南京大学大气科学考研真题专业课整理

12002~2012年考研专业课真题BYMR.W一、名词解释1.天气系统指具有一定的温度、气压或风等气象要素空间结构特征的天气运动系统。如温带气旋，反气旋，锋面，热带气旋，高压，低涡，长波，短波等。天气系统是开放系统。2.行星锋区在中、高纬度地区对流层中、上层的天气图上，等温线密集的带状区域。北半球主要锋区：a.极锋锋区，40—45°N附近（极锋气团与中纬度气团之间的过渡带），又称为北支、温带锋区。b.副热带锋区：高空锋区，500hPa以上30°N附近（中纬与热带气团之间），又称南支锋区。行星锋区宽为几百公里，呈波状环绕半球。3.西南涡西南涡一般是指形成于四川西部地区,700(或850)hPa上的具有气旋性环流的闭合小低压。其直径一般在300~400公里左右。形成原因：（1）西南的地形作用。(2)500hPa面上有高原槽东移。(3)700hPa图上，高原东南侧的西南气流加强,并在四川盆地形成明显的辐合气流。4.阻塞高压西风带大气长波不稳定发展，或者两个不同纬带内的槽脊在移动过程中相互叠加时，槽脊强度可显著加强。因此，在长波脊中往往可形成闭合的暖高压，称为阻塞高压。阻塞高压的一般特征定义为(a)在地面图上和500hPa等压面图上必须同时出现闭合等值线，而且在高空图上，阻塞高压将西风急流分为南北两支；(b)阻塞高压中心位于30ºN以北；(c)阻塞高压持续时间至少5天。5.切断低压出现于对流层中上层的冷性闭合的低压系统，在高空等压面图上表现为与北方冷空气主体割裂的一堆孤立冷空气，这种系统一般在300~500hPa等压面上表现最为明显。6.位势高度就是把单位质量的物体从海平面上升到某高度时克服重力所作的功来表示的高度，其单位是位势米。等高线的数值是高度单位，但不是几何高度，而是位势高度。27.位势涡度两邻近等熵面（等位温面）之间的大气柱在被带到某一规定纬度并被伸长到某一厚度时的绝对涡度。实质：绝对涡度的垂直分量(ζ+f)与涡旋的有效厚度之比，有效厚度是用单位度量两等熵面（位温）θ和θ+∆θ之间的距离。PV=(ζ+f)(−g𝜕𝜃𝜕𝑝)8.气旋是在同一高度上中心气压低于四周的、占有三度空间的大尺度涡旋。低压（气压场）中心气压比周围低；气旋（风场）气流逆时针旋转（北半球）气流顺时针旋转（南半球）9.热带气旋a.热带气旋是形成在热带或副热带洋面上，具有有组织的对流和确定的气旋性地面风环流的非锋面性的天气尺度系统。b.一般具有暖中心结构，总是伴有狂风暴雨，给影响地区造成严重灾害10.江淮切变线从6月到7月初,副热带高压脊位置移到22º~25ºN,这时切变线多位于江淮流域,称之为江淮切变线。形成：当江淮流域高空500hPa上西风气流较平直，西太平洋副高呈东西向时，从西经河西一带东移的西风槽比较平浅，多不发展。这时700hPa槽线在移动过程中，南端就受到副热带高压的阻挡，槽线停滞或移动缓慢，而北端则继续东移，遂使槽线顺转而成为东西向的切变线。江淮切变线的南侧为副热带高压脊,北侧为西风带小高压。江淮切变线常与地面静止锋或缓行冷锋相配合,但有时只有切变线而无锋面。切变线形成后一般可维持3~5天,长的可达10天以上。从流场形势来看江淮切变线可分为冷锋式切变线、暖锋式切变线和准静止锋式切变线三种。大多数江淮切变线过程都能带来暴雨。江淮切变线的降水多位于地面锋线的北部、700hPa切变线以南的地区。移动规律：（1）当高空槽加深,地面气旋发展时,处于槽后的切变线南移。（2）冷锋式切变线南移,暖锋式切变线北移,所以当有低涡沿切变线东移时,涡前切变线北抬,涡后切变线南压,东移过去一个低涡,切变线就南北摆动一次。（3）如西太平洋副热带高压脊势力加强而北上,则整个切变线也北抬；反之,如高脊势力减弱而向东南撤退,则整个切变线也南移。11.南支槽西风带的高空冷低出现槽线时，就是西风槽。西风槽是冷性和斜压，槽中有强正涡，槽前常有随温带气旋的发展，槽后则形成反气旋。