动力气象学习题集.doc

1、动力气象学习题集难度分为：A-很难、B-较难、C-一般、D-容易一、填空1科氏力是一种（1），当空气微团沿赤道向东运动时，科氏力的方向指向（2）；在赤道向北运动时，科氏力（2）。【知识点】：2.2【参考分】：4【难易度】：A【答案】：(1) 视示力(2) 天顶(3) 为零2. 控制大气运动的基本物理定律有（1）、（2）、（3）和（4）。【知识点】：2.2-2.4【参考分】：8【难易度】：D【答案】：（1）牛顿第二定律（2）质量守恒定律（3）热力学能量守恒定律（4）气体实验定律3在旋转地球上，一个运动着的空气微团所受的基本作用力(1)、(2)、(3)和(4)。 【知识点】：2.2【参考分】：8【

2、难易度】：D【答案】：(1) 气压梯度力(2) 科里奥利力(3) 惯性离心力(4) 摩擦力4科氏力是一种(1)，科氏力的方向始终与运动的方向(2)。 【知识点】：2.2【参考分】：4 【难易度】：D【答案】：(1) 视示力(2) 垂直5连续方程是（1）的数学表述。它表明（2）和（3）是相互制约的。【知识点】：2.3【参考分】：6【难易度】：A【答案】：(1) 质量守恒定律定律(2) 密度(3) 风场6平流时间尺度(1)，气压水平变动的地转尺度(2)。【知识点】：3.2【参考分】：4【难易度】：C【答案】：(1) (2) 7中纬度大尺度运动具有以下基本性质，即(1)、(2)、(3)、(4)和(5

3、)。 【知识点】：3.3【参考分】：10【难易度】：D【答案】：(1) 准水平(2) 准定常(3) 准地转平衡(4) 准静力平衡(5) 准水平无辐散8写出以下无量纲数的定义式，基别尔数(1)，罗斯贝数(2)。 【知识点】：3.4.【参考分】：4【难易度】：C【答案】：(1) (2) 9任意高度z的气压可表示为(1)，其物理意义为(2)。【知识点】：4.1【参考分】：4【难易度】：B【答案】：(1) (2) 任意高度上的气压相当精确地等于该高度以上单位截面积空气柱的重量10建立P坐标系的物理基础是(1)，P坐标系中静力平衡方程的形式为(2)，连续方程的形式为(3)。【知识点】：4.14.3【参考

4、分】：6【难易度】：C【答案】：(1) 大气的静力平衡性质(2) (3) 11P坐标系中，地转风的表达式是(1)，地转风涡度的表达式是(2)。 【知识点】：5.3【参考分】：4 【难易度】：D【答案】：(1) (2) 12700百帕地转风为东风4,500百帕地转风为西风8，则700-500百帕之间的热成风为(1)风(2)。 【知识点】：5.3【参考分】：4【难易度】：C【答案】：(1) 西(2) 1213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(1)，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(2)。 【知识点】：5.3【参考分】：4 【难易度】：C【答案】：(1) 冷平

5、流(2) 暖平流14建立热成风关系的物理基础是（1）和（2）。【知识点】：5.3 【参考分】：4【难易度】：B【答案】：(1) 地转平衡(2) 静力平衡15所谓力管是指（1），力管存在的充要条件是（2）。【知识点】：6.1【参考分】：4【难易度】：C【答案】：(1) 间隔一个单位的等压面和等比容面相交割成的管子(2) 大气的斜压性16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(1)度量，后者是对流体涡旋运动的(2)度量。 【知识点】：6.16.3【参考分】：4【难易度】：D【答案】：(1) 宏观(2) 微观17相对涡度在自然坐标系中的表达式是(1)。 【知识点】：6.3【参

6、考分】：2【难易度】：B【答案】：(1) 18大气中的四种基本能量形式是(1)、(2)、(3)和(4)。 【知识点】：7.1【参考分】：8【难易度】：D【答案】：(1) 内能(2) 位能(3) 动能(4) 潜热能二、判断题19. 局地直角坐标系中、轴的方向在空间中是固定不变的。( )【知识点】2.6【参考分】2 【难易度】C【答案】：20. 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。 ( )【知识点】2,6【参考分】2【难易度】C【答案】：21. 在极区采用局地直角坐标系是不适宜的。( )【知识点】2.6【参考分】2【难易度】B【答案】：22. Rossby数可以表示为相

