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作业习题（作业与思考题分十章）

第一章绪论

1.系统分类的作用是什么?

举例说明大气中存在的各种天气系统。

2.天气包含哪些现象?

可定量化的要素是哪些?

3.天气和气候是怎样定义的?

4.天气与气候有什么关系?

知道过去的、现在的和未来的天气和气候信息对我们的生产和生活有什么作用?

5.对流层大气有哪些基本的特征?

6.研究天气学需要用到哪些传统学科的基础知识?

天气学与动力学的关系怎样?

天气学怎样走进人们的生活?

7.什么叫专业气象服务?

什么叫气象经济学?

8.对地面附近的天气系统和对流层中、高层大气扰动，有哪些水平尺度与时间尺度匹配的天气系统?

它们之间有什么关系?

9.描述大尺度天气学与大尺度天气动力学，中小尺度天气学与中小尺度天气动力学，以及大气湍流等方面的关系。

10.天气学的基本原理包括哪些方面?

11.制作天气预报用到哪些方法和手段?

12.有哪些地图投影方法?

13.天气图的种类有哪些?

14.怎样分析等压线、等高线和等温线?

15.怎样分析流线?

16.地面天气图有哪些要素?

高空天气图上有哪些要素?

17.日常天气预报中有哪些内容?

18.现在人们可以从哪些媒体上获得天气信息?

19.什么叫滚动预报?

20.天气学的发展有哪些阶段?

天气学发展的前景怎样?

21.学习天气学需要具备哪些学科的基础知识?

它在国民经济发展中有哪些应用?

22.为什么我国很多气象台站冬半年与夏半年用的地面天气图底图范围不同?

第二章基础理论

1.等引力位势面与重力位势面之间有什么关系?

2.为什么气压随高度的降低在冷空气中比在暖空气中快?

3.解释为什么地面天气图上要用海平面气压?

4.重力位势是怎样引进的?

5.大气运动方程中哪些项是非线性项，哪些项是线性项?

6.气象学问题的研究中常用的热力学第一定律形式是怎样的?

7.写出气压坐标下大气运动方程的形式，与高度z坐标方程有什么不一样?

8.由大气热力学方程如何做出局地的日平均和日最高、最低气温预报来?

9.利用厚度方程可以讨论等压面形势的垂直变化和水平温度分布之间的联系，给出几种气压系统与温度场的配置关系。

10.天气尺度的大气运动存在哪些平衡关系?

11.地转风关系在怎样的条件下满足?

在画什么地方的天气图时要考虑地转风关系?

12.解释为什么北半球上层等压面图上平均高度向北降低?

13.梯度风是在哪三个力的平衡下得出的?

为什么高压对应的风小，低压对应的风大?

14.在自由大气中什么力导致了大气的运动?

15.描述天气动力学中尺度分析的基本原理。

16.在高空图上解释为什么等高线密集的地方风速大，而等高线稀疏的地方风速小?

17.为什么在赤道上观测不到地转风?

18.为什么两半球中纬度自由大气吹西风?

19.描述北半球和南半球风是怎样绕着地面和高层高压与低压吹的?

20.画出风随高度做顺时针转动和逆时针转动对应的气流相对本站的平流性质。

21.哪些力影响空气的水平运动?

22.解释摩擦作用是怎样影响风速和风向的?

23.为什么近地面风在下午特别强?

24.什么叫变压风，它与地面天气图上三小时等变压有什么关系?

25.为什么气流在低压中心附近有向低压中心辐合的分量，高压中心附近有辐散的分量?

26.在自然坐标系中，垂直涡度分量

由哪两个部分组成?

27.给出上层大气散度、中层大气涡度和地面天气系统之间的对应位置关系。

28.解释什么叫“补偿原理”和“准无辐散层”?

29.用“槽线方程”说明哪些因素影响槽脊的移动速度?

30.为什么地面高低压闭合系统的上空气流具有波动的特性?

用图示描述它们之间的关系。

31.用位涡守恒定理解释西风气流过山后背风槽的形成。

32.在地面涡度变化方程中哪几项影响系统的发展?

33.给位势倾向方程和

方程以相关影响的物理解释。

34.什么样的大气是正压大气?

