气象学与气候学深刻复习资料

气象学与气候学复习资料

1．气候系统的概念：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

2．大气的结构：大气结构是指大气在垂直方向上的分层和水平方向上气象要素分布的不均匀性。

3．对流层：对流层是大气的最下层，它的下界为地面，集中3/4大气，90%水汽，日常所见的大气现象均发生在此层，也是对人类生活、产生最有影响的层次。

（2）对流层特点

①气温随着高度而降低

②空气具有强烈的对流、乱流运动

③气象要素水平分布不均匀：

在对流层内，按气流和天气现象分布特点又可分为三层。

下层：又称摩擦层或扰动层。它的范围自地面到2km高度。下层受地面强烈影响摩擦作用、湍流交换十分明显，各气象要素具有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量多，因而低云、雾、霾、浮尘等出现频繁。

中层：从摩擦层顶到6km左右高度。这一层受地表影响较小，气流的状况基本上可以表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的云和降水现象大都产生在这一层。

上层：从6km高度到对流层顶。由于这一层离地面更远，受地表影响更小，水汽含量极少，气温常在0℃以下，各种云多由冰晶和过冷水滴组成。在中、低纬度地区上层，常有风速＞30m/s的强风带出现。

此外，在对流层和平流层之间有一个厚度为数百米至1-2km的过渡层，称为对流层顶。此层主要特征是：气温随高度增加变化很小，甚至无变化。这种温度的垂直分布抑制了对流作用的发展，上升的水汽、尘粒多聚集其下，能见度变坏。对流层顶的温度在低纬度地区平均为-83℃，在高纬度地区约为-53℃。

思考题（供参考）

一、基本概念：

气象学气候学气候系统气象要素饱和水气压相对湿度露点一个大气压能见度

二、基本问题：

1、举例说明气象学与气候学和自然地理其它分支科学之间的关系

2、大气上界的划分方法

3、对流层的主要特征

4、各种湿度表示法的意义

5、地面、高空和地面天气图上风的表示方法

第二章

一、地面、大气的辐射和地面有效辐射

(一)地面和大气辐射

1. 辐射能量：Eg= δσT4 （Ea= δ′σT4 )

式中：Eg为地表面的辐射能量;δ为地表面的相对辐射率。如地面

温度为15℃，以δ=0.9，则可算得：

Eg＝0.9×5.67×10-8×（288）4 ＝346.7W/㎡

地面辐射：宇宙中的任何物质，只要它的温度高于绝对零度时都能放射能量，地面吸收太阳辐射后（45%-反射掉）转变为热能后，使地面增温，然后日夜不停的向外放射辐射，这就是地面辐射。

大气辐射：大气对太阳辐射的吸收很少（24%）但能强烈的吸收地面的辐射，大气主要靠吸收地面辐射后升温，它也日夜不停的向外放出辐射，叫大气辐射

2、地面辐射与大气辐射的共同特点：

根据斯蒂芬—波尔兹曼定律物体温度越高放射辐射的能力越强所以太阳辐射的能力远远高于地面和大气，白天高于夜晚，也可以通过公式具体计算出大气、地面在一定温度下的辐射能量。

根据维恩定律可以计算出大气、地面在自然温度幅度内的波长范围根据计算地面和大气的辐射波长范围大概在3——120微米属于红外辐射其辐射能最大的波段集中在10—15微米。所以将地面大气的辐射称为长波辐射。而将太阳辐射称为短波辐射。

地面有效辐射的变化规律：

日变化：中午前后达到最大值以后逐渐变小，到早晨达到最小

年变化：夏季大，冬季小，但由于水汽和云的影响，最大值出现在春季。

3．空气的增热和冷却:空气的冷热程度只是一种现象，它实质上是空气内能大小

的表现。空气内能变化有两种情况：一是由于空气与外界有热量

交换而引起的，称为非绝热变化；二是由于外界压力的变化使空

气膨胀或压缩而引起的，空气与外界没有热量交换，称为绝热变

化。

气温的非绝热变化（几种与外界传递热量的方式）

（1.）传导：就是依靠分子的热运动将热能从一个分子传递给另一分子，而分子本身并没有因此发生位置的变化。空气与地面之间，空气团与空气团之间，当有温度差异时，就会因为传导作用而交换热量。

