1、动力气象试题分类试题参数(分值，难度系数，知识点，题型)组卷参数（题型比例，难度比例，章节比例）、 填空题1. 控制大气运动的基本物理定律有牛顿第二定律、质量守恒定律、热力学能量守恒定律和气体实验定律。(8,1,2,1)2. 在旋转地球上，一个运 动着的空气微团所受的基本作用力气压梯度力、科里奥利力、 惯性离心力和摩擦力。 (8,1,2,1)3. 中纬度大尺度运动具有以下基本性质，即准水平、准定常、准地转平衡、准静力平衡和准水平无辐散。(10,1,2,1)4. 环流和涡度都是描述流体 涡旋运动的物理量，前者是对流体涡旋运动的宏观度量，后者是对流体涡旋运动的微观度量。(4,1,6,1)5. 在埃
2、克曼层中，风速随高度增加增大，风向随高度增加顺转。(4,1,8,1)6. P 坐标系中，地 转风 的表达式是 ，地转风涡度的表达kfVg1式是 。(4,1,4,1)201fg7. 平流时间尺度 ，气压水平变动 的地转尺度 。UL ULfPh0(4,2,3,1)8. 科氏力是一种视示力，科氏力的方向始终与运动的方向垂直。(4,1,2,1)9. 建立 坐标系的物理基 础是大气的静力平衡性质， 坐标系中静PP力平衡方程的形式为 ，连续方程的形式为p。(6,1,4,1)0yvxupp10.定常情况下，埃克曼层中的三力平衡是指和、水平气压梯度力、科里奥利力、和湍流粘性应力之间的平衡。(6,1,8,1)1
3、1. 理查孙 数是湍流运动发展的重要判据，其定义式为= 。(2,1,8,1)iR2lnzVg12. 任意高度 z 的气压 ，其物理意义为任意高度上的气zgdp)(压 相当精确地等于该高度以上单位截面积空气柱的重量。(4,1,4,1)zp13. 700 百帕地 转风为东风 4 ,500 百帕地转风为西风 8 ，则1sm1sm700-500 百帕之间的热成风为西风 12 。(4,1,5,1)1s14. 地转风向随高度增加逆 时针转动，与此相伴随的温度平流为冷平流，地转风向随高度增加顺时针转动，与此相伴随的温度平流为暖平流。(4,1,5,1)15. 在大气行星边界层中，近地面 层又称为常值通量层，上
4、部摩擦层又称为埃克曼层。(4,1,8,1)16. 大气中的四种基本能量形式是内能、位能、动能和潜热能。(8,1,9,1)17. 写出以下无量纲数的定义式，基 别尔数 ，罗斯贝数01f。(4,1,3,1)LfUR0018. 相对涡度在自然坐标系中的表达式是 。(2,1,6,1)nVRs19. Rossby 变形半径 ，当初始非地 转扰动的水平尺度 时，0fcL 0L风场向气压场适应。(4,1,10,1)20. 正压适应过程的物理机制是重力惯性外波对初始非地转扰动能量的频散，适应的速度主要依赖于重力惯性外波的群速和初始非地转扰动的水平尺度和强度。(6,1,10,1)21. 根据准地转位势倾向方程，
5、高空槽前 为正涡度平流区，等压面位势高度会降低，槽区有冷平流，有利于槽加深。(4,1,11,1)22. 正压不稳定是发生在具有 水平切变基流中的长波不稳定，斜压不稳定是发生在具有垂直切变基流中的长波不稳定。(4,1,12,1)23. 根据准地转理论，平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏作用，而叠置在准地转水平环流上的二级环流总是对地转平衡和静力平衡起维持作用。(4,1,12,1)24. 第一、二类准地转运动出现的条件分别是 和 。1RoS1S(4,1,11,1)25. 斜压适应过程的物理机制是重力惯性内波对初始非地转扰动能量的频散，适应的速度主要依赖于重力惯性内波的群速和初始非地转扰动的水平
