天气学课程学习方法指导与参考.docx
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天气学课程学习方法指导与参考
天气学课程学习要求和主要内容(基本原理部分)
v课程目的与基本要求:
v通过本课程的学习,增强学生对发生在大气中的各种天气现象和天气过程的物理本质及其演变规律的认识,结合《天气学分析》的训练,使学生初步建立和掌握天气图分析的方法和分析过程、分析思路,了解各种天气系统的空间结构,以及它们发生、发展和移动、演变过程的物理机制和预报方法
教学中总的思路:
v《天气学原理》是一门注重于培养学生理解天气变化规律、有利于通过天气图分析提高实际综合分析能力的课程。
其着眼点体现在:
建立天气系统的概念,了解天气系统时、空三维立体结构特征以及天气系统位置的移动和强度变化的规律。
该课程注重对大气动力学理论与实际天气系统变化规律的结合,不要求对公式的具体推导。
天气系统的概念
v什么是天气系统;
v-天气系统的时空尺度特征;
v-大气中存在许多不同时空尺度的系统
v-正确理解天气系统的特征尺度。
气团和锋
v要点:
-气团的概念;
v-气团的形成;
v-气团的分类;
v-气团变性;
v-气团源地。
v重点:
v-气团的概念
v难点:
v-深刻理解气团的形成和变化
锋
v要点:
v-锋的空间特征、不连续面的概念、锋面坡度、锋的强度;
v-锋的分类;
v-锋附近要素场的分布特征;
v-锋的移动、锋面天气;
v-锋强度的变化。
v重点:
v-锋的空间结构特征;
v-锋附近要素场的分布特征;
v-锋的移动和锋强度的变化。
v难点:
v-锋附近要素场的分布特征;
v-锋强度的变化。
v难中之难:
锋的综合分析能力
温带气旋和反气旋
v-气旋、反气旋的定义、分类;
v-气旋、反气旋的气候路径和活动规律;
v-气旋、反气旋的强度。
v-涡度的概念;
v-自然坐标中的涡度表达形式!
;
v-从天气图上判断涡度的分布和变化!
;
v-平流(温度平流、涡度平流)!
!
!
;
v-涡度平流及在天气图上分析涡度平流。
v-影响位势倾向的因素及物理意义;
v-垂直运动的分布特点及影响因素;
v-影响地面气旋、反气旋发展的因素及物理意义。
v–锋面气旋的生成;
v–锋面气旋的发展模型
v–影响中国气旋活动的特点
v重点及难点:
v-从天气图上判断涡度的分布和变化;
v-涡度平流及在天气图上分析涡度平流
v-涡度平流、温度平流和非绝热加热对位势高度和垂直运动的影响作用。
v-涡度平流、温度平流和非绝热加热等因素对地面气旋发展的影响。
v-利用位势倾向方程判断等压面图上槽、脊振幅的变化
v-利用ω方程判断垂直天气图上垂直速度的分布;
v-利用地面气旋、反气旋发展方程判断温带气旋、反气旋的变化。
v重点:
v-静止锋上波动对锋面气旋发生发展的过程、空间结构及变化
v-北方气旋、南方气旋的季节变化特点及地域性特征。
从锋面气旋的共性中掌握各地气旋的特点
v要点:
v-大气纬向平均环流场的特征;-大气平均经向环流特征;
v-大气平均层环流特征;-海平面环流特征。
v-太阳辐射分布的影响;-地球(自)旋转的影响;
v-角动量输送的影响;-海陆分布与高原大地形的影响。
v-大气环流季节变化的时间特征;-大气环流季节变化的空间特征;
v-行星锋区的时空分布特征;-行星锋区的季节变化特征;
v-急流的形成;-行星锋区与急流的关系;
v-行星锋区、急流与地面气旋分布的关系。
大气环流
v要点:
v-长波与短波的定义;-大气长波的移动;
v-大气长波的空间结构;-长波调整;
v-上、下游效应;-西风带短波活动
v阻塞高压定义;形成、结构和天气;
v-阻塞高压崩溃和消亡过程;-对中期天气预报的影响;-对强对流天气的影响。
v重点:
v-大气平均环流场的特征
v-影响大气环流的因素及其作用。
v-东亚地区大气环流的季节变化特征及影响因素
v-行星锋区、急流与地面气旋分布相互之间的关系。
v-大气长波的移动;-大气长波的空间结构;
v-长波调整;-上、下游效应
v阻塞高压形成、结构、崩溃和消亡过程
学习方法比较
v以上即所谓重点掌握知识点的方法
v(化整为零,各个掌握)
v是否再深入一步?
