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1、第1章 结论和大气一、名词解释：1.大气：由于地球引力的作用聚集在地球周围的一层深厚的空气层。2.气象学：应用物理学原理、数学物理方法研究大气中发生的各种物理现象和物理过程的科学。3.气象要素：定性或定量描述大气物理现象和大气状态特征的物理量。4.天气：一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合。5.气候：一个地方多年间发生的大气状态，既包括极端状态，也包括平均状态。6.干洁大气：大气中除水汽和杂质外的整个混合气体。7.气压：单位水平面积上所受的大气静压力，其大小等于单位水平面积上大气柱的重量。8.温度：表示物体冷热程度的物理量。9.水汽压：大气中所含水汽所产生的分压强。10.饱和水汽压：在某一
2、温度下，空气中水汽含量达到最大时所产生的分压强。11.绝对湿度：单位体积湿空气中所含水汽的质量，即水汽密度。12.比湿：单位质量湿空气中所含的水汽质量。13.相对湿度：空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比。14.饱和差：同温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。15.露点温度：在气压和水汽含量不变时，降低温度使空气达到饱和时的温度。二、填空1干洁大气中，按容积计算含量最多的四种气体是Ar、O2、N2和、CO2。2大气中O3主要吸收太阳辐射中的短波紫外线；CO2主要吸收和放出长波辐射。3大气中唯一能在自然条件下发生三相变化的成分是水。4根据大气在垂直方向的温度分布、扰动状况和电离状态，WM
3、O世界气象组织统一将大气在铅直方向上分为对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层5个层次。5相对湿度为80，当时空气中的水汽压为20 hPa，则同温度下的饱和水汽压是25hPa。6写出下列气象要素的常用单位：辐射通量密度（w/m2）、气压（hPa）、绝对湿度（kg/m3）、相对湿度（%）、降水量（mm）、热容量（J/(m3s)）。7一团气压为1000hPa，温度为20，体积为1m3的干空气，如果使其等压降温至10，则其体积为0.9659m3；如果使其等温变化至体积为0.8m3，则其气压为1250hPa。8一团比湿为10g.kg-1，气压为1000hPa的湿空气，其水汽压为16.1hPa；如果该湿
4、空气的气压变为990hPa而没有产生水相变化，则其比湿为10g.kg-1。三、选择题1某空气块其饱和水汽压为40百帕,实际水汽压为10百帕,则其饱和差为30百帕。2当干球温度与湿球温度之差越大，空气中的饱和差就越大，空气湿度就越小。3东北偏北风的字母表示为NNE。4已知某气层实际水汽压为40百帕,则该气层的绝对湿度约为（B）g.m-3。A、40g.m-3 B、30g.m-3 C、53.3g.m-3 D、20g.m-35大气中的水汽（B）A、对地面有降温作用 B、对大气有保暖作用C、主要集中在10km以上气层中 D、随海拔高度没有变化6CO2和水汽能吸收太阳辐射中红外线部分。7.当饱和水汽压为8
5、hPa，相对湿度为80，则水汽压为6.4hPa。8当相对湿度为100时，则(C)A、气温高于露点，饱和差=0 B、气温=露点，饱和差大于零C、气温=露点，饱和差=0 D、气温低于露点，饱和差小于零四、问答题1对流层的主要特点是什么？答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有：在对流层中，气温一般随高度增高而下降，平均气温直减率为0.65/100m；具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换；温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的不均匀性而产生的。2大气中的CO2具有哪些作用？答：（1
6、）是植物进行光合作用的主要原料，CO2浓度增加，植物净光合能力增强； （2）能强烈地吸收和放出长波辐射，降低地面的有效辐射，对地面起保暖 作用。3大气中的水汽具有哪些作用？答：（1）是天气变化的主要角色，大气中诸如云、雾、雨、雪等的形成，是水 汽直接参与下形成的； （2）能强烈地吸收和放出长波辐射，降低地面有效辐射，对地面起保暖作 用； （3）水相变化伴随着巨大的热量转化，在热量由地面向上层大气传输中起 重要作用。4大气中的杂质具有哪些作用？答：（1）影响大气的水平能见度； （2）能吸收太阳辐射和地面长波辐射，对气温和地温有一定的影响； （3）是大气中水汽凝结的核心，对水汽凝结起重要作用。4.
