或不稳定参数
当S<0或Ri0或Ri>f/a（～1），则发生对称稳定。
（2）
；表示通常的对流不稳定和惯性不稳定。
（3）N2>0，F2>0，大气处于层结稳定和惯性稳定时。
3、切变型不稳定，又称开尔文-亥姆霍兹不稳定波。
平均的水平风的垂直切变是流体不稳定性的源。
但一般所产生的不稳定性并不强，不足以克服静力稳定度。
但在切变异常或稳定热力层结较弱的地点，可以出现不稳定现象并产生一种称作开尔文-亥姆霍兹波（K-H波）的扰动。
判据：
开尔文-赫姆霍兹不稳定发生在里查森数下降至大约0.25的值的时候。
11、热带大气主要有哪些波动？
各自形成的条件和水平结构如何？
（P108）
1）热带大气中存在向东传播的Kelvin波以及向西传播的混合Rossby-重力波；
2）形成条件
对于赤道大气波动的频率方程：
1向西传播的混合Rossby-重力波
有根：
当K值在一定区间范围内，为西传播的混合Rossby-重力惯性内波；
②向东传播的Kelvin波:
对n=-1而言的。
可以求出
它是实际大气中向东传播的Kelvin波。
还有一个根
是虚根，已经舍去。
3）赤道大气Kelvin波与混合Rossby-重力波水平结构上：
Kelvin波的经向速度为零，纬向速度和位势高度扰动关于赤道对称呈现Gauss分布，在赤道上风场和气压场的振幅最大，并且纬向风场和气压场满足
的地转平衡关系。
在赤道上高低压环的左右两侧，风场与等位势线相互垂直，大尺度纯重力内波的特征异常明显。
混合Rossby-重力波的流场相对于赤道是一个对称涡旋，而气压场不与赤道呈对称分布，高低压中心分别位于赤道的两侧。
风压场的关系在相对高纬的地区近似于地转关系，而在近赤道地区非地转分量很大，在赤道上纬向速度u＝0，但是经向速度u达到最大，并且几乎与等压线相垂直。
12、给出现代高空锋面和对流层顶的模式图，并用位涡和绝对动量来确定高空锋区位置和动力特性（P113）
Shapiro用位涡和绝对动量来确定高空锋区的位置和动力特性。
在局地直角坐标系中（切平面），绝对动量m可写作
m=ug-fy3.1
式中ug地转风向量沿锋面方向（x方向）的分量。
3.2
y是与锋面正交的坐标，指向冷空气为正，f是科氏参数。
根据下式用m可以描述（y-p）剖面中绝对地转向量涡度
3.3
由方程（3.1）和（3.5）可见，锋区的重要特征绝对涡度
和斜压性可分别由
表示。
锋界可由m梯度的不连续区确定。
因而只要沿锋面方向的风分量近于是地转的就可以用绝对动量m来描述二维锋区的结构。
在这种情况下，位涡
也完全可用（y,p）面中有关物理量的变化表示出来。
只要用（m/y）代替-（0+f），并转换成气压坐标系，则有
3.7
这个p2的雅可比式表明，它的量值与某一面积上m和线交点的密度成正比，而与它们形成的力管大小成反比。
在平流层气旋性切变区位涡值最大，m与等线非常集中，并且两者近于相互垂直。
这种结构与对流层锋区不同，在那里m线与线是近于相互平行的。
13．给出锋生动力学表达式，并解释各项的物理意义
在局地坐标系中，当某一属性（如温度、涡度、比湿、动量、散度和涡度等）在某时刻沿锋面两侧的梯度随时间加大的现象叫局地锋生。
由于锋生指的是使某种属性S的梯度密集的过程，故可定义一个锋生函数F
式中w是（x，y，z）坐标中的垂直速度。
D，G，J项分别代表垂直和水平变形场即前述的（3）和
（1）因子。
表示由于垂直和水平辐合所引起的梯度集中。
B，C，F，K项代表水平切变场因子
（2）的作用。
H，L项代表垂直运动水平分布不均匀特征所造成的垂直梯度的集中，相当于因子（4）。
这一项也可以称作倾斜项。
如果用（位温）代替S，则dQ/dt可以通过热力学方程由非绝热加热Q代替。
故A，E，I项代表非绝热加热或冷却的影响（即因子（7））。
Q可以包括凝结潜热加热，近地面感热和辐射的作用。
对于短期过程，辐射作用一般不大。
注意A，E，I项表示的是Q在水平和垂直方向上分布的不均匀性，而不是其本身。