西风槽在经过青藏高原会分开北支槽和南支槽,南支槽如果东移至离开高原,便会在云南附近形成低压区,这就是西南涡,西南涡通常会伸出低压槽为华南带来有雨的天气。西风槽也令副高东退,令热带气旋转东北移。312.飑线由许多强雷暴单体排列形成的强对流云带，是线状的中尺度对流系统。特征：a.长约150—300公里，生命期一般4—18小时。b.能在风垂直切变值为4.5~8.0m/s的环境中发生、发展。c.可以发生在冷锋前（后）或冷锋上，也可以发生在暖锋后的暖气团中或暖锋前的冷气团中。d.是最强烈的对流天气系统，沿着飑线可与出现强雷暴、暴雨、大风、冰雹和龙卷等强对流天气。13.南亚高压a.是夏季出现在青藏高原及其邻近地区上空的对流层高层（100hPa附近）的大型高压系统，又称为青藏高压或亚洲季风高压。b.在100百帕高度附近最强，是夏季100百帕高度上除极涡外最强大、最稳定的系统。c.14.长波调整广义的长波调整应包括两方面的内容：一是长波的位置变化：长波的前进或后退;另一是长波波数的变化：如小扰动不稳定而发展成为新长波,就使长波波数增多。又如长波衰减,成为短波,就使长波波数减小。有时长波波数无变化,但长波已经过一次更替。一般仅把长波波数的变化及长波的更替称为长波调整。15.Rossby数𝑹𝟎=𝑽𝑭𝑳=𝑽𝑳𝟐𝑭𝑽′⁄=惯性力/科氏力，表示惯性力和科氏力的相对重要性——地球旋转的重要程度。𝑹𝟎1科氏力不可忽略，惯性力可忽略；𝑹𝟎1科氏力可忽略，惯性力不可忽略；𝑹𝟎~1科氏力不可忽略，惯性力不可忽略。16.Rossby形变半径。𝐿0=√𝑔𝐻𝐹由运动系统的水平尺度决定。中纬度大尺度准地转运动𝐿0~3000km。17.频散波相速与波数有关的波称为频散波，否则称为非频散波。18.准地转运动大气在运动过程中，风场和气压场均在变化，但风场与气压场基本维持地转平衡，此运动称为准地转运动。19.f-平面近似设局地坐标系原点所在纬度为𝜑0，则在其邻近纬度φ处，f可展开为f=2Ωsin𝜑0+42Ω𝑐𝑜𝑠𝜑0𝑦𝑎−Ω𝑠𝑖𝑛𝜑0(𝑦𝑎)2+⋯在不考虑极地的中高纬度地区，sin𝜑0≈cos𝜑0;当ya时，大气南北方向运动范围比地球半径小的多，相当于大气中的所谓中、小尺度运动f≈𝑓0=2Ω𝑠𝑖𝑛𝜑0称为f平面近似，不考虑球面性。20.Boussinesq近似除了垂直运动方程式中的浮力项外，将所有动力方程中的ρ全部以常数𝜌0代替，即为布辛涅司克近似。21.正压不稳定对于正压大气，其基本气流仅为纬向函数，即，扰动发展的能量只能来自基本气流的动能。正压基本气流提供能量给扰动，使扰动得到不稳定的发展，这种不稳定称为正压不稳定。22.斜压不稳定在斜压大气中，斜压基本气流提供给扰动能量，使扰动得到不稳定发展，这种动力不稳定称为斜压不稳定。斜压不稳定扰动发展所需要的能量，除了基本流水平切变动能提供能量外，还可通过斜压位能的释放提供。23.惯性不稳定若大气对受扰动的气块的运动起限制作用，使气块返回原来的平衡位置，称之为惯性稳定；如大气对受扰动的气块起加速作用，使气块远离平衡位置，称惯性不稳定。24.地转适应过程当地转平衡在局部受到破坏，出现地转偏差，大气通过流场和气压场的相互调整使运动恢复到准地转平衡的过程，称为~准地转转适应过程中，流场和气压场不断变化以调整到相互适应，若在适应过程中，与初始状态相比，气压场相对于流场有较大的变化（流场变化小，气压场变化大）则称为气压场适应流场；否则，流场相对于气压场有较大变化（气压场变化小，流场变化大），则称流场适应气压场。气压场适应流场或流场适应气压场，统称为适应方向25.演变过程准地转条件下，大尺度运动缓慢发展和演变的过程。26.干绝热和湿绝热过程干绝热过程：在绝热过程中，气块内的水汽始终未达到饱和、没有相变发生的过程。湿绝热过程：饱和湿空气继续上升的过程。27.气温递减率、干绝热温度递减率和湿绝热温度递减率：它们的相对大小如何？气温递减率γ=−𝜕𝑇𝜕𝑍，表示气体随高度增加温度变化程度的物理量。