大气科学概论重点

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1、1 绪论1.* 大气科学是研究地球大气中各种现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。2.* 大气科学的研究对象主要是覆盖着整个地球的大气圈，特别是地球表面的低层大气和地球的水圈、 岩石圈、生物圈、是人类赖以生存的主要环境。3.* 大气科学的内容可概括成四个方面：地球大气的一般特征（如大气的组成、范围、结构等）；大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化；解释大气现象，研究其发生、发展的规律；如何 利用这些现象预测、控制和改造自然（如人工影响天气、大气环境预测和控制）。4.大气科学研究的特点：研究大气科学不能仅限于大气圈；大自然是大气科学研究的实验基地；国际合作是推动大气科学发

2、展的必要途径。学科分支：主要为气象学和气候学。5.大气化学是研究大气组成和大气化学过程的学科。研究内容主要包括大气的化学组成及演变、大气 微量气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。第一章大气概述一、问答题：1. 说明“天气”和“气候”的定义和区别，答：天气描述的是一个特定时间与一个特定地点的大气状态和大气现象。气候是指在影响天气的各因子（太阳辐射、下垫面性质、大气环流和人类活动等）长期相互作用下所产生的天气综合，不仅包括某些多年经常发生的天气状况，还包括某些年份偶然出现的极端状况。也就是说， 气候是在一定时段内由大 量天气过程综合平均得出的，它与天气之间存在着统计联系。2. 大

3、气中二氧化碳成分增加的原因及其可能的后果是什么？答：大气中二氧化碳成分增加的原因归因于化石燃料（如煤炭、石油、天然气等）燃烧量的不断加大。后果是低层大气的温度会由此而升高，从而引起全球气候的变化。3. 为什么水汽和尘埃是大气的重要成分？答：水汽是云和降水的源泉。水汽是唯一能在常态中以三种相态存在的物质（固态、液态、气态）随着 大气的垂直运动，空气中的水汽会发生凝结或凝华，形成雨滴或冰晶，进而产生云和降水。尘埃可以作为大气中水汽凝结或冻结的核心，是形成云、雾和降水的重要条件；它们能吸收和散射太阳、大气和地 面的辐射，改变地球的辐射平衡；使大气能见度和空气质量变坏。4. 在同样的温压条件下，水汽密

4、度、 湿空气密度与干空气密度哪个最大？水汽密度与干空气密度之比等于多少？答：干空气密度大. 水汽密度与干空气密度之比等于287e/461(p-e) 二、名词解释：1.将地球分为三个主要部分：岩石圈、水圈、和大气圈。2.地球系统：岩石圈、水圈、大气圈和生物圈共同构成一个综合体，称之为“地球系统”。3.岩石圈为人们提供石油、天然气、煤炭、铀矿等能源，各种金属和非金属矿藏以及地下水资源；另一方面也常给人类带来自然灾害，如地震、火山爆发、山崩、地滑、流水对地面的侵蚀、沙漠化、地面 沉降等灾害。4.水圈是由海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、积雪、地下水和大气圈中的水等组成的地球表层水体的总称。5.水循环：水

5、圈中的水分处于不停的运动状态，从海洋到空气、到陆地，再归于海洋，形成水循环。通过水循环， 水圈各水体中的水互相交换，不断更新各个水体的更新期相差很大，大气圈水的更新期最短，约为8 天，河水约为16 天，土壤水约为1 年，高山冰川为1600 年，极地冰川长达1 万年。6.地球系统中大气与海洋之间的关系尤为密切，通过海气相互作用来影响大气环流、水循环和气候变化。7.大气是由具有不同物理性质的各种气体以及悬浮其中的不等量固态和液态小颗粒组成的。2 8.干洁大气：不含水汽和悬浮颗粒物的大气为干洁大气，简称干空气。9.温室气体：二氧化碳起着使地面和空气增温的效应，因此称它为温室气体。10. 臭氧的作用：

6、通常称1050 千米这一层为臭氧层。臭氧能大量吸收太阳紫外线，而使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布，从而对大气环流和气候产生重要影响；另一方面， 由于太阳的紫外辐射在高 空被臭氧挡住，地面上的生物就能免受紫外线的伤害。11. 大气中的水汽含量一般随高度的增加而明显减少；在同一地区，一般夏季的水汽含量多于冬季。水汽是唯一能在常态中以三种相态存在的物质（固态、液态、气态）。12. 气溶胶粒子：大气颗粒物是悬浮在大气中的各种固体和液体微粒，统称为大气气溶胶粒子。*13. 大气污染：当由于人为和自然因素改变了大气的组成，致使人类和生态系统出现不良反应，破坏 了系统的平衡和协调，就称为大气污染。14.

