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如是博客

天气学教学、传统文化及房地产法学交流

 
 
 

日志

 
 

天气学原理 绪论  

2007-09-14 08:35:00|  分类: 天气学教学课件 |  标签: |举报 |字号 订阅

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赠大气科学2014级同学

天宫二号遊太空,
 风和日丽缘金风。
天气原理今日始,
专业航帆伴终生。

细思学习究为何,
免为学分陷迷蒙。
目标远大容乃大,
善心真才事业宏。
            ---2016年9月19日
         

 

                                  赠大气科学2013级同学

                                 九月欣赏阅兵蓝,

                                 二战胜利七十年。

                                 万众创新兴国策,

                                 学院更名昨日宣。

 

                                今日开始天气学,

                                半年教学师生缘。

                                寄语诸君多努力,

                                善心真才展航帆。

                                                                    2015923



赠大气科学2012级同学

国庆接校庆,  

共襄中国梦。

未来重实力,

创新和不同。


万里跬步,

努力增己能。

善心得天助,

佑君志向宏。

2014-10-9

 
赠大气科学2011级同学

金秋艳阳气象新, 

新课助尔学问真。

职业饭碗应尊重,

能力成就超学分。


赠大气科学2010级同学
 
金秋例会诸才俊,
天气变化日日新。
愿君学与趣相伴,
真才实学识风云。
            ---2012年9月 17日
  

西江月 

赠大气科学2009级同学

2011年9月14日

 
未语已觉亲近,
缘因班级主任。
诸君且思往日行,
上课仅为学分?
 
大学明理探寻,
为晓他日风云。
踏实深入学问真,
方得将来捷频。

    

 赠大气科学2008级同学

2010年9月1日

三涡罕见海上旋,

天气年内多极端。

寄语08诸才俊,

当下努力后鹏展。

                                                               

                                                                    赠大气科学2007级同学

2009年9月3日

首课欣逢艳阳天,
下月国庆六十年。
万千气象美好景,
跬步千里不畏艰。
 
点滴勤解学问难,
观图知变喜豁然。
风雨雷电早知晓,
勤学巧思虚心伴。
 

?

开学之前, 寄语2006级大气科学专业的同学们:

       根据你们班级以前的表现, 我知道你们班是一个好学的集体, 团结的集体, 也应当是有希望的集体. 假期中你们班有同学与我联系, 询问下学期<天气学>的学习, 好学如此, 我感到非常高兴. 对于天气学的教学课件, 本博客和校园网上网络教学平台上都有, 你们可以随时参考, 并可以通过网络媒体与我进行教学互动. 这里通过键盘想要传达的是, 对于天气学的学习, 不可采用死记硬背的方式. <天气学>是实践性很强的课程, <天气学>学好了, 只要有几张天气图, 就可以马上对未来的天气变化作出预报.  只对课件或课本内容背诵, 很难具备利用天气图掌握天气变化规律, 进而作出预报的能力, 为此, 对于我在课堂上讲的内容, 不应当只是记笔记(鼠标在课件上点几下就搞定了), 对学习更重要的是理解, 弄懂, 并与天气图密切结合, 提高综合分析的能力. 因此, 在课程的前半段, 要把天气学原理, 特别是基本的原理(如地转关系, 热成风关系)要熟练熟练再熟练, 打好基础(Best begun, half done), 在基础理论掌握到一定程度后, 要多留心, 积极参与我们进行的实时天气分析, 学以致用, 促进学习内容的掌握. 由于课程内容比较多, 学习中需要大家积极的自学, 课前预习[可到网络教学平台中的教学资料栏目中参考两篇学习指导材料]. 另外, 积极的提出问题, 参与讨论对学习效果的提高也非常重要.

风云变幻时时新, 

生与学伴乐求真。

如何识图知风雨?

勤学巧思兼虚心。

 

西江月  开学

2007年9月10日赠大气科学2005级同学

 

浮山初会诸君,

崂山再逢节临。

你我今期共留影,

解释唯依缘分。

昔时语赠平乐,

此情依旧殷殷:

愿汝德能天天上,

他日捷报频频。

 

(附:2005年讲授大气科学导论时赠词:

 清平乐   

赠05大气科学同学

2005年10月11日

 阴晴冷暖,

际会皆因缘。

寄语05诸君媛,

勿负大好华年。

 

自强莫要动员,

淡泊宁静致远。

莫慕不义财多,

须知天佑心善。)



 如梦令 新开学

2006年9月

鱼山、浮山、崂山,

秀美山海发展。

问君何所感?

