气象学与气候学所有作业..
第1—2章
1）简述气候系统。
答:气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一物理系统。
太阳辐射是气候系统的能源。在太阳辐射的作用下，气候系统产生了一系列复杂的过程，这些过程在不同的时间尺度上和不同的空间尺度上有着密切的相互作用，各个组成部分之间，通过物质和能量交换，紧密地结合成一个复杂的、有机联系的气候系统。
2）名词解释：天气、气候、天气系统、天气过程、天气预报、气象要素、辐射通量密度、比辐射率
答：天气：某地在某一瞬间或某一短时间内大气状态和大气现象的综合。
大气状态：大气的气压、气温和湿度等。
大气现象：大气中的风、云、雨、雪等现象。
气候：在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期作用下，在某一时段内大量天气的综合。不仅包括该地多年的平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
天气系统：指引起天气变化和分布的高压、低压、高压脊、低压槽等典型特征的大气运动系统。
天气过程：天气系统的发生、发展、消失和演变的全过程。
天气预报：人们根据对天气演变规律的认识，利用多种观测及模拟手段，对未来一定时期内天气变化作出主、客观的判断。
气象要素：气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量和能见度等等。
辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量称辐射通量密度（E），单位是W/m2。比辐射率：
3）哪些自然现象能证实大气圈的存在？
答：a. 蓝色的天空。这是由于大气中的一些非常细小物质成分，如气体、粉尘等，它们的直径较阳光的波长小得多，因此，蓝色的散射量较之于其他任何一种颜色能更多地被选择散射。这种散射称瑞利散射。b. 白云。如果形成散射粒子的形状是球形的，而且其直径并不比阳光的波长小，
所有的波长都是平均地被散射的，这种散射称迈耶散射。因此，云是白色的。c.风。有风就说明有物质的存在，因为风是由于大气不同部位的压力差别造成的。如果在真空中就不会有风了。d.流星。流星就是陨石穿过大气层时，由于其速度太快，与大气摩擦产生热使陨石燃烧起来。否则我们的地球也与月球一样“千疮百孔”。
4）大气圈各层的主要物理特性是怎样的？
答：a. 对流层
厚度：平均11－13km，赤道17－18km，两极8－9km。
质量：约占大气圈质量的75％。
气温：从下向上是降温的，大气降温率是6.5℃/km，对流层顶约-83℃（低纬），高纬（-53℃）。
大气运动：垂直对流运动（地表面的不均匀受热）。
成分：几乎全部的水汽、尘埃。
大气现象：风、霜、雨、雪、雹、雾等。
b.平流层
高度：从对流层顶到55km左右。
质量：几乎占大气圈质量的25％。
气温：从下向上是升温的（O3)，到平流层顶可达-3 ℃。
大气运动：水平运动。
成分：几乎不含水汽、尘埃，存在臭氧层。无天气现象。
c.中间层
高度：从平流层顶到85km左右。
气温：从下向上是降温的，到中间层的顶温度降到-113—-83 ℃。
大气运动：垂直对流运动。存在一个只有白天才出现的电离层（D）。
d.暖层（热层，热成层）
高度：从中间层顶到800km。
气温：从下向上迅速升温，到500km高空，温度可增至2000K 。存在多层的电离层（E、F、G），也称电离层，可反射无线电波。在高纬度地区上空存在极光。
e.散逸层（外层）
高度：从暖层顶到外层空间，气温随高度的增加很少变化。
物质多以原子、离子状态存在。
是地球物质向宇宙空间扩散的部位，大气圈与星际空间的过渡带。
5）试述湿度的定义及各种表示湿度的方法。
答: a.定义：表示大气中水汽量多少的物理量。大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素。
b.表示湿度的方法：
水汽压（e）：大气中所含水汽产生的压力（mb,hPa）；
绝对湿度（a）：单位体积空气中水汽的含量（g/cm3,g/m3）；——水汽密度
饱和水汽压（E）：在温度一定的情况下，单位体积空气中能容纳的水汽数量有一定的限度，如果水汽含量达到了这个限度，空气就呈饱和状态，这时的空气称为饱和空气。饱和空气中的水汽压，称为饱和水汽压。
相对湿度（f）：空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比，表示空气距离饱和的程度。f=e/E×100%
比湿（q）：在一团湿空气中，水汽质量与该团空气总质量的比值（g/g)。即表示每一克湿空气中含有多少克的水汽。q=mw/(md+mw)
水汽混合比（γ）：一团湿空气中,水汽质量与干空气质量的比值。γ=mw/md式中，mw 为该团湿空气中水汽的质量；md为该团湿空气中干空气的质量。
饱和差（d）：某温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。d=E-e
露点（Td）：空气中水汽含量不变，在一定的气压下，若使空气达到饱和，只有降温，降到实际水汽压（e）变成饱和水汽压（E），此时的温度称为露点温度，简称为露点。6）试推导虚温的公式，并说明虚温的意义。
答：公式推导;教材p20.
虚温的意义是：在同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应有的温度。7）何为辐射？辐射遵循哪些基本定律？
答：辐射：自然界中的一切物体，只要其温度在-273℃以上，都在以电磁波的方式向外放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。遵循哪些基本定律：A. 基尔霍夫（Kirchhoff）定律。B. 斯蒂芬（Stefan）—玻耳兹曼（Boltzman）定律。C. 维恩（Wein）位移定律。8）试述瑞利散射和米散射的特点和区别。
答：瑞利散射与米散射
①散射粒子的横向几何线度与入射光波长之比很小时（a/l<0.1），散射光强与入射光波长的关系服从瑞利散射定律。②当该比值较大（a/l≈0.1～10）时，散射光强与波长的依赖关系逐渐减弱，并且，当该比值增大到一定程度后，散射光强随该比值的增大出现起伏，即交替达到极大值和极小值。这种起伏的幅度亦随该比值的增大而逐渐减小。（中间状态）③对于足够大的粒子，（a/l>10），散射光强基本上与波长无关，此时的散射称为大粒子散射，可看作是米散射的极限状态。
9）到达地面的太阳总辐射由哪两部分组成？试比较二者的不同？
答：直接辐射：太阳以平行光线的形式直接投射到地面上。散射辐射：经过散射后自天空投射到地面的。
直接辐射：两个主要因子：太阳高度角（①太阳高度角越小，等量的太阳辐射散步的面积就越大，地表单位面积上所获得的太阳辐射能就越小。②太阳高度角越小，太阳光透过的大气层就越厚，削弱就越强，到达地面的太阳辐射就越小。）和大气透明度（大气对太阳辐射的透射程度，主要影响因素有:水汽、水汽凝结物、尘埃杂质的多少。）
散射辐射：影响因素有：太阳高度角、大气透明度、云量。太阳高度角增大时，到达近地面层的直接辐射增强，散射辐射也就相应地增强；大气透明度不好时，参与散射作用的质点增多，散射辐射增强；
10）写出地面有效辐射、地面辐射差额、地气系统辐射差额的表达式。
答：地面放射的辐射（Eg）与地面吸收的大气逆辐射（δEa）之差，称为地面有效辐射。以F0表示，则F0=Eg-δEa。
地面辐射差额：某段时间内单位面积地表面所吸收的总辐射和其有效辐射之差值，称为地面的辐射差额Rg （表示单位水平面积、单位时间的辐射差额）Rg=（Q+q）（1-a）-F0。地气系统辐射差额Rs=（Q+q）（1-a）+qa- F∞。
11）试述绝热变化与非绝热变化的区别与联系。
答：空气与外界有热量交换，称为非绝热变化；非绝热变化（六种方式）1、传导。2、辐射。3、对流。4、湍流。5、蒸发凝结（包括升华、凝华）。6、平流空气与外界没有热量交换，称为绝热变化。
绝热变化有两个过程：（1）绝热增温过程：气块下降、吸热，温度升高的过程。（2）绝热冷却过程：块上升、放热，气温下降的过程。
12）试推导干绝热和湿绝热直减率。
答：教材p40.
