海洋气象课后思考题讲述Word格式文档下载.docx
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(2)热容量差异:
海水的热容量是陆地热容量的两倍,海洋升温和降温速度远小于陆地。
(3)下垫面的差异:
海水具有流动性,海水的流动使热量在较大范围和较深层次内均匀分布。
海面相对柔软平坦。
8什么是大气环流活动中心,如何分类?
分析月平均海平面气压图可以看到,全球经常存在7-8个巨大的高低压中心区,通常称为大气活动中心。
全年始终存在的大气活动中心称为永久性大气活动中心,随季节改变的称为半永久活动中心。
9季风的定义与分类。
季风:
大范围地区风向随季节有规律转变的盛行风。
分类:
(1)海陆季风:
由于海陆热力差异引起。
(2)行星季风:
因行星风带随季节南北移动而形成的季风
(3)大地形作用的季风:
大地形对季风形成和季风强度的影响有动力因素和热力因素。
10说明亚洲季风(东亚、南亚季风)的成因。
(1)东亚季风主要是因为海陆热力差异造成,是世界上最强盛的海陆季风。
在亚欧大陆东南部和太平洋之间,气温梯度和气压梯度的季节变化比其他地方更显著。
冬季西部利亚冷高压盘居欧亚大陆,寒潮和冷空气不断爆发南下,大陆高压前缘的偏北风成为冬季风,势力强盛。
夏季欧亚大陆为热低压控制,同时西太平洋副高北上西伸,大陆低压和太平洋副高之间的偏南风成为伸向亚洲东部的夏季风。
(2)南亚季风形成受行星风带的季节性位移影响。
夏季行星风带北移,南半球东南信风越过赤道进入北半球,受地转偏向力影响,逐渐转为西南风。
此时南亚大陆增温强烈,形成高温低压区,中心位于印度半岛北部。
而南半球为冬季,澳大利亚高压发展,与南印度洋副高合并加强,位置偏北,使该地区由南向北的气压梯度加大,南来的气流跨越赤道后,受地转偏向力作用,形成西南风。
此外,印度半岛的岬角效应和青藏高原大地形存在,都对维持和加强西南风,起到重要作用。
11亚洲季风的异同特征(东亚\南亚)
同:
南亚季风与东亚季风一样是冬季干燥,夏季潮湿。
异:
(1)影响范围不同:
东亚季风影响我国东部、朝鲜、日本等地区和附近海域,南亚季风影响北印度洋及其周围的东非、西南亚、南亚、中印半岛和东南亚一带,并与东亚季风区相连。
(2)主导风向有差异:
主导风向东亚季风冬季为偏北风,夏季为偏南风;
南亚季风东北风为冬季风,西南风为夏季风。
(3)强度季节变化不同:
南亚季风是夏季风强于冬季风,东亚季风是冬季风强于夏季风。
(4)形成原因不同:
南亚季风是行星风带的季节性位移造成,东亚季风主要为海陆热力差异造成。
(5)发展过程不同:
南亚夏季风来得迅速,称为季风爆发,东亚夏季风到来得慢,4月初到达广东,6月底才到华北北部,而冬季风却来得快,不到一个月,就能从渤海扩展到南海。
12列出主要的海洋灾害性天气系统
热带气旋(台风、飓风、热带风暴)、温带气旋、东风波、赤道辐合带(ITCZ)、寒潮、热带扰动(热带云团)、风暴潮等。
13热带气旋、台风、温带气旋的定义
(1)热带气旋:
指发生在低纬度海洋上的低压扰动,根据热带气旋中心附近的最大风力(两分钟的平均风速或蒲福风力)区分热带气旋的等级为热带低压、台风、强台风等等。
(2)台风:
是发生在西北太平洋和南海海域的较强热带气旋系统。
是暖中心的低压系统,水平分布近乎圆形,半径约几百公里,垂直范围可以从地面伸展到对流层上部。
(3)温带气旋:
温带气旋是出现在中高纬度地区中心气压低于四周且具有冷中心,以及冷暖气团在中心交汇性质的近似椭圆型的空气涡旋,是影响大范围天气变化的重要天气系统之一。
14如何判定气旋的强度
15东风波的基本三维结构及大致分类
基本三维结构:
在副热带高压南侧对流层中、下层的东风气流里,常存在一个槽或气旋性曲率最大区,呈波状形式自东向西有规律地移动,这就是东风波。
东风波的波长一般为1000-1500公里,但有的可达4000-5000公里,周期一般为3-7天。
东风波中的风速随高度增加而减小,因此槽前低层辐散,槽后低层辐合,波向西移,天气产生于槽后,波动垂直伸展高度一般在6-7公里,有时可达对流层顶,最大强度在500-700hpa。
波槽随高度略向后倾斜。
大致分类:
(1)倒“V”型对称式的模式:
其中云带大体上与低空风切变方向一致,波轴正好位于倒“V”云带的平分线上,这种模式主要出现在大西洋西部和加勒比海地区。
(2)涡旋模式:
这种东风波常有较明显的天气,并且地面或低层有涡旋环流出现,云带或雨区出现在波轴之后,它是一种较强的东风波
16赤道辐合带的分类与基本结构
根据天气图上气流汇合点情况,赤道辐合带可分为两种类型,一种是无风辐合带,在辐合带中,地面基本静风,辐合带正处于东风带和西风带之间,是东、西风带过渡带;
另一种是信风辐合带,它是东北信风与东南信风交汇成一条渐进线形式的气流汇合、气压最低的地带。
基本结构:
赤道辐合带是热带对流层低层风场上的辐合带,通常出现在赤道两侧5~10纬度处。
在卫星云图上表现为一条由许多云团有间隔地组成的、近东西向的长云带,宽约200~300km,断断续续地几乎绕地球一周。
有时在一些地段,南北半球各有一条同时出现,形成所谓“双热带辐合带”形势,是南北半球两个副热带高压之间气压最低、气流汇合点地带。
17台风形成的海浪场的基本特征及风压关系
(1)基本特征:
从台风外围到中心,存在着较大的气压梯度和很强的气旋性辐合流场;
在距中心数十公里处,风力达到最大,并伴有暴雨和巨浪;
但在近中心附近的小范围内,气压梯度很小,风息、雨止、浪消,出现强热带气旋特有的台风眼景象。
(2)风压关系:
(Pc为台风中心最低海平面气压,单位为百帕(hPa);
Vmax为1分钟平均最大持续风速,单位为海里/小时)
18风暴潮的定义与分类特征.
(1)定义:
是一种灾害性的海岸自然现象。
由于剧烈的大气扰动,如强风和气压骤变(通常指台风和温带气旋等灾害性天气系统)导致海水异常升降,使受其影响的海区的潮位大大地超过平常潮位的现象,称为风暴潮。
(2)分类特征:
风暴潮根据风暴的性质,通常分为由台风引起的台风风暴潮和由温带气旋引起的温带风暴潮两大类。
台风风暴潮多见于夏秋季节,来势猛、速度快、强度大、破坏力强,凡是有台风影响的海洋国家、沿海地区均有台风风暴潮发生;
温带风暴潮,多发生于春秋季节,夏季也时有发生,增水过程比较平缓,增水高度低于台风风暴潮,主要发生在中纬度沿海地区;
冷锋配合低压类风暴潮多发生于春、秋季节;
强孤立温带气旋风暴潮类,这是指无明显冷高压与之配合的、暖湿气流活跃的那种气旋,往往在春、秋季和初夏期间发生。
19局地风的分类
(1)海陆风:
沿海地区近地面层,白天风由海洋吹向陆地,,夜间从陆地吹向海洋,这种随昼夜交替,有规律变化的风,称为海陆风。
(2)山谷风:
在山区,白天风自谷底沿山坡向山顶吹,,夜间,风自山顶沿山坡向谷底吹,随昼夜交替有规律变化,称为山谷风。
(3)地方性风:
由于气流越过山地或绕过山地而受到变形的风。
20地形对局地风的动力作用.
