p坐标系的主要优点是：（1）p坐标系中的大气运动方程组具有较简单的形式，例如气
压梯度力项成为线性项，连续方程，成了一个诊断方程。（2）p坐标系适合日常气象业务工作的需要，采用 p坐标系方程组进行诊断计算与分析十分方便。
p坐标系的主要缺点是不能正确地给出下边界条件，难以考虑地形对大气运动的作用和
影响。此外，对于小尺度运动不满足静力平衡条件，自然不能用p坐标系运动方程组来描述它们的运动规律。 91．
什么是正压大气？正压大气具有哪些基本性质? 【知识点】：5.3 【参考分】 10 【难易度】：C 【答案】：
密度的空间分布只依赖于气压的大气状态称作正压大气。正压大气中等压面、等密度、等温面重合在一起。在静力平衡条件下，正压大气中各等压面相互平行，因而某一等压面在空间的倾斜状态可以代表所有等压面的倾斜状态。正压大气中等压面坡度不随高度变化，因此地转风也不随高度变化。 92．
何谓地转偏差？它对大气运动的演变发展有何重要作用? 【知识点】：5.4 【参考分】 10 【难易度】：C 【答案】：
为了量度实际风偏离地转风的程度，我们将实际风与地转风的矢量差定义为地转偏差。
????地转偏差用V'表示，则V'?V?Vg。地转偏差虽然很小，但对大气运动的演变却起着极为重
要的作用。有地转偏差时，空气微团才可能作穿越等压线运动，从而引起质量重新分布，造成气压场和风场的变化，所以地转偏差是天气系统演变的一个动力因子；地转偏差对大气运动动能的制造和转换起着重要作用；地转偏差对水平散度和铅直运动也有重要意义。 93．
静力平衡条件下的能量形式和能量关系有何特点？ 【知识点】：7.3
【参考分】 10 【难易度】：C 【答案】：
在静力平衡条件下，一个从海平面延伸至大气上界的铅直气柱中的内能和位能成成正比，其比率近似等于；静力平衡条件下，为了保持总能量守恒性质，动能必须重新定义为水平速度的；静力平衡条件下，动能与全位能之间的转换是通过冷暖空气的垂直运动来实现的。 94．
什么是大气行星边界层？大气行星边界层可分为几个层次？说明各层次的主要特点。 【知识点】：8.1 【参考分】 10 【难易度】B： 【答案】：
接近地球表面的厚度约为1－1.5km的一层大气称为大气行星边界层。边界层大气直接受到下垫面的热力作用和动力作用，具有强烈的湍流运动特征和不同于自由大气的运动规律。大气行星边界层自下而上分为贴地层、近地面层和埃克曼层。贴地层中平均风速为零。在近地面层中风速随高度呈对数分布，湍流对动量、热量、水汽的铅直输送通量几乎不随高度改变，所以又称为常值通量层。埃克曼层中风随高度呈埃克曼螺线分布，湍流粘性应力和科里奥利力、水平气压梯度力几乎同等重要，而且这三个力基本上相平衡。 95．
试从物理上说明埃克曼抽吸产生的原因和所起的作用。 【知识点】：8.3 【参考分】 10 【难易度】： 【答案】：B
由于湍流摩擦作用，埃克曼层中风有指向低压一侧的分量，在低压上空产生辐合上升运动，同理在高压上空产生辐散下沉运动，这种上升下沉运动在边界层顶达到最强，这种现象称为称为埃克曼抽吸。埃克曼抽吸效应与一般湍流扩散过程相比，是使地转涡旋衰减的更有效的机制。 96．
什么是地转适应过程？什么是准地转演变过程？简述这两种过程的基本特征。
【知识点】：10.2 【参考分】 10 【难易度】：D 【答案】：
地转平衡态遭到破坏后，通过风场和气压场之间的相互调整和相互适应，重新建立起新的地转平衡态的过程，称作地转适应过程。准地转平衡态的缓慢变化（演变）过程，称作准地转演变过程。地转适应过程是一种快过程，位势运动显著，运动基本上是线性的；准地转演变过程是一种慢过程，运动具有准涡旋性质，运动是非线性的。 97．
第一类和第二类准地转运动出现的条件是什么？各有何特点？ 【知识点】：11.1 【参考分】 10 【难易度】：C 【答案】：
第一类准地转运动出现的条件是S?Ro??1，这类运动的水平尺度L小于地球半径a，相当于天气尺度运动。其铅直速度量级远比由连续方程分析出来的要小；水平散度比涡度小一个量级以上，运动具有显著的涡旋性质；运动的水平尺度、铅直尺度和静力稳定度是相互依赖的，层结是高度稳定的。
