Вопросы по курсу «Динамическая метеорология»

1 Вопросы

1. Сформулировать теорему Бьеркнеса. Объяснить явления дневного и ночного бриза

2. Что такое бароклинность? Почему она важна? Как она выражается математически, как связана с геострофической адвекцией температуры и поворотом ветра с высотой?

3. Записать уравнение вихря. Объяснить, как оно выводится из уравнений движения и каков смысл входящих в него факторов.

4. Что такое циркуляция? Объяснить, как влияет вращение Земли и широта места на циркуляцию воздуха по контуру. Указать, как влияют циклоны и антициклоны на момент вращения Земли

5. Получить формулу для вертикальной составляющей вихря в натуральных координатах и объяснить, как значения этой составляющей зависят от кривизны линий тока и горизонтального сдвига ветра

6. Дать определение и привести из него рабочую формулу для расчета потенциального вихря. Объяснить его значение для решения задач динамической метеорологии.

7. Обосновать, как изменится антициклоническое вращение частицы, при условии сохранения потенциального вихря, если она переносится к северу или в сторону сходящихся изоэнтропических поверхностей.

8. Записать уравнение сохранения потенциального вихря движущейся частицы атмосферного воздуха и объяснить как оно связано с уравнением тенденции геопотенциала квазигеострофической модели.

9. Какой фактор, согласно уравнению тендеции, является важнейшим для падения давления у земной поверхности?

10. Дать определение спиральности, указать ее интерпретацию и назначение для решения задач динамической метеорологии.

11. Показать, как спиральность геострофического потока связана с геострофическгой адвекцией температуры.

12. Получить формулу для вектора вихря в геострофическом приближении и для его спиральности.

13. Объяснить в геострофическом приближении взаимосвязи метеорологических полей, приводящих к формированию «завтрашней» погоды из «сегодняшней».

14. Показать, как агеострофичность ветра связана с вертикальными скоростями в атмосфере.

15. Записать определяющие формулы и объяснить назначение абсолютного, относительного и потенциального вихрей.

16. Сравнить значения вертикальной и горизонтальных составляющих вихря и приблизительно указать, как располагаются в атмосфере векторы вихря скорости.

17. Как изменяется устойчивость слоя в точке, если адвекция тепла возрастает с высотой и как это влияет на тенденцию геопотенциала.

18. Записать омега-уравнение в изобарической системе координат объяснить какие факторы определяют положение зон максимальных вертикальных токов.

19. Получить формулу фазовой скорости для огибающей волнового пакета из двух волн с близкими частотами. Пояснить различия между фазовой и групповой скоростью.

20. Записать уравнение трехмерной волны с единичной амплитудой в комплексной форме. На ее примере показать выражение для фазы волны. Указать какой должна быть частота этой волны, чтобы она являлась неустойчивой.

21. Записать уравнение для волн Россби на плоскости, получить для этих волн фазовую и групповую скорости

22. С помощью дисперсионного соотношения показать, что волны Россби в атмосфере подвержены дисперсии указать, в чем проявляется эта дисперсия и получить групповую скорость.

23. При каких условиях возникает и как проявляется в атомсфере бароклинная неустойчивость

24. Получить выражения для силы плавучести (силы Архимеда) и ее потенциальной энергии.

25. Выпишите условия конвективной неустойчивости и объясните, как они проявляются в атмосфере.

26. Инерционные колебания атмосферы и условия их устойчивости

27. Выпишите условия симметричной неустойчивости и объясните, когда и как возникает наклонная конвекция.

28. Объяснить модель теплопроводности Фурье и указать, почему оно применима для описания турбулентной теплопередачи и диффузии

29. Как выражается турбулентная теплопередача при использовании К-теории. Что такое число Прандтля и чему оно приблизительно равно.

30. Объяснить, из каких соображений и как получено число Релея (Грасгоффа) и для чего оно служит. Обоснованно указать его значение.

31. Что такое число Ричардсона, в каких пределах оно изменяется, почему оно связано с масштабом Монина-Обухова

32. Записать уравнение баланса энергии турбулентности, объяснить смысл слагаемых, их распределение с высотой и указать, как его можно использовать для расчета коэффициента турбулентности.

33. Объяснить постановку задачи Экмана и на спирали Экмана показать вектора сил, действующих на частицу внутри этого слоя.

34. Что такое «спираль Экмана»? Какие свойства ветра в ПС она описывает?Как найти высоту экмановского ПС?

35. Получить формулу для расчета вертикальной скорости на верхней границе экмановского ПС через давление. Объяснить, что такое «Экмановское накачивание».

36. Объяснить откуда получаются и для чего служат характерный масштаб Монина – Обухова и число Ричардсона

37. С помощью теории размерностей доказать, что профиль скорости ветра в приземном слое при нейтральной стратификации является логарифмическим

38. Как по данным градиентных наблюдений с помощью оценить параметр шероховатости? Чем уровень шероховатости отличается от высоты слоя вытеснения