(1)绕流和阻挡作用:
当气流遇到孤立的山峰或岛屿时,有绕山峰两侧而过的现象,并且在迎风面风速增加,在背风面风速减小,在背风面还会产生气旋式或反气旋式涡旋。
(2)狭管效应:
当气流从开阔地区流入峡谷时,地形引导,风向集中,风速加大,而当流出峡谷时,地形突然开阔,风向散开,风速减小。
这种地形峡谷对气流的影响称为“狭管效应’,由“狭管效应”而增大的风称为峡谷风。
(3)岬角效应:
因陆地向海中突出(半岛附近)造成气流辐合,流线密集,使风力大为增强,称为岬角效应。
南非好望角,由于岬角效应造成强西风,进而引起狂风恶浪。
(4)海岸效应:
海岸附近,因海岸摩擦作用的影响,会造成风速增强或减弱,称为海岸效应。
当气流沿海岸线方向吹,在北半球,如果海岸在气流流动方向的右侧,科氏力作用使气流右偏,此时受到右侧海岸阻挡,流线将会变密集,即风力增强;
如果陆地在气流的左侧,科氏力作用使气流右偏,气流右侧为开阔海区,流线会疏散开,使风减弱。
在南半球,情况正好相反。
21海陆风与季风的区别
海陆风:
响的范围小,强度相对较弱,以一天为周期海陆风交替,热力因子为主。
季风:
涉及的范围大,强度较强,以一年为周期冬季夏季分交替,热力与动力因子共同作用。
22焚风与布拉风的异同
越过山顶向背风山麓吹的强风,都属于下山风。
焚风是具有高温低湿的强风,布拉风是具有低温低湿的强风。
23什么是动量传递作用,如何判断。
1)动量传递作用:
在摩擦层中,风速一般由地面向上增大,垂直方向上有风的切变存在。
当大气中有湍流或对流运动时,空气将上下交换,在交换过程中,上层动量较大的空气传到下层,使地面风速增大,下层动量较小的空气传到上层,使上层风速减小。
当气压形势变化不大时,由于动量传递的原因,摩擦层中的风,就有明显的日变化,最大风速出现在午后,深夜达最小值。
大约在80~100m以上的层次,则与地面相反,午后风速最小,夜间最大。
(2)判断:
动量传递作用的大小,由大气的稳定度和风的垂直切变决定。
大气越不稳定,风的垂直切变越大,动量传递的作用就越大。
24世界海洋风的分布特征
(1)热带海洋在赤道附近为无风带
(2)副热带海洋受副热带高压控制,海面风很小。
只有当热带气旋影响时,才出现强风;
冬季冷高压南下,锋面气旋活动影响,常出现大风。
(3)中高纬海洋北半球夏季风小,海面平静,冬季大风频率每月10天以上。
南半球风速大于7级以上大风全年各月可达10天左右,或以上。
25低纬地区气压与风场特点
低纬热带风场对系统的描述与表现优于气压场
低纬:
斜压性弱;
温度高,气压梯度小,故等压显示要素能力较弱,风场分布能表示风场描述优于气压场。
26中国近海大风分布特征
(1)风向:
a.冬季盛行偏北风,西北–东北季风,风向稳定,风力强。
渤海、黄海多西北风和北风,东海主要是偏北风和东北风,南海多东北风。
b.春秋季为过渡时期,盛行风不稳定,风向较紊乱。
c.夏季,盛行西南-东南季风,风力较弱,风向不如冬季风稳定。
渤海、黄海及东海北部为东南季风,东海南部及南海为西南季风。
(2)风速:
年平均风力大于等于8级大风日数在东海沿岸最多,黄海、渤海沿岸次之,南海沿岸最少。
台湾海峡大风较多。
秋末和冬季我国近海风力较大,大风出现频率在一年中最高。
春季是渤海黄海海区平均风力最大的季节,东海北部风力也较大,但次于冬季。
夏季,近海盛行风的风力比冬季小得多,但是当热带气旋侵袭时风力很强。
27列出海面风场分析的主要方法