13）什么是位温和假相当位温？
答：位温：把各层中的气块循着干绝热的程序订正到一个标准高度：1000hPa 处，这时所具有的温度称为位温。
假相当位温：当气块中含有的水汽全部凝结降落时，所释放的潜热，就使原气块的位温提高到了极值，这个数值称为假相当位温。
14）试述空气温度个别变化、平流变化和局地变化的概念和相互关系。
答：（1）个别变化：单位时间内个别空气质点温度的变化dT/dt称作空气温度的个别变化，即空气块在运行中温度随时间的绝热和非绝热变化。
（2）局地变化：某一固定地点空气温度随时间的变化称作空气温度的局地变化。
（3）平流变化：由于空气的移动所造成的某地温度的变化称为温度的平流变化。
（4）空气温。度个别变化、平流变化和局地变化的相互关系：温度的局地变化是平流变化和个别变化之和
15）如何通过γm，γd，γ判断大气的层结稳定度？
答：（1）γ>γ d 时，大气层结为绝对不稳定，且γ愈大，愈不稳定；
（2）γ<γm<γ d 时，大气层结为绝对稳定，且γ愈小，愈稳定；
（3）γm<γ<γ d 时，大气为条件性不稳定，对于未饱和湿空气和干空气，大气层结是稳定的；对于饱和湿空气是不稳定的。
16）什么是逆温？简述几种主要逆温的形成过程。
答：在一定条件下，对流层中会出现气温随高度增高而升高的逆温现象。
①辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却形成的逆温。条件：晴朗无风或微风且少云或无云的夜晚，厚度从数十米到数百米，以冬季最强。
②湍流逆温：由于低层空气的湍流混合而形成的逆温。形成过程：经过湍流混合后，气层的温度分布将逐渐接近于干绝热直减率。空气升到混合层上部时，它的温度比周围的空气温度低。混合的结果，使上层空气降温。
③平流逆温：暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却，愈近地表面的空气降温愈多，而上层空气受冷地面的影响小，降温较少，于是产生了逆温现象。
④下沉逆温：因整层空气下沉而造成的逆温，称为下沉逆温形成过程：当某一层空气发生下沉运动时，因气压逐渐增大，以及因气层向水平方向的辐散，使其厚度减小。如果气层下沉过程是绝热的，而且气层内各部分空气的相对位置不发生改变。这样空气层顶部下沉的距离要比底部下沉的距离大，其顶部空气的绝热增温要比底部多。⑤锋面逆温：冷暖空气团相遇时，较轻的暖空气爬到冷空气上方，在冷暖空气团交界面附近（即锋面附近）出现的逆温，称为锋面逆温。
⑥融雪逆温：在积雪地区，因暖空气流经冰、雪表面产生融冰、融雪现象，而冰雪的融化需要从近地面气层吸收大量的热量，从而使贴近地层的气温较低，形成逆温，这种逆温称为融雪逆温。
⑦地形逆温：在山区夜间，由于山上冷空气沿斜坡向下移动到低洼地区并聚积于底部，使原来在洼地底部的较暖空气被迫抬升形成的逆温，称为地形逆温。
第3章
1）试述水相变化的物理过程和判据。
答：水的三种形态：气态（水汽）、液态（水）和固态（冰），称为水的三相。水是大气中唯一能由一种相态转变成另一种相态的成分。这种水相的相互转化就称为水相变化。
（1）从分子运动论看，水相变化是水的各相之间分子交换的过程。假设N为单位时间内跑出水面的水分子数，n为单位时间内落回水面的水汽分子数，则得到水和水汽两相变化和平衡的分子物理学判据，即：N＞n 蒸发（未饱和），N= n 动态平衡（饱和），N ＜n 凝结（过饱和）。
（2）当在某一温度下，水和水汽达到动态平衡时，e=E对应的落回水面的水汽分子数又等于该温度下跑出水面的水分子数N，所以E与N成正比因此，水和水汽两相变化和平衡的判据为：
当E>e时，蒸发（未饱和），当E=e时，动态平衡（饱和），当E 2）饱和水汽压的大小决定于哪些因素？它们如何影响饱和水汽压？ 答：（1）温度：随着温度升高，饱和水汽压按指数规律迅速增大。 （2）蒸发面：同温度下，过冷却水面饱和水汽压大于冰面饱和水汽压；同一温度下，溶液面的饱和水汽压比纯水面要小（E溶 3）影响蒸发的因素有哪些？ 答：（一）水源：没有水源就不可能有蒸发。（二）热源：实际上常以蒸发耗热多少直接表示某地的蒸发速度。（三）饱和差（E-e）：蒸发速度与饱和差成正比。饱和差愈大，蒸发速度也愈快。（四）风速与湍流扩散：无风时，蒸发缓慢；有风时，蒸发加快。4）大气中水汽凝结的条件是什么？达到凝结的途径通常有哪些？ 答：条件：（1）有凝结核的存在；（2）大气中水汽达到饱和或过饱和状态。 途径：（1）通过蒸发，增加空气中的水汽，使水汽压大于饱和水汽压。（2）通过冷却作用，减少饱和水汽压，使其少于当时的实际水汽压。当然也可是二者的共同作用。5）霜和露是如何形成的？说明其形成的有利条件和区域。 答：形成：傍晚或夜间，地面或地物由于辐射冷却，使贴近地表面的空气层也随之降温，当其温度降到露点以下，即空气中水汽含量过饱和时，在地面或地物的表面就会有水汽的凝结。 当Td >0℃时，地面或地物上就出现微小的水滴，称为露；当Td <0℃时，水汽直接在地面或地物上凝华成白色的冰晶，称为霜。 形成的有利条件和区域：：晴朗微风的夜晚，夜间晴朗有利于地面或地物迅速辐射冷却；微风可使辐射冷却在较厚的气层中充分进行，而且可使贴地空气得到更换，保证有足够多的水汽供应凝结；对于霜，除辐射冷却形成外，在冷平流以后或洼地上聚集冷空气时，都有利于其形成。 6）雾可以分为哪几种？试区分辐射雾和平流雾的形成条件、特征和产生区域的不同点。答： 辐射雾：由地面辐射冷却使贴地气层变冷而形成。 形成条件：水汽充足；天气晴朗少云；风力微弱；大气层结稳定。 特征：辐射雾的厚度随空气的冷却程度及风力而定，辐射雾有明显的地方性。 产生区域：盆地。 平流雾：是暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成的。 形成条件：下垫面与暖湿空气的温差较大；暖湿空气的湿度大；适宜的风向（由暖向冷）和风速（2-7m/s）；层结较稳定。 特征：平流雾的范围和厚度一般比辐射雾大。 产生区域：海洋上四季皆可出现 7）大气上升运动有哪几种方式？根据上升运动的特点，云可分为哪几类？ 答：大气的上升运动主要有四种方式： 1、热力对流：指地表受热不均和大气层结不稳定引起的对流上升运动。由对流运动所形成的云多属积状云。 2、动力抬升：指暖湿气流受锋面、辐合气流的作用所引起的大范围上升运动。这种运动形成的云主要是层状云。 3、大气波动：指大气流经不平的地面或在逆温层以下所产生的波状运动。由大气波动产生的云主要属于波状云。 4、地形抬升：指大气运行中遇地形阻挡，被迫抬升而产生的上升运动。这种运动形成的云既有积状云，也有波状云和层状云，通常称之为地形云。 按上升运动分类：积状云、波状云、层状云 8）简要说明云滴增长为雨滴的物理过程。 答：（1）云滴凝结（或凝华）增长：凝结（或凝华）增长过程是指云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长的过程。在云的形成和发展阶段，由于云体继续上升，绝热冷却，或云外不断有水汽输入云中，使云内空气中的e>E 云滴，因此云滴能够由水汽凝结（或凝华）而增长。（2）云滴相互冲并增长：云滴经常处于运动之中，这就可能使它们发生冲并。大小云滴之间发生冲并而合并增大的过程，称为冲并增长过程。大云滴下降速度比小云滴快，因而大云滴在下降过程中很快追上小云滴，大小云滴相互碰撞而粘附起来，成为较大的云 滴。云滴增大以后，它的横截面积变大，在下降过程中又合并更多的小云滴。 9）名词解释：潜热、辐射雾、平流雾、霜和霜冻、冰晶效应。 答：潜热：在水相的转变过程中，还伴随着能量的转换。 辐射雾：由地面辐射冷却使贴地气层变冷而形成。 平流雾：是暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成的。 霜和霜冻：霜冻是指空气温度突然下降，地表温度骤降到0℃以下，使农作物受到损害，甚至死亡。霜是近地面空气中的水汽达到饱和，并且地面温度低于0℃，在物体上直接凝华而成的白色冰晶，有霜冻时并不一定是霜。 冰晶效应：水汽在冰晶和过冷却水之间的转移现象。 第4章 1）写出静力学方程和压高方程的表达式，并说明其物理意义。 答：静力学方程表达式：-dP=ρgdZ ；气压随高度递减的快慢取决于空气密度（ρ）和 重力加速度（g ）的变化。重力加速度（g ）随高度的变化量一般很小，因而气压随高度递减的快慢主要决定于空气的密度。在密度大的气层里，气压随高度递减得快，反之则递减得慢。压高方程表达式：2p =1p e dz RT g z z ?-2 1 P1，P2分别是高度Z1和Z2的气压值。表示气压是随高度的增加而按指数递减的规律。而且在 大气低层，气压递减得快，在高层递减得慢。在温度低时，气压递减得快，在温度高时，递减得慢。 2）引起气压变化的原因有哪些？ 答：1、热力因素。2、动力因素（1）水平气流的辐合与辐散。（2）不同密度气团的移动。（3）空气的垂直运动。 3）气压场的基本型式有哪几种？并能在等高线图中识别。 答：（一）低气压。简称低压，是由闭合等压线构成的低气压区。气压值由 中心向外逐渐增高。空间等压面向下凹陷，形如盆地。 （二）低压槽。简称槽，是低气压延伸出来的狭长区域。在低压槽中，各等压线弯曲最大处的连线称槽线。气压值沿槽线向两边递增。槽附近的空间等压面类似地形中狭长的山谷，呈下凹形。 （三）高气压。简称高压，由闭合等压线构成，中心气压高，向四周逐渐降低，空间等压面类似山丘，呈上凸状。 （四）高压脊。简称脊，是由高压延伸出来的狭长区域，在脊中各等压线弯曲最大处的连线叫脊线，其气压值沿脊线向两边递减，脊附近空间等压面类似地形中狭长山脊。 （五）鞍形气压场。简称鞍，是两个高压和两个低压交错分布的中间区域。鞍 形区空间的等压面形似马鞍。 