7、为什么对流层中的温度随高度增加而降低?答：（1）由于对流层中的热量主要来源于地面长波辐射，离地面越近，地面长 波辐射强度越大； （2）大气中吸收长波辐射的物质主要是CO2和水汽，此二者的浓度随高度 增加而降低，故他们吸收的热量随高度增加而降低。5为什么大气中的臭氧含量在2025km处最高？答：由于大气中的臭氧主要来源于：氧气在太阳紫外线作用下变成氧原子，氧原子与氧分子在紫外线作用下变成狊氧；在55km以上的高空，氧分子大部分变成了氧原子，氧分子浓度低，形成臭氧的机会少；在10km以下的低空，氧原子浓度小，形成臭氧的机会少；在30-35km高处，氧分子和氧原子浓度适当，最有利于臭氧的形成，然后通
8、过向下垂直输送，使20-25km高处的臭氧浓度最大。五、计算题1.当气温为15.0时，饱和水汽压为17.1hPa，在气温为26.3时，饱和水汽压为34.2hPa，现测得气温为26.3，水汽压为17.1hPa，试求相对湿度和露点是多少？解：因为 U = e / E100，据题意当t =26.3，则：E=34.2hPa， e =17.1hPa；因为U =17.1 / 34.2100=50；又当t=15.0，则E=17.1hPa，此时t=td (露点温度)；答：相对湿度为50，露点温度为15。2.已知空气温度为21.2，相对湿度为79%，气压为1005.3hPa，求空气的水汽压、绝对湿度、比湿和露点
9、温度。解: 已知t=21.2，rh=79%，P=1005.3hPa；水汽压:e=ew*rh，绝对湿度a=0.217*e/T，比湿q=0.622*e/P，露点温度td由式e=6.11*10(7.45td/(235+td)；计算饱和水汽压 ew=6.11*10(7.45t/(235+t)=25.3 hPa；水汽压 e=ew*rh=25.3*0.79=20.0 hPa；绝对湿度a=0.217*e/T=0.217*20.0/(21.2+273)=0.0148kg/m3=14.8g/m3；比湿q=0.622*e/P=0.622*20.0/1005.3=0.0124g/g=12.4g/kg；露点温度td=
10、235*lg(e/6.11)/(7.45-lg(e/6.11)=17.5；答：空气的水汽压、绝对湿度、比湿和露点温度分别为20.0hPa、14.8g/m3、12.4g/kg、17.5。第2章 辐射一、名词解释：1.辐射：物体以电磁波或粒子的形式向外放射能量的方式。2.辐射通量密度：单位时间内通过单位辐射体表面的辐射能。3.太阳高度角：太阳光线与观测点地平面的交角。4.昼长或可照时间：太阳视圆面中心从出地平线到入地平线之间的时间间隔。5.太阳常数：在日地平均距离条件下，地球大气上界垂直于太阳光线面上的太阳辐射通量密度。6.一个大气质量：当太阳位于天顶时，单位面积的太阳光束穿过的大气柱的质量。7.
11、大气透明系数：穿过一个大气质量后的太阳辐射通量密度与穿过前的太阳辐射通量密度的比值。8.直接辐射：以平行光的形式直接投射到地面上的太阳辐射。9.总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。10.光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。11.大气逆辐射：大气辐射投向地面的部分。12.地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差。13.净辐射：某一作用面或作用层辐射能收入与支出之差。二、填空1.辐射具有波粒二象性,即既表现为波动性,又表现为粒子性。2.不透明物体的吸收率与反射率之和为1；对任何波长的辐射，吸收率都是1的物体称为黑体。3.大气对太阳辐射的减
12、弱作用方式有吸收、散射和反射。4.当绝对温度升高1倍时，绝对黑体的总辐射能力将增大16倍，其放射能力最强所对应的波长就变为原来的0.5倍。5.如果把太阳和地面都视为黑体，太阳表面绝对温度为6000K，地面温度为300K，则太阳表面的放射能力是地表面的160000倍。（四次方）6.根据莱蕾分子散射定律,散射强度与投射在散射质点上的辐射波长的四次方成反比；物体表面的温度越高, 其表面放射能力越强。7.太阳常数的数值约为1367Wm-2，当日出时角为-60时,昼长为8小时。8.太阳赤纬在春秋分时为0，冬至时为-2327。9.上午8时的时角为-60，下午15时的时角为45。10.地球公转过程中,太阳直
13、射点在地球南北纬回归线之间来回移动。11.在地面净辐射方程B=(Sb+Sd)(1-r)-Ln中，r为地表对太阳辐射的反射率,Ln为地面有效辐射，Sb为直接辐射，Sd为漫射辐射。12.塑料薄膜覆盖，白天可透入太阳辐射，夜间可以有效的阻截地面辐射，可提高土壤温度。三、选择题1.气象学中通常把大气辐射称为长波辐射。2.在北半球23.5-66.5N纬度间,一年中白天最长的一天是夏至日。3.地球公转时,地轴与黄道面始终保持66.5的夹角。4.随着海拨高度的增加,太阳直接辐射增强,其光谱中紫外线和蓝紫光成分增多；5.可见光谱区主要是指波长（C）微米的波谱部分。A、小于0.38 B、3-5 C、0.39-0
14、.76 D、大于7606.玻璃温室对太阳短波辐射透射率高,对地面长波辐射透射率低。7.太阳辐射光谱中具有最大能量的波长是475nm。8.在中纬地区，只要坡度小于中午太阳高度角,冬季北坡坡度增加一度,所得太阳辐射总量等于水平面（B）一度处的太阳辐射总量。A、纬度南移 B、纬度北移 C、径度东移 D、径度西移9.辐射的粒子学说认为,电磁辐射由许多具有一定质量、能量和动量的微粒组成，这些微粒称为量子。10.夏至日太阳赤纬为2327。11.东坡向上太阳辐射强度最大值出现时间最早。12.根据维恩定律,地球表面辐射具有最大能量的波长约为10000nm。13.夏季,北京的黑夜比长沙短；冬季,南宁的白天比武汉长。14.晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光散射较多的结果。15.对光合作用有效的辐射包含在可见光中。16.在大气中放射、辐射能力最强的物质是水汽、水滴和二氧化碳。17当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将加快四、问答题1.写出地面净辐射方程式,并分析地面辐射平衡的日变化规律及原因。答：地面净辐射公式为：B=(Sb+Sd)(1-r)Ln。一天中，白天(Sb+Sd)(1-r) Ln，B0，B为正值；夜间Sb+Sd =0，B=-Ln，B0，B为负值。B由正值转为负值或由负值转为正值的时间，分别出现在日落前60-90分钟左右和日出后40-60分钟左右。2.简述北半球昼夜长短随季