什么样的大气是斜压大气?

35.给出斜压天气系统发展的例子。

36.描述北半球地转风与气压场关系和热成风与等温线之间的关系。

37.大气长波是在满足哪些条件下推导出来的?

38.长波移动速度与哪些因子有关系?

39.热力不对称气压系统轴线在温压场什么情况下向西倾斜？

什么情况下向东倾斜?

40.如果地球停止旋转，地球涡度的作用怎样?

此时气块的绝对涡度怎样?

第三章大气环流

1.根据全球观测资料如何得到大气环流的概貌?

又如何得到大气环流的异常?

2.Hadley时代提出单圈环流的依据是什么?

3.环流实验能够模拟大气环流现象中的哪些特征?

4.青藏高原对西风带有什么影响？

对我国天气和气候有什么影响?

5.天气预报为什么常常发布的是概率预报？

哪些预报是确定的？

哪些预报是不确定的?

6.描述气候与太阳辐射，气候与洋流，气候与内陆地形分布等的关系。

7.阐述海气是怎样相互怎样的？

ENSO循环怎样影响全球气候的年际变化?

8.全球存在哪些大气活动中心？

它们在地区气候季节变化中的作用是怎样的?

9.极涡怎样影响中低纬度地区的天气和气候?

10.南北半球存在哪些气候带，怎样形成的?

11.在低纬度地区和中纬度地区角动量的维持依靠怎样的输送机制?

12.青藏高原随季节变化的热力特征是怎样改变大气环流的?

13.用热成风原理解释高原南侧西风减弱与北侧的西风加强以及当高原成为一个巨大的热源时高原南侧西风消失而为东风所取代的情况。

14.与青藏高原热力和动力因素有关概括出的三种级别的环流有哪些基本的特征?

15.解释为什么高原上近地面层有如此多的低值系统,而高层只有大的单一系统?

16.解释平均的地面气压系统是怎样随季节变化的?

17.解释为什么在地球上Hadley环流是不可能从赤道到极地的?

18.解释大气环流与海洋环流之间的关系。

19.列出3-4个重要的海气相互作用过程。

20.什么条件对海洋上翻的出现是必要的?

21.ENSO形成后的气压异常和海温异常分布的格局怎样?

LaNina形成时的太平洋风场和对流情况怎样?

22.描述全球气候的基本特征。

23.地球和大气之间是怎样满足角动量平衡的?

24.描述大气中的主要经向环流圈以及青藏高原的存在对平均环流的影响。

第四章气团与锋

1.影响我国的有哪些气团活动?

2.什么叫气团变性?

3.给出锋面附近的热力学和动力学特征?

4.锋有哪些分类方法?

5.高空锋与地面锋的主要区别是什么?

6.锋面附近温度和位温场的水平特征和垂直分布特征怎样?

7.锋面附近气压场和风场有哪些特征?

8.描述地面图上锋面的分析方法。

9.描述地形对锋面的影响。

10.锋附近垂直运动产生的原因有哪些？

如何估计?

11.冷锋附近、暖锋附近、锢囚锋附近和准静止锋附近的三小时变压分布怎样?

12.各类锋面附近的云系分布和天气怎样?

13.地面图分析的实际工作中哪些天气现象及要素场的变化能够说明是锋生的，还是锋消的?

14.讨论在我国的冷锋锋生和暖锋锋生的情况。

15.列出影响我国气团的气温和湿度特征。

16.为什么冬季气团发展的比夏季的强烈？

17.怎样依靠高空图上的温度场分布确认地面锋的位置?

18.怎样判断地面上的锋生?

19.影响锋生、锋消的物理因子有哪些，给出表达式。

什么样的流场形式最有利于锋生?

20.解释为什么当冷锋或锢囚锋接近观测站时气压会降低?

21.描述冷锋附近、暖锋附近、锢囚锋附近和准静止锋附近的云型分布。

22.描述倒槽锋生的天气特征。

23.位于60N的地面锋，锋后冷气团为NE风5m/s，锋前暖气团为WS风10m/s，冷空气的温度为-5C，暖空气的温度为0C，试求东北-西南走向的锋面坡度。

第五章气旋

1.给出气旋的定义和气旋的分类。

2.南方气旋与北方气旋有什么区别?