4）温压场对称系统包括哪几种类型？说出各类型的特点。 答：系统中包括暖性高压、冷性低压和暖性低压、冷性高压。 暖性高压：高压中心区为暖区，四周为冷区，等压线和等温线基本平行，暖中心与高压中心基本重合的气压系统 冷性低压：低压中心区为冷区，四周为暖区，等温线与等压线基本平行，冷中心与低压中心心基本重合的气压系统。 暖性低压：低压中心为暖区，暖中心与低压中心基本重合的气压系统。 冷性高压：高压中心为冷区，冷中心与高压中心基本重合的气压系统。 5）作用于空气质点上的力有哪几种？它们对空气运动分别产生怎样的影响？ 答：作用于空气质点上的力：气压梯度力、地转偏向力（科氏力）、惯性离心力、摩擦力 气压梯度力：促使空气运动的原始动力。 地转偏向力和惯性离心力：假想的力，只改变运动方向，不改变速度的大小。 气压梯度力和摩擦力：实力，既改变方向，又改变速度的大小。 6）什么是气压梯度？气压梯度力？写出其数学表达式。 答：气压梯度：一个向量，垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气 压差ΔP除以其间的垂直距离ΔN。数学表达式：G n =- N P ? ? 气压梯度力：在气压梯度存在时，单位质量空气所受的力称为气压梯度力。 7）名词解释：位势高度、地转风、梯度风、热成风、埃克曼螺线、大气环流、急流。答：位势高度： 大气环流：全球大气中的气流对时间或空间的平均状况及其随时间的演变 地转风：自由大气中，平直等压线情况下，水平气压梯度力与水平地转偏向力相平衡时，空气的等速、直线水平运动称为地转风。 梯度风： 热成风：在自由大气中，由于水平温度梯度而引起的上、下层地转风的向量差称为热成风。 埃克曼螺线： 急流： 8）大气环流形成的主要因素？ 答：（1）太阳辐射作用。（2）地球自转的作用。（3）地表性质作用。（4）地面摩擦作用。 9）画图并说明三圈环流，及其相对应的近地层行星风带、纬圈气压带的形成和分布。 答： 由于地球的自转，热力驱动的环流产生的空气运动将受到地转偏向力的作用，使运动空气偏离气压梯度力方向。北半球空气向右偏，南半球空气向左偏，并且地转偏向力随着纬度的增高而增大。使极地流向赤道的气流转成东风；使赤道流向极地的气流转成西风；经圈环流变成了纬向环流。 第5—8章 1）名词解释：气团、气团变性、锋、冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋、锋生、锋消、海陆风、季风、冬季风、夏季风、山谷风、峡谷风、雪线。 答：气团：指气象要素（主要指温度、湿度和大气静力稳定度）在水平分布上比较均匀 的大范围空气团。 气团变性：气团的原有物理属性的改变过程。 锋：锋是两个性质不同的气团之间的狭窄而又向冷气团倾斜的过渡带。 冷锋：冷气团前缘的锋。锋在移动过程中，锋后冷气团占主导地位，推动着锋面向暖气团一侧移动的锋。 暖锋：暖气团前沿的锋，锋在移动过程中，锋后暖气团起主导作用，推动着锋面向冷气团一侧移动的锋。 准静止锋：冷、暖气团势力相当或有时冷气团占主导地位，有时暖气团又占主导地位，锋面很少移动或处于来回摆动状态的锋。 锢囚锋：当冷锋赶上暖锋，或者两条冷锋迎面相遇，两锋间暖空气被抬离地面锢囚到高空，近地面层冷暖锋合并而形成的一种锋。 锋生：指锋的生成或加强的过程。 锋消：指锋的消失或减弱的过程。 海陆风（P179）： 季风（P179）： 冬季风（P180）： 夏季风（P180）： 山谷风（P187）： 峡谷风（P188）： 雪线（P193）： 2）气团形成条件是什么？分为几类？ 答：形成条件：（1）范围广阔、地表性质比较均匀的下垫面（2）有利空气停滞和缓行的环流条件。 分类： ①地理分类法：冰洋气团（分为南北极大陆气团、南北极海洋气团）、极地气团（分为中纬大陆气团、中纬海洋气团）、热带气团（分为热带大陆气团、热带海洋气团）、赤道气团。 ②热力分类法：冷气团、暖气团。 3）锋分类的依据是什么？锋可分为哪些类型？锋附近气象要素有哪些突变表现？ 答：分类的依据：根据锋两侧冷、暖气团移动方向和结构状况。 类型：冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋。 锋附近气象要素突变表现：产生云雨、锋面雾、雷阵雨、大风、风沙、小雨。 4）名词解释：最大降水量高度、天文辐射、沃克环流、南方涛动、小气候。 答：最大降水量高度：在迎风山地，由山足向上，降水量起初是随着高度的增加而递增的，达到一定高度降水量最大。过此高度后，降水量又随着高度的增加而递减，此一定高度称为最大降水量高度（H）。 天文辐射：太阳辐射在大气上界的时空分布是由太阳与地球间的天文位置决定的，称为天文辐射。 沃克环流：赤道海洋表面因水温的东西向差异而产生的一种纬圈热力环流。 南方涛动：指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系。即南太平洋副热带高压比常年增高（降低）时，印度洋赤道低压就比常年降 低（增高），两者气压变化有“跷跷板”现象，称之为涛动。 小气候：小气候指的是由于下垫面结构不均一性所引起的小尺度的近地层局地气候。5）气候系统的属性有哪些？气候的形成和变化因子主要有哪些？ 答：主要属性：热力属性、动力属性、水分属性、静力属性。 气候的形成和变化因子：太阳辐射、宇宙地球物理因子、环流因子、下垫面因子、人类活动的影响。 6）什么是厄尔尼诺和拉尼娜现象，厄尔尼诺现象是怎样形成的？ 答：厄尔尼诺——即暖事件，指赤道中、东太平洋的海面温度异常升高的现象。 拉尼娜——即冷事件，指赤道中、东太平洋的海面温度异常偏冷的现象。 厄尔尼诺现象的形成：在常年，此区域东向信风盛行，在平均风速下，沿赤道太平洋海平面高度呈西高东低的形势。西太平洋斜温层深度约200m，东太平洋仅50m左右，这种结构与西暖东冷的平均海温相适应。但是在东风异常加强的情况下，赤道表面东风应力把表层暖水向西太平洋输送，在西太平洋堆积，那里的海平面就不断上升，积累大量位能，斜温层加深。而东太平洋在离岸风的作用下，表层海水产生强的离岸漂流，造成这里持续的海水质量辐射，海平面降低，次层冷海水上翻，导致这里成为更冷的冷水带。 在冷水带上，气温高于水温，空气层结稳定，对流不易发展，雨量偏少，气候干旱。 7）什么是焚风，是如何形成的？ 答：焚风：沿着背风山坡向下吹的热干风叫焚风。 见P187。 8）地形与降水有什么关系？ 答：见P188 9）简述造成冰雪表面致冷效应的主要因素。 答：1. 冰雪表面的辐射性质。 （1）冰雪表面对太阳辐射的反射率甚大，损失大量的太阳辐射能。 （2）雪盖长波辐射能力很强，净辐射亏损进一步加大，使雪面愈益变冷。 2. 冰雪—大气间的能量交换和水分交换特性。 （1）冰雪表面与大气间的能量交换能力很微弱。冰雪对太阳辐射的透射率和导热率都很少，大气得不到地表的热量传输。特别是海冰的隔离效应，有效地削弱海洋向大气的显热和潜热输送（致冷因素）。 （2）冰雪表面的饱和水汽压比同温度的水面低，冰雪供给空气的水分甚少。相反地，冰雪表面常出现逆温现象，往往是冰雪表面比低空空气层还低。于是空气反而要向冰雪表面输送热量和水分。冰雪覆盖不仅有使空气致冷的作用，还有致干作用。 （3）冰雪表面上形成的气团冷而干，其长波辐射能因空气中缺乏水汽而大量散逸至宇宙空气，大气逆辐射微弱，冰雪表面上辐射失热更难以得到补偿。 （4）当太阳辐射增强时，融冰化雪还需消耗大量热能。 （5）冰雪表面使气温降低的效应是十分显著的，而气温降低又有利于冰面积的扩大和持久。冰雪和气温之间有明显的正反馈关系。 10）世界气候分类主要有哪几种类型？它们的分类依据和指标有何区别？其优缺点有哪些？ 答：柯本气候分类法： 优点： 系统分明，各气候类型有明确的气温或雨量界限，易于分辨；符号简单，便于应用，便 于借助计算机进行自动分类和检索；所用的气温和降水量指标是经过大量实测资料的统计分析，联系自然植被而指定的，与自然景观森林、草原、沙漠、苔原等对照比较符合；分类所依据的气温和降水资料是最基本的气候资料，易于获得，且来源广泛，记录时间长，有利于在全球范围内推广应用；各种气候特征用各级字母来代表，易于在图上表示。缺点： ①关于干燥带的划分问题：柯本用年平均降水量与年平均温度的经验公式来计算干燥指标，这是十分牵强的，实际上气候的干燥程度与气温和降水的关系并不那么简单。再者，干燥气候并不能与A、C、D、E 等四带相提并论，后者是按气温来分带的，大体上具有与纬线相平行的地带性，而干燥气候的形成有多种原因。干燥气候只能作为A、C、D 带内的一种气候型，并不能单独列为一个气候带。②关于高度因素的问题：柯本在进行气候分类时只注意气温和降水量等数值的比较，忽视了高地气温、降水的垂直变化与水平纬度地带的差异。 斯查勒气候分类法： 优点： 把高地气候与低地气候区分开来，照顾了气候的纬度地带性以及大陆东西岸和内陆的差异性。和土壤水分收支平衡结合起来，界限清晰，干燥气候与湿润气候的划分明确细致，在农业生产和农田水利建设上具有实用价值。 斯查勒气候法也有不足之处，他对季风气候没有足够的重视。在东亚、南亚和澳大利亚北部是世界季风气候最发达的区域，在应用动力方法进行世界气候分类时，季风这个因子是不容忽视的。 两种：实验分类法和成因分类法。 实验分类法：是根据大量观测记录，以某些气候要素的长期统计平均值及其季节变化，来与自然界的植物分布、土壤水分平衡、水文情况及自然景观等相对照来划分气候带和气候型。 成因分类法是：根据气候形成的辐射因子、环流因子和下垫面因子来划分气候带和气候型。一般是先从辐射和环流来划分气候带；然后再就大陆东西岸位置、海陆影响、地形等因子与环流相结合来确定气候型。 11）人类活动对气候产生了怎样的影响? 答：人类活动对气候的影响有两种： ①无意识的影响，即在人类活动中对气候产生的副作用； ②为了某种目的，采取一定的措施，有意识地改变气候条件。