青山逶迤悠然。

悠然、悠然,

海大前景阔远。

 (2006年秋季开学第一天, 是搬入崂山校区上课的第一天. 天气学课程恰安排在上午一、二节。是时各方面条件有待完善。乘班车到达新校区上课,晨风习习,空气清新,校区周围,山峦逶迤,一片苍翠,令人心旷神怡。结合天气学的辩证特点,于教室黑板上草就如梦令,活跃课堂气氛)

 

 

天气学

 

天气学的基本任务

发现新现象,提出新事实、新概念,概括归纳新的模型和规律,为天气预报提供新观点和思路,促进建立有效的预报方法。

 

天气学方法(广义)

 由于旋转地球上的大气状态和运动,难以在一般实验室中复制,一般在实际大气中通过各种常规的和特殊的仪器或探测手段进行观测,通过有效方式将大量观测资料给以集中,根据不同需要,分析不同实测资料的集合,进而总结概括、科学归纳,得出(接近)实际大气状态和运动的图象、模型和规律。

 

天气学特点

工具:天气图(直观、信息相对完整)

应用:常规天气预报主要方法之一

辩证,相对

(冷、暖;高压、低压;槽、脊;高纬度、低纬度)

 

 天气学原理教学任务

系统地介绍天气学方法及有关结论,以天气学方法研究天气系统、天气现象空间分布及其时间演变规律,通过教学,使学员掌握典型天气系统的变化特点和规律,为提高短、中、长期天气预报的能力打下基础。

 

“基本”单位和精确度

数学:数轴上的点(无体积和质量,dt)

物理:质点(无体积,有质量,dt)

流体力学:流体微团(有体积,有质量,dt)

天气学:有限空间,有限时间段(24小时)

 

天气学基本内容

冷暖两仪旋(玄)机

槽脊气压高低

 

天气学讨论的主要系统尺度

 行星尺度(大气环流,天气尺度系统背景):   副热带高压;超长波

天气尺度(天气图上常见,中尺度系统背景):温带气旋;台风;锋面  

中尺度(常与剧烈天气相联系):

   中尺度气旋;飑线

 

掌握天气学原理需要深刻领会的两个重要关系

 地转关系[将气压场与风场联系起来]

热成风关系[地转风随高度的变化,将海平面和高空联系起来]

 

 
怎样学好天气学?
 
积极主动的思考问题,提出问题,讨论问题,特别是天气系统的结构、变化规律及天气现象背后体现的物理机制和原因。

需要熟悉再熟悉的基本关系:

地转关系

热成风关系

需要较强的空间想象能力, 构想天气系统在空间的结构和变化

更需要不倦求知的兴趣


天气学的研究对象和任务

  天气与天气学
日常生活中所称之天气指不断变化着的各种大气状态。在某一个地区发生的一种天气现象(如降水、大风),从开始至结束为1次过程。在天气学上称之为天气过程。

天气过程的空间尺度和时间尺度
天气过程的空间尺度和时间尺度可以有很大的差别。天气学中,把天气过程所影响范围的大小称为空间尺度,而把它从发生、发展至消亡的时间历程(即生命史)称为时间尺度。

 

 

几个特殊的地理位置

青岛:(120E, 36N)

青藏高原:海拔平均4400米

巴尔喀什湖: (75E, 45N)

贝加尔湖: (105-115N,  45-55N)

阿留申群岛

天山、南岭、昆明: (静止锋)

 

天气学主要内容_1[原理部分]

气团和锋;

温带气旋和反气旋;

大气环流和高空环流系统(天气形势预报);

中小尺度天气系统;

天气(要素)预报;

 

天气学主要内容_2[过程部分]

低纬度天气系统(包括台风过程)

寒潮天气过程

大型降水天气过程

亚洲季风(基本知识)

 