2第二类准地转运动出现的条件是Ro?S~1或RoRi?1，其水平尺度L与地球半径a相当，这类准地转运动指的是中纬度行星尺度运动，其铅直速度的量级仅与水平速度尺度成正比，与水平尺度无关；水平散度与涡度的量级相同；涡度方程中散度与?项基本相平衡，运动具有准定常性；静力稳定度与水平速度尺度无关。 99．
由准地转?方程诊断出地面低压中心上空有上升运动，试从物理上说明这是维持静力平衡和准地转平衡所必需的。 【知识点】：11.3 【参考分】 10 【难易度】：B 【答案】：
低压中心上空500hPa槽前为正相对涡地转平流，将使该地区气旋性涡度增加。由于地转风涡度与位势高度水平拉普拉斯成正比，要维持涡度变化是准地转的，则该地区500hPa位势高度应降低，这意味着500?1000hPa等压涡面间厚度应减小，要维持准静力平衡，这时等压面间平均温度也应降低。因为地面低压中心地转温度平流很小，不能造成气柱中温度降低，所以绝热条件下气柱温度降低，只能依赖于绝热冷却作用，即依赖于上升运动。由此可见，当相对涡度地转平流随高度变化时，出现铅直运动是必然的，如果没有这种铅直运动，不仅
500hPa上相对涡度发生变化时不能维持地转平衡，而且500?1000hPa气层内有温度变化时
也不能维持静力平衡。 100．
在准地转环流上必叠加有二级环流，试说明这种二级环流产生的原因是什么？有何重要作用？
【知识点】：11.3 【参考分】 10 【难易度】：B 【答案】：
斜压大气中不仅存在涡度平流，而且存在温度平流，这些平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏作用。平衡被破坏后必然激发出水平辐合辐散和铅直运动，从而形成铅直面上的二级环流。这种叠加在准地转环流之上的二级环流通过水平辐合辐散对涡度场进行调整，通过铅直运动对温度场进行调整，由此建立起新的地转平衡和静力平衡。因此，这种叠加在准地转环流之上的二级环流是维持地转平衡和静力平衡所必须的，即总是对平流过程对地转平衡和静力平衡的破坏起补偿作用。 101．
对于正压适应过程，适应结果与初始非地转扰动的水平尺度有何关系 【知识点】：12.3 【参考分】 10 【难易度】：C 【答案】：
1．初始非地转扰动的水平尺度越越大，完成适应所需的时间越长。
2. 若初始非地转扰动的水平尺度远大于临界水平尺度，主要是风场向气压场适应，若初始非地转扰动的水平尺度远小于临界水平尺度，主要是气压场向风场适应。
102．
斜压不稳定波具有哪些的结构特点？并说明这些结构特点对于斜压扰动的不稳定增长是十分有利的。 【知识点】：12.4 【参考分】 10 【难易度】：B 【答案】：
1．流场扰动的振幅随高度增强，同时槽脊线随高度是向西倾斜的。
??的位相，即温度槽落后于流场槽（气压2．温度场扰动（T2?）的位相落后于流场扰动??2槽）。
3．在平均层上（第2层），槽前脊后有上升运动，槽后脊前有下沉运动，如果考虑到温度场扰动的特点，也可以说暖空气是上升的，冷空气是下沉的。
以上斜压不稳定波结构特点使得槽区为冷平流，脊区为暖平流，有利于槽脊系统的发展。此外，暖空气上升，冷空气下沉有利于有效位能量释放，为扰动的增长提供能量来源。因此，斜压不稳定波的这种结构特点对于扰动的不稳定增长是极为有利的。 103．
利用准地转两层斜压模式讨论斜压不稳定得到哪些主要结论？（试从斜压不稳定与波长、垂直风切变、静力稳定度、?因子的关系加以说明） 【知识点】：12.4 【参考分】 10 【难易度】：A 【答案】：
长波的斜压不稳定主要决定于波长和垂直风切变，只有波长大于临界波长的波动才可能产生斜压不稳定，最不稳定波长约为4000?5000km，垂直风切变需要达到一定的强度才可能产生斜压不稳定，垂直风切变越强越有利于产生斜压不稳定。由于斜压不稳定波的临界波长随静力稳定度的增大而增大，因而静力稳定度对较短波长的波动具有稳定作用。此外?效应对较长波长的波动具有很强的稳定作用。 五、推导证明题 104．