7、对涡度与牵连涡度之比。( )【知识点】3.4【参考分】2【难易度】B【答案】：23. 等压面图上等高线与等温线重合,此大气一定是正压的。( )【知识点】4.2【参考分】2【难易度】D【答案】：24. 等压面图上等高线愈密集的地区水平气压梯度力愈大。( )【知识点】4.2【参考分】2【难易度】D【答案】：25. 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。( )【知识点】4.3【参考分】2【难易度】C【答案】：26. 定常流场中流线与轨迹相重合。 ( )【知识点】5.1【参考分】2【难易度】D【答案】：27. 对于气旋性流动，梯度风速比地转风速要小。( )【知识点】5.2【参考分

8、】2【难易度】A【答案】：28. 对于反气旋性流动，梯度风速比地转风速要大。( )【知识点】5.2【参考分】2【难易度】A【答案】：29. 大气的斜压性是地转风随高度改变的充分与必要条件。( )【知识点】5.3【参考分】2【难易度】D【答案】：30. 等压面图上等温线愈密集的地区大气的斜压性愈强。( )【知识点】5.3【参考分】2【难易度】D【答案】：31. 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的没有作用。( )【知识点】6.6【参考分】2【难易度】A【答案】：32. 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。( )【知识点】7.2【参考分】2【难易度】C【答案】：

9、33. 斜压性愈强，层结愈不稳定，大气中的有效位能愈充沛。( )【知识点】7.4【参考分】2【难易度】D【答案】：34. 大气中绝大部分全位能不能用来转换成动能。( )【知识点】7.4【参考分】2【难易度】D【答案】：三、名词解释35. 薄层近似【知识点】：2.5【参考分】5 【难易度】：B【答案】：大气中90以上的质量集中在离地表的一薄层中，其有效厚度约为几十公里，远比地球平均半径小，因此可取。其中是地球半径，是离地表的铅直高度。球坐标系的运动方程中，当处于系数地位时用来代替，当处于系数地位时用z来代替，这一近似郭晓岚称之为薄层近似。36. 尺度分析法【知识点】：3.1【参考分】5【难易度】

10、：C【答案】：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。37. 平面近似【知识点】：3.3【参考分】5【难易度】：B【答案】：1 当处于系数地位不被微商时，取；2 当处于对求微商地位时，取。采用平面近似后，用局地直角坐标系讨论大尺度运动将是方便的。虽然由于球面效应引起的曲率项被忽略了，但球面效应引起的随纬度的变化对大尺度运动的作用却部分保留下来了。38. 罗斯贝数【

11、知识点】：3.3【参考分】5【难易度】：B【答案】：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比。罗斯贝数的大小主要决定于运动的水平尺度。对于中纬大尺度运动，科里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。39. 地转风【知识点】：5.2【参考分】5【难易度】：D【答案】：等压线为一族平行的直线（）时的平衡流场称为地转风场，或称为地转运动。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

12、动中风场和水平气压场之间的基本关系。40. 热成风【知识点】：5.3【参考分】5【难易度】：C【答案】：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。41. 正压大气【知识点】：5.3【参考分】5【难易度】：D【答案】：密度的空间分布只依赖于气压的大气状态称作正压大气。正压大气中等压面、等密度、等温面重合在一起。在静力平衡条件下，正压大气中各等压面相互平行，因

13、而某一等压面在空间的倾斜状态可以代表所有等压面的倾斜状态。42. 地转偏差【知识点】：5.4【参考分】5【难易度】：B【答案】：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。43. 开尔文环流定理【知识点】：6.1【参考分】5【难易度】：C【答案】：根据绝对环流定理，绝对环流的加速度等于环线包围力管的代数和。对于正压大气，由于比容、密度仅是气压的函数，力管项等于零，因此，正压大气中绝对环流守恒。这一结论称为Ke