（2）.辐射：物体之间不停地以辐射方式交换着热量。大气主要依靠吸收地面的长波辐射而增热，同时，地面也吸收大气放出的长波辐射，这样它们之间就通过长波辐射的方式不停地交换着热量。空气团之间，也可以通过长波辐射而交换热量。

（3）.对流：当暖而轻的空气上升时，周围冷而重的空气便下降来补充，这种升降运动，称为对流。通过对流、上下层空气互相混合，热量也就随之得到交换。使低层的热量传递到较高的层次，这是对流层中的热量交换的重要方式。（4）.湍流：空气的不规则运动称为湍流，又称乱流。湍流是空气层相互之间发生摩擦或空气流过粗糙不平的地面时产生的。有湍流时，相邻空气团之间发生混合，热量也就得到了交换。湍流是摩擦层中热量交换的重要方式。

（5）.蒸发(升华)和凝结(凝华)：

水在蒸发(或冰在升华)时要吸收热量；相反，水汽在凝结(或凝华)时，又会放出潜热。如果蒸发(升华)的水汽，不是在原处凝结(凝华)，而是被带到别处去凝结(凝华)，就会使热量得到传送。例如，从地面蒸发的水汽，在空中发生凝

结时，就把地面的热量传给了空气。因此，通过蒸发(升华)和凝结(凝华)，也能使地面和大气之间，空气团与空气团之间发生潜热交换。由于大气中的水汽主要集中在5公里以下的气层中，所以这种热量交换主要在对流层下半层起作用。

4．干绝热和湿绝热直减率。

当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量交换做升降运动，且气块内没有任何水相变化时的温度变化过程叫干绝热变化。

干绝热直减率（γd ）-------干空气或未饱和的湿空气，气块绝热上升（或下沉）单位距离时温度降低（或升高）的数值。

公式：γd =1oC/100m

原因：（1）气温直减率是大气温度随着距离地面越来越远得到的热量越来越少。

（2）热直减率是干空气在绝热上升或绝热下降运动过程中由于做功气

块本身的温度变化

《2》、湿绝热变化及湿绝热直减率

湿绝热变化过程：当饱和湿空气在做绝热上升（或下沉时）温度受到两方

面的影响

(1)气团中的干空气上升体积膨胀降温，也是每上升100米温度降低1oC 。

（2）水汽既已是饱和，它会因为上升冷却而发生凝结，凝结就要放热，所以放

=d γ1℃/100m

异同 干绝热直减率 气温直减率

m C 100/65.00=γ

出的热量又使温度有所回升。所以可以推论，因为有凝结放出热量的补给，降温要小于γd 。这整个过程就是大气温度的湿绝热变化。

湿绝热直减率（γm ）：饱和湿空气块上升单位距离使温度降低的数值。 （下沉升高）

γm<1oC 是一个变数

（3）湿绝热直减率是一个变数，它的大小是气压和温度的函数

在体积、气压相等的情况下，温度高的饱和空气含水量大，降低同样的温度，要比温度低的饱和空气凝结出更多的水分，意味着放出更多的热量来。

例如: 20oC —19oC 饱和空气凝结出1克水/立方米

0oC — -1oC 饱和空气凝结出0.33克水/立方米

高温 凝结水多 放热多（ΔT 大）γm=1oC- ΔT γm 小

低温 凝结水少 放热少（ΔT 小）γm=1oC- ΔT γm 大

结论：当两块饱和空气气压相同，容积相等而气温不同时，气温高的γm 小，温度变化不大。气温低的γm 大，温度变化较大。

3、干湿绝热线的比较：

1）干绝热直减率γd 近似于常数，故是一直线。

（2） γm 是一个变量，所以是一个曲线。

①湿绝热直减率曲线始终在干绝热线的右方。

γm< γd ，上升同样的高度始终是T(湿）>T （干）

T(干） T(湿） < 0

②γm不是恒定的，因而不是一个直线，而且是一条下陡上缓的曲线。因为大气层下层温度高，γm小，随高度上升温度下降慢；大气层上部温度低，γm大，随着高度上升温度下降快。

（3）到了高层，两条线近于平行。

温度越降越低，水汽凝结越来越多，空气团中的水汽含量越来越少，当水汽为零时，饱和空气也就变为干空气，则γm= γd ，从而使两条线近于平行。

三、大气的稳定度

许多天气现象的发生都和大气稳定度有密切关系，大气稳定度是指气块受到任意方向的扰动后返回或远离平衡位置的趋势和程度。也即表示空气是否安于原来的层次，是否易于发生垂直运动（对流）。如果容易就不稳定，不容易就稳定。