如果以U代替S，则du/dt可由运动方程代入，从而可讨论地面摩擦和湍流混合作用，即（5）和（6）的机制。
14.给出锋面次级流诊断方程，并解释其物理意义
，即锋面次级环流方程。
则可以唯一地确定出的分布。
p2＝J（m，）是p坐标系中的Ertel位涡。
正位涡的条件可以确保横向的次级环流只是由于（3.27）式右端强迫项而引起，而不会因锋区的纬向气流自激不稳定所引起的。
在p2为负的区域，有可能出现对称斜压不稳定，这种不稳定可导致明显的
值出现，这在方程（3.27）中没有考虑。
因而强迫的锋面环流与对称斜压不稳定理论从某种意义上是相互独立存在的，即如不出现对称斜压不稳定，则通过正位涡的约束条件可以讨论锋面环流；如不存在锋面环流，则通过假定直线纬向气流（其中vg为常数，一般取0），可出现对称斜压不稳定。
方程（3.27）中Q强迫项由两项组成。
由（3.22d）和（3.22e）Q可写成
15.解释高空急流附近的次级环流（P138）
高空急流与锋面及锋面的次级环流有密切的关系，故人们常把高空急流和锋面（主要是高空锋区）统称为急流-锋系，它们相伴随的次级环流称急流-锋次级环流。
不计黏性项，du/dt的运动方程为
式中vg是地转风的经向分量。
在线AA以左，du/dt明显为正，即在急流入口区，当空气质点向中心移动时不断加速，因而有（v-vg）>0，或va>0，这表明所有在入口区运动的气块会得到向左偏（看向下游）的非地转风分量。
结果在急流北侧产生高空辐合，急流南侧产生高空辐散。
进而北侧出现下沉气流，南侧出现上升气流。
低层大气会随之发生质量调整，产生与高层相反的辐散辐合区和北风，从而形成垂直环流。
也即在急流入口区存在一直接的力管环流。
在线AA和BB之间，风向量的方向与等风速线方向一致，du/dt近于零，（v-vg）或va近于等于零，即气块的运动不再发生偏转。
在BB线之右，dv/dt为负值，即空气块向下游运动时是不断减速的，则有（v-vg）<0，或va<0，即空气块的运动向右偏转，这导致在急流的出口区产生一间接环流。
在入口区辐散的气流向量表现出一单圈的直接力管环流，冷空气下沉，暖空气上升。
这支简单的环流与极锋和急流横交，厚度达整个对流层，它可以解释该区强的动能制造。
在急流出口区为明显的深厚间接力管环流圈，这说明动能向位能的转换很强。
16.气旋的发生发展可分为几种类型？
有哪些特征？
根据气旋发生发展时的环流和天气形势，可以把气旋的发生发展分为三种类型。
第一类是经典的锋面波动发展成气旋的过程。
关于这类气旋发生发展的问题已经讨论得很多，总的特征可概括为以下几点：
（1）锋区或最大斜压区位于近于平直的高空气流下（没有明显的涡度平流）开始发展；
（2）最初没有高空冷槽存在，但当地面气旋发展时，槽加强。
在气旋未达到最大强度之前，高空槽和低层气旋间的距离明显保持不变；
（3）高空涡度平流数值最初很小，并且在整个发展过程中一直保持较小，气旋加强的主要作用是温度平流；
（4）对流层下部的斜压性开始时大，锢囚时小；
（5）发展的最终结果是达到经典的锢囚气旋；一般认为这类气旋的发展由斜压不稳定使扰动增幅引起。
发展是从低层开始的，在发展中具有明显的锋区和斜压性。
温度平流在此类气旋发展中起着主要作用。
第二类气旋发生发展的启动机制主要在高空。
气旋发生发展时具有如下几个特点：
（1）当高空槽（其前部有强涡度平流）在低层暖平流区（或近于没有冷平流）上扩展时，气旋开始发展，这时低层可以有也可以没有锋面存在；
（2）当气旋加强时，高空槽与低层系统之间的距离迅速减小，气旋发展最盛时轴线近于垂直；
（3）高空涡度平流量最初很大，接近气旋最强时，平流量减少。
开始时温度平流量小，随低层气旋的加强而增强；
（4）对流层下部斜压性开始较小，随风暴加强而增加；
（5）发展的最终结果达到与经典锢囚相类似的热力结构。
这类气旋与第一类经典气旋的发展模式不同，在发展时，低层不一定有锋面存在，高空涡度平流是气旋发展的主要因子。
