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1、 气候气象学资料 07环境科学二班题型：填空、判断、选择、名词解释、简答、计算、画图、叙述。第一章引论1 名词解释：1）气象学：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。2） 天气：某一地区，在某一瞬时或某一短时间内大气中的大气状态（如气温、气压、湿度）和大气现象（风、云、雾、降水等）的综合。是瞬时的、多变的、不稳定的。3） 气候：在太阳辐射、大气环流（自身运动）、下垫面性质（海陆、平原、高山）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。4） 气候系统：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、分布
2、、变化的统一的物理系统。 其中大气圈是主体部分，最活跃、变化最大的组成部分。 5） 气候学：研究太阳辐射、大气环流（自身运动）、下垫面性质（海陆、平原、高山）和人类活动四种关系多年作用下的天气统计状态。或研究气候的形成、分布和变化规律的科学。2 天气与气候的联系以及区别：联系：二者存在着统计上的联系。气候不仅包括多年来经常发生的天气状况，而且也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。区别：天气：周期短、天气系统单纯（气旋、反气旋)、不稳定气候：周期长、气候系统庞大（一个能源、五个子系统）、稳定所以说，不能单纯将气候作为天气资料的多年统计的累积，他更强调它的成因，即大气环流、下垫面性质、人类活动长期
3、作用下的某一时段内大量天气过程的总和。3.大气的结构包括：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层4.对流层是地球大气中最低的一层，云雾雨雪等主要天气现象都出现在此层。5.对流层的特征（以及原因）：1)气温随海拔高度增加而降低（由于对流层主要是从地面得到热量，因此气温随高度的增加而降低）2)空气对流运动显著，天气现象复杂多变（由于地表面的不均匀加热，产生垂直对流运动）3)温、湿度水平分布不均匀（由于对流层收地表的影响最大，而地表面有海陆分异、地形起伏等差异）6.平流层的特征：1)平流层下层气温受地面影响很小，在25km处形成高空暖区。2)水汽含量少，气流十分平稳。7.臭氧层作用怎样？臭氧空洞是怎么
4、形成的？ （P9）作用：1)能吸收大量太阳紫外线，使臭氧层增温，影响大气温度的垂直分布，从而对地球大气环流和气候的形成起着重要的作用。2)形成一个“臭氧保护层”使得到达地表的对生物有杀伤力的短波辐射大大降低了强度，从而保护着地表生物和人类。臭氧空洞形成：（1）宇宙高能粒子簇射破坏了臭氧层（2）化学反应引起臭氧耗损造成臭氧空洞。臭氧层出现空洞是由于工业化产生的氟氯化物（氟利昂）引起的化学反应造成的。3）大量废气的排放使臭氧层出现空洞。8.温室效应，温室气体 温室效应：太阳短波辐射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等温室气体所吸收，从而产生大气变暖的效应。 温室气
5、体：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等第二章 气候系统的热力学过程1.名词解释：1)太阳辐射光谱：太阳辐射中辐射能按波长的分布的函数变化曲线。2）太阳常数（I0）：当地球位于日地平均距离时(约为1.496108km)，在地球大气上界投射到垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度。3）大气窗口：整个大气对长波辐射的放射和透射光谱中，在812um处吸收率最小，透明度最大，此处，除了O2 吸收小部分外，H20和CO2吸收率为零，成为“大气窗口”。4）露点（Td）：在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度。露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量越高，露点越高，所以露点也是反映空气中水汽含
6、量的物理量。5）虚温（Tv）：湿空气状态方程(P=RdTv)中引进的一个虚设的物理量。6）干绝热直减率：对于干空气和未饱和的湿空气，气块绝热上升单位距离时的温度降低值，成为干绝热直减率（rd）。通常rd 1/100m。7）逆温：在一定条件下，气温随高度的增高而增加，气温直减率为负值的这种现象称为逆温。2.辐射的三个基本定律， 1）基尔荷夫定律（选择吸收定律）：在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力(I,T) 与物体对该波长的吸收率(K,T)的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其它性质无关。即推论：一定波长、一定温度下，一个物体的吸收率等于放射率，即对不同性质的物体，放射能力较强的物体
7、，吸收能力也较强；反之，放射能力弱者，吸收能力也弱，黑体的吸收能力最强，所以它也是放射能力最强的物体。对同一物体，如果在温度T时它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的辐射。 2）斯蒂芬波尔兹曼定律：黑体的总放射能力（ETb）与它本身绝对温度（T）的四次方成正比。意义：物体温度愈高，其放射能力愈强。ETb T 4 ，5.6710-8W.m-2.K-4为斯蒂芬波尔兹曼常数3）维恩位移定律：绝对黑体的放射能力最大值对应的波长(m) 与其本身的绝对温度(T)成反比。即：mC/T 或 m T=C，如果波长以nm为单位，则常数C2,897103nm K,于是则有：mT2897103nm
