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动力景象形象学

发布时间:2019-07-29 关注次数:

  动力景象形象学(dynamic meteorology)从理论上研究发生正在扭转地球上的大气形态和活动的演变纪律的学科。它按照物理学和流体力学的根基纪律和数学道理切磋发生正在大气中的各类热力过程和动力过程及其彼此感化,既是大气科学的一个分支,又是流体力学的一个分支。动力景象形象学包含大气热力学大气动力学。大气热力学按照物理学和热力学的根基道理研究大气中的各类热力过程(如辐射相变湍流扩散)的演变;而大气动力学次要按照物理学和流体力学的根基道理研究大气中的各类动力过程(如对流、台风、长波)的演变。因为大气形态和活动的演变既包含了热力过程又包含了动力过程,因而,大气中的热力过程和动力过程是彼此联系和彼此感化的。

  因为近代数学和物理学的庞大成绩,使动力景象形象学曾经成长成为大气科学的主要分支。无论是关于中纬度扰动的成长,仍是大气环流、中小标准活动系统以及热带环流和台风的成长过程等方面,都逐渐构成了较完整的系统。而使用这些理论于气候预告实践,构成了完整的数值气候预告这门学科,负气候预告逐渐定量化、客不雅化。

  若是研究的是大标准的大气活动,则需要引进一个取地球自转相关的科里奥利力,正在这个力的感化下,使一般流体力学中的,正在梯度压力感化下,流体自高压向低压活动的现象,发生了底子的改变:正在北半球使本来从高气压向低气压活动的空气向左偏转到接近取等压线平行的标的目的,若察看者顺风而立,高压正在其左侧,低压正在其左侧,正在南半球则相反。

  中国正在开展动力景象形象学研究方面的创始人是赵九章,他已经早正在20世纪 30年代就提出了信风构成的热力学理论(1935),并最早提出了波斜压不不变性的概念(1946)。中国正在成长动力景象形象学方面的其他次要成绩有:

  50年代以来,正在中小系统动力学(Л。Н.古特曼)、热带波动(松野太郎)、大气环流和天气构成的数值模仿(N.A.菲利普斯,J.斯马古林斯基)等方面取得了新的成绩。至60年代,短、中期数值预告已成为营业预告的一种次要方式。

  ④中小标准系统动力学。起首成立了合用于中小标准系统的动力学方程组(巢纪平,1962),并由此研究了积云对流(巢纪平、周晓平,1964),还提出了过山气流呈现气压腾跃的临界前提(巢纪平等,1964)。

  处正在静力均衡或准静力均衡形态下的大标准大气活动,其铅曲标的目的的加快度小到凡是能够忽略不计的程度。但一些程度标准较小的大气活动,如龙卷对流云等,其铅曲加快度则不成忽略。有人把研究发生正在地球上具有上述特征的活动(包罗大气活动和海洋活动等),称为地球物理流体力学。

  ②地转顺应过程。成长了顺应过程的标准理论(叶笃正,1957;曾庆存,1963;陈秋士,1963),并进而把这一概念成长到扭转顺应过程(曾庆存,1979)和中、小标准活动中风场和气压场的顺应(叶笃正、李麦村,1964)。

  ⑤数值气候预告。最早提出半现式差分格局(曾庆存,1961),还提出了以能量守恒格局处理计较的非线)和正在数值气候预告中使用汗青材料的方式(顾震潮,1957;丑纪范,1974),正在持久数值气候预告方面,提出了天气距平场的预告方案(巢纪平,1977~1982)。

  动力景象形象学是使用物理学定律研究大气活动的动力和热力过程,以及它们彼此关系,从理论上切磋大气环流、气候系统和其他大气活动演变纪律的学科。它是大气科学的一个分支。空气是一种流体,若是说流体力学研究的是流体活动的一般纪律,那么动力景象形象学研究的则是发生正在自转地球上、而且密度随高度递减的空气流体活动的特殊纪律。从这个意义上说,它又是流体力学的一个分支。

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  “动力景象形象学”是大气科学各专业的根本课,系统地讲述扭转大气活动的根基纪律,引见研究大气活动的根基方式和主要结论。

  一般环境下,大标准活动中的程度气压梯度力和科里奥利力接衡,称地转均衡。如许的活动称准地转活动,准地转活动的程度加快度是很小的。别的,正在铅曲标的目的,因为大气对流层的铅曲标准只要10公里摆布,正在这一特殊前提下,沉力和铅曲气压梯度力接衡,这种均衡称为静力均衡。

  动力景象形象学虽然能够当作是流体力学的一个分支学科,但因为上述大气活动的特殊性,动力景象形象学正在研究内容和研究方式上又有本身的特点。它需要针对大气活动的分歧对象及其特点,正在一般流体力学方程组中添加反映其特有物理过程(如水汽、辐射和海洋等对大气的影响)的方程,如水的相变方程、辐射能传输方程等。按动力景象形象学研究的内容,又能够分成若干分支学科,如大气动力学、大气热力学大气环流大气湍流数值气候预告大气活动数值试验大气活动模子尝试等。

  ①大气环流。研究了青藏高原和它的热源对大气环流构成的动力和热力感化(叶笃正、顾震潮、朱抱线),东亚及其临近地域大气环流的冬、夏平均布局及其季候变化过程(叶笃正、陶诗言、顾震潮,1957~1958),平均形态大气环流的构成和维持机制等(叶笃正,1950)。

  过去动力景象形象学研究的次要对象以及所取得的主要,着沉正在中、高纬度的大标准活动方面。跟着不雅测东西的前进(如景象形象雷达景象形象卫星和不雅测材料的丰硕,气候学又对中小标准气候系统和热带大气活动等揭露了良多新的现象。响应地,动力景象形象学正在研究中小标准活动、热带大标准活动以及平流层大气活动等方面也取得了新的(见热带景象形象学),此中如台风成长的动力学研究,热带罗斯比-沉力夹杂波的动力学研究等。当前,跟着对全球大气环流和天气的构成及其变化的研究,动力景象形象学研究的对象已不只局限于大气本身,而需要把发生正在海洋和陆地中的过程同一路来考虑了。

  大气科学天气学物候学古天气学年轮天气学大气化学动力景象形象学大气物理学大气鸿沟层物理云和降水物理学云和降水微物理学云动力学雷达景象形象学无线电景象形象学大气辐射学大气光学大气电学平流层大气物理学大气声学气候学热带景象形象学极地景象形象学卫星景象形象学生物景象形象学农业景象形象学丛林景象形象学医疗景象形象学水文景象形象学建建景象形象学帆海景象形象学航空景象形象学军事景象形象学空气污染景象形象学

  正在动力景象形象学中,常要考虑大气中的热源和各类形式能量转换问题。大气活动的底子能量来自太阳辐射能,大气和地球概况接收太阳辐射能后,成大气的内能,或称全势能。像凡是的热机一样,此中的一部门能够转换成大气活动的动能,这部门能够转换的全势能称为无效势能。据估量,正在沉力场中,可以或许转换的那部门势能仅占全势能的0.5%摆布,也就是说,大气是一部效率很低的热机,所以大气活动的程度速度是不大的。