天气学原理授课教案(7)

2019-08-31 22:02

?pL?pN 既

d(pL?pN)?0

dtxC?p?p?p?p ?L?N??Cx(L?N)(

?t?t?x?x?dxdt,锋的移速)

(1).暖锋 图形

CX?0,?pL?pN

??x?x?pL?pN??0?t?t

? 即:

?pL?pN ??t?t 暖锋前变压代数值大于锋后的变压代数值。 (2).冷锋

?p?p CX?0,L?N

?x?x?pL?pN ??t?t 暖锋前变压代数值小于锋后的变压代数值。 (3).推论锋线向着变压代数值小的一侧移动。 3.用气压倾向方程解释气压变化的物理意义。 (1)公式推导。

?

?p0???t ?t??0?gdz??0g???dz?t

代入连续方程:

????u??v?pw??(??) ?t?x?y?z???p0??u??v??w ????g(?)dz??gdz

00?t?x?y?z?????w?????u?v?v)dz???g(?)dz??dz

00?x?y?x?y?z? ???0g(u 边界条件:

z?z0?0,w?0,z??,??0既?0??wdz?0?z

????p0?????u?v???g(u?v)dz??g?(?)dz00?t?x?y?x?y——气压倾向方程

(2).讨论

第一项为密度平流项,(气压变化的热力因子)

??L??N

(u?????v)?0?x?y 气柱为暖平流。

?p0 则 ?t?0,地面减压

(u 若

?????v)?0?x?y,气柱为冷平流。

??p0?0?t ,地面增压。

暖锋前暖平流,负变压明显。 冷风后冷平流,正变压明显。(图形) 第二项为水平速度散度项(动力因子)。

?u?v??0?x?y ,气柱辐散为主,质量减少。

??p0?0?t,地面减压。

?u?v??0?x?y若气柱辐合为主,质量增加。

?p0?0?t,地面增压。

四,锋线附近风场特征。? 1.水平方向(图形)

特征:锋两侧的风具有气旋式切变和气流辐合。 由偏差风可知:低压中气流为气旋式辐合。 2.垂直方向(图形)

a.冷锋后有冷平流——自下而上穿过锋区,风向逆时针。 暖锋前有暖平流——自下而上穿过锋区,风向顺时针。 b.锋区上空存在急流

极锋锋区和副热带锋区存在西风急流。 五,锋线附近湿度场的特征 一般:暖气团湿度大 冷气团湿度小。 特殊:海洋冷空气——冷湿 大陆暖空气——干暖 注意:冷暖气团的源地。 六,锋面天气

形成云和降水的条件:水气条件,垂直运动,大气稳定度。 1.冷锋附近的云和降水。

a.第一类型冷锋天气。p19 图2.14

特征:锋线位于高空槽前,坡度小,移动慢;暖空气下沉,冷空气爬升,冷空气下沉,层状云为主,云序由

低到高,有序排列;锋后稳定继续降水(有几百公里宽)

b.第二类型冷锋天气。p78图2.12

特征:锋线位于高空槽后,坡度大,移动快。

冷气团和暖气团高层为下沉气流,暖气团中下层上升气流积状云为主,从高到低垂直排列。 锋前不稳定降水。 2.暖锋附近的云和降水。

特征:锋线位于高空槽前,坡度小,移速慢。冷暖气团都为上升气流。

层状云为主,从高到低垂直排列。 锋前稳定降水,几百公里。 3.准静止锋附近的云和降水

特征:类似于第一类型冷锋,但坡度更小,垂直运动弱层状云为主。

稳定的连续降水,雨量小。风区宽,时间长,雨区离锋线有一段距离。 4.锢囚锋附近云和降水。 (图形)

特点:两锋面云系的合并,锋线两侧为对称性雨区,(几百公里宽) 冷暖式见p81图2.17。 5.锋面天气的输送带模式

————大尺度水平气流输送带

p83图2.19——2.18

第四节 锋生与锋消

一、锋生与锋消的概念

锋生——密度不连续面的形成过程或水平温度梯度加大的过程。 即锋的生成或原有锋的加强的过程,均称为锋生。 锋消——反之。

用等温线密集程度来表示锋的生消强弱。

d??T????F ——锋生函数 dt??n?锋生函数>0 锋生作用

锋生的必要条件 锋生函数<0,锋消作用 固定地区F最强——锋生消的充分条件

?F?2F?0,2?0 锋生条件: F>0, ?n?n?F?2F?0,2?0锋消条件: F<0, ?n?n二、锋生锋消公式

F?d?? dt22???????? 其中?????????y?? ?x???? 展开:F?12?????d??????d??????2?2?????y??? ——— ① ?xdt?x?ydt?????? 求:

d????d????? ??,???dt??x?dt??y?

d???????????u?v?? ———— ② dt?t?x?y?P2??????d????????u?????2??v????????2 ????????????u2????v22?x?dt??x??x??x??x??x?x??y??y?x?P?P———— ③

d??????????2??2??2? 而? ???????u2?vdt??x??t??x??x?x?y?x?y ——— ④ ?④???③?????dd???dd????uu?????????v??v???????w???????????????????????????????dtdt?x?xxdtdt??xx????xx??x???????x???x??y??y??x?x?P

———— ⑤ 同理

d?????d??u?????v??????????????????dt??y??ydt?y??y??y??y??y?P

———— ⑥ 将⑤,⑥代入①式

?????2?u????2?v??????v?v??????????????x?x?y?y?x?y??????x?y?????1????????????1?????d??????d??? ????????????????x?x?y?y??P????x?x?dt??y?y?dt??1F????2.讨论⑦式。(锋生消公式)

———— ⑦

设坐标系x轴平行于等位温线,由冷指向暖;y轴垂直于等位温线,指向位温升的方向。(图形)


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