对海面风场实况分析和通常用的地面天气图等压线分析方法不同,常用分析方法有2种:
地面天气图方法是已有海面等压线分析场和模型场,然后分析风场尽量与模型场一致;
风场实况分析方法为已知天气扰动的风场分布模型,再利用气压场资料作微小调整。
28介绍根据气压场计算风场的经典方法
(1)地转风:
假定气压场是稳定的,等压线是平直的,此时地转风为:
Vg为地转风,f为柯氏参数,G为气压梯度的绝对值,风向沿等压线
(2)梯度风:
空气质点作曲线运动时,受水平气压梯度力、地转偏向力和惯性力心力作用,三力平衡时的风,为梯度风。
假定气压场是定常的,但等压线是弯曲的,此时梯度风为:
R﹥0反气旋;
R﹤0气旋性
(3)考虑摩擦作用:
若不考虑风的加速度,只考虑
摩擦力使风速减小,风向偏离等压线,指向低压一侧
(4)考虑气压场非定常效应:
在海面风场计算时,可考虑三种作用:
①等变压梯度作用
②等压线分流作用③地转风水平切变作用
29说明完全预报方法与MOS预报方法的区别
MOS预报方法和完全预报方法类似,即求出海面风和预报因子的统计关系,但不同之处是预报因子不是从观测值分析求得,而是从特定的大气预报模式的输出求得。
因此,MOS预报方法可能的预报因子是大量的,可以包括不同时次的预报因子,并且与特定模式有关,随特定模式的改进预报因子也在变化。
而完全预报方法所确定的预报方程是和大气预报模式独立的,预报精度可随着大气预报模式的改进而提高。
30给出近地面层风速随高度的分布形式
(1)在贴地层,其高度取经验公式:
G0为地面地转风,f为科氏参数,
(2)在近地面层,按对数定律,取风速垂直分布为:
其中Vz为z高度上的风速,为贴地层z高度上摩擦风速,K为Karman常数=0.35,l为稳定度长度,z0为海面粗糙度,为稳定度函数。
31什么是WRF模式
WRF模式是新一代非静力平衡、高分辨率的中尺度气象研究与预报数值模式,它采用高度模块化、并行化和分层设计技术,集成了最新的中尺度研究成果,拥有多功能,包括多重区域、多分辨率、多重嵌套网格以及三维变分同化系统3DVAR等,具有可移植性、易维护、可扩充、高效率、使用方便等诸多特性。
第二章
1请解释冰期时期和间冰期
冰期时期:
全球性的气温降低,将影响大洋水温的降低,导致洋流系统的改变,波及大气环流变化。
当间冰期气候来临时,一切向相反方向转化:
气候变暖、冰盖消失、海面升高、雨量充沛,植物可生长季节延长。
2给出世界各地的海面变化曲线分布型
(1)费布里奇高海面型:
该曲线在全新世有多次高海面,高低海面波动幅度在6米左右,中国沿海的海面变化曲线也属于这一类。
(2)费斯克基本稳定型:
认为全新世以来的海面,先是稳定上升,在距今5000-3600年间达到目前的海面高度,并稳定至今。
(3)谢帕德连续上升型:
认为全新世以来海面一直处于上升状态。
其曲线特征为全新世期间不存在有高于今天海面的时期,全新世的海面上升是持续性的。
不过上升的速度随时间的推移而减小。
海面上升的趋势一直持续到现代。
3说明各种海面高度变化研究理论
(1)大洋容积的变化:
如果大洋水体为一常量的话,海洋容积的变化自然会引起海岸地区的海面变动。
(2)海水体积的变化:
当全球性的冰盖形成时,将大量水体固着在大陆上,可能数万年不回归海洋。
海洋失去了水量,海水体积发生变化,将引起海面降低。
(3)天文因素引起海面变化:
认为天文因子影响地球冰期与间冰期的转变。
(4)冰冻型海面变化:
由于全球性的气候变化,导致大陆冰盖发育和山地冰川的扩展,海水体积大为减少,引起冰冻型海面升降。