7、 简答题：大气污染引起的全球性环境问题有哪四个方面：温室效应与全球气候变暖；臭氧层的破坏；酸雨；城市空气污染。15. 我国的自然灾害主要有干旱、洪涝、冰雹、低温冻害、林火、地震、山崩滑坡、泥石流、风沙害、 病虫害以及人类活动诱发的自然灾害等。其中干旱、洪涝等气候灾害所造成的经济损失占首位。16. 表征气体状态的四个宏观量，即气压 P、体积 V、温度 T 和质量 m之间存在一定的关系满足状态方程。*17. 气象要素：大气性状及其现象是用基本要素气压、气温、湿度、风、云况、能见度、降水情况、辐射、日照以及各种天气现象等来描述的，这些因子称为气象要素。18. 饱和水汽压（E） ：水和水汽达到动态平衡

8、，蒸发停止，水汽达到饱和时的水汽压称为饱和水汽压。 饱和水汽压表示在一定温度下空气中水汽的最大容量，其值随温度的升高而增大。*19. 绝对湿度是指单位体积空气中所含的水汽质量。相对湿度是表示气块潮湿程度的物理量。相对湿度（ f ） ：空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比值用百分比表示。20. 露点温度：湿空气在水汽含量不变的情况下，等压降温至对水面而言达饱和时的温度，称为露点温 度。露点数值只与湿空气的含水量有关而与温度无关。将它作为一个湿度参量，这是露点的一个重要特点。对冰面而言达饱和时的温度称为霜点。21. 风是指空气相对于地面的水平运动。风向是指风的来向。风速是指单位时间内空气相对于

9、地面移动 的水平距离。*22. 气温的垂直分布：通常将大气分成对流层、平流层、中层、热层和外逸层等五层。*23. 对流层有四个特点：气温随高度增加而降低，其降低的数值随地区、时间和高度等因素而变。每上升 100 米降低0.65 度。大气密度和水汽随高度迅速递减，对流层几乎集中了整个大气质量的3/4 和水汽的90。有强烈的垂直运动。包括有规则的垂直对流运动和无规则的湍流运动，它们使空气中的动量、 水汽、热量以及气溶胶等得以混合交换。气象要素的水平分布不均匀。由于对流层空气受地表的影响最大，海陆分布、地形起伏等差异使对流层中的温度湿度等气象要素的分布不均匀。*24. 气压的高度分布：气压不仅随高度

10、减小，而且其减小的速率随高度的增加而变小，愈到高空， 气压 降低的速度愈慢，这是由于空气密度随高度的增加而减小所造成。气压随高度降低的速率与空气密度成正比。*25气压阶（ hp）: 垂直气柱中每改变单位气压（常指1hpa） s 所对应的高度变化。26. 均质大气的密度随高度不变，但其温度是随高度递减的27. 等温大气压高公式，气温不随高度变化的大气称为等温大气。等温大气中气压随高度呈指数递减。 气温愈高，气压递减的速度愈慢。28. 位势米的定义： 1 位势米为质量1 千克的空气上升1 米时克服重力所作的功，即 1 位势米 =9.8j.kg-1。位势米是表示能量的单位，几何米是几何高度的单位。1

11、. 包围着地球的气体外壳称为地球大气。2. 生物圈是地球表层有生命活动的圈层，包括植物、动物和人类，并包括有生物存在的部分岩石圈、水3 圈和大气圈。3. 包围在地球表面、厚度约1000 公里的大气层称为大气圈。4. 大气颗粒物是悬浮在大气中的各种固体和液体微粒。5. 表示空气冷热程度的物理量称为空气温度。6. 气压是指作用在单位面积上大气柱的重量。7. 空气湿度是表示大气中水汽含量多少的物理量。8. 水汽压是空气中所含水汽部分的压力。9. 气压的空间分布称为气压场。10. 等高面是空间高度相等的面。等压面是指空间气压相等的各点组成的面。第二章大气辐射学一、 名词解释：1. 辐射能：以辐射方式传

