气象学与气候学Word格式文档下载.docx

气象学与气候学Word格式文档下载.docx

《气象学与气候学Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气象学与气候学Word格式文档下载.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

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:

从下向上就是降温的,大气降温率就是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。

风、霜、雨、雪、雹、雾等。

b、平流层

高度:

从对流层顶到55km左右。

几乎占大气圈质量的25％。

从下向上就是升温的（O3）,到平流层顶可达-3℃。

水平运动。

几乎不含水汽、尘埃,存在臭氧层。

无天气现象。

c、中间层

从平流层顶到85km左右。

从下向上就是降温的,到中间层的顶温度降到-113—-83℃。

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）

从中间层顶到800km。

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）

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。

就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。

a、定义:

表示大气中水汽量多少的物理量。

大气的湿度状况就是决定云、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 

饱与水汽压（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,空气就呈饱与状态,这时的空气称为饱与空气。

饱与空气中的水汽压,称为饱与水汽压。

相对湿度（f）:

空气中实际水汽压与同温度下的饱与水汽压的百分比,表示空气距离饱与的程度。

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。

饱与差（d）:

某温度下饱与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,若使空气达到饱与,只有降温,降到实际水汽压（e）变成饱与水汽压（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。

公式推导;

教材p20、

虚温的意义就是:

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？

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）试述瑞利散射与米散射的特点与区别。

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,即交替达到极大值与极小值。

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,可瞧作就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？

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。

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。

）与大气透明度（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。

） 

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。

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与其有效辐射之差值,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。

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）试推导干绝热与湿绝热直减率。

教材p40、

13）什么就是位温与假相当位温？

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、平流变化与局地变化的概念与相互关系。

（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与非绝热变化。

（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、平流变化与局地变化的相互关系:

温度的局地变化就是平流变化与个别变化之与

15）如何通过γm,γd,γ判断大气的层结稳定度？

（1）γ>

γd 

时,大气层结为绝对不稳定,且γ愈大,愈不稳定;

（2）γ<

γm<

时,大气层结为绝对稳定,且γ愈小,愈稳定;

（3）γm<

γ<

时,大气为条件性不稳定,对于未饱与湿空气与干空气,大气层结就是稳定的;

对于饱与湿空气就是不稳定的。

16）什么就是逆温？

简述几种主要逆温的形成过程。

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,于就是产生了逆温现象。

④下沉逆温:

因整层空气下沉而造成的逆温,称为下沉逆温 

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。

如果气层下沉过程就是绝热的,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与判据。

水的三种形态:

气态（水汽）、液态（水）与固态（冰）,称为水的三相。

水就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）从分子运动论瞧,水相变化就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,则得到水与水汽两相变化与平衡的分子物理学判据,即:

N＞n蒸发（未饱与）,N=n动态平衡（饱与）,N＜n凝结（过饱与）。

（2）当在某一温度下,水与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,水与水汽两相变化与平衡的判据为:

当E>

e时,蒸发（未饱与）,当E=e时,动态平衡（饱与）,当E<

e时,凝结（过饱与）。

（3）若Es为某一温度下对应的冰面上的饱与水汽压,与以上类似也可得到冰与水汽两相变化与平衡的判据:

Es＞e升华,Es=e动态平衡,Es＜e凝华。

2）饱与水汽压的大小决定于哪些因素？

它们如何影响饱与水汽压？

（1）温度:

随着温度升高,饱与水汽压按指数规律迅速增大。

（2）蒸发面:

同温度下,过冷却水面饱与水汽压大于冰面饱与水汽压;

同一温度下,溶液面的饱与水汽压比纯水面要小（E溶<

E水）,且溶液浓度愈高,饱与水汽压愈小;

不同形状的蒸发面上,水分子受到周围分子的吸引力就是不同的,E凸>

E平>

E凹。

3）影响蒸发的因素有哪些？

（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）饱与差（E-e）:

蒸发速度与饱与差成正比。

饱与差愈大,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就是什么？

达到凝结的途径通常有哪些？

（1）有凝结核的存在;

（2）大气中水汽达到饱与或过饱与状态。

途径:

（1）通过蒸发,增加空气中的水汽,使水汽压大于饱与水汽压。

（2）通过冷却作用,减少饱与水汽压,使其少于当时的实际水汽压。

当然也可就是二者的共同作用。

5）霜与露就是如何形成的？

说明其形成的有利条件与区域。

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与时,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。

形成的有利条件与区域:

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？

试区分辐射雾与平流雾的形成条件、特征与产生区域的不同点。

雾分为气团雾与锋面雾

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:

就是暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成的。

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）与风速（2-7m/s）;

