天气学原理是研究不同尺度的天气系统和天气现象发生发展及其变化的基本规律，并利用这些规律来预测未来天气的科学。该课程是大气科学专业本科生的重要专业基础课程和主干课之一，属于专业核心课程。该课程侧重理论教学，主要介绍天气学的经典理论包括大气运动的基本特征、锋面理论、气旋与反气旋、大气环流概况、天气系统和天气形势的天气学预报方法。通过本课程的学习使学生掌握天气学预报的基本原理、基本概念和基本分析方法。

为进一步学习“动力气象学”，“中国天气”，“数值天气预报”，“天气学分析基础”、“典型天气过程分析”、“短期气候预测”，“中尺度天气动力学”，“热带天气动力学”，“青藏高原气象学”，“天气学诊断分析”、“天气预报综合实习”以及“气象统计方法”等专业课奠定必要的理论基础。

通过本课程的学习, 使学生熟悉天气系统的空间结构特征和强度变化影响因素，熟悉发生在大气中各种天气现象和天气过程物理本质及演变规律的认识，结合相关课程《天气学分析》的训练，使学生初步建立和掌握利用天气图分析和掌握天气系统发生发展、天气系统结构特征和移动、强度变化的基本规律，掌握大气环流及大型天气过程的主要分布特征，变化规律及分析预报的思路。