（改变大气化学组成与气候效应、、改变下垫面性质与气候效应、人为热和人为水汽的排放） 12）城市气候的概念，其特征是什么？ 答：城市气候的特征可归纳为城市“五岛”效应（混浊岛、热岛、干岛、湿岛、雨岛）和风速减小、多变。（城市混浊岛效应：城市大气中的污染物质比郊区多；城市热岛效应：城市气温经常比其四周郊区为高；城市干岛效应：城市相对湿度比郊区小，白天城区平均水汽压低于郊区；城市湿岛效应：一年中多数月份夜间02时城区平均水汽压高于郊区；城市雨岛效应：城区的降水量明显高于郊区；城市平均风速小，局地差异大，有热导环流。） 《气象学与气候学》教案 第一章绪论 气候学历经经典、天气气候到现代气候学的发展过程是科学观念的革命，它包括认识和研究方法的根本变革，启示我们从系统中学习气候，学习气候又是为了更好的认识这个地球表层系统。 一、现代自然地理学与气象气候学 1、人类赖以生存的地球——地球表层系统——个相互作用的整体 任何子系统的变化都会影响其他子系统 2、气候系统与地球表层系统——几乎相互覆盖的研究客体，但重点不尽相同。 3、气候系统也包括了地球表层系统中的几个子系统 4、其中，大气圈与自然地理系统其他圈层相互作用中，大气圈最为活跃，是联系各子系统相互作用的重要纽带，是形成自然地理要素地 带性与非地带性分布特点的主要背景之一，也是构成地球表层系统重要圈层 二、大气圈——是处于特定条件下及具有特定成分的气圈 1、气候系统如何起动与运动，其中的热力、动力过程 2、气候系统中各部分的联系，相互作用与耦合的整体过程以及对气候的影响 3、气候的综合性与地域的差异性，以及气候系统的稳定性与敏感性等 三、特定成分及其影响： 1、主要及微量成分 2、微量成分及其特殊作用：—温室气体 —平流层与臭氧层--生命保护层， —三态共存，参与能量，辐射，及天气 过程 四、重力场对大气层的约束及影响： —在重力的作用下，以地面为下边界，绕地球旋转的圈层。 —影响之一：垂直层结的形成——大气分层： 水平尺度>>垂直尺度。 五、对流层： 是深受下边界(热力及动力)影响的大气最底层，集中了80％的大气质量，也是大气圈层与其它圈层相互作用的主要场所。 六、水汽对大气状态影响之——湿空气状态方程 七、微量气体： 在气候系统中存在着短周期的微循环，成分可变。含量虽少，但对热辐射非常敏感，因而对大气热状态影响很大，人类活动参与了微循环一可造成对大气行为有意或无意的干扰。 影响举例：臭氧层 问题：地面条件如何影响大气活动(热力及动力)—相互作用 第二章大气的热能和温度 ——气候系统物理过程之一 太阳能启动气候系统的物理过程—形成全球温度差异的地带性与非地带性分布以及周期和非周期变化。地气间的热能交换过程是地表系统中最基本的相互作用和影响过程，它从能量上把几个圈层连接在一起。 一、太阳能进入气候系统 1、主要途径：太阳辐射能地面大气 太阳短波辐射经大气削弱到达地面，吸收成为地面热能 实用 气候气象学 第一章 气候系统概念： 气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。 气候系统的五大子系统：大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈 臭氧的形成与分布 臭氧层是指大气层的平流层中臭氧浓度相对较高的部分，其主要作用是吸收短波紫外线。 主要由于在太阳短波辐射下，通过光化学作用，氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而形成的。有机物的氧化和雷雨闪电的作用也能形成臭氧。 分布：大气中的臭氧随高度、纬度等不同而变化，近地面含量极少。它是在太阳紫外线辐射或闪电作用下，氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而成的气体。据观测，臭氧含量随高度的分布很不规则，近地面含量很少，从10km 高度开始含量逐渐增加，12-15KM以上含量增加得特别显著，在20-30km高度处达最大值，再往上，含量又逐渐减少，到55km高度就极少了。造成这一现象的原因是由于在大气的上层中，太阳短波强度很大，使氧分子解离增多。因此，氧原子与氧分子相遇机会很少；即使臭氧在此处形成由于它吸收一定波长的 紫外线，又引起自身分解，因此，在大气上层臭氧的含量不多。到20-30km处，既有足够的氧分子，又有足够的氧原子，这给臭氧的形成提供了条件，故称这一层为臭氧层。在低于这一层的空气中，太阳短波紫外线大大减少，臭氧分解也减弱，所以氧原子数量减少，以致臭氧形成减少。 文档． 实用 ：臭氧能大量地吸收太阳紫外线，使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布，从而对地作用球大气环流和气候的影响起着重要作用。同时，还对地面上的生物起着保护作用，使之免遭紫外线的伤害，少量紫外线可以起到杀菌治病的作用。对流层（地面——对流层顶）水汽，日常所见的大气现大气，90%对流层是大气的最下层，它的下界为地面，集中3/4 象均发生在此层，也是对人类生活、产生最有影响的层次。 特点：对流层有三个：由于本层的直接热源是地面，愈近地面大气获得热能愈多，温度气温随着高度而降低①。-0.65℃/100m愈加高，其气温直减率主对流的强度主要随纬度和季节的变化而不同②对流运动显著：由于下垫面起伏较大，海陆分布不同，大气受热不均，暖的地上升，冷的地方下沉，引起对流。对流层的上界因纬度和季节不同而异，就纬度而言，17-18km，低纬度：对流强，对流层较厚，平均厚度为中纬度：夏季对流强，冬季对流较弱，平均厚度10-20km 主要受地表影响大 高纬度：全年受到的太阳辐射最小，对流也最弱，对流层的厚度只有8-9km。 ③气象要素水平分布不均匀：温度和湿度不同 《气象学与气候学》要点及试题 *教学要点及试题： 绪论 重点： 1.气象学、气候学、天气学的概念及所研究对象 2.本学科与其他部门地理、区域地理学的关系 ●气象（meteor）: ●气象学（meteorology）运用物理学原理和数学物理方法，研究发生于大气中一切物理性质、物理现 象和物理过程的大气学科。 ●气象学主要研究内容是什么?1）大气一般的组成、范围、结构及各种要素等； ●（2）大气现象的发生、发展及能量来源； ●（3）探求大气现象的本质及其变化规律； ●（4）将大气现象中的规律应用于实践。 ● ●气候：某地气候—在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间的相互作用下，某时段内（一 般指30年以上）大量天气过程的综合。 ●。 ●天气与气候简析。某一地区在某一瞬间或某一段时间内大气状况和大气现象的综合 ● 1.气候和天气关系密切，却是既有联系又有区别的二个不同概念： ● a. 天气:一个地区短时间内大气的具体状态。 ●例如：三亚市某日的最高气温30°C，最低气温20°C ，午后有雷阵雨 ● ● b. 气候：指一个地方多年的天气平均状况。 ●例如：在中国，东部地区7月较为闷热；北方地区1月和2月多严寒天气；某市年平均气温为25°C， 昆明四季如春，这些都属于气候现象。 ● ●气候学研究任务: ●气候系统及其组成： ●大气的物质组成：（1）干洁空气、（2）水汽、（3）固态、液态颗粒 ●什么是气溶胶（Aerosols），其分布特征和作用是什么？ ●大气的圈层组成及各圈层特点 ●饱和水汽压（E）与温度（t）按指数规律变化。 ●绝对湿度： ●相对湿度： ●比湿（q） ●混合比（γ） ●露点（T d）当 ●风（wind） ●云： ●降水变率 ●空气状态方程： ●虚温:T v， ●思考题： 1.某气象台站测得某日某时f=40%，t=15℃，p=1000hPa， 求该时段的e、d、a、q、γ值。 2.北纬30°处有一座海拔1000m高的山，试分析该山地坡麓与山顶在上、下午不同时间各气象要素（T、p、 e、E、 f、t d）的分布及山南与山北的差别。 3.简介大气主要成分在大气层中的作用及微量气体（CO2、O3）影响气温垂直分布的原因及机制。 4.人类用什么方法来限制大气系统中二氧化碳含量的增加和 臭氧层遭到破坏？ 5.对流层的三个基本特征是怎样形成的？对人类生存自然环 境有何影响？ 6.对流层顶气温分布为何高纬高,低纬低? 7.说明状态方程物理意义. 8.说明各气象要素定义及单位. 9.干湿空气哪个重,为什么? 10.一块湿空气,P=1000hpa,e=23.4hpa,t=20°, 求该湿空气密度. 一、填空题： １.气象学是研究发生于（）中的一切（）和（）的科学，以（）为研究对象。用（）表示。 2.天气是指在某一地区，（）或（）内大气中的（）和天气现象的综合。 1.为什么可以把90km以下的干洁空气看成为有固定分子量的单一气体成分? 答：由于大气中存在着空气的垂直运动、水平运动、湍流运动和分子扩散，使不同高度、不同地区的空气得以进行交换和混合。 2.大气的上界有多高？在此高度内分为哪几层？对流层的主要特点有哪些？答：大气的物理上界为1200km，着眼于大气密度的大气上界为2000-3000km。分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。 ①气温随高度增加而降低；②垂直对流运动；③气象要素水平分布不均。 3.高山常年积雪、云峰高耸，反映了哪一层的特点？为什么？ 答：反映了对流层的特点，因为高山处于大气的对流层，对流层具有气温随高度增加而降低。 4.试分析对流层、中间层温度随高度降低的不同原因；平流层和暖层温度随高度迅速升高又是为什么? 