(知识组装,但如何组装?
)
围绕课程的终极目标
v掌握天气变化规律,并超前预测
天气系统(锋[气团]、气旋[温带、热带]、急流[高空、低空]、槽脊[长波、短波])
时空分布(大气环流、统计特征)
从哪些方面考虑变化(系统移动、锋生消、气旋发展、环流影响因素、位势倾向、地形、高低空配置等)
期中检测思考题
v1什么是气团?
什么是锋?
气团性质的改变是如何发生的?
v2锋的动力学条件和运动学条件
v3等压面上,锋区附近的温度场分布有什么特点?
锋区附近的高度场一般有什么特征?
v4如何判断地面图上锋的移动和强度的变化?
v5地面气旋或反气旋对应的高空系统是什么?
什么原因造成这种配置关系?
v6地面气旋或反气旋的发展变化主要与什么因素有关?
地形对气旋和反气旋有什么影响?
v7图示冷暖平流、涡度平流。
如何在等压面图上判断槽脊振幅的变化?
v8锋面气旋的形成大概有几种类型?
各种类型分别具有什么特点?
v9什么是大气长波?
长波的移动受哪些因素影响?
v10北半球大气环流场的分布有什么特征?
v11影响大气环流的主要影响因素有哪些?
各起什么作用?
v12大气环流的季节变化有哪些特征?
v13高空急流和行星锋区有什么联系?
v14青藏高原大地形对大气环流形成有什么影响?
参考试题1(原理部分)
一.简答(每题5分,10题共50分)
1、气团的定义和气团变性的原因。
2、锋面坡度随纬度变化的特点和原因。
3、绘图说明切变涡度和曲率涡度。
4、大气长波在空间的结构特征。
5、天气预报的几种方法。
6、绘图说明地面气旋或反起旋发展与高空系统的关系。
7、比较锋面与风包线的相同和不同。
8、说明行星锋区与急流及锋面气旋的联系。
9、简述海平面大气环流的分布特征。
10、有利强风暴发生发展的环境条件。
二.(10分)说明确定地面锋线的综合分析思路。
三、(10分)什么是锋生和锋消?
影响锋生和锋消的因素有哪些?
各起什么作用?
四、(20分)简述大气环流在平均层和经圈剖面上的分布特点及季节变化特点,并对照说明影响大气环流形成的各种因素及作用。
五、(10分)如何判断等压面上槽脊的发展?
试绘图举例说明。
参考考试(思考)题2
气团和锋
1.什么是气团?
什么是锋?
气团内部会不会出现锋?
2.锋的基本特征与结构(包括锋面坡度、热力特征、风场与气压场)
3.锋为什么倾斜?
各类锋的坡度是多大?
4.马古拉斯锋面坡度公式的推导思路、公式、影响锋面坡度的因子。
5.根据马古拉斯公式,锋面附近有怎样的水平风场和气压场?
6.在锋区的情况下(即T为一阶不连续面),锋附近有怎样的风场与气压场?
7.由气压倾向方程说明影响地面气压变化的主要物理因子。
冷锋、暖锋、锢囚锋两侧的变压场的特征。
8.为何气柱内为暖(冷)平流时,地面气压下降(上升),高空气压上升(下降)?
9.影响锋附近垂直运动有哪些因子?
冷锋、暖锋有怎样的垂直运动?
10.概述各类锋面天气。
锋面天气模式中,锋上(暖气团内)云系的成因和锋下(冷气团)云系成因有无区别?
11.什么是第一型冷锋?
第二型冷锋?
12.怎样考虑锋面移动?
