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南京信息工程大學2019考研大綱：F04動力氣象學(含數(shù)值預(yù)報)
科目代碼：F04
科目名稱：動力氣象學(含數(shù)值預(yù)報)
第一部分 目標與基本要求
一、 目標：
應(yīng)用物理學定律研究大氣運動的動力過程、熱力過程，從理論上探討大氣環(huán)流、天氣系統(tǒng)演變的過程、規(guī)律和機理。數(shù)值天氣預(yù)報的基礎(chǔ)知識、基本原理和基本方法。
二、 基本要求：
要求學生掌握有關(guān)內(nèi)容的基本概念、基本理論和基本方法，理解天氣系統(tǒng)演變的基本規(guī)律和機理，提高分析問題、解決問題的能力，能理論聯(lián)系實際并提高自己吸收新知識的能力。系統(tǒng)地理解數(shù)值天氣預(yù)報的基本概念、基本理論和基本方法;掌握制作數(shù)值天氣預(yù)報的方法和初步具備設(shè)計數(shù)值天氣預(yù)報模式的能力。
第二部分 內(nèi)容與考核目標
第一章、 描寫大氣運動的基本方程組
1、 理解描寫大氣運動的基本物理過程。
2、 掌握旋轉(zhuǎn)參照系、科氏力、壓力梯度力的概念。
3、 了解球坐標系中的基本方程組。掌握局地直角坐標系中的基本方程組。
4、 了解求解大氣運動閉合方程組的定解問題。
第二章、 尺度分析與自由大氣中的風場
1、 掌握尺度分析的基本概念和方法
2、 掌握Ro數(shù)的定義，理解其重要性。
3、 掌握靜力平衡的概念與p-坐標系的物理基礎(chǔ)。
4、 掌握地轉(zhuǎn)運動、地轉(zhuǎn)偏差的概念。
5、 掌握斜壓大氣、正壓大氣、熱成風的概念。
第三章、 大氣渦旋動力學
1、 掌握環(huán)流定理與渦度方程。
2、 掌握大氣中渦旋系統(tǒng)演變的主要物理機制。
3、 理解位渦的概念，了解位渦方程的推導，會初步應(yīng)用位渦守恒定律解釋實際過程。
第四章、 大氣行星邊界層
1、 掌握湍流運動的特性，理解湍流運動的一般處理方法，了解平均運動方程的推導。
2、 掌握邊界層的特點及大氣分層。
3、 理解混合長理論，掌握湍流輸送通量與湍流粘性力的概念。
4、 掌握近地面層中風隨高度分布的特點及求解方法。
5、 掌握Ekman層中風隨高度分布的特點，了解其求解過程。
6、 掌握Ekman抽吸、二級環(huán)流的概念，掌握大氣旋轉(zhuǎn)減弱的物理機制。
第五章、 大氣能量學
1、 掌握大氣能量的基本形態(tài)，掌握大氣位能與內(nèi)能關(guān)系及全位能的概念。
2、 會推導質(zhì)點動能方程，掌握閉合系統(tǒng)動能與全位能轉(zhuǎn)換的條件與機制。
3、 掌握有效位能的概念，了解有效位能的計算過程。
4、 掌握緯向平均運動與渦旋運動的概念，了解緯向平均運動動能和有效位能方程、渦旋運動動能和有效位能方程的推導過程。
5、 掌握實際大氣中能量循環(huán)過程及物理機制。
第六章、 大氣波動學
1、 掌握波動的基本概念，掌握單波與群波的概念，掌握群速度的概念和求法。
2、 掌握微擾動的概念和線性化方法。
3、 掌握聲波產(chǎn)生的物理機制，了解其求解過程。
4、 掌握重力、慣性波產(chǎn)生和傳播的物理機制與性質(zhì)，掌握重力外波的求解，掌握浮力振蕩的概念，了解重力內(nèi)波和慣性波的求解過程。
5、 掌握Rossby波產(chǎn)生的機制、性質(zhì)、物理模型及求解過程。
6、 理解波動濾波的概念及濾波條件。
第七章、 大氣運動的穩(wěn)定性理論
1、 掌握波動穩(wěn)定性的概念及數(shù)學表述。
2、 掌握慣性穩(wěn)定度與靜力穩(wěn)定度的概念。
3、 掌握正壓不穩(wěn)定的概念及判據(jù)，理解正壓不穩(wěn)定判據(jù)的推導過程。
4、 掌握斜壓不穩(wěn)定的概念及條件，理解斜壓二層模式，了解不穩(wěn)定條件的推導過程。
第八章、 地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程
1、 掌握地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程與準地轉(zhuǎn)演變過程的概念及大氣運動階段性特點。