(5)地动型海面变化:
地球内外力运动改变了洋盆容积,形成地动型海面变化,也称构造型海面升降运动。
不论是沉积物的填充,还是洋底构造的上升或下沉,都会引起大洋容积的变化,从而导致海面变化。
(6)大地水准面变化引起的海面变化:
大洋水体和其他物体一样,都受到地球重力的影响。
重力也要控制大洋水面的分布,引起海面变化。
(7)地壳回弹作用引起的海面变化:
当地球表面在冰盖的重压下,地壳往往会发生下沉。
一旦冰盖融化,从前下沉的地区会终止下沉,甚至会出现地壳重新升起,直至达到一个新的平衡时才停顿,由于冰川的消长比较明显,在地质学上称为地壳回弹现象。
(8)海水的热膨胀引起的海面变化:
大洋表层的海水吸收大气的热量向深部输送,其过程是表层混合层——温跃层——大洋底层。
输送到混合层需3-6年,温跃层内50-250年,到达大洋深处需500-1000年。
(9)全球海面升起特征的理论性假说:
根据克拉克的模拟计算,把全球海洋划分为六大区,每个区有自己特征的海面变化曲线,而各区之间的海面曲线都不相同。
4解释放射性碳定年法
放射性碳定年法,又称碳测年,是利用自然存在的碳-14同位素的放射性定年法,用以确定原先存活的动物和植物的年龄的一种方法。
植物进行光合作用吸入大气层中的二氧化碳,然后又被动物进食,故此所有生物都固定地与大自然交流着14C,直至它们的死亡。
当生物体死亡后,新陈代谢停止,由于碳-14的不断衰变减少,因此体内碳-14和碳-12含量的相对比值相应不断减少。
通过对生物体出土化石中碳-14和碳-12含量的测定,就可以准确算出生物体死亡(即生存)的年代。
由于碳-14含量极低,而且半衰期很长,所以用碳-14只能准确测出5~6万年以内的出土文物。
5给出海面高度测量的地质学方法
(1)地壳下沉区测量:
在理想的情况下,地壳下沉区的海水入侵期(相当于气候上的暖期),沉积了海洋环境的地层;
在海退时期(代表寒冷的气候期),沉积了大陆环境下的地层,两者互相重叠,埋藏在地下的深处。
(2)海岸上升区测量:
在古海面变化的研究中,一些海洋生物化石具有特殊的重要价值,这是因为某些生物种属只能生活在一条非常狭窄的地带,因此用放射性碳测年法测出它们的年龄,就能获得海面位置信息。
(3)地质学方法得到的海面变化曲线
6海洋大地水准面与平均海面高度的定义
(1)海洋大地水准面:
平均海平面通过大陆延伸勾画出的一个连续的不规则的封闭曲面。
是重力等位面,重力处处相等,即物体沿该面运动时,重力不做功。
大地水准面是描述地球形状的一个重要物理参考面,也是海拔高程系统的起算面。
(2)平均海面高度:
将某地区或某测站测得任意时段的每小时的潮高取其平均值,称为某测站的、在某一段时间的平均海平面。
平均海平面有日平均海平面、月平均海面和年平均海面。
7说明海洋地质学测量海面高度的原理。
首先设定一个与地球形状最为接近的椭球,以其作为实际地球的主体部分,而实际地球与正常椭球的差异则用扰动场量加以分析,这样我们就把地球形状的确定问题转化为地面至椭球面的距离问题。
旋转椭球面的标准方程是:
通过重力水准测量获得的部分,称为正高H;
而相应的起始面为S2,被定义为大地水准面。
而另一部分,即大地水准面至正常椭球S1之间的距离,称为大地水准面高N,即H2=N。
S2至正常椭球面S1之间的距离称为正常高H3。
此时,S2称之为似地球表面,而S2至地面的距离被称为高程异常ζ。
8如何获得大地椭球面、大地水准面、地球表面、平均表面.
