《天气学诊断分析I》教学大纲

1、天气学诊断分析I Synoptic Diagnostic AnalysisI一、课程基本情况课程类别：专业任选课课程学分：3学分课程总学时： 48 学时，其中讲课：36学时，实验（含上机）： 12 学时课程性质：选修开课学期：第5学期先修课程：天气学原理、中国天气、动力气象、天气学分析基础，典型天气过程分析，气象程序设计和绘图等适用专业：大气科学专业教 材：周军，天气学诊断分析，我校自编教材， 1986年。开课单位：大气科学学院 天气学系二、课程性质、教学目标和任务天气学诊断分析是利用各种实测资料并结合热力和动力学方程，对天气演变过程中一些常用物理量进行定量计算和分析，了解各种物理和动力过程的

2、相对作用，揭示和加深对大气运动内在规律认识的一种手段和方法。该课程是大气科学专业本科生的任选课程，主要介绍常见的温湿特征参量和动力学参量，流函数和势函数，水汽和涡度收支以及稳定度的计算。通过本课程的学习使学生掌握这些物理量的具体计算的方法，并对计算结果结合所学天气学知识进行合理分析。该课程理论和实验教学并重，是本专业学生在毕业论文设计和今后的科研和业务工作中必须掌握的基本技能。三、教学内容和要求第一章客观分析和有限差分方法 （6学时）（1）了解天气学诊断分析的概念及其应用（2）了解常用的客观分析方法:有限元法和逐步订正法等（3）掌握简单有限差公式及其精度（4）掌握拉普拉斯算子的差分格式及其精度

3、（5）了解雅可比算子差分公式及其精度重点：（1）有限差分方法的基本出发点，差分基本原理（2）常用差分公式难点：计算精度、误差及其对结果的影响第二章温湿特征参量的计算 （6学时）（1）熟练掌握温湿参量的概念及其计算（2）熟练掌握抬升凝结高度的概念及计算（3）了解温湿特征参量在天气诊断中的应用（结合实例分析）（4）了解参量的偏差及计算中单位的问题重点：（1）各种温湿特征参量的概念及其计算公式（2）用迭代法求取Td，TL及PL（3）相当位温的定义和计算（4）温湿特征参量在天气诊断中的应用难点：（1）温湿特征参量的差异及应用（2）计算中物理量单位的选取第三章运动学特征参量的计算 （6学时）（1）掌握地

4、转风和地转风涡度的计算（2）掌握水平风速的分解和实测风涡度、水平散度的计算（3）熟练掌握运动学方法计算垂直速度及常用的散度和垂直运动的修正方案（4）了解热力学方法求垂直速度（5）理解运动学特征参量在天气诊断中的应用（结合实例分析）重点：（1）各种常用运动学特征参量（涡度，散度和垂直速度）的概念及在不同坐标系中的表达式及其计算（2）运动学方法计算垂直运动的原理、公式、误差来源以及订正方案（3）运动学参量在天气诊断分析中的应用难点：各种修正方案的物理意义运动学参量在天气诊断分析中的应用第四章由风场计算速度势、流函数和高度场 （6学时）（1）掌握速度势、流函数的概念及公式（2）理解并掌握计算速度势和

5、流函数时的边值问题（3）熟悉并掌握用张弛法求解势函数和流函数（4）了解由风场计算位势高度（5）了解流函数和势函数在天气诊断分析中的应用（结合实例分析）重点：（1）流函数、势函数的概念和表达式，计算方法（2）流函数、势函数计算时边界条件的处理（3）用张弛法求解势函数和流函数的原理及公式步骤（4）流函数和势函数的应用难点：迭代法求解流函数和势函数第五章大尺度水汽、涡度收支的计算 （8学时）（1）了解并掌握可降水量、水汽通量和水汽通量散度的概念及计算（2）了解并掌握大尺度涡度、散度收支计算（3）了解水汽通量及其散度，水汽收支，涡度和散度收支在诊断分析中的应用（结合实例分析）重点：（1）可降水量，水汽

6、通量、水汽通量散度的概念、表达式和计算（2）大尺度涡度收支的计算（3）水汽通量及其散度，水汽收支，涡度和散度收支在诊断分析中的应用难点：水汽通量及其散度，水汽收支，涡度收支在诊断分析中的应用第六章稳定度的计算 （4学时）（1）了解并掌握几种常用的稳定度指数的概念及计算（2）了解稳定度指数在天气诊断分析中的应用重点：（1）几种常见稳定度指数的概念和表达式（2）稳定度指数的应用难点：稳定度指数的应用四、课程考核（1）作业和报告：作业： 4次，实习报告：1 篇；（2）考核方式：闭卷考试（3）总评成绩计算方式：（平时成绩20%，实验成绩30%、期末考试成绩50%综合计算）（4）其他： 在讲课过程中要求

7、学生阅读一定的文献，了解诊断分析的在科研中的应用五、参考书目（1）丁一汇，现代天气学中的诊断分析方法，中国科学院大气物理研究所， 1984年。（2）董晓敏,田盛培，天气诊断分析方法简介，气象出版社， 1986年。（3）陶祖钰 谢安编著，天气过程诊断分析原理和实践，北京大学出版社， 1989年。 （4）丁一汇编著，天气动力学中的诊断分析方法(第一版)，科学出版社， 1989。 （5）Dusan Djuric, Weather Analysis，Prentice Hall， 1994.（6）James R. Holton,An Introduction to Dynamic Meteorology，Academic Press