3.描述经典气旋模型中的天气分布。

4.描述准静止锋上锋面波动即气旋发展的不同阶段。

5.从500百帕的环流形势描述气旋发展的过程。

6.描述冷锋进入倒槽暖锋锋生的过程。

7.描述高层西风气流波动与地面气旋及天气分布的位置配置。

8.有哪些形式的气旋再生过程?

9.如何从卫星云图上判断气旋的发展过程?

10.我国主要有哪些气旋活动?

11.发生在我国的气旋会导致哪些天气?

12.描述气旋的发展的能量源。

13.为什么气旋锢囚后会消亡?

14.描述我国哪些地方最有利于气旋的形成和发展?

15.怎样的高层环流有利于气旋的发展?

16.为什么中纬度低压区随高度向西倾斜?

17.为什么气旋入海后还会得到发展?

18.为什么我国西南地区会形成西南涡?

19.我国东北涡是怎样形成的?

对应怎样的天气?

20.我国冬季的气旋活动是怎样影响沙尘天气的?

21.锋面气旋天气与锋面天气有什么不同?

22.用什么量可以描述气旋的强弱?

23.用

方程和位涡的观点讨论中纬度气旋的发展。

第六章西风带扰动

1.描述行星锋区南北两侧的气团特征和环流系统。

2.为什么在极地大陆冷干气团与副热带暖湿气团之间常出现多层锋区？

这种多层锋区在哪些地区最为明显?

3.高空急流有哪些基本的特征?

4.极锋急流和大型扰动，极锋急流和地面气压系统之间有哪些联系?

5.高空急流和低空急流是怎样定义的?

它们与天气和环流系统有什么联系?

6.什么是长波，长波槽的温压场结构是怎样的?

7.长波与地面上的哪些天气系统相联系?

短波与地面上的哪些天气系统有联系?

8.长波和短波与大气温度场之间有什么联系?

9.描述低层闭合系统与高层波状流型的关系。

10.大气长波上的散度和涡度分布怎样?

11.什么是西风带的指数循环?

12.阻塞高压的定义是什么?

13.阻塞高压维持和崩溃消失的条件是什么?

14.阻塞高压与一般反气旋有什么区别?

15.在我国有哪些系统是切断低压形成的?

切断低压的形成及其天气学意义如何?

16.给出寒潮的定义。

17.在我国哪些天气系统的变化会导致寒潮的暴发?

18.影响我国的寒潮路径有哪些?

影响我国的寒潮灾害有哪些?

19.围绕纬带绘制高层大尺度波动与地面大型高低压系统示意图。

20.解释极锋是怎样影响极锋急流形成的?

21.描述角动量守恒是怎样扮演了对急流形成起重要角色的?

22.为什么极锋急流在冬季比夏季强?

23.什么条件导致了低空急流的发展?

夏季低空急流是怎样影响我国天气的?

24.为什么上层西风带中的长波不同于短波?

25.为什么上层低压与地面低压变得垂直后使地面风暴趋于填塞?

26.为什么极锋急流影响气旋波的形成?

27.为什么极锋急流与极锋位置一致?

哪些位置有利于气旋波的发展?

28.用图说明,在北半球为什么地面高压向东南方向移动，而地面低压向东北方向移动?

29.阻塞形势出现时环流型是高指数还是低指数，指数循环的天气学意义是什么?

30.阻塞高压是如何形成和崩溃的，起主要作用的因素是什么?

第七章中尺度系统

1.什么是中小尺度天气和中小尺度天气系统?

2.天气系统之间存在怎样的尺度关系?

3.中小尺度天气系统有哪些基本的特征?

4.中小尺度天气系统的垂直速度量级、散度量级是多少?

5.对流发展的热力和动力条件有哪些?

6.叙述雷暴高压的形成和结构。

7.从哪些方面认识飑线?

8.冰雹云的形成有哪些环境条件?

9.描述龙卷的一般特征。

10.中尺度雨团有哪些基本的特征?

11.对流性天气的发生与哪些条件有关?

12.哪些大尺度环境背景对对流性天气发生有利?