与变压场有何关系?
13.我国有哪几条有名的静止锋?
成因有何不同?
14.何谓锋生、锋消?
并由锋生公式讨论各因子的作用。
15.冷锋锋生与暖锋锋生水平流场有何不同?
16.冷锋南下过程中,哪些地方出现锋生?
哪些地方出现锋消现象?
为什么?
参考考试(思考)题3
气旋、冷高压与寒潮
1.什么叫气旋、反气旋?
水平尺度、强度概量多少?
2.为什么反气旋近中心处风力很小,而气旋则很大?
3.我国气旋常在什么形势下生成?
试用公式理论说明该形势下气旋生成的有利条件。
4.典型气旋演变过程中,高空温度场和气压场有什么变化?
地面锋系有什么变化?
锋系变化对气旋发展有什么意义?
5.地面气旋发展时期与高空槽脊结构的一般特征(水平的和垂直的温度场;水平的和垂直气压场、散度场及垂直运动)
6.何谓气旋再生?
什么条件下才会使气旋再生?
7.何谓气旋的天气模式,现今有何修正?
为何暖区内出现带状雨区?
8.如何利用三小时变压预报气旋的移动和发展?
9.如何用气压倾向方程解释气旋发展的条件?
10.无辐散层上相对涡度的局地变化与哪些因子有关?
平均层上局地涡度变化与哪些因子有关?
试说明它们的优缺点。
11.地面气旋发展公式及其推导思路?
各项因子对气旋发展减弱有何影响?
12.槽内有冷平流,此槽是发展还是减弱?
为什么?
13.在其他条件相同的情况下,水汽充足和水汽不足的气旋哪种易于发展?
为什么?
14.锋区与气旋、反气旋的发展有何关系?
15.地形对气旋的发展的影响?
举例说明。
16.应用倾向方程能否说明气旋的移动?
气旋移动与什么因子有关?
17.应用发展公式怎样说明气旋的移动?
气旋移动主要与什么因子有关?
18.说明江淮气旋发生的两种天气形势的特征,并以涡度观点说明。
19.说明蒙古气旋发生的两种天气形势,蒙古气旋对我国天气有何影响?
20.江淮气旋的天气特征如何?
主要灾害性天气是什么?
21.东北气旋的天气特征是什么?
主要灾害性天气是什么?
22.热低压成因是什么?
说明华西、黄淮热低压发生时的天气形势特征。
23.东亚气旋出现频数特征是什么?
其常见的移动路径如何?
24.东亚冷高压移动的主要特征。
25.何谓寒潮?
寒潮天气是什么?
26.我国寒潮爆发的主要天气过程是什么?
分析这些过程主要着眼于什么?
1、什么是锋?
锋附近要素场的分布有哪些主要特征?
2、简述西太平洋副热带高压对中国夏季降水的影响。
3、影响Rossby波移动速度的主要因子。
4、简述暴雨形成的主要条件。
5、什么是锋面逆温?
什么是辐射逆温?
二者有何区别?
6、简述长波调整在寒潮爆发中的作用。
7、中、低纬度大气大尺度运动的主要差别。
8、简述大气平均层水平环流的分布特征,并分析其形成原因。
9、简述台风的结构特征,并图示之。
10、简述南亚夏季风系统成员和东亚夏季风系统成员,并说明南亚季风系统与东亚季风系统的最主要区别。
11、简述大气环流形成和维持的原因。
12、什么是季风环流?
试评述东亚季风对中国东部旱涝的影响。
13、简述强对流天气形成的大尺度环境条件。
14、地形和摩擦对气旋和反气旋的影响。
冬季温带气旋移动到海上后强度有什么变化?
15、为什么海洋对气候变化有巨大的影响作用?