8、K 意义：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，最大辐射波长由长向短位移。太阳辐射是短波辐射，人、地面和大气辐射是长波辐射。4.太阳辐射的减弱途径大气对太阳辐射的吸收： 主要的吸收成分：氧、臭氧、水汽和CO2. 特点：大气对太阳辐射的吸收具有选择性，使穿过大气后的太阳辐射光谱变得极不规则以及吸收对太阳辐射的减弱作用不大。大气对太阳辐射的散射：定义：当太阳辐射通过大气时，遇到大气中的各种质点，太阳辐射能的一部分散向四面八方，称为散射。雷莱分子散射定律：当大气干洁，质点半径小于200nm时，散射强度与入射光波长的四次方成反比。定律的意义：入射光波长愈短，散射能力愈强。由入
9、射辐射波长与散射质点的相对大小r，将散射分为分子散射和米散射。 分子散射（蕾利散射）：r，有选择性；米散射：r，没有选择性。大气对太阳辐射的反射： 参与反射作用的物质：大气中较大的尘粒和云滴、云层。其中云的反射作用最为显著。反射对各种波长没有选择性的。大气中的各种作用对太阳辐射减弱程度：反射散射吸收4.直接辐射：（单位时间内以平行光形式投射到地表单位水平面积上的太阳辐射能。）影响因素：太阳高度角h、大气透明系数p、大气质量m，此外纬度、海拔、坡度、坡向、云量、有直接或间接的影响5.到达地面的太阳总辐射及影响因素：太阳总辐射太阳直接辐射散射辐射6.干绝热过程：当升降气块内部既没有发生水相变化，又
10、没有与外界交换热量的过程。绝热增温：当空气块下降过程中，因外界气压增大，外界对气块作功，在绝热的条件下，所作的功只能用于增加气块的内能，因而气块温度升高。这种因气块下沉而使温度上升的现象，称为绝热增温。绝热冷却：当空气块上升过程中，因外界气压减小，气块体积膨胀，对外作功，在绝热的条件下，作功所需的能量，只能由其本身内能来负担，因而气块温度下降。这种因气块绝热上升而使温度下降的现象，称为绝热冷却。7. 绝热直减率：气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称绝热垂直减温率（简称绝热直减率）。干绝热直减率（rd）：在大气静力平衡的条件下，干空气和未饱和的湿空气因作干绝热升降运动而引起气块温度随高度的变化
11、率。8.为什么云层存在会使白天气温降低，夜间气温升高? 白天云层存在，云层对太阳辐射有吸收，散射和反射作用，云层越厚，作用越强，那么到达地面的太阳辐射就小，使得白天气温降低；而在夜间，由于云层的存在，而不存在太阳辐射，云层越厚，大气逆辐射超强，地面可以得到热量的补偿，减少热量的损失，地面有效辐射小，所以，夜间的气温升高。9.地面总辐射与大气上界的太阳辐射相比有什么变化？臭氧层吸收紫外线，二氧化碳和水汽吸收红外线，造成穿过大气层的主要是可见光，同时到达地球的紫外线的含量很少，另外大气层的折射和反射的原因，到达地球的太阳光光强会很大程度上减弱。10气温为10 ，相对湿度为 60时，求露点温度 10
12、时，饱和水汽压E=12.271,f=e/E,则 e=fE=60%*12.271=7.3626 当饱和水汽压这7.3626时，由表可得Td=311.泊松方程：12.逆温的类型1）辐射逆温：夜间由地面、雪面或冰面、云层顶部等辐射冷却形成的逆温。厚度：一般为200300。高纬地区冬季有时可达2,000左右。出现时间：大陆上常年都可出现，以冬季最强，夏季最弱。2）湍流逆温：由于空气的湍流混合而形成的逆温。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，产生的逆温现象。日变化：夜间加强，白天减弱。4）下沉逆温：因整层空气下沉
13、而造成的逆温，称为下沉逆温。天气状况：下沉逆温常与辐射逆温结合形成一个从地面开始有数百米厚的逆温层，并出现温度升高，干燥晴朗的好天气。5）锋面逆温：冷暖空气相遇时，较轻暖空气爬到冷空气上方，在冷暖空气交界面附近（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。 课堂习题：1、在大气中若湿空气的水汽
14、含量不变，温度升高，则（D ）。 A、露点温度升高 B、露点温度降低 C、相对湿度增大 D、相对湿度减小2、P=1010hPa，e=10hPa，t=27 ，求 Tv（虚温）。 =(1+0.378*10/1010)*300=301.1233、逆温层容易阻挡大气污染物 _A_ 。a. 垂直扩散 b. 水平输送 c. 化学变化 d. 对能见度的影响4、以_A_ 对太阳辐射削弱作用最强 .a. 云的反射 b. 臭氧层吸收 c. 分子散射 d . 大颗粒散射 5、一温度为 20c 的气块在 r = 0.2c /100m 的气层中向上运动 500m （干绝热过程）后的温度为 _15_ ，这时它周围空气的温
15、度为 _19_。(公式中气块向上运动为“-号“)气块温度：T1=T+T=T-rd*Z=20c -1c /100m *500m=15c 周围的空气温度为：T2=T+T=T-rd*Z=20c -0.2c /100m *500m=19c第三章 大气圈的静力学特征1.气压高度差，压高公式气压高度差（h）：表示在铅直气柱中气压每改变一个单位所对应的高度变化值。压高公式：等温大气压高方程：zz2z118400（1atm）log(p1/p2)z-两点之间的高度差 ，Z1较低点的海拔高度，Z2较高点的海拔高度,P1-较低点的气压，P2-较高点的气压，a1273，Tm-两点的平均温度，取tm（t1t2）2，t1-较低点的气温,t2
