南京大学大气科学Chap3.pdf

动力气象学 授课教师：张熠 大气在运动过程中,风场和气压场均在变化,但风场与气压场 基本维持地转平衡,此运动称为准地转运动. 500hPa 准地转运动中存在地转偏差 850hPa 为什么研究准地转运动？ • 数值天气预报的发展是20世纪大气科学的一个重要进展，这也是动力 气象学一个重要的应用成就。 • 1922年英国理查逊第一个对大气运动方程用差分法求解，尝试制作数 值天气预报。由于观测站网的密度和资料的精确度不够，用的又是完 全的原始方程组，加之所取的时间和空间的间距不合适，使计算出现 不稳定，导致预报试验失败，但它却为后来开展数值预报积累了经验。 • 1946年发展起来的电子计算机，使得通过数值求解大气动力方程开展 数值天气预报成为可能。 • 随着长波理论的发展，为了预报长波的变化情况，提出了尺度分析理 论，从而建立了大气运动的准地转模型。 • 1950年，美国查尼、挪威菲约托夫特和美籍匈牙利人诺伊曼用准地转 正压模式，在一台最早的电子计算机 （ENIVAC ）上成功地作出了北美 地区500 百帕等压面高度场的24 小时预报，这是世界上第一张数值天 气预报图，标志着天气预报能够从经验估计变成客观的、定量的预报， 使天气预报真正变成了一门科学 It Began with a Vision: L.F. Richardson’s “ Forecast Factory” Weather Prediction by Numerical Process, Cambridge University Press It Began with a Computer: ENIAC Charney, Fjortoft, and von Neumann (1950) • Numerically integrated the barotropic vorticity equation • 736 km resolution • 24 hour forecast • Encountered nonlinear instability (later solved by Norm Phillips) • Did exploratory work on baroclinic equations The Computational Grid 为什么研究准地转运动？ 准地转运动可用来描写大型天气的演变过程 • 理论意义：加深理解天气系统的动力演变 • 实际意义：数值天气预报的基础 Questions ?? • 准地转性是地球大气大尺度运动固有的物理特征吗？ • 准地转特征是否能被破坏？ • 一旦被破坏，是否能通过自身调整回准地转态？ 地转适应 •准地转 •准地转 •非地转 地转偏差 地转偏差 演变过