层结较稳定。

平流雾的范围与厚度一般比辐射雾大。

海洋上四季皆可出现

平流雾的范围与厚度一般比辐射雾大,在海洋上四季皆可出现。

在陆上,由于平流冷却与辐射冷却的共同作用而形成平流辐射雾。

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？

大气的上升运动主要有四种方式:

1、热力对流:

指地表受热不均与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就是层状云。

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,也有波状云与层状云,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。

（1）云滴凝结（或凝华）增长:

凝结（或凝华）增长过程就是指云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长的过程。

在云的形成与发展阶段,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、霜与霜冻、冰晶效应。

潜热:

在水相的转变过程中,还伴随着能量的转换。

霜与霜冻:

霜冻就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。

霜就是近地面空气中的水汽达到饱与,并且地面温度低于0℃,在物体上直接凝华而成的白色冰晶,有霜冻时并不一定就是霜。

冰晶效应:

水汽在冰晶与过冷却水之间的转移现象。

第4章

1）写出静力学方程与压高方程的表达式,并说明其物理意义。

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）与

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:

=

e

P1,P2分别就是高度Z1与Z2的气压值。

表示气压就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？

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。

大气具有流动性与连续性,一地气压变化的实质就就是其上空气柱中大气质量的增多或减少上空气柱中大气质量的增多或减少。

气柱中质量增多了,气压就升高;

质量减少了,气压就下降。

空气柱质量的变化主要就是由热力与动力因子引起。

①热力因素:

地面升温,空气受热膨胀,密度减小,气压下降;

地面降温,空气冷却收缩,密度增大,气压升高;

②动力因素:

水平气流的辐合与辐散,空气运动的方向与速度常不一致,这样可能引起空气质量在某些区域堆聚,而在另一些地区流散;

不同密度气团的移动:

不同性质的气团,密度往往不同。

如果移到某地的气团比原来气团密度大,则该地上空气柱中质量会增多,气压随之升高。

反之该地气压就要降低。

3）气压场的基本型式有哪几种？

并能在等高线图中识别。

（一）低气压:

简称低压,就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,就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,就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,就是两个高压与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。

系统中包括暖性高压、冷性低压与暖性低压、冷性高压。

①暖性高压:

高压中心区为暖区,四周为冷区,等压线与等温线基本平行,暖中心与高压中心基本重合的气压系统。

由于暖区单位气压高度差大于周围冷区,因而高压的等压面凸起程度随高度增加不断增大,即高压的强度愈向高空愈增强。

②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,冷中心与低压中心基本重合的气压系统。

因为冷区单位气压高度差小于周围暖区,因而冷低压的等压面凹陷程度随高度增加而增大,即冷低压的强度愈向高空愈增强。

③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。

由于暖区的单位气压高度差大于周围冷区,所以低压等压面凹陷程度随高度升高而逐渐减小,最后趋于消失。

如果温压场结构不变,随高度继续增加暖低压就会变成暖高压系统。

④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。

因为冷区单位气压 

高度差小于周围暖区,因而高压等压面的凸起程度随高度升高而不断减小,最后趋于消失。

若温压场结构不变,随高度继续增加,冷高压会变成冷低压系统

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？

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、气压梯度力、摩擦力。

气压梯度力:

促使空气运动的原始动力。

地转偏向力与惯性离心力:

假想的力,只改变运动方向,不改变速度的大小。

气压梯度力与摩擦力:

实力,既改变方向,又改变速度的大小。

6）什么就是气压梯度？

气压梯度力？

写出其数学表达式。

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（△P）除以其间的垂直距离（△N）。

（ 

等压面间的气压差除以其间的垂直距离。

可用下式表达:

（1赤道度就是赤道上经度相差一度的纬圈长度,其值约为111km）。

定义:

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。

空气产生水平运动的直接原因与动力。

公式:

式中,

就是空气密度,

就是两等压面间的气压差,

就是两等压面间的垂直距离。

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。

位势高度:

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:

在自由大气中,空气质点作曲线运动时,受到G、A、C三个力的共同作用,当三个力达到平衡时的空气运动。

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:

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

急流:

根据热成风原理,水平温度梯度大的区域热成风也大,因此在它的上空必然有一个强风带存在。

当风速达到或超过30m/s时,即为急流。

8）大气环流形成的主要因素？

（1）太阳辐射作用（最基本的因子）。

（2）地球自转的作用（地转偏向力）。

（3）地表性质作用（海陆分布与地形起伏）。

（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、纬圈气压带的形成与分布。

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。

气团:

指气象要素（主要指温度、湿度与大气静力稳定度）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:

锋就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