2、 掌握地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程與準地轉(zhuǎn)演變過程的不同點。
3、 掌握地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程的物理機制，適應(yīng)的結(jié)果與初始非地轉(zhuǎn)擾動尺度的關(guān)系。
4、 了解斜壓大氣中的適應(yīng)過程。
第九章、 熱帶大氣動力學
1、 理解熱帶大氣運動與中高緯度大氣運動過程的不同點。
2、 掌握CISK機制。
第十章、 大氣運動的基本方程組及垂直坐標變換
4、了解數(shù)值模式的基本分類，理解過濾模式和原始方程模式的區(qū)別。
第十一章、 地圖投影坐標系中的大氣運動基本方程組
1、掌握地圖投影的基本知識，尤其掌握正形投影的基本概念;
2、熟悉常見的三種正形投影的定義、特點;
3、理解正交曲線坐標系的基本概念，理解拉密系數(shù)的物理意義;
4、掌握水平坐標變換的基本方法。
5、理解地圖投影坐標系中拉密系數(shù)和地圖放大系數(shù)的關(guān)系。
第十二章、 數(shù)值計算方案
1、理解差分方法的主要思想，掌握差分格式的構(gòu)造方法;
2、熟悉并能夠應(yīng)用常用的差分格式。
3、了解差分格式的基本性質(zhì);
4、掌握確定差分格式線性穩(wěn)定性判據(jù)的方法，能對不同類型差分格式的穩(wěn)定性進行分析;
5、掌握構(gòu)造常用的時間積分格式的方法;
6、了解常用的時間積分格式的特點。
7、了解有限差分格式所引起的各種誤差;
8、熟悉非線性計算不穩(wěn)定和混淆誤差的概念;
9、理解非線性計算不穩(wěn)定產(chǎn)生的原因，并熟悉其常用的抑制方法。
10、掌握三點平滑、五點平滑和九點平滑的方法;
11、理解響應(yīng)函數(shù)的物理意義;
12、了解平滑公式的應(yīng)用。
第十三章、 正壓原始方程模式
1、了解正壓原始方程模式的設(shè)計思想、模式的基本特點;
2、會應(yīng)用有關(guān)假設(shè)，導出模式的預(yù)報方程;
3、了解正壓原始方程模式具有的積分性質(zhì)。
4、理解模式時間積分步長的選擇依據(jù)。
5、理解守恒差分格式的概念;
6、掌握差分算符的表示方法;
7、熟悉一次守恒格式和二次守恒格式的概念及其構(gòu)造方法，熟悉正壓原始方程模式二次守恒格式的構(gòu)造方法;
8、掌握三步法時間積分格式的構(gòu)造方法;
9、掌握正壓原始方程模式顯式時間積分方案的設(shè)計方法;
10、了解半隱式格式的構(gòu)造方法及其特點。
11、掌握模式數(shù)值求解的方法，能夠根據(jù)模式的基本原理和設(shè)計流程。
第十四章、 斜壓原始方程模式
1、理解斜壓原始方程模式與正壓原始方程模式的差別;
2、了解設(shè)計斜壓原始方程模式的基本思想;
3、熟悉斜壓原始方程模式所采用的基本方程組及其積分性質(zhì)。
4、掌握斜壓模式的垂直分層和守恒的垂直差分格式的構(gòu)造方法。
5、熟悉數(shù)值求解斜壓原始方程模式的主要內(nèi)容。
第十五章、 正壓渦度方程譜模式
1、了解譜模式展開函數(shù)的選擇依據(jù);
2、理解譜模式中因變量的選擇原則;
3、了解譜模式與格點模式的差別。
4、掌握球諧函數(shù)的定義和性質(zhì)、兩種基本的波數(shù)截斷方法;
5、熟悉球諧函數(shù)的性質(zhì)的數(shù)學內(nèi)涵、兩種波數(shù)截斷方式的特點;
6、了解離散傅里葉變換DFT與勒讓德變換的基本數(shù)學過程;
7、掌握正壓渦度方程譜模式的求解步驟;
第十六章、 初邊界條件及模式的物理過程參數(shù)化
1、掌握模式初始化的基本概念、基本方法;
2、掌握資料同化的概念，了解資料同化的基本方法
3、了解數(shù)值模式常用的邊界條件的給定方法;
4、掌握嵌套邊界條件的概念。
5、理解物理過程參數(shù)化的基本概念以及物理過程參數(shù)化在發(fā)展模式過程中的重要性。
6、了解大氣行星邊界層和濕熱力過程參數(shù)化的基本思路
有關(guān)說明：本課程對各考核點能力要求一般分為三個層次：
較低要求――了解。
一般要求――理解、熟悉、會。
較高要求――掌握。
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