13.描述雷暴发展的不同阶段。

为什么雷暴多发生在下午?

14.什么是多单体雷暴?

15.为什么极地纬度很少有雷暴发生?

16.解释锋前飑线的形成。

17.飑线与锋有哪些区别?

18.解释云-地闪电。

为什么雷暴时人在树木底下危险?

19.为什么预报员夏季预报用语多用“局部地方有时有雷阵雨”?

20.给出龙卷风水平尺度、风速和移动速度等的基本统计。

21.龙卷会造成哪些天气灾害?

22.重力波如何产生，对天气带来什么影响?

23.中尺度天气分析方法的主要特点是什么?

24.叙述热雷暴预报的要点。

25.举例说明对流性天气产生的有利大尺度天气形势。

26.哪些系统能够成为龙卷风的母体?

27.描述Doppler雷达是怎样测量雷暴中风场的?

第八章季风

1.用“热－风－雨”的关系解释海陆风及对流降水的日变化形成过程。

2.给出Ramage（1971）总结的季风定义。

3.对季风区天气直接有影响的主要大尺度天气系统有哪些?

4.在亚洲可以分为哪几个季风区?

其降水有哪些特色?

5.为什么我国气象学家对季风研究极为重视?

6.亚洲地区哪些国家受季风的影响?

7.为什么全球最强的季风发生在亚洲?

8.描述季风形成的原因，太阳辐射纬度变化、海陆和地形对季风的作用。

9.如果全球为海洋覆盖或大陆覆盖，大气环流会是怎样的?

10.在北半球的夏季，亚洲大陆为热低压和南半球存在冷高压的时候，为什么低层大气的气流不直接由高压指向低压跨越赤道?

11.影响我国夏季的季风气流是怎样的?

12.亚洲季风暴发的季节进程怎样?

13.南海季风暴发有什么特色?

14.南海季风暴发对东亚季风降水有什么影响?

15.南亚季风降水与东南亚季风降水有什么不同特色?

16.南亚季风与东亚季风之间有什么样的联系?

17.东亚冬季风的气候特点是什么?

18.亚洲-澳大利亚季风与哪些大气环流系统有联系?

19.全球存在哪些主要的季风区?

用哪些量可以表征季风的存在?

20.讨论哪些因素对南亚的夏季风和冬季风有贡献?

21.什么是季风的年际变化?

22.季风还存在年代际变化吗?

23.在亚洲地区哪些环流系统直接影响季风的推进和季风降水量的多寡?

24.什么叫季风环流圈？

它与Hadely环流圈是否一样?

25.试述索马里急流的形成及其对亚洲天气的影响。

26.解释海陆风和山谷风的形成。

第九章低纬度系统

1.低纬度天气系统与中高纬地区的天气系统有哪些不同?

2.低纬度天气系统形成的能量主要来源与中高纬地区的有哪些不同?

它们的动力学特征有什么不同?

3.赤道辐合带是怎样形成的?

赤道辐合带上活跃着哪些天气尺度的系统?

4.解释副热带高压的形成。

5.在我国常用哪几个量来表示副热带高压的变动?

6.西太平洋高压脊附件风的分布特点是怎样的?

7.世界气象组织（WMO）对不同强度的热带气旋是怎样分类的?

8.描述台风的基本结构。

9.热带气旋的形成需要哪些条件?

10.热带气旋形成的能量来源是什么，形成的物理机制是什么？

11.哪些因素影响台风的移动?

台风在副高南侧、北侧和脊线上的受力分析和移向怎样？

12.哪些因素影响台风的消亡?

13.环境场对台风降水有什么样的影响?

14.南亚高压东西振荡过程受哪些因素的影响?

15.描述东风波与西风带波动的不同。

16.解释正压大气与斜压大气的不同。

为什么斜压波动很少发生在热带地区?

17.为什么在热带地区分析流线，而不是等高线?

18.全球不同地区热带风暴有哪些不同的名称?

19.描述热带风暴的水平和垂直结构。

20.描述有利热带风暴形成的低层和高层环流条件。

21.用CISK机制描述热带风暴的形成。

22.为什么台风转向后还会得到发展,或成为温带气旋?