6、尺度和强度。(6,1,10,1)26. 连续方程是质量守恒定律定律的数学表述。它表明密度和风场是相互制约的。(6,1,2,1)27. 根据准地转 方程，正涡度平流随高度增加，有利于产生上升运动，冷平流有利于产生下沉运动。(4,1,11,1)28. 正压不稳定的必要条件 为 ，正压不稳定扰动发展02kydu的能量来自基本纬向气流的平均动能。(4,1,12,1)29.旋转层结大气中可能出现的四种基本波动是声波、重力波、惯性波和罗斯贝波。 (8,1,9,1)。30. 大气中两种存在两种最基本的动力学过程，即地转适应过程和准地转演变过程。(4,1,10,1)。31.根据准地转位势倾向方程，高空槽脊系统
7、的移动是由涡度平流造成的，而高空槽脊系统的发展是由温度平流造成的。(4,1,11,1)32.声波是由大气的可压缩性造成的，重力内波生成的必要条件是大气层结是稳定的。(4,1,10,1)33.Rossby 变形半径 ，当初始非地 转扰动的水平尺度 时，0fcL 0L气压场向风场适应。(4,1,10,1)34.科氏力是一种视示力，当空气微团沿赤道向东运动时，科氏力的方向指向天顶；在赤道向北运动时，科氏力为零。(6,1,2,1)35.所谓力管是指间隔一个单位的等压面和等比容面相交割成的管子，力管存在的充要条件是大气的斜压性。(4,1,6,1)36.根据准地转斜压两层模式的分析结果，影响斜压不稳定的主
8、要因子是波长、垂直风切变、静力稳定度和 效应。(8,1,11,1)37.建立热成风关系的物理基础是地转平衡和静力平衡。(4,1,5,1)38.正压不稳定扰动发展的能量来自基本纬向气流的平均动能，斜压不稳定扰动发展的能量来自有效位能的释放。(4,1,12,1)二、是非判断题1.等压面图上等高线与等温线重合,此大气一定是正压的。(2,1,4,2)2.Rossby 数可以表示为 相对涡度与牵连涡度之比。(2,1,4,2)3.采用准地转近似不可能滤去所有快波。(2,3,9,2)4.Boussinesq 近似只适用于大气浅 层运动。(2,1,9,2)5.频散波的相速与群速一定不等。(2,1,9,2)6.
9、 正压地转适应过程中,涡度与散度随时间变化很大,但位势涡度总是不变。(2,1,10,2)7.斜压不稳定波的增长率与铅直风切变有关,与波数无关。(2,1,12,2)8.大气中绝大部分全位能不能用来转换成动能。(2,1,7,2)9.只要大气是斜压的,就一定会产生斜压不稳定(2,1,12,2)10.等压面图上等高线愈密集的地区水平气压梯度力愈大。(2,1,4,2)11.等压面图上等温线愈密集的地区大气的斜压性愈强。(2,1,5,2)12.等压面上气压处处相等，因此等压面上的水平气压梯度力处处为零。(2,1,4,2)13. 平流过程总是对地转平衡和静力平衡起破坏作用。(2,1,11,2)14. 叠置在
10、准地转水平环流上的二级环流总是对地转平衡和静力平衡起恢复和维持作用。(2,1,11,2)15. 定常流场中流线与轨迹相重合。(2,1,5,2)16. 对于气旋性流动，梯度风速比地转风速要小。(2,1,5,2)17. 对于反气旋性流动，梯度风速比地转风速要大。(2,1,5,2)18. 大气的斜压性是地转风随高度改变的充分与必要条件。(2,1,4,2)19. 若正压大气中，非地转扰动充满全球，此种情形无地转适应过程。(2,3,10,2)20. 斜压不稳定是中 纬度天气尺度扰动发展最主要的物理机制。 (2,1,11,2)21. 埃克曼层中风总有指向低压一侧的分量。 (2,1,8,2)22. 低压区一
