热力分类 锋面气旋
热带气旋：台风、热带低压
无锋面气旋 地方性气旋 下垫面加热
地形影响 锋前热低压：高空暖平流
2． 反气旋
地理分类：极地反气旋，温带反气旋，副热带反气旋 热力分类：冷性反气旋，暖性反气旋
第2节 涡度和涡度方程
一、 涡度
涡度——流体质块速度的旋度
??表达式 ????V
?? 1．＂z＂坐标系相对涡度表达式
??w?v????u?w????v?u???????y??z??i???z??x?j????x??y??k
??????∵大气运动主要是准水平,垂直涡度是主要的 ?z??v?u? —— ① ?x?y说明意义：图形 设 u=0
?v?u?0 ?0 ?x?y则 ???arctg?y?y ??x?x∵ ?y??vb?va??t??v?t ∴
???v ??t?xd??v??0 气块做逆时针（气旋式）旋转 dt?xd??v??0 气块做顺时针（反气旋式）旋转 dt?x
?v表示气块与x轴平行的边界转动的角速度 ?x 同理 ??u表示气块与y轴平行的边界转动的角速度 ?y?v?u??0 气块做气旋式旋转——正涡度 ?x?y?v?u??0 气块做反气旋式旋转——负涡度 ?x?y?v?u?表示整个气块绕垂直轴的旋转——垂直涡度分量 ?x?y
?? ?? ?? 2．“P”坐标系的相对涡度表达式
?P????v???u?? —— ② ???????x?P??y?P?v?v?0 北风为负 ?0 南风为正 ?x?y天气图上定性判断涡度 图形
图形
?u?0 ?y ∴槽线上为负涡度
?v?0 ∴脊线上为负涡度 ?x3．地转风涡度表达式
g?z1???u?????gf?yf?y? 地转风 ??v?g?z??1??g?f?xf?x? 代入②式得
g??2z?2z?1??2??2??g212?????2? ?g?2??f???x2??y2???f?Zf?? —— ③ ?x?yf??x?y?????vg?ug4．热成风涡度表达式
?1???2??1?1?h??u??????Tf??y?y?f?y??? 热成风 ?
?v?1???2???1??1?h???Tf?x?x??f?x? 代入②式得到：
?vT?uT1??2h?2h?12????2???h ——④ ?T?2??x?yf??x?y??f5．自然坐标系中涡度表达式——直角坐标
???u?Vcos? V＝?
v?Vsin???v?u?????Vsin????Vcos???x?y?x?y
?V?V?V???sin??Vcos??cos??Vsin??x?y?y?y?? 取自然坐标系，并取x轴与S轴相切，则β=0 ∴
??V???V?VV?V —— ⑤ ??Vks????s?n?nRs?n Vks：曲率 讨论⑤式的各项意义 ①
Vks 曲率涡度
∴ Ks>0 气旋性曲率 ??0 正涡度 Ks<0 反气旋性曲率 ??0 负涡度 风速越大，曲率越大——涡度越大 天气图上
图形 槽线上具有曲率涡度极大值 脊线上具有曲率涡度极小值
∵ V>0
② ??V 切变涡度 ?n???V?0 气旋式切变 ??0 正涡度 ?n?V?0 反气旋式切变 ??0 负涡度 ?n切变越大——涡度越大 图形 图形 天气图上急流区： 图形
∴ 高空西风急流北侧为正涡度 高空西风急流南侧为负涡度
6．绝对涡度——在绝对坐标系
?????? Va?V?Ve
??????Va：绝对速度 V：相对速度 Ve：牵连速度
??? ??上式得到： ?a????e
??????? ∵ Ve???R
∴Ve??R 图形
取自然坐标
?a：绝对涡度 ?：相对涡度 ?e：行星涡度
Ve?VeVe?Ve????????2? R?nR?n?? ?e?2?
∴?e?行星涡度大小为地球自转角速度两倍 行星涡度方向与地球自转角速度的方向一致 ∴绝对涡度?a???2? 其垂直分量
?????a????2?sin????f
?5?4??0，?f?0 注意：北半球? 中高纬大尺度运动 ?~10,f~10
二、涡度方程
1．“P”坐标系中的垂直涡度方程 由水平运动方程
??u??u?u?u?u?u?u?u?z?zu?u?v?v?wg?g?fv?⑦??????fv????t???t?x?x?y?y?p?p?x?x?? ??u?v?v?v?v?v?v?z?z??u????????fu???u?u?v?v?wg?g?fu?⑧??t?x?y?p?y?t?x?y?p?y?? 做运算：
?f?v?u?f?⑦?⑧?0,?0） （注意：??，???P?x?y?t?y?x 绝对涡度个别变化
d?f???????u???v???u?v?——⑨ ????f??????????dt?y?P?x?P?x?y???? 相对涡度的局地变化 ⑩
2．讨论⑩式的物理意义 ①相对涡度平流
??????????f?f???????u???v???u?v?——???u?v???u?v???????f??????????
?t?x?y?x?y?P?y?P?x?P?x?P???????????????? ??u?v???V???
?y???x 图形 ?u???0 正涡度平流 ?x?u???0 ，负涡度平流 ?x?????0 局地涡度增加 沿着气流方向，相对涡度减小，?V????0，正涡度平流 ?t?????0 局地涡度减小 沿着气流方向，相对涡度增加，?V????0，负涡度平流 ?t 天气图应用 图形
槽前脊后有正的涡度平流 槽后脊前有负的涡度平流 槽脊线为涡度平流零线
正圆形的高，低系统涡度平流为零