参考书目

 《现代天气学原理 》伍荣生等著, 高等教育出版社

《天气学教程》 梁必骐主编 气象出版社

《天气学》 林元弼主编 南京大学出版社

 

与天气图分析的关系

理论和实践

体用、表里

 

三易

 简易:一张图,槽与脊,冷暖相对海与地。地转风,热成风,气压、温、风变一体。

变易:天气预测时超前,强弱转化位置变。温度流,涡度流,槽、脊、高、低皆关联。悟得平流重要性,天气原理懂一半。

不易:学习不是请吃饭,须得清心入门坎。去掉徒存记诵念,观图知变非等闲。

 

学习要求

 课前预习

积极思考

不明白提问(随时可以提问),鼓励积极利用网络资源[海大网络教学资源中的讨论板和本博客]

主动探索 [如对极端天气现象出现原因的探究]

见贤思齐

 

思考题:

英语有谚曰: Best begun, half done.

一门新的课程学习,先从总体上有个大体(轮廓)的了解非常重要。行路要朝正确的方向,围棋的布局阶段虽只廖廖数子,但对后来的棋局影响很大。因此,通过本节的学习,应当了解:天气学要学习什么?与以前学过的课程相比,它有什么特点?如何根据该课程的特点,高效率的掌握天气变化的规律?

 

附:  天气学发展简史

 

1820年利用地面观测资料绘制出第—张天气图。以地面气压场或温度场的分析为主要特征。这样,气象工作者的目光从对一时一地的关注扩展到对大范围形势的研究,并开始用外推法制作简单的天气预报。天气学有了自己的雏形。

第一次世界大战后,挪威气象学家率先提出气团和锋面的学说,建立了气旋模型,对气旋中相关联的天气现象进行归纳和系统化,提出了著名的锋面理论和气旋波动学说,构成了所谓的挪威学派。这时候,天气预报也有了较好的天气概念作为它的基础和依据。

 

20世纪30年代以后,由于高空探测技术的发展,无线电探空仪的应用,出现了高空图和各种剖面图。这样,对天气过程与天气系统的认识逐渐从地面拓宽至三维空间。

40年代以来,世界性气象观测网逐渐建立和完善,它为天气学的发展提供了十分有利的条件。出现了以罗斯贝(Rossby)为首的芝加哥学派,他们提出大气长波理论,给出了系统运动和发展的动力学,这也给大尺度天气预报提供厂理论基础,使天气学取得了突破性的进展。

20世纪40年代,前苏联气象学家基培尔等建立了平流动力理论,提出了气压、温度局地变化的计算方法,不仅揭开了近代动力、数值预报的序幕,也为天气系统移动和发展提供了简便的分析判断方法,为天气预报实践所利用。

 

佩特森(Penerssen)在1956年发表天气学原理一书,综合了气团、锋面学说和长波理论,把锋面外推法用于天气预报,对个别天气系统的移动给出了计算公式,建立了运动学预报方法。为天气学及天气预报理论提供了一个全面而实用的理论概括,对天气学的发展起到了积极的推动作用。

 20世纪60年代以后,气象探测手段发生了深刻的革命。多普勒雷达的应用使气象学家有可能了解云中的三维流场,改善了中尺度研究中资料不足的困难。气象卫星的出现和遥感技术的应用更使气象工作者获得了大量宝贵的非常规的资料,得到非定时,定点的云系状态、水汽分布、系统中三维风场结构等信息。这些信息不受地理条件的局限(如高山、海洋、边远地区),也不受固定时问的限制。因此为天气学的发展提供了十分有利的条件,同时也为天气预报开辟了广阔的前景。

 

随着气象学其他分支学科如动力气象学、数值预报的发展,近代天气学已不完全停留在以天气图为主要分析工具上。它利用动力气象中的理论结果以及计算数学与大型电子计算机提供的快速计算的条件,建立了物理诊断的方法,以定量的分析,研究天气过程的物理持性。

20世纪70年代以后,天气学中逐渐引进数值模拟的方法,它可以对复杂的天气过程中各种物理因子的作用进行控制性的对比试验,以更好地了解天气,建立各种天气学模型。这些研究方法的应用使现代天气学进入了定量化、物理化的新时代。

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