23.为什么台风环流在地形的作用下会诱生出低压?

24.热带风暴与温带气旋有什么不同?

有什么相似?

25.为什么台风形成后多向西北移动?

26.台风发生为什么会有季节性和地区性，分布情况如何?

27.叙述台风云系和天气分布的主要特征。

28.叙述台风的空间温压场结构及流场分布特点，与锋面气旋有什么不同?

29.影响台风移动的内力是什么？

对台风的移动起何影响?

30.如何利用卫星云图判断台风的发生、发展和移动?

31.低纬北半球高层200-100百帕上夏季亚洲上空的主要系统是什么?

32.季风和信风有何区别?

33.西太平洋副高与青藏高压的形成过程有何不同?

34.西太平洋副高活动与我国雨带位置变动有什么关系?

35.解释风暴潮。

第十章中国降水

1.描述降水形成的一般过程。

要产生持续的降水需要怎样的水汽条件?

2.形成暴雨的条件有哪些?

3.形成我国大降水的水汽来源在哪里?

4.如何计算降水率以及如何计算水汽通量?

5.怎样定量计算垂直速度?

如何从天气图上分析上升运动区?

6.描述影响我国短波活动的形势场。

7.描述短波活动对我国天气的影响。

8.切变线和涡在我国有哪些表现?

9.在我国低空急流对暴雨的发生有什么作用?

10.为什么梅雨期降水的预报在我国非常重要?

11.世界上哪些国家关注梅雨期雨量的预报?

12.什么样的环流形势会影响“少梅”、“空梅”、“丰梅”和“早梅”。

近50年来哪些年份出现了丰梅?

13.梅雨期500百帕表现为哪些稳定的环流形势?

14.梅雨期降水的低层大气环流系统有哪些?

15.哪些物理量可以用于诊断梅雨期的降水?

16.梅雨与一般连阴雨的区别是什么?

17.梅雨的出现与阻塞形势有什么关系?

18.我国西南涡的天气影响怎样?

19.描述有利于华南降水的500百帕环流形势。

20.哪些天气系统可以导致华南的强降水?

21.描述华北暴雨的环流特征。

22.为什么在我国南方地区夜雨比较大?

23.描述水分的季风尺度循环和局地水分循环。

24.云滴和雨滴有什么不同?

为什么很少有云滴到达地面?

25.如何由露点-温度差判断降水?

26.描述地形对降水的影响。

27.描述海陆分布对降水的影响。

附件1（2004年期末试题及答案）

2004年《天气学》本科生试题

第一部分：

名词解释（40分）

补偿原理和准无辐散层，

天气与气候，

大气活动中心，

短波－长波－超长波，

涡度与散度，

高空急流与低空急流，

锋生与锋消，阻塞高压与截断低压，锋面与飑线，Hadely环流与Walker环流

第二部分：

问答题（60分）

1.（15）热带气旋（台风）与中纬度西风带中气旋的形成机制有什么不同？

2.（15）台风在副高南侧、副高北侧和副高脊线的位置受哪些力的作用？

移向怎样？

3.（10）用地转风、梯度风和热成风原理描述大气中风场、气压场和温度场之间的关系。

4.（10）“槽线方程”或Rossby波公式是在什么样的条件下得到的？

说明哪些因素影响槽脊的移动速度?