11、定有水平辐合，高压区一定有水平辐散。 (2,3,8,2)23. 斜压性愈强，层结愈不稳定，大气中的有效位能愈充沛。(2,1,7,2)24. 局地直角坐标系中 、 、 轴的方向在空间中是固定不变的。xyz(2,2,2,2)25. 局地直角坐标系保持了球坐 标系的标架方向，但忽略了球面曲率的影响。 (2,2,2,2)26.在极区采用局地直角坐标系是不适宜的。(2,2,2,2)27.大气运动不可能在严格的地转平衡和静力平衡条件下进行。(2,2,7,2)28. 坐标系涡度方程中不含力管项，因此大气的斜压性对涡度变化p的没有作用。(2,2,6,2)29.斜压大气中的准地转运动不可能是纯水平运动。(2,2
12、,11,2)30. 描写准地转涡旋运 动的演变发展，可以不考虑水平辐合辐散的影响。(2,2,11,2)三、计算题1.计算 跟随地球一起旋转的空气微团的牵连速度。(10,2,2,3)N4513.28smVr2.一人造地球卫星从南半球飞向北半球，通过赤道时，其飞行方向与赤道成 交角，相对水平速度为 ，试求它的科里奥利加速度。6018skm(10,2,2,3) ，方向指向地心。253.02sV3. 一物体在 的地方由 高度上自由下落，若不计空气阻力，N41只考虑重力和科里奥利力作用，试求着地时物体偏移的方向和距离。(10,2,2,3) 向东偏移 。m205.4. 700 百帕地 转风为东风 4ms
13、,500 百帕地 转风为西风 8ms ，计算1 1700-500 百帕之间热成风的大小和方向。(5,1,5,3)西风 。12sm5. 设地球为正球体，试计算海平面上地球引力与重力之间的夹角，又夹角的最大值为多少？(10,3,2,3) 。91.5ax6. 计算赤道上空重力等于零的高度，一人造地球卫星进入该高度绕地球旋转的周期为多少？(10,3,2,3) ，kmz1.35829sT46.8057. 45N 处，700hPa 等 压面图上 3000gpm 和 2960gpm 两根等高线间最短距离为 190km，问地转风有多大？(5,1,5,3) 120sVg8. 当罗斯贝数 =0.1 时，取地转风近
14、似的相对误差有多大？Ro(5,2,5,3) 10/1009. 考虑 随纬度的变 化，若取 ，试计算 45N 处的地转风f 10smvg散度的大小。(5,2,6,3)16057.s10. 一龙卷以常值角速度 旋转，设离中心 处，地面气压为 ，温0r0p度为 T（设为 常值）， 证 明龙卷中心的地面气压为)2exp(00RTr如果 T=288K，离中心 100m 处气压为 1000hPa，风速为 100 ，问1sm中心气压为多大？(5,2,5,3)hPa3.94111.12.13. 实际风偏于地转风右侧 30，如果地转风为 20 ，计算1sm水平速度大小随时间的变率（设 ）。(5,1,5,3)14
15、0sf130sm14. 700 百帕地 转风为西风 4ms ,500 百帕地 转风为东风 8ms ，计算1 1700-500 百帕之间热成风的大小和方向。(5,1,5,3) 东风 。12sm15. 正 压大气中，在 30N 有一圆形空气柱，其半径 为 100km，如果初始时空气是静止的，当空气柱膨胀至原半径的两倍时，周界上平均切线速度为多大？(10,2,6,3) 147.5sm16. 计算以下四种圆运动的涡度 （1） （2）2crV cV（3） （4）/ 2/1r式中 为常数。(10,1,6,3)c（1） ，（2） ，（3） ，（4）rc/r2/3c17. 在 高度上，实测到 ，取湍流系数 ，
16、密mz115.szu 125.0smK度 ，求该高度上的湍流粘性应力 。(5,2,8,3)325.kg zxT21975.0skgTzx18. 取 ，试根据埃克曼螺线解计算 ， 10001,mKsug N45高度上的 、 。 提示 , (10,2,8,3)mvzeuvgsinco121Kf19. 取 ，试根据埃克曼螺线解计算 ， 6001215,0ssug 30高度上的 、 。 提示 , (10,2,8,3)vzeuvgsinco21f20. 如果地转风为 8m/s，偏差风与地转风垂直且大小为 2m/s，试求处单位质量空气微团水平动能随时间的变化率。(5,2,8,3)N451310.2skgJ
