文档介绍：《动力气象学》电子教案-编著、主讲:成都信息工程学院大气科学系李
第四章地转适应过程
§1 地转偏差与地转适应过程
§2 天气变化过程的阶段性
§3 地转适应的机制
§4 地转适应的尺度理论
重点:适应过程和演变过程的特点,地转适应的机制。
§1 地转偏差与地转适应过程
'
定义:实际风与地转风的矢量差,VVV=−hg ()
1) 地转偏差与加速度的关系
由 p 系水平运动方程:
dV
h =−∇φ−f kV × ()
dt ph
利用 k ×() 得:
dV
h ×=−∇×−kkfkVkφ× × ()
dt ph()
1
∵Vk=−∇φ× ()
gpf
dV
∴ h ×=kfVfVfV −=−' ()
dt gh
1 dV
∴Vk' =−h × ()
fdt
⎧' 1 dv
⎪u =−
⎪ f dt
⎨()
1 du
⎪v' =
⎩⎪ f dt
物理意义:地转偏差由水平加速度造成,即由水平气压梯度力与科氏力的不平衡引起。
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《动力气象学》电子教案-编著、主讲:成都信息工程学院大气科学系李
图 地转偏差
2)地转偏差与垂直运动的关系
由 p 系连续方程:
∂∂∂uvω
++ =0 ()
∂∂∂xyp
p
再()dp 得:
∫p
0
p ⎛⎞∂∂uv
ωω()pp=−( ) + dp
0 ∫p ⎜⎟
0 ⎝⎠∂∂xy ()
'' ''
pp⎛⎞∂∂uv ⎛⎞⎛⎞∂∂uv p ∂∂ uv
=−+ω()pdpdpdpgg −+=−+
0 ∫∫pp⎜⎟⎜⎟⎜⎟∫ p
00⎝⎠∂x ∂ y⎝⎠⎝⎠∂∂ xy 0 ∂∂ xy
其中设ω()p0 =0。并且 f=const 时,地转风的散度为零。所以,大气的垂直运动主要是由偏差风引
起的。因此,也可以认为天气系统的变化是由地转偏差引起的。
3)地转偏差与动能变化的关系
Vh ⋅() 式:
dV
VVfVkV⋅=−⋅∇−⋅×h φ()
hhphhdt ()
d ⎛⎞V 2
h =⋅V fk × V = fk ⋅ V × V = fk ⋅⎡ VVsin( V , V ) k⎤()
⎜⎟hg()() ghghgh⎣⎦
dt ⎝⎠2
dK
∴= fVVsin V , V ()
dt g hgh()
当夹角大于 0 时,Vh 偏向低压,气压梯度力做正功, K ↑。当夹角小于 0 时,Vh 偏向高压,气压
梯度力做负功, K ↓。所以,地转偏差对于水平动能的制