前言
一、 天气学发展史
17世纪以前，“经验时期”《气象通典》。
17—19世纪初，“实验时期”（1820）第一张天气图的产生——大气科学成为一门独立的学科。 19世纪20年代——现在“理论研究时期”。
第一个阶段：1820—1920年 ， 分析地面天气图——简单外推预测天气。
第二个阶段：1920—1940年 ， 挪威学派V.Bjerknes “锋面理论和气旋波动理论”。 第三个阶段：1940—1960年 ， 芝加哥学派Rossby “大气长波理论”。 第四个阶段：1960—现在 ， 产生多门学科来预测天气。 二、 天气学的研究对象
研究整个地球大气的天气现象和天气过程的规律及其物理本质——预测天气。 三、 天气学的研究方法
1、 天气图——工具
建立天气模式，分析天气过程的演变规律。
2、 定性的物理分析方法。a)天气图看懂.b) 公式意义明确. 四、 课程内容和参考书
1——5章
《天气学》梁必琪等 五、要求
1、 天气学 、天气分析、动力气象联系学习。 2、 认真阅读课本。 3、 每章思考题——记忆。 4、 考试：思考题。
第一章 大气运动的基本特征
第一节
影响大气运动的作用力
一 , 气压梯度力：单位质量动气块受到的大气的净压力。
图形
体积：?v??x?y?z 质量：m???v???x?y?z B面所受压力：P?y?z A面所受压力：??P????P??x??y?z ?x????P??x?P?x??y?z???x?y?z
?x?X方向受的压力：P?y?z??P?同理：y方向所受净压力为：??P?x?y?z ?y?P?x?y?z ?z z方向所受净压力为：???P??P??P??总的净压力为：????xi??yj??zk???x?y?z???P?x?y?z
?????P?x?y?z11??P??P??P??气压梯度力：G? ???P???i?j?k?????x?y?z????x?y?z?讨论：
1、 气压梯度力是由气压分布不均匀引起的。
???P?x?y?z11??P??P??P????、 气压梯度力的方向向–?P的即由高压指向低压，垂于等压线。 G2??指??方?向。i?j?k直????x?y?z????x?y?z?3、 气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空气的密度成反比，即等压线越密集，气压梯度越大。
在同样的气压梯度下，高出的风就比低处的风大，因为高空的密度小。 4、 水平气压梯度力 比垂直气压梯度力小很多。
水平方向 100km 相差1hpa 垂直方向 8-10m 相差1hpa
但 由于向上的气压梯度力与向下的重力达到准静力平衡，所以虽然垂直方向上的气压梯度力大，但运动
不明显。而水平方向上力虽小但运动明显，故大气基本上是准水平运动。
二、地心引力
??GMm?r? 万有引力：Fg???? 2r?r? 地球对单位质量空气的引力：
??*GMm?r? 图形 g?? 2??r?a?z???(地球半径为a,质量为M，空气块离地高度为z,质量为m )
因为 ：a??zm?1
??*GMm?r??* 所以 ：g?????go ?2a?r?——海平面的地心引力（常数）
三、惯性离心力 图形
??dv2???R 向心力——向心加速度 dt??2 惯性离心力 C???R
?讨论：1、C的方向垂直于地轴，指向地球外侧。
? 2、C的大小随纬度变化：赤道最大，极地最小。
3、Ω地球自转角速度，Ω=2π/24小时=7.29×10/秒
4、地表上每个静止物均受到惯性离心力的影响。
四、重力 图形
地心引力与惯性离心力的合力，称为重力。
-5
???*??*2g?g?C?g??R
?讨论：1、g的方向除赤道和极地外，均不指向地心。
由于地球为椭圆，地球上重力垂直于当地水平面，向下。
2、重力的大小随纬度变化，极地最大，赤道最小，一般用45纬度海平面重力。 g= 9.806m/s
2
o
?五、地转偏向力
科力奥利力：方向：垂直于?与v组成的平面，指向运动方向右侧。
????? 大小：A??2??v
设：局地直角坐标系
图形
原点：地表某点
y轴：沿原点所在经圈切线方向指向北 x轴：沿原点所在纬圈切线方向指向东 z轴；指向当地天顶方向
??x?0?? ????y??cos?
???z??sin?? ??? v?ui?vj?wk???ijk? A??20lcos?lsin?
uvw?Ax?2?vsin??2?wcos?? ?Ay??2?usin???Az?2?ucos?垂直速度小略
???Ax?2?vsin? 常用水平地转偏向力 ? A?2?Vsin?
?Ay??2?usin? 令 2?sin??f地转参数
?? 讨论：1、运动的物体受地转偏向力的作用（静止A=0）。
?? 2、A与?相垂直，且在纬圈的平面内。
?? 3、A与V相垂直，地转偏向力垂直于运动方向，只改变空气块的运动方向，不改变其速度大小。
在北半球地转偏向力指向运动方向右侧，南半球则相反。
4、水平地转偏向力大小与风速成正比，与纬度的正弦成正比。即风速越大偏向力越大，高纬度的偏
向力大 ，低纬度的偏向力小。
?Ax?fv
?Ay??fu六、摩擦力
单位质量空气块所受到的净粘滞力称摩擦力
???2u?2u?2u??Fx?????x2??y2??z2?????????2v?2v?2v??F??Fy?????x2??y2??z2??
??????2w?2w?2w??Fz?????x2??y2??z2??????摩擦力的简化形式：
???2u??2v??2w??F?????z2i??z2j??z2k??
??????F?Fxi?Fyj?Fzk
综上所述，单位质量空气加速度——旋转坐标系的大气运动方程为：
?????dv1????P?2??v?g?F dt?
第二节 大气运动方程
一、标准坐标系的运动方程 (局地直角坐标系)
??????????dV1???p?2??V?g?F dt??du?1?p???2?sin??2?wcos??Fx??dt??x???dv?1?p??－2?usin??Fy 分量形式：? ?dt??y???dw?1?p???2?ucos??g?Fz??dt??z??