答：①对流层主要从地面获得热量，因此气温随高度增加而降低； ②中间层由于几乎没有臭氧，而氮和氧等气体所能直接吸收的那些波长更短太阳辐射又大部分被上层大气吸收掉了，因此气温随高度增加而降低； ③平流层由于紫外线辐射很强烈，因此气温随高度增加而升高； ④暖层由于波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层中的大气物质所吸收，因此气温随高度增加而升高。 5.试从微观的分子运动论角度说明温度的实质。 答：在一定的容积内，一定质量的空气，其温度的高低只与气体分子运动的平均动能有关。当空气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能增加，气温也就升高。 6.已知10oC时，E为12.3hpa；18oC时，E为20.6hpa。某地上午8时气温为23oC，e为12.3hpa；次日8时气温为23oC，e为20.6hpa。求两天8时的Td ，用此说明Td的高低直接与什么因子有关。 答：第一天上午8时e为12.3hpa,而10时E为12.3hpa，所以第一天8时的Td 为10℃。第二天上午8时e为20.6hpa,而18时E为20.6hpa，所以次日8时的Td为18℃。由此说明，当气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量越多，露点越高。 7.比较干、湿空气状态方程说明: (1)在同温同压下，干、湿空气的密度谁大谁小？ (2)在同压下，空气愈潮湿、温度愈高，其密度将会减小还是增大？ 答：①在同温同压下，湿空气的密度比干空气的密度大。 ②在同压下，空气愈潮湿、温度愈高，其密度将会增大。 8.状态方程在气象上的重要作用是什么？ 答：研究空气状态变化的基本规律。 9.可见光的波长范围是多少？ 答：可见光的波长范围为0.4~0.76微米。 10.太阳辐射通过大气时发生哪些变化？为什么？ 答：①太阳辐射会被大气吸收，因为太阳辐射穿过大气层时，大其中的某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。 ②太阳辐射会被大气散射，因为太阳辐射通过大气，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。 ③太阳辐射会被大气反射，大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间去。 11.大气对太阳辐射的散射有什么规律？用此解释雨后天空呈青蓝色、空中尘粒较多时天空呈灰白色。 气象学与气候学电子教材 第一章引论 第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史 一、气象学与气候学的研究对象和任务 由于地球的引力作用，地球周围聚集着一个气体圈层，构成了所谓大气圈。 大气的分布是如此之广，以致地球表面没有任何地点不在大气的笼罩之下；它又是如此之厚，以致地球表面没有任何山峰能穿过大气层，而且就以地球最高峰珠穆朗玛峰的高度来和大气层的厚度相比，也只能算是“沧海之一粟”。我们人类就生活在大气圈底部的“下垫面”上。大气圈是人类地理环境的重要组成部分。 地球是太阳系的一个行星，强大的太阳辐射是地球上最重要的能源。这个能源首先经过大气圈而后到达下垫面，大气中所发生的一切物理（化学）现象和过程，除决定于大气本身的性质外，都直接或间接与太阳辐射和下垫面有关。这些现象和过程对人类的生活和生产活动关系至为密切。人类在长期的生产实践中不断地对它们进行观测、分析、总结，从感性认识提高到理性认识，再在生产实践中加以验证、修订、逐步提高，这就产生了专门研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学——气象学。 气象学的领域很广，其基本内容是：（1）把大气当作研究的物质客体来探讨其特性和状态，如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等等；（2）研究导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化；（3）研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发生、发展和变化的规律；（4）探讨如何应用这些规律，通过一定的措施，为预测和改善大气环境服务（如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等），使之能更适合于人类的生活和生产的需要。 由于生产实践对气象学所提出的要求范围很广，气象学所涉及的问题很多，在气象学上用以解决这些问题的方法差异很大，再加上随着科学技术发展的日新月异，气象学乃分成许多部门。例如有专门研究大气物理性质及其变化原理的大气物理学；有着重讨论天气现象及其演变规律，并据以预报未来天气变化的天气学等，而其中与地理和环境科学关系最密切的是气候学。 气候学研究的对象是地球上的气候。气候和天气是两个既有联系又有区别的概念。从时间尺度上讲，天气是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）的综合。天气过程是大气中的短期过程。而气候指的是在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。它不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。例如从上海近百年的长期观测中总结出，上海在6月中旬到7月中旬，经常会出现阴雨连绵、闷热、风小、潮湿的梅雨天气，但是有的年份（如1958年）会出现少雨的“空梅”，也有的年份（如1954年）6—7月连续阴雨50—60天，出现“丰梅”。“开梅”和“断梅”的迟早也历年不同，这是上海初夏时的气候特征。 由此可见，要了解一地的气候，必须作长时期的观测，才能总结出当地多年天气变化的情况，决不能单凭1958年一年的观测资料，来说上海初夏的气候是干旱无雨，也不能凭1954年一年的情况，就说上海的初夏气候有持续50—60天的阴雨，那都是个别年份出现的具体天气现象，而气候是在多年观测到的天 气象学与气候学试题及答案一、名词解释 1、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时，称为大气污染。 2、大气稳定度：是指气块受任意方向振动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。 3、干洁空气：大气中除去水汽和固体杂质以外的整个混合气体称为干洁空气。 4、气团：一定范围内，水平方向上气象要素相对比较均一的大块空气。 5、气候：一个地区在太阳辐射，下垫面性质，大气环流和人类活动长时间作用下，在某一时段内大量天气过程的综合，是时间尺度较长的大气过程。 6、水汽压：大气中水汽所产生的那部分压力称为水汽压。 7、辐射能：辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量，它们的传播速度等于光速，它们透过空间并不需要媒介物质，由辐射传播的能量称为辐射能。 8、辐射地面有效辐射：指地面辐射E地和地面所吸收的大气辐射E气之差。 9、光谱：太阳辐射能按波长的分布。 10、气旋：是一个占有三度空间的大尺空气涡旋，在北半球，气旋范围内空气作逆时针旋转，在同一高度上气旋中心的气压比四周的低。 11、高气压；由闭合等压线构成的高气压，水平气压梯度自中心指向外圈。 12、低气压：由闭合等压构成的低气压区，水平气压梯度自外向中心递减。 13、反气旋：是一个占有三度空间的大尺度空气涡旋，在北半球，反气旋范围内空气作顺时针方向旋转，在同一高度上，反气旋中心的气压比四周的高。 14 锋面气旋——生成和活动在温带一区的气旋称为温带气旋，而具有锋面结构的低压，称锋面气旋。 15、锋：是冷暖气团之间狭窄的过渡带，是一个三度空间的天气系统。 16、暖锋：是暖气团起主导作用，推动锋线向冷气团一侧移动。 17、冷锋：指冷气团势力比较强，向暖气团方向移动而形成的锋。 18、海陆风：由于海陆热力差异而引起的以一日为周期变化的风，白天风从海洋吹向陆地（海风）；夜晚风从陆地吹向海洋（陆风）。 19、山谷风：大山区，白天日出后山坡受热，其上的空气增温快，而同一高度的山谷上空的空气因距地面较远，增温慢，于是暖空气沿山坡上升，风由山谷吹向山坡，称谷风。夜间山坡，辐射冷却，气温迅速下降，而同一高度的山谷上空的空气冷却慢，于是山坡上的冷空气沿山坡下滑，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向山谷，称为山风。这种以一日为周期而转换风向的风称为山谷风。 20、季风：以一年为周期，大范围地区的盛行风随季节而有显着改变的现象，风向不仅有季节改变，且方向的变化在120°以上 21、气候资源：指能为人类合理利用的气候条件，如光能、热能、水分、风等。 22、地转风：是气压梯度力与地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线水平运动的形式。 23、梯度风：自由大气中作曲线运动的空气，当G、A、C这个力达到平衡时形成的风称为梯度风 24、相对湿度：空气中实际具有的水汽压与同一温度下饱和水汽压的百分比。 25、雾：是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能风度小于1KM的物理现象。如果能风度在1-10KM范围内，则称为轻雾。 26、台风：当地面中心附近最大风速大于或等于32.6m/s的热带气旋称为台风，热带气旋是形成于热带海 第二章大气的热能和温度 [主要内容] 本章主要讨论与大气温度有关的辐射能量及其转化，说明了大气温度变化的原因，揭示了大气温度的时空分布规律。 [名词解释] 辐射：以电磁波为传播能量的方式 辐射能：通过辐射传播的能量 辐射强度：点辐射源在某方向上单位立体角内传送的辐射通量 辐射通量密度：单位面积内通过单位面积的辐射能量 黑体：可以吸收所有入射辐射的物体 太阳常数：日地处于平均距离，在大气上界，垂直于太阳光线的1平方厘米面积内，1分钟内获得的太阳辐射能量 直接辐射：太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射 散射辐射：经过散射后自天空投射到地面的太阳辐射 总辐射：直接辐射与散射辐射的总和 行星反射率：以全球平均而言，太阳辐射约有百分之30被散射和漫射后回宇宙 大气窗口：大气对长波辐射，在8—12波段处吸收率最小，透明度最大 地面有效辐射：地面放射的辐射与地面吸收到的大气逆辐射之差 干绝热直减率：对于干空气和未饱和的湿空气而言，气块绝热上升单位距离时的温度降低值湿绝热直减率：饱和湿空气绝热上升的减温率 泊松方程： 位温：气体从原有的压强与温度出发，绝热膨胀或压缩到标准压强时的温度 假相当位温：当气块中含有的水汽全部凝结降落时所释放的潜热，使原气温的位温达到极值大气稳定度：气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度 气温的日较差：一天中气温最高值与最低值的差值 气温的年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值的差值 热赤道：位于北纬20度左右的地区，平均温度1月7月均高于24摄氏度 逆温：一定条件下，对流层中出现气温随高度增加而设广告的现象 [填空] 1、太阳辐射是地球最重要的能量来源，一年中整个地球可以有太阳获得_5.44x10^24 _的能量。 2、气象学着重研究太阳、地球和大气的热辐射，它们的波长大约在___0.15-120______之间。 3、基耳荷夫定律表明：同一物体在温度T时放射某一波长的辐射，那么在同一温度下它也_吸收这一波长辐射____；一个物体的吸收率等于该物体同温度同波长的__放射率_______；__黑体__________的吸收能力最强，它也是最好的放射体。 4、黑体的总放射能力与它本身的__绝对温度的四次方___________成正比。 5、物体温度愈高，其单色辐射极大值所对应的波长__愈短_____________。 6、太阳辐射在大气中的减弱，以_臭氧___作用最为重要，_二氧化碳___ 作用其次，_悬浮在大气中的水滴、杂质__作用相对最小。 7、布格公式表示太阳辐射经过大气减弱之后到达地面的数值，其表达式为_I=I0P^m___________。 8、直接辐射有显著的年变化、日变化和纬度变化，这种变化主要由__太阳高度角_____决定。 气象学与气候学 Revised as of 23 November 2020 第一章引论 名词解释 1、气象：大气的物理现象（冷热，干湿，大气运动） 2、气候：多年天气的综合表现 3、天气：一定区域短时间内的大气状况及其变化的总称 4、气温垂直递减率：一般而言，高度每增加100m，气温则下降℃，这称为气 温垂直递减率，也叫气温垂直梯度 5、大气污染：也叫空气污染，指由于人为或自然原因，导致空气中的有害物质 的浓度超过一定限度、维持一定的时间，直接或间接地对人类正常生活、动植物正常生长以及对气候和各类物品、材料造成危害的现象 6、标准大气压：指在纬度45°，0℃时，海平面的大气压，一般1个标准大气 压=760mmHg= 问答题 1.何谓气象学气候学天气学气候与天气有什么区别 2.气象学是专门研究大气物理现象的一门学科；气候学是研究气候形成过程， 描述各地区气候条件以及气候变迁及原因的一门学科；天气学是研究天气形成、变化规律、预测未来天气的一门学科。 3.天气是指某一地区短时间内大气状况的综合，而气候是指在各个气候因子的 长期相互作用下，在某一个较长时间段内所表现出来的大量天气过程的综合。 4.大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用 5.二氧化碳在大气中的垂直分布是从低到高逐渐减少的，其功能一是能吸收地 面长波辐射，是低空大气变暖，二是具有“温室”作用； 6.臭氧主要分布在平流层，其功能一是吸收紫外线，保护地球上的生物不受其 危害，二是增温，在高空形成一个暖区，影响气温的垂直分布； 7.水汽主要分布在对流层大气中，随高度升高而递减，水汽是大气变化的重要 参与者，一能成云致雨，形成各种天气现象，二是善于吸收和放射长波辐射，加其三相变化有热量转化，所以对地面和空气的温度有一定影响 8.大气在垂直方向分为哪几层分层原则对流层和平流层的特征 9.大气由低空到高空依次分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层； 10.分层原则：大气在垂直方向上的物理性质是有显着差异的，根据温度、成 分、电荷、等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况进行分层；11.对流层：①高度在平均12km以下；②一般情况下，气温随高度升高而降 低；③空气垂直对流运动显着；④气象要素水平分布不均匀；⑤天气现象复杂多变；⑥从低到高有可以分为摩擦层、中层、上层 12.平流层：①高度从对流层顶到55km左右；②气温最初保持不变或微变，在 大约30km以上，气温随高度增加而显着升高，形成一个暖层；③气流平稳，水平运动为主；③水汽、尘埃含量少，能见度好，多晴朗天气，偶尔有积雨云冲入 13.同温度下干湿空气那个重，为什么虚温的意义和原理 14. 15. 16.为什么城市地区二氧化碳浓度要高一些 《气象学与气候学》复习思考题及答案 一、名词解释 1、天气：指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）的综合。 2、干洁大气：除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整个混合气体。 3、气候：一个地区在太阳辐射，下垫面性质，大气环流和人类活动长时间作用下，在某一时段内大量天气过程的综合，是时间尺度较长的大气过程。 4、气候系统：由大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈和生物圈组成的整个系统，以及系统内各子系统间一系列复杂的相互作用过程统称为气候系统。 5、辐射地面有效辐射：指地面辐射E地和地面所吸收的大气辐射E气之差。 6、黑体：对于投射到该物体上所有波长的辐射都能全部吸收的物体称为绝对黑体。 7、深厚系统：温压场对称的天气系统，如暖高压和冷低压。。 8、大气窗：大气中对地面长波辐射在8－12微米的吸收几乎为零，地面辐射直接透过大气层进入宇宙中。 9、温室效应：大气对太阳短波辐射吸收很少，能让大量的太阳短波辐射穿过大气到达地面，但由于大气中二氧化碳、水汽、氧化亚氮、氯氟烃等温室气体成分的存在，使大气能强烈地吸收地面的长波辐射而增热，并又以大气逆辐射的形式返回给地面一部分，对地表有保温效应，称为大气的温室效应，亦称花房效应。 10、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时。 11、暖锋：是暖气团起主导作用，推动锋线向冷气团一侧移动。 12、辐射：物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式。 13、辐射能：辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量，它们的传播速度等于光速，它们透过空间并不需要媒介物质，由辐射传播的能量称为辐射能。 14、大气逆辐射：指向地面的那部分大气辐射称为大气逆辐射。 15、地面有效辐射：地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差。 16、地面辐射差额：在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，称为地面辐射差额。 17、大气稳定度：处在静力平衡状态中的空气块因受外力因子的扰动后，大气层结（温度和湿度的垂直分布）有使其返回或远离原来平衡位置的趋势或程度，称之为大气稳定度。 18、干绝热过程：干空气或未饱和的湿空气作垂直升降运动时，既没有与外界交换热量，又没有发生水相变化的过程。 19、干绝热直减率：干空气或未饱和湿空气绝热上升单位距离时的温度降低值。 20、逆温：对流层中出现的气温随高度升高而递增的反常现象。 21、辐射逆温：在晴朗无风或微风的夜晚，因地面、雪面或冰面、云层顶部等的强烈辐射冷却，使紧贴其上的气层比上层空气有较大的降温而形成的的逆温。 22、阳伞效应：大气中云和气溶胶对太阳辐射的强烈散射和反射作用，减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用。 23、温室效应：大气对太阳短波辐射吸收很少，能让大量的太阳短波辐射穿过大气到达地面，但大气能强烈地吸收地面的长波辐射而增热，并又以大气逆辐射的形式返回给地面一部分，对地表有保温效应。 24、气温年较差：一年中的最冷月的平均温度与最热月的平均温度之差。 25、虚温：在同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应有的温度。 26、露点：湿空气在水汽含量不变条件下，等压降温达到饱和时的温度。 27、位温：气块循着干绝热过程移动到同一个标准高度1000hPa 处，所具有的温度。 