第三类是中间尺度温带气旋的发展。
这类气旋的水平尺度一般在1000～2000km，比上述气旋的尺度小。
它具有以下一些特征：
（1）在扰动形成的阶段，扰动与对流层上部高空槽没有关系。
高空经常是纬向气流，扰动的振幅只在对流层下部明显，而第一类有明显的长波槽；
（2）这类气旋通常形成在一条延续的锋面上，能接连发生，形成一系列气旋族。
这种锋面不但地面明显，在850hPa上也有等温线密集区；
（3）这类气旋主要出现在较低纬度，与湿润大气中的空气运动有密切关系。
具有明显的对流不稳定区，因而常发生在雨季（如梅雨季节，华南和日本东南海上、美国东南海面上）。
关于这类气旋的发展机制目前还不清楚。
17、气旋的爆发性发展如何定义的？
其时空特征和发展与各类条件？
定义：
海洋上温带气旋的发展速度很快，在短时间内地面中心气压急剧的下降，其加深率常可达24hPa/24h以上，风力同时迅速增加到30m/s以上。
这种气旋被人们称为称海洋爆发性发展气旋，或“气象炸弹”。
时空特征：
（1）爆发性气旋主要是海洋现象；
（2）频率发生最大值区在两大洋的西部；
（3）主要在冬半年；
（4）在墨西哥湾流和黑潮暖流区或以北。
发展条件：
海洋气旋的爆发性发展既和大尺度的大气条件有关，也与海洋条件有关。
根据Sanders和Gyakum的分析，至少有四种天气形式有利于气旋的发展：
（1）高空槽赶上地面低压中心；
（2）东风带和西风带扰动的合并；
（3）低涡与高空槽相遇；
（4）大低压冷空气中的极地低压与高空槽相遇。
人们已经发现，爆发性气旋的发展在时间和空间上有明显的密集性。
例如1978年2月10～18日，一周内在两大洋有8个气旋发展。
这种现象的出现与大尺度环境条件有密切的关系。
对于
（1），
（2）和（4）种天气条件，气旋的发展都与高空槽有关。
海洋温带气旋爆发性发展的原因是复杂的，它常常是多种热力因子和动力因子相互作用的结果。
涡度平流和温度平均常常是气旋爆发性发展的一种启动因子，潜热加热总是重要的，斜压不稳定对某些类爆发性气旋是非常重要的，海面的感热和潜热输送虽然一般不是主要因子，但它可以促进气旋的迅速发展或形成有利于气旋发展的环境。
由于天气型式的多变性，实际上每个海洋气旋在其生命史中所处的环境场不可能完全相同，因此其发展过程的主要物理机制和能量来源不会尽同。
18、热带大气运动有哪些基本特征和动力学特征？
热带大气运动基本特征：
非地转运动；水平温度梯度不明显，锋面已无天气意义；水平气压场日变化大，足以掩盖天气系统造成的变化；近于正压大气；分析流线；能量来源为积云对流释放的凝结潜热。
低纬大气有以下五个方面的动力学特征：
（1）天气尺度热力学变量的相对变化比中纬度的准地转运动约小一个量级。
（2）天气尺度运动是水平无辐散的，行星尺度系统是有辐散的。
（3）存在着不同类型大尺度低频变化的流型或波动。
用经典的潮汐理论不少人对行星尺度、缓慢变化的热带大气进行了研究。
在不同的环境条件和强迫作用下（如不同的非绝热加热）得到了一些不同类型的大尺度流型或波动。
这些流型与观测十分相近。
（4）热平衡有明显的地理差异。
（5）积云对流及其垂直输送的重要作用。
19、全球有哪些季风区？
亚洲夏季风的成员有哪些？
季风爆发的原因？
世界上主要的季风区是在亚洲和非洲地区。
其次是澳大利亚地区。
但在中美洲的太平洋沿岸也有小范围的季风区出现。
亚洲夏季风的成员：
（马斯克林高压、索马里急流、西南季风、季风槽、西藏高压、热带东风急流）
1冬季的西伯利亚高压和北半球夏季风时的马斯克林高压；
2夏季印度北部的季风槽和北半球冬季印尼季风槽；
3北半球夏季时东非跨赤道低空急流和冬季对流层下部的季风涌；
4北半球夏季印度北部的季风雨与云区和北半球冬季时马来西亚南部和印度尼西亚的降水与云区；
5对流层上部北半球夏季的西藏高压和北半球冬季的西太平洋高压；
6北半球夏季的热带东风急流和冬季的副热带急流。
关于季风爆
升级会员 