天气学第一章.pptVIP

小立方体的质量为ρδx δy δz，在δt时间内质量的变化为： （1）=（2） 第六十一页，共一百三十一页，2022年，8月28日 由（1.34）可推出： 第六十二页，共一百三十一页，2022年，8月28日 流体为不可压缩时，即密度不变： 第六十三页，共一百三十一页，2022年，8月28日 流体为不可压缩时，连续方程变为： 第六十四页，共一百三十一页，2022年，8月28日 四、状态方程 P=ρRT 第六十五页，共一百三十一页，2022年，8月28日 五、热力学能量方程： 热力学第一定律：系统的内能变化等于加入系统的热量于系统对环境作功之差。 压力对单位质量空气的作功率； 此式代表了热能和机械能之间的转换，反映了大气动力过程与热力过程的相互联系。正是这种相互联系和转换过程使得太阳能可以驱动大气运动。 第六十六页，共一百三十一页，2022年，8月28日 §1.3大尺度运动系统的控制方程 一、尺度分析和大气运动系统的分类 1.尺度分析 定义：尺度分析是针对某种类型的运动估计基本方程各项量级的一种简便方法。 本章尺度分析的目的：对基本方程进行简化，从而得到大尺度系统的控制方程 简化要领：保留大项，略去小项 第六十七页，共一百三十一页，2022年，8月28日 2.尺度分析的步骤 （1）确定方程中各场变量的特征值 特征值或特征尺度：表示特定类型的运动（如大尺度运动或中小尺度运动）的空间范围和时间区间的物理量或其他特性的一种尺度。 （2）用特征值比较方程中各项的大小 例： 第六十八页，共一百三十一页，2022年，8月28日 3.大气运动系统的分类 行星尺度 大尺度（天气尺度） 中尺度 对流或小尺度 104km 103km 102km 10km 第六十九页，共一百三十一页，2022年，8月28日 第七十页，共一百三十一页，2022年，8月28日 4.大尺度系统的各场变量的特征尺度 V～10m/s (u,v) t～L/V～105s-1 W～10-2m/s 2Ωsinφ0=2Ωcosφ0 =f0=10-4s-1 L～106m ν～10-5m2s-1(粘滞系数) H～104m g～10ms-2 T～102K δhT～10K Δp/ρ～103m2s-2 γd -γ～3×10-3K m-1 R=2.87×102m2/(s2K) δp/p～10-2 Cp=1004m2s-2K-1 R/Cp～0.29 Δhρ=10 -2103gm-3 ρ～103gm-3 1hPa=102103gm-1s-2 第七十一页，共一百三十一页，2022年，8月28日 二、基本方程的简化方法 1.零级简化方程 零级简化：保留方程中数量级最大的各项，而其他项都略去不计。 2.一级简化方程 一级简化：除保留方程中数量级最大的各项外，还保留比最大项小一个量的各项。 第七十二页，共一百三十一页，2022年，8月28日 水平运动方程的尺度分析 X分量 2 第七十三页，共一百三十一页，2022年，8月28日 零级简化方程： 第七十四页，共一百三十一页，2022年，8月28日 三、大尺度系统运动方程 由表1.4～1.7得来 第七十五页，共一百三十一页，2022年，8月28日 §1.4 P坐标系中的基本方程组 一、位势和位势高度 二、P和Z坐标转换关系 三、 P坐标系的连续方程 四、 P坐标系的运动方程 五、 P坐标系的的热力学能量方程 六、P坐标系中的大气运动基本方程组 第七十六页，共一百三十一页，2022年，8月28日 一. 位势、位势米、位势高度 位势（重力位势，geopotential):单位质量 空气从海平面上升到高度Z克服重力作的功 0 0 Z 第七十七页，共一百三十一页，2022年，8月28日 当Z=1米时，f=9.8焦耳/千克， 定义：1位势米= 9.8焦耳/千克，并定义 为位势高度 第七十八页，共一百三十一页，2022年，8月28日 极地 赤道 等位势面 等高面 重力小 重力大 第七十九页，共一百三十一页，2022年，8月28日 第八十页，共一百三十一页，2022年，8月28日  (x,y,z,t) (x,y,p,t) x y Z,-P P=rRT, r=P/RT 第八十一页，共一百三十一页，2022年，8月