14、lvin环流定理。44. 位势涡度【知识点】：6.7【参考分】5【难易度】：A【答案】：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，在某种意义上可以理解为涡旋强度与其有效厚度之比的度量。在绝热无摩擦条件下，位涡具有守恒性质。45. 有效位能【知识点】：7.4【参考分】5【难易度】：C【答案】：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。四、问答题46何谓平面近似？取平面近似有何意义？【知识点】：3.3【参考分】10 【

15、难易度】：B【答案】：平面近似的主要内容是：1.当处于系数地位不被微商时，取；2.当处于对求微商地位时，取。采用平面近似后，用局地直角坐标系讨论大尺度运动将是方便的。虽然由于球面效应引起的曲率项被忽略了，但球面效应引起的随纬度的变化对大尺度运动的作用却部分保留下来了。47什么是尺度分析法？对大气运动方程组进行尺度分析有何意义？【知识点】：3.1【参考分】10【难易度】：C【答案】： 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

16、本性质。48何谓P坐标系，P坐标系的主要优缺点是什么？【知识点】：4.3【参考分】10【难易度】：D【答案】：用气压作为铅直坐标变量的坐标系称为坐标系，大气的静力平衡性质是建立坐标系的物理基础。坐标系的主要优点是：（1）坐标系中的大气运动方程组具有较简单的形式，例如气压梯度力项成为线性项，连续方程，成了一个诊断方程。（2）坐标系适合日常气象业务工作的需要，采用 坐标系方程组进行诊断计算与分析十分方便。坐标系的主要缺点是不能正确地给出下边界条件，难以考虑地形对大气运动的作用和影响。此外，对于小尺度运动不满足静力平衡条件，自然不能用坐标系运动方程组来描述它们的运动规律。49什么是正压大气？正压大气

17、具有哪些基本性质?【知识点】：5.3【参考分】10【难易度】：C【答案】：密度的空间分布只依赖于气压的大气状态称作正压大气。正压大气中等压面、等密度、等温面重合在一起。在静力平衡条件下，正压大气中各等压面相互平行，因而某一等压面在空间的倾斜状态可以代表所有等压面的倾斜状态。正压大气中等压面坡度不随高度变化，因此地转风也不随高度变化。50何谓地转偏差？它对大气运动的演变发展有何重要作用?【知识点】：5.4【参考分】10【难易度】：C【答案】：为了量度实际风偏离地转风的程度，我们将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。有

18、地转偏差时，空气微团才可能作穿越等压线运动，从而引起质量重新分布，造成气压场和风场的变化，所以地转偏差是天气系统演变的一个动力因子；地转偏差对大气运动动能的制造和转换起着重要作用；地转偏差对水平散度和铅直运动也有重要意义。51静力平衡条件下的能量形式和能量关系有何特点？【知识点】：7.3【参考分】10【难易度】：C【答案】： 在静力平衡条件下，一个从海平面延伸至大气上界的铅直气柱中的内能和位能成成正比，其比率近似等于；静力平衡条件下，为了保持总能量守恒性质，动能必须重新定义为水平速度的；静力平衡条件下，动能与全位能之间的转换是通过冷暖空气的垂直运动来实现的。五、推导证明题52由质量守恒原理出发

19、，直接推导出Z坐标系中的连续方程。【难易度】：C【参考分】：10【知识点】：2.3【答案】：在Z坐标系中令 由于物质体积元在运动中质量守恒，因此有 将代入上式，即可推得 53如果大气是正压的，证明静力平衡条件下地转风不随高度变化。【难易度】：B【参考分】：10【知识点】：5.3【答案】：p坐标系中地转风表达式 上式对p微分有 利用静力平衡方程可得若大气是正压的，等压面与等温面重合，则，由此证得，故地转风不随高度变化。54如果大气是正压的，证明静力平衡条件下水平气压梯度力不随高度变化。【难易度】：B【参考分】：10【知识点】：5.3【答案】：证明：p坐标系中水平气压梯度力的表达式为 上式对p微分有 利用静力平衡方程可得若大气是正压的，等压面与等温面重合，则，由此证得，即水平气压梯度力不随高度变化。55P坐标系中的水平运动方程为推导涡度方程，并说明涡度方程中各项的物理意义【难易度】：C【参考分】：10【知识点】：6.6【答案