17、四、名词解释1尺度分析法(5,2,3,4)尺度分析法是一种对物理方程进行分析和简化的有效方法。尺度分析法是依据表征某类运动系统的运动状态和热力状态各物理量的特征值，估计大气运动方程中各项量级大小的一种方法。根据尺度分析的结果，结合物理上考虑，略去方程中量级较小的项，便可得到简化方程，并可分析运动系统的某些基本性质。2二级环流(5,2,8,4)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，这种由水平辐合辐散和垂直运动形成的铅直环流迭加在准地转水平环流之上，称之为二级环流。行星边界层的湍流摩擦通过二级环流可以直接影响自由大气中的运动
18、，使准地转涡旋强度减弱。3有效位能(5,2,7,4)大气现有状态下的全位能与经过绝热调整后达到层结稳定、等压面等温面重合且呈水平分布状态（这一状态称为参考状态）时尚存的全位能之差，定义为有效位能。大气的斜压性越强，层结越不稳定时，有效位能越充沛。4地转偏差(5,1,5,4)实际风与地转风的矢量差定义为地转偏差。地转偏差用 表示，则 。地VgV转偏差和水平加速度方向相垂直，在北半球指向水平加速度的左侧，地转偏差的大小和水平加速度成正比，和纬度的正弦成反比。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。5地转风(5,1,5,4)等压线为一族平行的直线（ ）时的平衡流场称为地转风场，或称
19、为地转运|TR动。在地转运动中，水平气压梯度力与科里奥利力相平衡。地转风的方向与等压线相平行，在北半球（ 0） ，高压在速度方向右侧，低压在速度方向左侧；地转风大小与水平气压f梯度成正比，与密率和纬度的正弦成反比。地转风关系的重要性在于揭示了大尺度运动中风场和水平气压场之间的基本关系。6旋转减弱(5,2,8,4)在旋转大气中，由埃克曼层摩擦辐合强迫造成的二级环流大大加强了行星边界层与自由大气之间的动量交换，使得自由大气中的涡旋系统强度快速减弱，这种现象称为旋转减弱。 7罗斯贝数(5,1,3,4)罗斯贝数的定义式为 ，它代表水平惯性力与水平科里奥利力的尺度之LfUR00比。罗斯贝数的大小主要决定
20、于运动的水平尺度。对于中纬大尺度运动， ，科里10R奥利力不能忽略不计，对于小尺度运动， ，科里奥利力可忽略不计。108热成风(5,1,5,4)热成风定义为铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。热成风方向与等平均温度线（即等厚度线）平行，在北半球暖区在热成风方向右侧，冷区在热成风方向左侧；热成风大小与平均温度梯度成正比，与纬度的正弦成反比。热成风关系的重要性就在于具体地揭示了静力平衡大尺度运动中风场、气压场、温度场之间的关系。9. 拉姆波(5,2,9,4)受地球旋转作用影响，在静力平衡大气中只沿水平方向传播的特殊声波，称为拉姆波。与纯水平声波不同，拉姆波是一种水平尺度较大的频散快波。拉姆波属于外波型波动，其扰动气压随高度按指数减小，但扰动速度随高度几乎不改变。10. 埃克曼抽吸(5,2,8,4)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。11. 位势涡度(5,2,6,4)位势涡度简称位涡，位涡是一个同时描写大气热力状态和运动状态的综合物理量，在
