力的表达式以及意义？意义：（1）大气中Az较小，垂直速度一般也较小，气块主要受Ax（2Ωvsinφ)、Ay(-2Ωusinφ)（水平地转偏向力）影响；（2）当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在；（3）A与V垂直，在北半球总是指向运动方向的右侧；只能改变气块的运动方向，不能改变其大小。（4）在不考虑w和Az的情况下，（5）在北半球地转偏向力使运动方向右偏，（6）在南半球地转偏向力使运动方向左偏。（7）地转偏向力与角速度矢量垂直，角速度矢量与赤道平面垂直，所以，地转偏向力在赤道平面内。4、什么是气压梯度力?写出其表达式，并解释其大小与什么有关。当气压分布不均匀时，单位质量气块上受到的净压力称为气压梯度力-▽p为气压梯度，由气压分布不均匀造成jfuifvfjuivyAxAVA水平地转偏向力（又称地转参数）设：sin2sin2sin2~2p1GTkppfRVT10ln第3页共3页G的大小与ρ成反比，与▽p的大小成正比G的方向与与▽p的方向相反,即G由高压指向低压5、地转偏差重要性表现在何处？在讨论地转偏差时，反映在自由大气中的低层和高层各以什么为主？答：地转偏差使实际风穿越等压线，使有的地区质量堆积，有的地区质量减少，从而引起气压场的改变。同时，当风穿越等压线时气压梯度力对空气做功，从而使空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，垂直运动则是产生天气的重要因素。低层的地转偏差风为摩擦层中的地转偏差由气压梯度力、地转偏向力、摩擦力三力平衡时的风。高层的地转偏差风是气压梯度力与地转偏向力不平衡产生的加速度引起的风6、正压大气、斜压大气含义是什么？正压大气：密度仅为气压的函数等压面即等密度面或等温面,等压面上温度梯度为零ρ=ρ（p）地转风不随高度变化斜压大气：密度是气压和温度的函数ρ=ρ（p，T）等压面与等密度面或等温面相交,等压面上温度梯度不为零三、问答题（每题22分，共22分）试对锋面坡度公式进行讨论1其他条件不变，锋面坡度随纬度增高而增大，随纬度的减小而减小，赤道φ=0，无锋面存在。2锋面坡度与锋两侧的温差成反比。3锋面坡度与锋两侧的风速差成正比。4锋面坡度与锋两侧的平均温度成正比。5锋存在时，两侧平行于它的地转风风速应具有气旋式切变。6锋附近气流曲率很大时应用梯度风公式，即气旋曲率越大的气流中锋面平衡坡度越大。TVTgftggm