1、主要内容建立了p坐标系、导出了p坐标系的方程组、分析了p坐标系的优缺点。建立了普遍铅直坐标，介绍了 坐标系和 坐标系。要求掌握的内容建立P坐标系的物理基础p坐标系建立的数学条件和物理基础p坐标系方程组的导出与特点p坐标系的优缺点坐标系的有缺点第四章 P坐标，铅直坐标变换1、 P 坐标系：以x,y,p 作为独立坐标变量的坐标系。2、 建立P坐标系的数学基础：P 与 Z 一一对应，气压是高度的单调函数。3. 建立坐标系的物理基础：尺度分析表明：大中尺度运动满足静力平衡条件，即气压P随高度Z单调递减。鉴于此，可以用气压P代替铅直坐标变量Z，用“气压”这把尺子去替换“高度”，建立P坐标系。因此，静力平
2、衡是建立P坐标系的物理基础。P坐标系的一般概念p坐标系与z坐标系的比较Z坐标系 P坐标系坐标变量 x,y,z,t x,y,p,t坐标系特点 几何坐标 几何与物理坐标坐标标架 i，j，k i ，j，k空间点 (x,y,z) (x,y,p)场函数 f=f (x,y,z,t) f=f (x,y,p,t)物理量场分析 等高面分析 等压面分析水平速度 (u,v)=d(x,y)/dt (u,v)=d(x,y)/dt垂直速度 w=dz/dt =dp/dt（1） 坐标系中的大气运动方程组减少了场变量，密度的影响隐含在等势变化之中，气压梯度力项成为线性项，形式简单。（2）连续方程具有较简单的形式，成了一个诊断方
3、程。大气运动方程组只由三个预报方程，两个诊断方程构成。（3）日常气 作 用的等压 分析方 ， 于 用P坐标系方程组诊断 与分析。（ ）等压 对 平 的 度 ，可以 为是 平的。等压 分 的 了等压 平 高度的 平分 。P坐标系的优点P坐标系的缺点（1） 条件 （2）currency1用于“ 尺度运动系currency1坐标系：对于运动， ，在 坐标系中三fi运动简化为flfi方程运动，方程组的形式变 简单，以 坐标系在动力学理“中有 应用。是 坐标系p坐标系一， 条件。三种坐标系的主要特点P坐标系： p坐标系”气 作的 ，方程组的形式简，了大气的静力平衡性 ， 条件。坐标系： 坐标系中的 条件
4、 分简单（为 条件），因在数气预报中 用。坐标系中平气压梯度力是两个大项的 ，在数 中 ， 用 的方 理。0 三坐标系的 是，只用于静力平衡大气 大尺度运动。尺度分析表明：大尺度运动中铅直 度 于 平 度，运动是 平的 中 度大尺度运动，在 平方 作用于大气的力基 平衡 大气运动具有 常性。第五章 自由大气中的平衡流场 W=0 力平衡hydrostatic Quasi-horizontalBalanced flowHorizontal force balancegr禦禯 =- 0tkmhB 5.11自由大气大气行星边界层Zp 1kVf h F大气垂直结构示意图本章主要内容1. 坐标系2.平衡 场的基 式与性 3.成 的性 与 . 的性 与 .铅直 度的 方 坐标变量 zns ,单位矢量 )(k)()( 向上垂直气流方向指向左水平气流方向 nt水平速度 tVV 自然坐标系的特点水平加速度 dttdVtdtdVdtVdtntndstdVdtdsdstddttd nRVtdtdVdtVdT 2ntt tttSTRdttdVtdtdVdtVd 切向加速度法向加速度(向心加速度）nRnsstdstdTss 1limlim00 曲率定义：SRK sTT 0lim1自然坐标系中水平加速度的分量形式tdtdstVV
