第一章 大气运动的基本特征

本章知识点

本章主要讲述影响大气运动的作用力、风场与气压场的关系

本章重点难点

1.影响大气运动的作用力及其数量级
2.零级近似和一级近似的方程组
3.风场与气压场的关系

本章学习目标

了解影响大气运动的作用力和控制大气运动的基本定律，掌握大尺度运动系统的控制方程组、风场与气压场的关系

学习建议

本章节的学习可与大气动力学和大气物理学相结合

第
一
章

第一节

1.1影响大气运动的作用力
真实力(基本力,牛顿力，在空间固定、绝对坐标系中):
气压梯度力、地心引力、摩擦力
非真实力（视示力、外观力，在旋转坐标系中）：
惯性离心力、地转偏向力

第二节

1.2控制大气运动的基本定律
动量守恒

质量守恒

能量守恒

第三节

1.3大尺度运动系统的控制方程
一、尺度分析和大气运动系统的分类
尺度分析
定义：尺度分析是针对某种类型的运动估计基本方程各项量级的一种简便方法。
尺度分析的步骤
（1）确定方程中各场变量的特征值
特征值或特征尺度：表示特定类型的运动（如大尺度运动或中小尺度运动）的空间范围和时间区间的物理量或其他特性的一种尺度。
（2）用特征值比较方程中各项的大小
大气运动系统的分类
二、基本方程的简化方法
1.零级简化方程
零级简化：保留方程中数量级最大的各项，而其他项都略去不计。
2.一级简化方程
一级简化：除保留方程中数量级最大的各项外，还保留比最大项小一个量的各项。

第四节

1.4  风场和气压场的关系
一.地转风

二.梯度风
在水平运动方程中，除考虑气压梯度力和水平地转偏向力外，并考虑向心加速度（或惯性离心力）时的大气运动为梯度风

三.热成风

四.偏差风

本章小结

此章内容是本课程的基础内容

练习与作业

1站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些？各作用力定义、表达式及意义如何？
2、地转偏向力与水平地转偏向力有何相同与不同？
3、柯氏力是怎样产生的，与速度的关系如何，南北半球有何区别
4、惯性离心力是如何产生的，如无地球自转，此力存在否？
5、重力方向如何？与等高面是否垂直？海平面上重力如何？
6、大尺度系统运动遵循什么规律？
7、等位势面与等高面哪一个是水平面？为什么？  
8、解释由什么会引起固定点温度变化？
9、“p”坐标系优越性表现在何处？
11、在北半球大尺度系统运动中，做逆（顺）时针旋转，为什么对应是低（高）压中心？
12、在北半球大尺度系统运动中，气压场有低（高）中心存在，周围风为什么是逆（顺）时针旋转？
13、正压大气、斜压大气含义是什么？热成风为什么会发生在斜压大气中？
14、地转偏差重要性表现在何处？解释摩擦层和自由大气中地转偏差物理意义
15、在讨论地转偏差时，反映在自由大气中的低层和高层各以什么为主？
16、解释处在高空槽前脊后这块区域高低层辐合辐散情况（要求用地转偏差概念解释）
17、说明在自由大气中某个气层中，当风随高度增加呈逆时针旋转，该气层有冷平流，当风随高度增加呈顺时针旋转，该气层有暖平流
18、为什么可以看到有很强的低压发展（如台风和气旋），而高压不能发展很强
19、地转偏差对水平速度散度及垂直运动有何作用