高等天气学  070601M04004H

学期:2020—2021学年(春)第二学期 | 课程属性:专业核心课 | 任课教师:丁一汇,罗亚丽,柳艳菊
授课时间: 星期二,第3、4 节
授课地点: 教二楼206
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15
授课时间: 星期五,第3、4 节
授课地点: 教二楼206
授课周次: 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16
课程编号: 070601M04004H 课时: 60 学分: 4.00
课程属性: 专业核心课 主讲教师:丁一汇,罗亚丽,柳艳菊 助教:陆春晖
英文名称: Advanced Synoptic and Dynamic Meteorology 召集人:

教学目的、要求

预修课程

教 材

《高等天气学(第二版)》,丁一汇,2005,气象出版社;《天气动力学中的诊断分析方法》,丁一汇,1989,科学出版社

主要内容

高等天气学60学时(2019年春季)
第一讲 大气环流的一些基本问题 (2学时)
1.1大气角动量的输送和收支
1.2大气中水汽的输送和收支
1.3大气中能量的输送和收支

第二讲 上讲:准地转运动理论及其推广和应用(3学时)
2.1天气分析和预报的主要方法
2.2准地转运动及其方程组
2.3准地转理论的推广与应用
*补充阅读材料

第二讲 下讲:大气波动的基本概念与简单波形(3学时)
2.4大气波导的基本概念
2.5波动解求取的一般原理
2.6大气中的简单波形

第三讲 大气的不稳定理论(3学时)
3.1大气稳定性的概念和分类
3.2大尺度不稳定
3.3中尺度不稳定
3.4有组织对流的发生和发展

第四讲 锋生动力学和锋面次级环流(3学时)
4.1空气运动学的基本变量
4.2锋面系统的特征
4.3锋生函数(F) 
4.4 锋面的次级环流
附录:锋生的理论问题

第五讲  高空急流的次级环流及其与锋面系统的耦合(3学时)
5.1高空急流的观测结果 
5.2高空急流的次级环流与动力学
5.3高空低空急流锋系的垂直耦合及其对天气的影响
实例分析:1999年6月22日-7月2日长江梅雨暴雨期

第六讲 温带气旋的形成和爆发性发展(3学时)
6.1温带气旋发生发展的类型与大尺度条件
6.2气旋的不稳定理论和爆发性发展
6.3温带气旋中大尺度气流结构及其对天气的影响

第七讲 热带大气的动力学特征与辐散环流(3学时)
7.1 热带大气平均环流和热力条件的基本特征
7.2 热带大气的动力学特征
7.3 辐散环流和热带地区的凝结加热
7.4 主要热带天气系统

第八讲  东亚季风及其天气影响(2学时)
8.1 亚洲夏季风与季风扰动
8.2 东亚冬季风与冷涌
8.3 东亚持续性环流和强冷空气活动:个例分析

第九讲  台风的结构、形成和路径(3学时)
9.1 热带气旋研究和业务预报的进展
9.2 台风的结构
9.3 台风形成的条件和物理过程
9.4 台风形成的理论和发生发展概念模型
9.5 台风的能量学
9.6 台风的路径预报
9.7 气候变暖与台风活动的关系

第十讲 中小尺度系统发生发展的条件(3学时)
10.1大尺度和中尺度条件的概述
10.2温度和湿度层结
10.3风垂直切变的作用
10.4水汽辐合和湿舌的作用
10.5环境干空气的作用——对上升气流的影响
10.6地形的作用——地形降水的形成和增强机制
10.7各种物理条件对强风暴发生发展的综合结果

第十一讲 对流系统(2学时)
11.1 isolated convective storms
11.2对流系统中的气流
11.3中尺度对流系统(MCS)
11.4 squall lines(飑线)
11.5中尺度对流复合体

第十二讲  暴雨(3学时)
12.1中国暴雨的特点、多尺度作用和物理条件
12.2低空急流在暴雨和强对流天气形成中的作用
12.3暴雨和强对流的反馈作用
12.4中国大暴雨选例分析

第十三讲 Rossby波的传播(3学时)
13.1正压涡度方程与Rossby波的产生机理
13.2自由正压Rossby 波
13.3Rossby波的经向传播
13.4强迫的地形Rossby波
  附录

第十四讲 大气遥相关(2学时)
14.1球面上Rossby波的传播:大圆理论
14.2大气遥相关
14.3Rossby波传播的能量学分析

第15讲 位涡的理论和分析(2学时)
15.1位涡的发展历史
15.2位涡定义
15.3位涡的方程推导与物理意义
15.4位涡反演

第16讲 位涡在研究和业务中的应用(2学时)
16.1等熵分析
16.2位涡在研究和业务中的应用
16.3位涡及其在中纬天气系统分析中的应用:进一步的解释

 第十七讲 数值天气预报和无缝隙预报系统(3学时)
17.1数值天气预报的进展
17.2现代数值天气预报的原理与方法
17.3数值天气预报的可预报性问题
17.4天气预报方法的分类
17.5集合预报
17.6无缝隙预报系统与未来挑战

第十八讲 数值预报产品在天气分析和预报中的应用(3学时)
18.1数值预报产品的动力学意义和释用
18.2用数值预报产品制作大尺度场的动力诊断
附录1.冷空气堆与冰雪冻雨的预报
附录2.极端冷季降水事件(冻雨)的准地转分析:以美国东北部和加拿大魁北克省为例

第十九讲 平流层大气的平均结构与平流层-对流层相互作用(3学时)
1. 平流层与中层大气的平均状况和特征
2. 对流层波动的向上传播
3. 平流层扰动对低层大气的影响
4.行星波的垂直传播及其与平均流的相互作用

第二十讲 平流层大气环流的变化与原因(2学时)
1.平流层爆发性增温(SSW)
2.热带风向的准两年振荡
3.极地涡旋与北极涛动(AO)

阅读课(2学时)
阅读材料:(1)论东亚夏季风特征与年代际变化的原因
阅读材料:(2)极地气候变暖的原因
阅读材料:(3)数值天气预报的原理、发展和未来
阅读材料:(4)次季节到季节(S2S)与一体化地球系统的研究和未来发展

考试(2学时)

参考文献

《高等天气学(第二版)》,丁一汇,2005,气象出版社;《天气动力学中的诊断分析方法》,丁一汇,1989,科学出版社