28、相对湿度：空气的实际水汽压与同一温度下的饱和水汽压之比。 29、饱和水汽压：在一定温度下，从水面或冰面进入空气中的水分子数与从空气中进入水面或冰面的水分子数相等时的水汽压。 30、位势高度：是指单位质量的物体从海平面抬升到某一高度克服重力所作的功。 31、高气压；由闭合等压线构成的高气压，水平气压梯度自中心指向外圈。 1、气象、天气、气候的联系？ 答：气象是大气各种物理、化学状态和现象的统称； 天气是以气象要素值和天气现象表征的瞬时或较短时期的天气状况，是指特定时间、地区气象要素综合状况； 气候则指一个地区多年的大气状况，包括平均状况和极端状况，通过各种气象的统计量来表示，是天气的综合状况。 2、气象学、天气学、气候学的联系？ 答：气象学是关于大气中发生的物理现象和过程的科学； 天气学是关于天气变化规律的科学，包括天气系统、天气形势和天气现象形成演变规律及分析预报方法； 气候学是关于气候形成、分类、变迁的科学。 3、天气、气候与日常生活的关系？ 答：（1）干旱，致使土壤因蒸发而水分亏损，河川流量减少，破坏了正常的作物生长和人类活动，其结果造成农作物、果树减产，人民、牲畜饮水困难，及工业用水缺乏等灾害。 （2）暴雨使得在地势低洼、地形闭塞的地区，雨水不能迅速排泄造成农田积水和土壤水分过度饱和给农业带来灾害；暴雨甚至会引起山洪暴发、江河泛滥、堤坝决口给人民和国家造成重大经济损失。 （3）热带气旋（台风）造成狂风、暴雨、巨浪和风暴潮等恶劣天气，破坏力很强，给人民和国家造成重大经济损失。 （4）冰雹是一种严重的自然灾害，常常砸毁大片农作物、果园，损坏建筑物，威胁人类安全。 （5）雪灾，长时间大量降雪造成大范围积雪成灾，严重影响甚至破坏交通、通讯、输电线路等生命线工程，对人民生产、生活影响巨大。 4、天气、气候与农业生产的关系？ 答：农业生产过程主要是在自然条件下进行的，气候和土壤条件是最基本、最重要的自然环境和资源因素。而土壤的形成、水热状况和微生物活动等，在很大程度上又受气候条件的制约。不仅气象灾害给农业造成巨大损失，全球气候变化对未来农业可持续发展也带来巨大的影响。 （1）大气提供了农业生物的重要生存环境和物质、能量基础。农业生产的对象是植物、动物、微生物等生命有机体，其生长发育和一切生命活动都离不开温度、水分、光照、气体成分、气流等气象要素。特别是绿色植物光合作用的基本原料都来自大气环境，农业动物和农用微生物的物质转换过程又都建立在消耗和分解绿色植物的基础上。 （2）大气提供了可供农业生产利用的气候资源。农业生物顺利完成生长发育或完成预定农事活动都需要一定的物质基础、能量积累或有利环境，其中有利的气象条件可称为农业气候资源。 （3）气象条件还对农业设施和农业生产活动的全过程产生影响。气象条件还对温室、畜舍、仓库等农业设施的小气候及生产性能产生影响，对农机作业、化肥和农药等生产资料的使用效率，以及农产品加工、运输、贮藏等产后活动有很大影响。 （4）大气还影响着农业生产的宏观生态环境和其他自然资源。土壤、植被、水体等其他环境系统的形成演变很大程度上受到大气环境的影响和制约，土地、水资源、生物等其他自然资源的数量、质量及其气候资源的相互配置关系到农业生产类型分布和经济效益，特别是人类活动产生的温室效应导致的全球气候变化及其应对措施直接关系到人类社会、经济的可持续发展。 （5）农业生产活动对大气环境的影响。大规模垦荒、植树造林、水利工程等人类活动对局地大气环境产生各种影响，稻田和饲养的反刍动物是一种温室气体——CH4的主要来源，但种植 气象学与气候学复习重点 第一章绪论 1.天气与气候的区别（时间、空间尺度） 2.气象学发展历程：气象仪器、无线电报、无线电探空仪、遥感探测、自动气象站 第二章大气的基本情况 1.大气组成： 干洁空气（N2、O2、CO2、O3）、水分、悬浮杂质 2.大气的垂直结构（温度、成分、电荷、大气垂直运动） a.对流层：①气温随高度增加而降低②垂直对流运动③气象要素水平分布不均匀④主要大气现象发生在此层 分层：贴地层、摩擦层、对流中层、对流上层、对流层顶 b.平流层：①25km（臭氧层）以下，气温保持不变；25km以上，气温随高度增加而显著升高。(臭氧层能大量吸收太阳辐射 热而使空气温度大大升高) ②空气运动以水平运动为主，无明显的垂直运动。 ③水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明度好，气流比较平稳，适宜飞机航行。 c.中间层：温随高度增加而迅速下降，并有强烈的垂直运动。 d.热层：气温随温度的增加而迅速增高；电离现象 e.散逸层 3. 气象要素：气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度 a.比湿：一团湿空气中，水汽质量与该团空气总质量（水汽与干空气的质量）的比值； b.露点：空气水汽含量不变，气压一定时，使空气达到饱和时的温度,称露点温度 气压一定时，露点的高低只与空气中水汽含量有关，水汽含量高，露点高； 实际大气中，空气经常处于未饱和状态，露点温度比气温低 第三章辐射系统 1.辐射通量及辐射通量密度定义 辐射通量：单位时间通过任意面积上的辐射能量 辐射通量密度：单位面积上的辐射通量 2.辐射规律（选择） a.基尔荷夫定律(选择吸收定律)：放射能力强（弱），吸收能力强（弱）黑体吸收（放射）能力最强 同一物体，温度T时它放射某一波长的辐射，同一温度下也吸收这一波长的辐射。 b.斯蒂芬—波尔兹曼定律：物体温度越高，放射能力越强 c.维恩位移定律：物体的温度愈高，放射能量最大值的波长愈短，随着物体温度不断增高，最大辐射波长向短位移。 太阳辐射是短波辐射；地面、大气辐射是长波辐射。 3.太阳辐射 ◆太阳辐射光谱：可见光（50%）、红外区（43%）、紫外区（7%） ◆太阳常数：指在日地平均距离条件下，在大气上界，垂直于太阳光线的单位面积，单位时间内获得的太阳辐射能量。值为 1370W/m2 1)大气上界的太阳辐射（天文辐射） a.影响因素：日地距离、太阳高度角、白昼长度 b.天文辐射对热量分布的影响 ①全球获得太阳辐射最多的是赤道，随纬度增高而减少。形成热带、温带、寒带等气候带。 ②夏半年获得天文辐射量最大值在20°～25°的纬带上，由此向两极减少，最小值在极地。 （原因：太阳高度角大，白昼长度大于赤道） ③冬半年北半球获得天文辐射最大在赤道。随纬度增高而减少，到极点为零。高低纬度之间冬季气温差较大。 ④由于日地距离影响，南北半球天文辐射总量是不对称的，南半球夏季各纬圈日辐射总量大于北半球夏季相应各纬圈的 日辐射总量。相反，南半球冬季各纬圈日辐射总量小于北半球冬季相应各纬圈的日辐射总量。 2)穿过大气层的太阳辐射（反射、散射、吸收） a.主要变化： 第四章大气的运动 [主要内容] 本章主要研究大气运动产生的原因，大气运动的形式、状况和大气环流。大气运动是气压分布的不均匀所造成的气压梯度力和地转偏向力、惯性离心力、重力以及摩擦力共同作用的结果。大范围的大气运动就是大气环流，气压带、全球的行星风带、平均经圈环流、平均纬向环流、平均水平环流、大气活动中心构成了大气环流的平均状况。 [名词解释] 静力方程：gdZ dP ρ=- 气压场：气压的空间分布称为气压场 等压线：等压线是同一水平面上各气压相等点的连线 等压面：指单位质量的物体从海平面（位势取为零）抬升到 Z 高度时，克服重力所作的功，又称重力位势，单位是位势米位势高度 位势米：重力位势的单位，是表示能量的单位，1 位势米定义为1 kg 空气上升1 m 时，克服重力作了9.8 J 的功，也就是获得9.8 J/kg 的位势能，即1位势米= 9.8J/kg 低压槽：是低压向外伸出的狭长部分，或一组未闭合的等压线向气压较高的方突出的部分 高压脊：是高压向外伸出的狭长部分，或一组未闭合的等压线向气压较低的方突出的部分 气压系统：在天气图上，用等压线表示的高、低气压或槽、脊系统 气压梯度力：气压梯度是一个向量，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差△P 除以其间的垂直距离△N 地转偏向力：空气是在转动着的地球上运动着，当运动的空气质点依其惯性沿着水平气压梯度力方向运动时，对于站在地球表面的观察者看来，空气质点却受着一个使其偏离气压梯度力方向的力的作用，这种因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力称为水平地转偏向力或科里奥利力 惯性离心力：是物体在作曲线运动时所产生的，由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径向外作用在物体上的力 地转风：地转风是气压梯度力和地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线的水平运动 梯度风：当空气质点作曲线运动时，除受气压梯度力和地转偏向力作用外，还受惯性离心力的作用，当这三个力达到平衡时的风，称为梯度风 旋衡风：在低纬度地区或小尺度低压中，如果气压梯度力和惯性离心力都很大，而地转偏向力很小时，则可出现旋衡风 大气活动中心：冬、夏季在平均气压图上出现的大型高、低压系统，称为大气活动中心。 哈德莱环流圈：低纬环流圈，直接热力环流圈（正环流圈），又称哈得莱环流圈 费雷尔环流圈：中纬环流圈，是间接热力环流圈（逆环流圈），又称费雷尔环流圈 极地环流圈：高纬环流圈，又称极地环流圈，也是一个直接热力环流圈，是三个环流圈中环流强度最弱的一个 沃克环流圈：由于赤道地区存在着大尺度的东西向热力差异引起的 急流：急流是指风速30 m/s 以上的狭窄强风带 环流指数：经向环流型，即500hPa 西风带上发展出深槽大脊，能引起强烈的冷、暖空气活动。