12、递的能量。辐射通量：它表示单位时间传递的辐射能。辐射通量密度：辐射通量密度是指单位时间内通过单位面积的辐射能。2. 辐射：物质以电磁波的形式放射能量，称为辐射。宇宙中任何物质，只要它的温度高于绝对零度，都能放射辐射能。3. 基尔霍夫定律： 在热平衡条件下，一物体放射波长的辐射率和该物体对波长辐射的吸收率之比等 于同温度、 同波长时的黑体辐射率。该定律的意义是：对不同的物体辐射能力强的物体，其吸收能力也强；辐射能力弱的物体，其吸收能力也弱。 对同一物体， 如果在温度T 时，它辐射某一波长的辐射， 那么在同一温度下它也吸收这一辐射；如果物体不吸收某波长的辐射，它也就不放射这个波长的辐射。4. 指数

13、消弱定律： 太阳辐射在大气中传输时因大气的吸收和散射会不断减弱，在辐射传输中， 也称因散射和吸收的衰减为消光。5. 到达地面的太阳辐射包括太阳直接辐射和天空辐射（即太阳散射辐射）两种。6. 透明系数随波长的加大而增大。对于干洁大气而言，长波辐射是透明的，而短波辐射是不透明的。7. 太阳直接辐射的大小主要是由太阳高度角和大气透明系数决定的。8. 太阳常数：假设在大气上界日地平均距离处，放一块与太阳光垂直的平面，在这个平面上，每单位 时间、单位面积上所接受的太阳辐射能，称为太阳常数。S0 = 1372 瓦 / 平方米（ . M-2 ）9. 天空辐射：到达地面的辐射除太阳直接辐射外，还有从天空各方向

14、散射而来的太阳散射辐射。散射辐射来自整个半球天空，又称天空辐射。10. 散射辐射一般比直接辐射弱，但有时散射辐射会大于直接辐射。11. 到达地面的太阳辐射包括太阳直接辐射和天空辐射（散射辐射）两种12. 天空辐射的大小取决于太阳高度角、大气透明系数、云量、海拔高度，并受地面反射率影响。13. 地面总辐射：到达地表的太阳直接辐射与散射辐射之和称为地面总辐射。14. 大气逆辐射：向下到达地面的大气辐射称为大气逆辐射。15. 地面能吸收太阳短波辐射，同时按其本身的温度不断向外放射长波辐射。16. 地面辐射通量密度主要取决于地面温度。17. 云对太阳辐射的作用主要是散射和反射。18. 大气对太阳辐射的

15、直接吸收很小，它主要是通过吸收地面红外辐射而维持其温度的。19. 大气辐射的强弱既决定于大气温度，又决定于大气湿度和云况。温度愈高， 水汽和液态水含量愈大，则大气辐射也愈大。20. 大气温室效应：大气对太阳辐射吸收很小，结果让大量的太阳辐射透过大气到达地面，而大气又强4 烈地吸收地面红外辐射而增热，并以大气逆辐射的方式返回一部分给地面，使得地面不致失热过多，大 气的这种作用犹如花房的保暖作用，称为大气温室效应，简称大气效应。21. 气温年较差：一年中月平均气温最高值与最低值之差，称为气温年较差。1. 各种物体之间通过辐射来交换热量，称为辐射热交换。2. 当物体放出的辐射等于吸收的辐射，它的热状

16、态保持不变，此时称为辐射平衡。3. 太阳辐射通量密度或辐射率随波长的分布称为太阳辐射光谱。4. 散射是指每一个散射分子或散射质点将入射的辐射重新向各方辐射出去的一种现象。5. 地面由于吸收太阳总辐射和大气逆辐射而增加热量，同时又向外放射长波辐射而损失热量。地面收入 辐射能减去支出，所得辐射能的差值称为地面辐射差额。6. 把地面和大气看成一个整体，对此整体所计算的辐射差额，称为地气系统的辐射差额。第三章大气温度、湿度和稳定度一、词解释：1. 高度对气温的影响：因为气温随高度平均按0.65 度（ 100M ）-1 递减率下降，高度增加，气温将降低。2. 干绝热过程：是指在绝热过程中，气块内的水汽始终未达到饱和、没有相变发生的过程。3. 未饱和湿空气绝热上升时，每升高100 米其温度下降0.98 ；同理，每下降100 米，温度升高1。4. 干绝热（温度）递减率：在静力平衡大气中，未饱和湿空气在绝热上升（或下降）过程中，由于外界气压变化引起体积的膨胀（或压缩），其温度也随之发生变化。这种作干绝热升降运动的气块的温度随 高度的变化