答题要点:
1、不同性质气团的过渡区。
温度:
水平梯度大,垂直梯度小,位势温度垂直梯度大;气压槽内或附近;风场一般有明显的气旋式切变;冷锋后正变压明显,暖锋前负变压明显;天气现象明显。
2、西太平洋副热带高压的季节性变动与我国东部大型雨带紧密相联系,具体地说,从春到夏,四到六月上旬副高稳定在北纬18度附近,其西或西北侧的西南气流与北方冷空气交汇于华南地区,形成华南前汛期暴雨期;随后由于副高第一次北跳跳过20N并稳定在23度附近,则对应于江淮流域的梅雨期(六月中旬到七月上旬);之后副高的第二次北跳并稳定于30N附近则对应于北方暴雨期。
从夏到冬副高逐渐南退,又使中国雨带南推,如淮河九十月的淮河秋雨期。
总之副高的变动与雨带的移动相对应。
3、影响Rossby波移动速度的因子有:
1)基本西风强度,西风越强,波向东移动速度越快,反之越慢;2)波长,波长越短,移动越快,波长越长,移动越慢;3)因BETA随纬度而变化,当其它情况相同时,波动在高纬度移动较快,在低纬度移动较慢。
4)振幅:
振幅越大,移动越慢。
41)充沛的水汽;2)垂直上升运动;3)持续的作用时间;4)地形的影响。
5锋区内由于锋的下面是冷气团,上面是暖气团,因此锋区内的温度会随高度增高面升高,这种现象称为锋面逆温。
由于地面辐射冷却而产生的逆温为辐射逆温。
二者产生的原因不同,且逆温层的高度和厚度不同,锋面逆温一般出现的高度较高,且逆温层厚度较大,可达数百米,而辐射逆温则出现在近地层,位置低且逆温层薄。
6长波调整指长波波数变化及长波更替的过程,长波槽脊新生、阻塞形势建立、崩溃、横槽转向、切断低压形成、消失等都属于长波调整过程。
影响我国的寒潮多数都与北半球长波调整相联系,表现为一次东亚大槽的破坏和重建,长波调整对寒潮爆发预报有重要意义。
7从动力学角度,中高纬度大气运动基本满足准地转关系,而低纬度大气运动表现出明显的非地转特性;从热力分布特征,中高纬度地区存在较强的经向温度梯度,大气是斜压的,振动发展的能源主要来自于斜压过程中的位能释放,而低纬度大气水平温度梯度小,大气近于正压,由于低纬度海洋面积大,气温高,水汽充沛,对流活动强,凝结潜热释放是扰动发展的主要能源。
8“冬三夏四”,海陆分布及海陆热力性质的差异与大地形影响。
9简述台风的结构特征,并图示之。
台风流场结构:
水平分眼区、云墙大风区和外围螺旋雨带区,垂直分低层流入、中层上升和高层流出层;温度场为暖心结构特征;气压场:
水平环形的中心为极强的低压区。
10南亚夏季风系统成员:
马斯克林冷高压、印度低亚、索马里低空越赤道气流;东亚夏季风系统成员:
澳大利亚冷高压、南海赤道辐合带、105度低空越赤道气流、西太平洋副热带高压。
东亚季风系统受冷空气影响。
11.太阳辐射:
基本能源,绕极运转;地球自转:
三圈环流形成;地面摩擦:
维持东西风带的定常性;海陆分布和大地形:
平均槽脊。
12.季风环流指在典型季风区内的局地经圈环流,夏季低空为西南气流,高空为东北气流,冬季风环流圈则正好相反。
东亚夏季风(西南季风)的建立和进退与雨季的起讫有着很好的对应关系,随着夏季风的建立,亚洲季风区的环流、天气和雨量状况会发生突变,气候特征由干旱少雨变为潮湿多雨,雨季随着季风的爆发而开始,又随着季风的撤退而结束。
季风爆发早且活跃,则会带来降水偏多而涝,反之则旱。
13.水汽条件、稳定度条件、上升运动条件。
14.地形:
迎风坡气旋填塞,反气旋加强;背风坡气旋发展,反气旋减弱。
摩擦使气旋和反气旋都减弱。
从温度低的陆地移动到暖海面上后,由于非绝热加热的影响,气旋将会发展。
15.海洋面积占地球表面积的70%以上,大气中的热量主要来自下垫面。
海洋是大气能量、水汽的主要来源,海水的流动造成海洋热量在水平方向上重新分布,对大气产生影响。
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