5.（10）我国东部作为受季风影响的地区，天气和气候受哪些系统的影响？

季节变化的过程怎样？

答案－名词解释部分：

（1）补偿原理和准无辐散层

大气可以近似看作不可压缩的。

如果在大气下层有辐散，高层就有辐合来补偿；相反，如果大气下层辐合，高层就会产生辐散。

这就是所谓的“补偿原理”。

这样中层就有散度很小的一层，称为准无辐散层。

在实际大气中，准无辐散层可能不止一层，而且在各地的高度也不同。

对实际资料计算的结果指出，准无辐散层大致在500—600毫巴等压面之间

（2）天气与气候

天气是短时间（几天）内的大气运动及其现象的特征。

这一时间内的大气运动主要是指与人类活动有关的局地风向、风速。

现象也是与人们的生产、生活有关的各种天气现象，如是降水，还要指出降水的量级（小雨、中雨、大雨、暴雨）和降水范围等。

天气一般包含7个基本要素：

气温、气压、湿度、云、降水、能见度和风。

气候的一般定义，概念是一段时间内（１月、１季、半年、１年、10年、百年）天气的总和特征。

这个总和是从统计意义上讲的，它既包含了平均状态，也反映了极端情况，如极端高温和极端低温等。

气候是在特定时间长度下的天气统计特征。

（3）大气活动中心

在冬、夏多年平均的海平面气压场中，存在一些长期的或季节性出现的气压系统，称为大气活动中心。

在北半球冬夏季存在的系统有冰岛低压、阿留申低压、太平洋副热带高压和大西洋副热带高压，这些系统的活动，对广大地区的天气和气候都有重大影响，称为半永久性大气活动中心。

大气活动中心对促使南北和海陆之间热量、水汽和动量之间交换有重要作用，是大气环流及其变化的重要成员。

除了上述半永久性大气活动中心外，在北半球还有蒙古高压或西伯利亚高压、亚洲热低压或印度低压、北美冷高压和北美热低压等4个季节性的大气活动中心。

（4）短波－长波－超长波

西风带波动按其波长可分为三类，即超长波、长波和短波。

超长波的波长在一万公里以上，绕地球１-３个波，呈准静止状态。

长波，也称为Rossby波，波长3000-10000公里，绕纬圈4-7个波，振幅10-20纬距。

短波的波长和振幅较小，移动快，生命期短，多数出现在对流层中下部，往往迭加在长波之上。

（5）涡度与散度

定义涡度为速度的旋度，即

，它表示旋转的程度。

因为大尺度大气运动中垂直涡度远大于水平分量，所以主要考虑垂直分量

，

，

规定反时针旋转，即气旋式旋转对应

为正；顺时针旋转，即反气旋式旋转，对应

为负。

辐散、辐合用一个物理量来度量，从而引入散度的概念。

散度大于零代表辐散流场，散度小于零代表辐合流场。

大尺度大气运动中常考虑的是水平二维散度，即

。

（6）高空急流与低空急流

高空急流是一个强而窄的气流，它集中在对流层上部的对流层顶附近或平流层中，其中心轴向是准水平的，它以强大的水平风切变和垂直风切变为特征，有一个或多个相对风速极大值。

在正常情况下，急流长几千公里，宽几百公里，厚几公里，风速垂直切变一般约为每公里5－10m/s,水平切变一般约为每百公里5m/s。

沿着高空急流轴的方向，如果风速小于30m/s，将不再称之为急流，而被认为是急流的中断现象。

把600百帕以下出现的强而窄的气流称为低空急流。

低空急流常常与暴雨、飑线、龙卷、雷暴等剧烈天气有密切关系，是热量和水汽输送的载体。

这种急流是局部的现象，而且中心风速值一般也达不到急流定义的要求，我国南方把850百帕上风速大于16m/s称为低空急流，它们一般是低空副高西北边缘的强西南风带。

（7）锋生与锋消

锋生是指密度不连续性形成的一种过程，或是指已有的一条锋面，其温度（或位温）水平梯度加大的过程；锋消是指作用相反的过程。

在实际工作中更多地分析锋在地面图上表现的清晰程度和锋附近天气现象、要素场（低槽、气旋性切变、变压差、露点差、气温差、云和降水）特征的变化。

当这些特征表现得比前时刻更明显，锋面附近天气现象也加强时，就称为锋生，反之则称为锋消。

（8）阻塞高压与截断低压

西风带长波脊在发展加强时，往往表现为向北伸展，并在脊中出现闭合等高线，形成暖高中心。

阻塞高压就是这样的暖高压，阻塞高压需要符合的条件是：

要有闭合暖高压中心存在，且处于较高纬度（北纬50o以北），表现南来强盛暖空气被孤立于北方高空；暖高压至少要维持3天以上，在它维持时间内一般呈准静止状态，甚至可以向西倒退；在阻塞高压区域内，西风急流主流显著减弱，同时急流自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再会合起来，其分支点与会合点间的范围一般要大于40－50个经度。

切断低压，又叫冷涡，是指对流层中、上层