第 二 題

本題考查梯度風方程式的物理意義與解的分類。首先，需寫出梯度風方程式（自然坐標系下，包含氣壓梯度力、科氏力、離心力）。題幹定義了壓流（正常梯度風，科氏力抗衡氣壓梯度力）與反壓流（科氏力與氣壓梯度力同向，二者合力提供向心力）。接著，需分析氣旋式（低壓）與反氣旋式（高壓）系統的力平衡狀況。高壓系統的氣壓梯度力向外，若科氏力也向外，向心力（向內）由誰提供？不可能。低壓系統氣壓梯度力向內，若科氏力也向內，則二者合力可提供極大的離心力（向外）所需的向心加速度，這是可能的（通常是尺度小、羅斯貝數大的系統，例如龍捲風）。這就是異常低壓（反常氣旋）。最後，計算其絕對角動量（或絕對渦度），由於反壓流的流向與地球自轉反向（在北半球為順時針旋轉的低壓），需判斷其絕對角動量的正負。