高等大气动力学

课程编码：070601M04001H 英文名称：Advanced Atmospheric Dynamics 课时：72 学分：4.50 课程属性：专业核心课 主讲教师：林一骅

本课程为大气科学各专业研究生的学科基础课。高等大气动力学课程旨在大学本科阶段所修动力气象学基础上，进一步加深对于大尺度大气动力学的基本概念、基本理论的精准理解以及对大尺度大气动力学基本研究方法的熟练掌握。以此为基础，在较高的理论水平上系统讲述大尺度大气动力学的核心内容以及这些进展的天气学、气候学意义。 通过本课程的学习，让学生掌握基本概念、基本理论和基本研究方法，为将来从事大气科学各领域的研究准备必要的大气动力学基础，掌握现代大气动力学理论，了解目前国际上该学科的前沿知识和发展趋势，完成普通物理水准的初等动力气象学向理论物理水准的高等大气动力学的过渡，以便服务于即将从事的大气科学研究。

数学物理方法、理论力学、流体力学、动力气象学

第一章 引论 3学时 林一骅
第1节 大气动力学发展史
第二章 大气动力学基本理论 18学时 林一骅
第1节 大气运动的基本方程与初始及边界条件；
第2节 大气的层结特征与旋转特征，标准层结近似；层结旋转属性对三维大气运动的影响；
第3节 大气中的波动与涡旋，小扰动、局地平面坐标下的小扰动和运动分类；球面上的小扰动；
第4节 波动与波流相互作用，旋转适应的基本概念；
第5节 大气运动的不稳定；
第6节 大气环流动力学；
第三章 大气运动的整体性质 保守属性和守恒量 大气运动方程的各种近似 8学时 林一骅
第1节 大气运动的整体性质和主要守恒量
第2节 大气运动方程的各种近似及简化形式
第四章 地转适应过程 10学时 林一骅
第1节 地转适应过程的物理含义；内波的弥散；表面被的弥散；惯性波的弥散；
第2节 平面地面近似下的适应过程以及球面大气的适应过程。
第3节 适应了的场，适当介绍近赤道地带的适应过程及其特殊性。
第五章 准地转演变过程和不稳定理论 12学时 林一骅
第1节 从大气动力过程的阶段性入手，指出大气运动基本上可以分为较快的适应过程和缓慢的演变过程，引入波包动力学的基本理论，论述正压大气和斜压大气中天气系统的发生和发展的一般理论，
第2节 介绍正压大气和斜压大气演变的积分性质，讨论各种地形对大气运动演变的影响。
第3节 以正压不稳定和斜压不稳定为例，系统介绍大气动力不稳定理论的物理本质和数学方法，包括线性理论，弱非线性理论和非线性稳定性理论的变分方法等。
第六章 热带大气动力学 9学时 林一骅
第1节 从热带大气运动的基本物理特征出发，导出热带大气运动的基本方程；
第2节 讨论热带大气系统中存在的波动形式及其性质，着重强调热带大气运动的潜热加热和湿对流动力学-热力学特征
第3节 基于热带大气对于强迫相应的机制即Gill模型，建立热带大气环流动力学的基本理论。
第七章 大气动力学专题介绍 12学时 林一骅
第1节 大气非地转演变过程，包括适应过程与演变过程的相互作用，非地转不稳定等；
第2节 非线性大气动力学，包括非线性大气动力学的非平衡态理论；
第3节 平流层大气动力学，对流层大气与平流层大气的相互作用；
第4节 热带大气与热带外大气的相互作用，大气低频振荡动力学；
第5节 大气动力学的哈密顿形式和几何理论。

林一骅，男，一九六六年三月生于山东昌邑。南京大学大气科学系毕业，中国科学院大气物理研究所研究员，博士生导师。目前主要从事大气和海洋动力学、海洋环流数值模拟和地球流体力学基本问题的研究。