天气学原理课件天气学原理课件前言前言1.天气学发展史17世纪以前，“经验时期”《气象通典》17—19世纪初，“实验时期”（1820）第一张天气图的产生——大气科学成为一门独立的学科19世纪20年代——现在“理论研究时期”2.大气科学发展的几个阶段•第一个阶段：1820—1920年，分析地面天气图——简单外推预测天气•第二个阶段：1920—1940年，挪威学派V.Bjerknes“锋面理论和气旋波动理论”•第三个阶段：1940—1960年，芝加哥学派Rossby“大气长波理论”•第四个阶段：1960—现在，产生多门学科来预测天气33.天气学研究对象和方法研究对象：研究整个地球大气的天气现象和天气过程的规律及其物理本质——预测天气研究方法：1、天气图——工具建立天气模式，分析天气过程的演变规律2、定性的物理分析方法a)天气图看懂b)公式意义明确（不在于推导）4.课程内容和参考书内容：1——5章参考书：梁必琪的《天气学》5.要求•天气学、天气分析、动力气象联系学习•认真阅读课本•每章思考题——记忆•考试：思考题范围之内第一章大气运动的基本特征第一章大气运动的基本特征第第11节影响大气运动的作用力节影响大气运动的作用力一.气压梯度力：单位质量的气块受到的大气的净压力。体积：质量：B面所受压力：A面所受压力：x方向受的压力为：同理：y方向所受净压力为：z方向所受净压力为：总的净压力为：气压梯度力：讨论：1.气压梯度力是由气压分布不均匀引起的。2.气压梯度力的方向指向–的方向，即由高压指向低压，垂直于等压线。3.气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空气的密度成反比，即等压线越密集，气压梯度越大。在同样的气压梯度下，高处的风就比低处的风大，因为高空的密度小。4.水平气压梯度力比垂直气压梯度力小很多。水平方向:100km相差1hpa垂直方向:8-10m相差1hpa1000hpa~850hpa平均相差1500m但由于向上的气压梯度力与向下的重力达到准静力平衡，所以虽然垂直方向上的气压梯度力大，但运动不明显。而水平方向上力虽小但运动明显，故大气基本上是准水平运动。二、地心引力万有引力：地球对单位质量空气的引力：(地球半径为a,质量为M，空气块质量为m，离地高度为z)因为：即所以：——海平面的地心引力（常数）三、惯性离心力向心力～向心加速度惯性离心力•讨论：1.的方向垂直于地轴，指向地球外侧。2.的大小随纬度变化：赤道最大，极地最小。3.地球自转角速度Ω=2π/24小时=7.29×10-5/秒.4.地表上每个静止物体均受到惯性离心力的影响。四、重力地心引力与惯性离心力的合力，称为重力。讨论：1、的方向除赤道和极地外，均不指向心。由于地球为椭圆，地球上重力垂直于当地水平面，向下2、重力的大小随纬度变化，极地最大，赤道最小，一般用45纬度海平面重力值=9.806m/s2五、地转偏向力（科力奥利力）方向：垂直于与组成的平面，指向运动方向右侧大小：设：局地直角坐标系原点：地表某点y轴：沿原点所在经圈切线方向指向北x轴：沿原点所在纬圈切线方向指向东z轴；指向当地天顶方向•常用水平地转偏向力•令则有•讨论：1、运动的物体受地转偏向力的作用（静止时为0）。2、与相垂直，且在纬圈的平面内。3、与相垂直，地转偏向力垂直于运动方向，只改变空气块的运动方向，不改变其速度大小。在北半球地转偏向力指向运动方向右侧，南半球则相反。4、水平地转偏向力大小与风速成正比，与纬度的正弦成正比。即风速越大偏向力越大，高纬度的偏向力大，低纬度的偏向力小。六.摩擦力（850hpa以下考虑）单位质量空气块所受到的净粘滞力称摩擦力.（为摩擦系数）•摩擦力的简化形式：综上所述，单位质量空气加速度——旋转坐标系的大气运动方程为：作业作业•气压梯度力、地转偏向力、重力的定义、表达式和意义气象通典—气象通典—气象史上最伟大的著作之一气象史上最伟大的著作之一•《气象通典》（Meteorologica）—亚里士多德（约公元前340年）（气象学-meteorology）•Meteor是古希腊人用来指大气上面的事物的，即一切大气现象，如云层、晕、虹、雷电、雹、雨、雪、流星等等。•该书系统地讨论了地球上水、土地、天空空气的来源，以及各种天气现象的成因，不但收集先前哲人和先民的...