(1)大地椭球面:
为了用一个规则几何体描述地球,提出了椭球面的概念,它是一个与地球形状最为接近的正常椭球。
(2)大地水准面:
通过确定它与参考椭球面的间距——大地水准面差距(对于似大地水准面而言,则称为高程异常)来实现的。
(3)地球表面:
通过重力水准测量获得的部分。
(4)平均表面:
统计方法获得的平均海平面,时空平均。
9说明海洋水文学(海洋物理学)测量海面高度的原理
验潮站采用设在验潮井上的自记验潮仪来记录潮位变化,通过验潮仪的记录可绘制出潮汐连续变化曲线,经过分析计算出潮汐调和常数及其他各种潮汐参数,进而获得不同时段的海面高度。
10中国近海海面高度的主要特征与成因
中国东部近海平均海面有南高北低的变化。
所研究的南海部分西南高东北低,是由中国近海东北风比西南风Ekman输运强造成的。
吕宋岛西北的低谷则与该海区的气旋式流场有关。
11说明卫星高度计测量海面高度的原理
以卫星为载体,以海面作为遥测靶,发射机通过天线以一定的脉冲重复频率向海表面发射调制后的压缩脉冲,经海面反射后,由接收机接收到返回的波形,便可以测量出卫星到海面的距离。
12介绍海浪分类与特征
(1)风浪:
是在风的直接作用下产生的水面波动。
风浪中同时出现许多高低长短不等的波,波面粗糙,波峰附近有浪花和大片泡沫,波峰线短。
(2)涌浪:
风停后或风速风向转变,区域内尚存的海浪和传出风区的海浪,具有较规则的外形,排列整齐,波面较平滑,波峰线长。
(3)近岸浪:
是由外海的风浪或涌浪传到海岸附近时,受地形作用而改变波动性质的海浪。
(4)混合浪:
不同来源的波系叠加而形成的海浪(如风浪与涌浪或另一系统的涌浪结合)。
13说明中国海域的波浪气候区划名称与特点
(1)I区为渤黄海小浪区:
小于3m以下的海浪较为频繁,而3m以上的大浪则较少。
从航海活动来讲,该区仍然是较为平静的海区。
(2)II区为黄海大浪较少区:
3m以上大浪出现的频率仍是不大的,航海活动中要应注意11-2月这段时间。
(3)III区为东海大浪较多区:
大浪较多的海区之一,在此海区航行,全年都要注意海浪的影响。
(4)IV区为东沙、西沙大浪频繁区:
大浪影响最频繁的海区,3m以上大浪的年平均频率值在20%左右,东沙附近的高值区达25%左右。
在此海区活动受到大浪的影响最大。
(5)V区为北部湾小浪区:
风浪较小的气候区,尤其是夏季,除台风影响外,很少遇到大浪。
(6)VI区为南沙大浪较多区:
中国海大浪较多的海区之一,大浪频率值的年变化呈双峰值分布,在该区航行时冬季应特别注意大浪的影响。
夏季台风活动频繁的7、8月份,大浪出现也较为频繁。
14给出波浪气候区划划分的合理性说明
(1)要求同一航海海浪气候区域内部要素的气候变化特征要一致
(2)要求不同海浪气候区域之间要素的气候变化特征要有明显的差异
为检验其合理性,作海浪各月出现频率值变化图,图中每个海浪气侯区分别选取两点。
两点的地理位置不同并代表附近的情况,然后根据资料得到两条曲线。
通过计算相关和组间方差及组内方差则可给出定量识别。
15介绍影响海浪形成的主要天气系统
(1)台风型海浪场:
台风是热带海洋上一种强烈的大气涡旋,台风的风力很强,大风范围大,能形成很大的海浪。
(2)冷高压型海浪场:
冬季西伯利亚或蒙古
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