课程概述

1、主讲什么？

动力气象学是在热力学和流体力学的基础上，系统地讲述大气的动力、热力过程和大气运动的基本规律的一门大气科学类专业最核心课程，主要讲述大尺度大气动力学的基本原理和方法，大气动力学主流理论和学说及各理论、学说之间的联系，利用大气动力学基本原理，提出所研究问题的物理模型、数学模型、求解方法，然后分析、认识实际大气过程规律和机理。

 

2、由谁主讲？

由经验丰富、处于一线教学的资深教师进行教学设计和主讲，课程负责人郭品文教授讲授本门课程达20年以上，授课经验丰富，广受师生好评，其中两位主讲教师曾参加“气象出版杯”全国大气科学类专业青年教师教学交流与竞赛均获一等奖，三位主讲教师参加江苏省高等学校微课教学比赛分获二等奖和三等奖，具有设计制作微视频的丰富经验，多位教师进行过本门课程的教学研究并发表教研论文。

 

3、有何优点？

《动力气象学》是南京信息工程大学建校（1960年）以来大气科学类专业核心课程，至今已有59年历史，形成了课程教学过程中注重于对物理概念和气象原理的学习，侧重培养学生大气科学专业理论知识的认知和培养理论应用于实际的能力的特色。

在多年教学过程中，逐步优化教学内容，根据学习者反馈进行细化和调整，及时增加与有关的科研成果或实例，以激发学习者的兴趣，提高学习动力，锻炼专业思维；思考题、试题、作业题积累丰富，有利于学习者对所学内容的巩固和创造性的培养；还逐步优化教学技术，在多媒体课件中加入图片、动画等，使复杂抽象的认识活动变得简单而直观，最大程度地激发了学习者的学习兴趣。

 

4、何人可学？

大气科学类（包括包括大气科学专业、大气物理方向、应用气象专业、水文气象方向、海洋科学专业、大气环境方向、大气探测方向等）的高校师生及相关从业人员；

计划考取大气科学方向的考研人员；

跨学科研究大气运动机理的其他专业研究者；

对大气运动机理感兴趣的其他学习者。


证书要求

考核方式包括作业、单元测验、课程讨论和期末考试，测验成绩占总评分数的20%，单元作业成绩占总评分数的20%，课程讨论占总评分数的10%，期末考试只有一次，占50%。


预备知识

本课程先修课程包括高等数学、大学物理、数理方程、流体力学、大气物理学、天气学原理。


授课大纲

绪论

通过本章的学习，可以了解动力气象学课程的性质和内容，了解动力气象学发展的背景、各阶段的主要成果。

课时

  • 1.1绪论

旋转坐标系大气运动方程组

通过本章的学习，可以：（1）理解旋转参照系的概念和旋转坐标系下大气运动方程组的推导过程；（2）理解科氏力、气压梯度力等的物理本质；（3）理解拉格朗日研究方法和欧拉研究方法的不同；（4）了解各旋转坐标系特点及各坐标系基本方程组，了解静力平衡的概念与p坐标系建立的物理基础。

课时

  • 2.1 参考系的转变
    • ,
  • 2.2 力的分析
    • ,
  • 2.3 研究方法的转变
    • ,
  • 2.4 常用旋转坐标系的选择

大气运动方程组的简化

通过本章的学习，可以：（1）理解尺度分析的基本概念和方法；（2）理解如何利用尺度分析方法简化方程组，初步分析中纬度大尺度运动的基本性质，明确中纬度大尺度运动的主要影响因子。

课时

  • 3.1 尺度分析方法
    • ,
  • 3.2 基本方程组的尺度分析
    • ,
  • 3.3 中纬度大尺度运动方程组的简化

自由大气中的平衡流场

本章学习地转运动、地转偏差和热成风等概念的物理基础和在实际大气中的应用，以上内容有助于我们理解实际水平流场的特征，有助于我们利用大气运动规律分析实际大气过程。

课时

  • 4.1 地转运动和地转偏差
    • ,
  • 4.2 热成风
    • ,
  • 4.3 热成风的应用

大气涡旋动力学

大气运动具有明显的涡旋运动特征，常用涡度来度量旋转特征。通过本章的学习，可以理解垂直涡度的概念和垂直涡度方程各项的含义以及如何应用垂直涡度方程解释实际大气中涡旋系统变化机理。

课时

  • 5.1 垂直涡度方程
    • ,
  • 5.2 垂直涡度方程的应用

大气能量学

能量转换和守恒是物质所遵循的普通规律。大气中各种不同尺度运动的产生和发展以及消亡，是各种能量的累积、爆发和转换的结果。本章从大气能量出发，分析能量转换的机理和实际大气能量循环过程，解释天气系统发展和大气环流维持的机制。

课时

  • 6.1 大气中主要能量形式
    • ,
  • 6.2 气柱位能和内能的关系
    • ,
  • 6.3 大气动能变化机制
    • ,
  • 6.4 闭合系统能量转换和守恒
    • ,
  • 6.5 有效位能
    • ,
  • 6.6 实际大气能量转化1
    • ,
  • 6.7 实际大气能量转化2
    • ,
  • 6.8 实际大气能量转化3
    • ,
  • 6.9 实际大气能量转化4

大气波动学

本章通过对大气中的波动建立物理模型、数学模型，然后求解、分析，从而认识实际大气波动规律和机理。

课时

  • 7.1 波动的基本概念
    • ,
  • 7.2 波群与群速度
    • ,
  • 7.3 微扰动法
    • ,
  • 7.4 声波
    • ,
  • 7.5 重力外波
    • ,
  • 7.6 重力惯性外波
    • ,
  • 7.7 重力内波
    • ,
  • 7.8 大气长波的建模与求解
    • ,
  • 7.9 大气长波的基本性质
    • ,
  • 7.10 大气长波形成机制

参考资料

所用教材：

《动力气象学》，吕美仲、侯志明、周毅，气象出版社，2004年，第一版.


参考书目：

1、《动力气象学引论》：原著第五版/（美） James R. Holton , Gregory J. and Hakim著；段明铿，王文，刘毅庭译，电子工业出版社，2019.

2、《Fluid Dynamics of the MidLatitude Atmosphere》, B.J. Hoskins and I.N. James著，2014. 

3、《动力气象学》，吕克利、徐银梓、谈哲敏，南京大学出版社，2014.

4、《新编动力气象学》，李国平，气象出版社，2014，第二版.

5、《大气动力学》，刘式适、刘式达，北京大学出版社，2011，第二版.

6、《动力气象学》，贺海晏、简茂球、乔云亭，气象出版社，2010年，第一版.

7、《地球物理流体动力学》，余志豪、杨大升、贺海晏等，气象出版社，1996，第一版.

8、《地球物理流体动力学导论》，王斌，翁衡毅编译，海洋出版社，1981，第一版.


常见问题

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