纬向型和经向型环流经常交替出现，其交替周期大约2—6周。这种交替演变规律一般用环流指数来表示。环流指数分纬向环流指数（IZ ）和经向环流指数（IM ）两种 第1—2章 1)简述气候系统。 答:气候系统就是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、雪圈与生物圈在内得,能够决定气候形成、气候分布与气候变化得统一物理系统。 太阳辐射就是气候系统得能源。在太阳辐射得作用下,气候系统产生了一系列复杂得过程,这些过程在不同得时间尺度上与不同得空间尺度上有着密切得相互作用,各个组成部分之间,通过物质与能量交换,紧密地结合成一个复杂得、有机联系得气候系统。 2)名词解释:天气、气候、天气系统、天气过程、天气预报、气象要素、辐射通量密度、比辐射率 答: 天气:某地在某一瞬间或某一短时间内大气状态与大气现象得综合。 大气状态:大气得气压、气温与湿度等。 大气现象:大气中得风、云、雨、雪等现象。 气候:在太阳辐射、大气环流、下垫面性质与人类活动得长期作用下,在某一时段内大量天气得综合。不仅包括该地多年得平均天气状况,也包括某些年份偶尔出现得极端天气状况。 天气系统:指引起天气变化与分布得高压、低压、高压脊、低压槽等典型特征得大气运动系统。 天气过程:天气系统得发生、发展、消失与演变得全过程。 天气预报:人们根据对天气演变规律得认识,利用多种观测及模拟手段,对未来一定时期内天气变化作出主、客观得判断。 气象要素:气象要素就是指表示大气属性与大气现象得物理量,如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量与能见度等等。 辐射通量密度:单位时间内通过单位面积得辐射能量称辐射通量密度(E),单位就是W/m2。 比辐射率就是反映物体热辐射性质得一个重要参数,与物质得结构、成份、表面特性、温度以及电磁波发射方向、波长(频率)等因素有关。 3)哪些自然现象能证实大气圈得存在？ 答:a、蓝色得天空。这就是由于大气中得一些非常细小物质成分,如气体、粉尘等,它们得直径较阳光得波长小得多,因此,蓝色得散射量较之于其她任何一种颜色能更多地被选择散射。这种散射称瑞利散射。b、白云。如果形成散射粒子得形状就是球形得,而且其直径并不比阳光得波长小,所有得波长都就是平均地被散射得,这种散射称迈耶散射。因此,云就是白色得。c、风。有风就说明有物质得存在,因为风就是由于大气不同部位得压力差别造成得。如果在真空中就不会有风了。d、流星。流星就就是陨石穿过大气层时,由于其速度太快,与大气摩擦产生热使陨石燃烧起来。否则我们得地球也与月球一样“千疮百孔”。 4)大气圈各层得主要物理特性就是怎样得？ 答:a、对流层 厚度:平均11－13km,赤道17－18km,两极8－9km。 质量:约占大气圈质量得75％。 答案：1、简述干洁空气的概念及其主要成分。(答案) 1、干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，简称干空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99％以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。 2、虚温含义，它可直接测量吗? (答案) 2、在等压条件下，当干空气具湿空气密度时之温度即称为虚温，由此可知其代表干空气的温度，一般由Tv表示。定义虚温的用意在于，湿空气的分子量会随环境水气量改变而改变，使气体常数(R)成为变数，而较难正确计算出来。为使计算方便，所以利用干空气的气体常数来计算，因此定义虚温来代替湿空气的温度，如此就不用考虑变动的气体常数了，亦即可以处理掉复杂的水气效应，由此可知，虚温为水气的函数。因为实际观测环境大气所得的温度为湿空气温度，而所使用的气体常数为干空气气体常数(R)，所以实际上状态方程（P＝ρRT）(其中R=R*/md) 并不成立（因为其使用干空气气体常数(R)，而温度却用湿空气的），所以为使其成立需使用虚温(即干空气之温度)，如此才可使R与T均为干空气之值。由于虚温与实际观测之温度误差不算大(仍在允许的误差范围内)，因此目前大多数的人仍直接利用实际观测之温度来代替虚温。 Tv=T+W/6。其中T为实际大气温度，W为饱和混合比值。表示虚温与实际温度之差距，等于露点温度所在的饱和混合比数值的六分之一。 6、当气温为25 ℃，气压为 1080hPa，相对湿度f=65％时，求e（水汽压）、E（饱和水汽压）、d （饱和差）、a（绝对湿度）、q（比湿）。 (答案) 6、25℃时，饱和水汽压E=31.668,f=e/E,则e=fE=65%*31.668=20.5842 d=E-e=31.668-20.5834=11.0838, a=289*e/T=289*20.5834/(25+273)=19.9625 q=0.622*e/P=0.0119 7、若相对湿度f，气压p不变，增温时，绝对湿度a和比湿q前后是否相同? (答案) 7、当温度升高时，饱和水汽压E要增大，而f不变，所以水汽压e也要增大，q是比湿，q=0.622e\P，P不变，e增大，所以q要增大。a是绝对湿度。即单位体积空气中所含的水汽量，也是增大的。 8、对流层的特征如何，为什么? (答案) 8、对流层有三个基本特征： (1)气温随高度增加而降低：由于对流层主要是从地面得到热量，因此气温随高度增加而降低。高山常年积雪，高空的云多为冰晶组成，就是这一特征的明显表现。 (2)垂直对流运动：由于地表面的不均匀加热，产生垂直对流运动。对流运动的强度主要随纬度和季节的变化而不同。一般情况是：低纬较强，高纬较弱：夏季较强，冬季较弱。因此对流层的厚度从赤道向两极减小。 (3)气象要素水平分布不均匀：由于对流层受地表的影响很大，而地表面有海陆分异，地形起伏等差异，因此在对流层中，温度、湿度等的水平分布是不均匀的。 9、臭氧层形成过程及其作用怎样? (答案) 9、臭氧层的形成：臭氧层（ozone layer）是指大气中臭氧浓度较高的层次。一般指高度在 10-50km之间的大气层，也有指20－30km之间臭氧浓度最大的大气层。即使在浓度最大处，臭氧对空气的体积比也只有百万分之几，因此它在大气中是痕量成分。将它折算到标准状态（气压为 第一章 引论 1、说明“天气”和“气候”的区别和联系，并指出下列问题中哪些是天气性的，哪些是气候性的。 （1）室外棒球赛因雨而被取消； （2）今天下午最高气温25℃ （3）我要移居昆明了，那里阳光明媚，四季如春。 （4）本站历史最高温度为43摄氏度； （5）成都明天天气阴有阵雨。 答：天气与气候既有联系又有区别： 区别：（1）概念不同 天气：某地在某一瞬间或某一段时间内，大气状态和大气现象的综合。 气候：在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期作用下，某一地区多年间 大气的一般状况，既包括大气的平均状况，也包括极端状况。 （2）变化周期不同 天气：变化快，周期短；气候：变化慢，周期长。 联系：天气是气候的基础，气候是天气的总结和概括。 气候是在多年观测到的天气基础上所得出的总结和概括，是在一定时段内由大量天气过程综合而得出的长期大气过程， 二者之间存在着统计联系，从时间上反映 出微观与宏观的关系 判断：属于天气的为（1、2、5），属于气候的为（3、4） 2、（1）某一中纬度城市的海平面气温为10℃，探空资料显示大气温度直减率为6.5℃/km ，对流层顶部气温为-55℃，试问其对流层顶的高度是多少？ （2）同一天赤道地区某地的气温是25℃，探空资料给出大气温度直减率为6.5℃/km ，对流层顶高16km ，那么对流层顶部的气温是多少？ 答：（1）已知：T 0=10℃， γ=6.5℃/km ，T=-55℃， 根据T= T 0 +γZ → Z=10km （2）已知：T 0=25℃， γ=6.5℃/km ，Z=16km ， 根据T= T 0 +γZ → T=-79℃ 3、已知在0℃、10℃、20℃、30℃和40℃时水面的饱和水汽压分别为6.1hPa 、12.3 hPa 、23.9 hPa 、42.3 hPa 、73.9 hPa 。假设一教室内气温为30℃，经测定其露点温度为10℃，那么该教室内空气的相对湿度是多少？ 答： 4、已知空气温度在13.4℃时，饱和差为4.2hPa ，那么空气要冷却到多少度时才达饱和？ 答：已知t=13.4℃ 5、已知相对湿度f=40%,气温为15℃，大气压为p=1000hPa ，求实际水汽压e 、比湿q 和水汽混合比γ。 答： 6、某湿空气气块的P=1000hPa ，e=25hPa ， t=32℃，其中干空气为3000g ，试问： 17.2717.2713.4237.313.4237.36.11 6.1115.4t t s e e e hPa ????? ? ?++????=?=?=12.342.3 100%29.1%a s e RH e = = ?=s a a s d e e e e d hPa =- ? =- = 15.4-4.2=11.217.276.11exp()8.63237.3a t e hPa t t =11.2=? ? =+℃17.271540% 6.11exp() 6.8215237.3a a s s e RH e RH e e ?= ? =?=?? =+hPa 36.820.6220.622 4.2410/1000a e q g g P - = ==?36.820.6220.622 4.2710/1000 6.82a a e g g P e γ- = ==?--《气象学与气候学》教案(DOC)
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