作干绝热升降运动的气块的温度随高度的变化率γ𝑑=−𝑑𝑇𝑑𝑧≈0.98℃∙100𝑚−1作湿绝热升降运动的气块的温度随高度的变化率γ𝑠γ𝑑28.按气温垂直分布特征。通常将大气分为哪几层？各层温度分布特征和最下面高度范围如何？5对流层、平流层、中间层、热层和外逸层。1）对流层低纬度平均为17～18公里；中纬度平均为10～12公里；高纬度仅8～9公里。气温随高度的增加而递减，平均每升高100米，气温降低0.65℃。2）平流层自对流层顶向上55公里高度。温度随高度增加由等温分布变逆温分布。平流层的下层随高度增加气温变化很小。大约在20公里以上，气温又随高度增加而显著升高，出现逆温层。3）中间层从平流层顶到85公里高度。气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。4）热层从中间层顶到800公里高度。随高度的增高，气温迅速升高。5）外逸层热层顶以上。气温也随高度增加而升高。29.瑞利散射和米散射散射是指每一个散射分子或散射质点将入射的辐射重新向各方辐射出去的一种现象。粒子尺度远小于入射光波长的粒子散射现象（x=2𝜋𝑟𝜆1）,称为瑞利散射。其特点：散射通量密度与波长的四次方成反比。散射辐射以短波为主。散射光强度与粒子的体积平方成正比，与距离的平方成反比。入射方向上，前向和后向的散射相等并且为最强；垂直方向上散射为最弱，只有最强方向上的一半。粒子尺度接近或大于入射光波长的粒子散射现象（x=1），称为米散射。特点：①散射强度比瑞利散射大得多，散射强度随波长的变化不如瑞利散射那样剧烈。随着尺度参数增大，散射的总能量很快增加，并最后以振动的形式趋于一定值。②散射光强随角度变化出现许多极大值和极小值，当尺度参数增大时，极值的个数也增加。③当尺度参数增大时，前向散射与后向散射之比增大，使粒子前半球散射增大。30.气压梯度，气压梯度的方向指向何处？单位距离间的气压差叫做气压梯度，气压差异表示气压分布不均匀程度的空间矢量。其方向多垂直于等压线或等压面，由高压指向低压；其大小等于气压随距离的变化率。31.静力稳定度，等温大气和均质大气的静力稳定度分别是什么？1）静力稳定度是指处于静力平衡状态的大气中，一旦空气团块受到外力(动力或热力)因子的扰动，离开原来位置，产生垂直运动.当除去外力后，空气能保持它的原位、或上升或下降的这种趋势，称为大气静力稳定度。2）32.什么是不稳定能量？不稳定能量和对流有什么关系？不稳定能量是气层中可能供给单位质量气块上升运动的能量，它用单位质量上升气块受到重力和浮力的合力(净举力)所作的功来度量。33.什么是地转偏差？地转偏差主要受什么因子影响？实际大气中大尺度运动，一方面基本维持准地转运动，另一方面又并不是完全地转的，即存在地转偏差；实际风与地转风的向量差称为地转偏差。地转偏差与变压梯度成正比，与f2成反比；流线的辐合辐散产生地转偏差；流线的弯曲产生地转偏差；水平温度梯度和垂直速度引起地转偏差。此外，大气摩擦、f的变化、ρ的变化同样能导致地转偏差出现34.什么是地转风和地转风尺度关系？水平气压梯度力与水平科氏力平衡下的水平运动为地转风。自由大气中，地转风是水平匀速直线运动，通常用Vg表示。地转风的方向与等压线平行，在北半球(f＞0)，背风而立，高压在右，低压在左；在南半球（f＜0），背风而立，高压在635.什么是梯度风，对于同样的曲率半径和气压梯度，低压中的梯度风，高压中的梯度风和相应的地转风的大小顺序如何？梯度风是水平气压梯度力、水平科氏力和离心力相平衡下的无切向加速度的空气水平运动，常用Vgr表示。高压中梯度风地转风低压中梯度风36.锢囚锋由冷锋赶上暖锋或者两条冷锋迎面相遇叠并而成的锋，称为锢囚锋。两条锋面相遇时，迫使暖空气被抬离地面，凌驾在上空。锋前锋后都是冷气团。分为冷式锢囚锋（锋后的冷气团比锋前的冷气团冷）和暖式锢囚锋（锋后的冷气团比锋前的冷气团暖）