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南京信息工程大學(xué)2019考研大綱：F04動(dòng)力氣象學(xué)(含數(shù)值預(yù)報(bào))
科目代碼：F04
科目名稱：動(dòng)力氣象學(xué)(含數(shù)值預(yù)報(bào))
第一部分 目標(biāo)與基本要求
一、 目標(biāo)：
應(yīng)用物理學(xué)定律研究大氣運(yùn)動(dòng)的動(dòng)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(jī)理。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)的基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理和基本方法。
二、 基本要求：
要求學(xué)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(jī)理，提高分析問題、解決問題的能力，能理論聯(lián)系實(shí)際并提高自己吸收新知識(shí)的能力。系統(tǒng)地理解數(shù)值天氣預(yù)報(bào)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(bào)的方法和初步具備設(shè)計(jì)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式的能力。
第二部分 內(nèi)容與考核目標(biāo)
第一章、 描寫大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組
1、 理解描寫大氣運(yùn)動(dòng)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(biāo)系中的基本方程組。掌握局地直角坐標(biāo)系中的基本方程組。
4、 了解求解大氣運(yùn)動(dòng)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(fēng)場(chǎng)
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(biāo)系的物理基礎(chǔ)。
4、 掌握地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、地轉(zhuǎn)偏差的概念。
5、 掌握斜壓大氣、正壓大氣、熱成風(fēng)的概念。
第三章、 大氣渦旋動(dòng)力學(xué)
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(jī)制。
3、 理解位渦的概念，了解位渦方程的推導(dǎo)，會(huì)初步應(yīng)用位渦守恒定律解釋實(shí)際過程。
第四章、 大氣行星邊界層
1、 掌握湍流運(yùn)動(dòng)的特性，理解湍流運(yùn)動(dòng)的一般處理方法，了解平均運(yùn)動(dòng)方程的推導(dǎo)。
2、 掌握邊界層的特點(diǎn)及大氣分層。
3、 理解混合長(zhǎng)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(fēng)隨高度分布的特點(diǎn)及求解方法。
5、 掌握Ekman層中風(fēng)隨高度分布的特點(diǎn)，了解其求解過程。
6、 掌握Ekman抽吸、二級(jí)環(huán)流的概念，掌握大氣旋轉(zhuǎn)減弱的物理機(jī)制。
第五章、 大氣能量學(xué)
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(huì)推導(dǎo)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能方程，掌握閉合系統(tǒng)動(dòng)能與全位能轉(zhuǎn)換的條件與機(jī)制。
3、 掌握有效位能的概念，了解有效位能的計(jì)算過程。
4、 掌握緯向平均運(yùn)動(dòng)與渦旋運(yùn)動(dòng)的概念，了解緯向平均運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和有效位能方程、渦旋運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和有效位能方程的推導(dǎo)過程。
5、 掌握實(shí)際大氣中能量循環(huán)過程及物理機(jī)制。
第六章、 大氣波動(dòng)學(xué)
1、 掌握波動(dòng)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(dòng)的概念和線性化方法。
3、 掌握聲波產(chǎn)生的物理機(jī)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(jī)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(jī)制、性質(zhì)、物理模型及求解過程。
6、 理解波動(dòng)濾波的概念及濾波條件。
第七章、 大氣運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性理論
1、 掌握波動(dòng)穩(wěn)定性的概念及數(shù)學(xué)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(dǎo)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(dǎo)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(zhǔn)地轉(zhuǎn)演變過程的概念及大氣運(yùn)動(dòng)階段性特點(diǎn)。
2、 掌握地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程與準(zhǔn)地轉(zhuǎn)演變過程的不同點(diǎn)。
3、 掌握地轉(zhuǎn)適應(yīng)過程的物理機(jī)制，適應(yīng)的結(jié)果與初始非地轉(zhuǎn)擾動(dòng)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(dòng)力學(xué)
1、 理解熱帶大氣運(yùn)動(dòng)與中高緯度大氣運(yùn)動(dòng)過程的不同點(diǎn)。
2、 掌握CISK機(jī)制。
第十章、 大氣運(yùn)動(dòng)的基本方程組及垂直坐標(biāo)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(biāo)系中的大氣運(yùn)動(dòng)基本方程組
1、掌握地圖投影的基本知識(shí)，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(diǎn);
3、理解正交曲線坐標(biāo)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(biāo)變換的基本方法。
5、理解地圖投影坐標(biāo)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(jì)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(duì)不同類型差分格式的穩(wěn)定性進(jìn)行分析;
5、掌握構(gòu)造常用的時(shí)間積分格式的方法;
6、了解常用的時(shí)間積分格式的特點(diǎn)。
7、了解有限差分格式所引起的各種誤差;
8、熟悉非線性計(jì)算不穩(wěn)定和混淆誤差的概念;
9、理解非線性計(jì)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(diǎn)平滑、五點(diǎn)平滑和九點(diǎn)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(jì)思想、模式的基本特點(diǎn);
2、會(huì)應(yīng)用有關(guān)假設(shè)，導(dǎo)出模式的預(yù)報(bào)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(shí)間積分步長(zhǎng)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(shí)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(shí)間積分方案的設(shè)計(jì)方法;
10、了解半隱式格式的構(gòu)造方法及其特點(diǎn)。
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(jì)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(jì)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(diǎn)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?cái)喾椒?
5、熟悉球諧函數(shù)的性質(zhì)的數(shù)學(xué)內(nèi)涵、兩種波數(shù)截?cái)喾绞降奶攸c(diǎn);
6、了解離散傅里葉變換DFT與勒讓德變換的基本數(shù)學(xué)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(shuō)明：本課程對(duì)各考核點(diǎn)能力要求一般分為三個(gè)層次：
較低要求――了解。
一般要求――理解、熟悉、會(huì)。
較高要求――掌握。
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