高等数学、大学物理I、热力学、流体力学、大气物理学、理论力学等

“天气学原理”课程教学大纲

（Principle of Synoptic Meteorology）

第一章 大气运动的基本特征

1.0 引言

（1）了解天气学发展历史，了解参考系概念及分类

（2）掌握惯性和非惯性（旋转）参照系中全导数的关系

（3）理解全导数、偏导数和平流项的含义

1.1 影响大气运动的作用力

（1）掌握大气运动各作用力含义及表达式

（2）理解大气运动各作用力的物理意义

1.2 控制大气运动的基本定律

（1）掌握控制大气运动的基本定律及其数学表达式：运动方程，连续方程和热力学能量方程的推导

（2）理解运动方程，连续方程和热力学能量方程表达式中各项意义

（3）理解质量散度（质量通量散度）含义、表达式及其物理意义

1.3 大尺度系统的控制方程

（1）了解尺度分析含义，了解各种尺度天气系统的特征尺度，掌握运动方程，连续方程和热力学能量方程的零级和一级简化

（2）掌握运动方程，连续方程和热力学能量方程零级和一级简化方程含义，理解自由大气中大尺度系统运动可作为准地转、准静力处理的原因

（3）理解热力学能量方程中引起固定点温度变化的因子

1.4 “P”坐标系中的基本方程组

（1）了解P坐标系概念、优越性及P坐标系建立的物理基础

（2）掌握位势、位势高度概念

（3）理解等高面上水平气压梯度力可以用等压面上位势梯度或等压面坡度表示

（4）掌握如何建立P坐标系中基本方程组

1.5 风场和气压场的关系

（1）掌握地转风、梯度风、热成风、地转偏差含义及表达式

（2）掌握地转风、梯度风、热成风、地转偏差的讨论及应用

第2章  气团与锋

2.1 气团

（1）掌握气团的概念、形成条件

（2）了解气团分类

2.2 锋的概念与锋面的坡度

（1）了解并掌握锋、锋面、锋线、锋区概念和含义

（2）了解锋面的分类，理解并掌握锋面空间结构

（3）掌握以密度零级不连续面模拟锋时，锋面坡度公式推导并会讨论物理意义

2.3 锋或锋面附近的气象要素场的特征

（1）理解并掌握以密度零级和一级不连续面模拟锋面时锋附近各要素场的特征（温度，气压，变压，风场，湿度场和天气区）

（2）了解以密度一级不连续模拟锋面的锋面坡度公式的意义

2.4 锋面的分析

（1）了解锋面分析的一般步骤

（2）了解影响锋面要素不明显的因素

（3）掌握锋面分析中，高空测风资料（单站测风图）应用

2.5 锋生锋消

（1）掌握锋生带（线）、锋生函数、锋生条件概念

（2）掌握运动学锋生、锋消公式讨论

（3）了解我国锋生锋消概况

第3章 气旋与反气旋

3.1 气旋、反气旋的特征和分类

（1）掌握气旋、反气旋的定义和特征

（2）了解气旋、反气旋的分类

3.2 涡度与涡度方程

（1）理解涡度、绝对涡度概念

（2）掌握涡度方程的推导，理解各项名称、物理意义并讨论；掌握位涡、位涡守恒的概念及应用

3.3 位势倾向方程与ω方程

（1）理解位势倾向方程与ω方程公式推导

（2）熟练掌握位势倾向方程及ω方程各项名称和物理意义，并会画图讨论

3.4 温带气旋与反气旋

（1）熟练掌握在温带气旋发展中，动力因子和热力因子对高空槽及温带气旋发展的作用，要求会画图解释

（2）理解温带气旋和反气旋的生命史

（3）掌握气旋再生、气旋族、热低压的含义

3.5 东亚气旋与反气旋

（1）掌握北方、南方气旋活动范围及包括哪些气旋

（2）了解东亚气旋和反气旋的移动路径和移速

（3）理解蒙古气旋形成的高空温压场特征

（4）理解江淮气旋中“倒槽锋生型”、“静止锋波动型”，能画图解释江淮气旋生成过程；（5）理解爆发性气旋的含义；了解为什么爆发性气旋主要发生于冬春季？

第4章 大气环流概况

4.1 大气平均流场特征与季节转换

（1）熟练掌握对流层中低层平均水平环流特征

（2）理解半永久性大气活动中心和季节性大气活动中心的含义及其成员

4.2 控制大气环流的基本因子与大气环流的基本模型

（1）熟练掌握控制大气环流的基本因子

（2）掌握三圈环流，掌握极锋锋区与副热带锋区的形成及不同点以及与温带气旋的关系

（3）理解地球表面不均匀性（海陆分布和地形）对大气环流的影响

4.3 极地环流概况

（1）了解极地环流概况

4.4 热带环流概况

（1）了解热带环流概况；了解El Nino和沃克环流的含义

4.5 西风带的大型扰动

4.6 急流

（1）掌握急流的概念

（2）理解急流的基本特点

（3）了解急流的结构特征

4.7 东亚环流基本特征

（1）理解东亚环流基本特征

（2）了解我国各季环流概况及主要天气过程特点

第5章 天气形势及天气要素的预报

5.1 天气系统及天气形势的天气学预报方法

（1）理解天气系统的外推法

（2）掌握运动学公式的推导；理解运动学公式中求导符号含义；掌握运用运动学方法讨论天气系统的移动

（3）掌握斜压大气中涡度的假设；理解高空形势预报方程的推导

（4）熟练掌握高空形势预报方程中各项的讨论，其中曲率项及散合项在实际天气图中要求会应用

（5）熟练掌握用高空形势预报方程有关项解释500hPa槽、脊变化，要求会实际应用

（6）理解地面形势预报方程的推导

（7）掌握地面形势预报方程各项讨论，要求会实际应用

（8）掌握引导气流的概念，理解其推导过程

（9）掌握地形对天气系统(槽、脊、高压、低压)移动及强度的影响

（10）了解用运动学公式推导锋面移速公式并会讨论冷锋、暖锋移速与变压分布的关系

5.2 气象要素和天气现象的天气学预报方法

（1）了解温度的天气学预报方法

（2）了解大风的天气学预报方法

0.天气学原理与方法,朱乾根,林锦瑞,寿绍文,唐东昇,气象出版社,2017年8月第4版.

1.现代天气学原理，高等教育出版社，伍荣生主编， 1999

2.天气学分析，气象出版社，寿绍文等，2006，第二版

3.天气学，北京大学出版社， 钱维宏，2004

4.天气学，气象出版社，寿绍文等，2009

5.动力气象学，气象出版社，吕美仲等， 2008

6.现代天气预报技术，气象出版社，孔玉寿等，2005，第二版