判定大气稳定度的基本方法：

（1）γ越小越稳定，越大越不稳定。γ=0 随高度升高温度不变是同温层。γ<0时随高度的升高温度反而增加叫逆温层，稳定到了对流不能进行的程度，也叫阻挡层。

（2）当γ<γm时，就肯定γ<γd，无论干空气还是饱和空气，大气总是处于稳定状态叫绝对稳定。

当γ> γd时就肯定γ> γd > γm，无论干空气还是饱和空气，大气总是处于不稳定状态，叫绝对不稳定。

（3）γm < γ< γd，

对于作垂直运动的饱和空气来讲，层结是不稳定的，

对于作垂直运动的不饱和空气来讲，层结是稳定的，

例题：一温度为12 °c 的未饱和气块在γ= 0.9 °c /100m 的气层中作向上

运动，其温度按干绝热直减率变化，问气块上升300m 后的温度是多少，这时它周围空气的温度呢，并说明此气块的运动趋势，这时的气层的稳定情况如何？《2》最高温为什么在14点左右？

答:这是因为大气的热量主要来源于地面。一方面又向大气输送热量而失热。若净热量，则温度升高。若净失热量，则温度降低。这就是说地温的高低并不直接决定于地面当时吸收太阳辐射的多少，而决定于地面储存热量热量的多少.

书后的思考题（供参考）

光见一、基本概念

可谱长波辐射短波辐射黑体太阳常数蕾利（分子）散射米散射（漫射）1个大气质量大气之窗大气逆辐射地面以及地气系统辐射差额干（湿）绝热直减率大气稳定度气温年较差逆温（各种逆温类型）

二、基本问题

1、什么是地面总辐射，与大气上界的太阳辐射相比有什么变化？

2、太阳辐射在大气中的减弱方式与具体过程，由此可得出什么结论？

3、地面辐射差额的含义及其对气温日变化的影响。

4、海陆之间的热力差异。

5、大气稳定度的含义及判断方法。

第四章大气中的水分

1饱和水汽压（E）：定义：饱和湿空气中水汽的分压强。

反映空气的最大水汽容纳能力

饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式

2.影响饱和水汽压的因子；因子的变化怎样影响它.

影响因子：

温度 T ? E ?

蒸发面性质 E 过冷却水＞E 冰

蒸发面形状 E 凸面＞E 平面＞E 凹面

液体含盐度 含盐度? E ?

注：E 为饱和水汽压 ，T 为绝对温度

3.影响水面蒸发的因子，重点道尔顿公式。

温度：T ?温度 T ? E ?

蒸发面性质 E 过冷却水＞E 冰

蒸发面形状 E 凸面＞E 平面＞E 凹面

液体含盐度 含盐度? E ? E ? d ? W ?

气压：P ? W ?

风：风速? W ?

湿度：e ? d ? W ?

<2>道尔顿蒸发公式：

d ＞0 时，W ＞0，蒸发过程

d ＝0 时，W ＝0，动态平衡

d ＜0 时，W ＜0，凝结过程

道尔顿定律：W （蒸发速度）、饱和差（E-e ）及分子扩散系数（A

）成正比，气

压（P）成反比。

4．大气中常见的降温过程

①辐射冷却，②接触冷却，③混合冷却，绝热冷却

5．霜，雾。霜和霜冻的差异。

霜：贴地层空气中的水汽在地面发生凝华而形成的小冰晶。

雾：飘浮在近地层空气中的小水滴和小冰晶。

霜与霜冻的差异：指在农作物生长季节里，地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受伤害或者死亡的低温；而霜是指白色固体凝结物。二者是有区别的。

……1、为什么云层存在会使白天气温降低，夜间气温升高?（重点题）答：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。

……2、形成云雨的主要条件是什么，为什么会形成不同类型云雨？形成云雨的主要条件是凝结核的存在，空气垂直上升所进行的绝热冷却使空气达到过饱和。在雨的形成过程中大水滴起着很重要的作用。由于空气垂直上升运动的形式和规模不同，形成云的状态、高度、厚度也不同。大气上升运动方式主要有：热力对流，动力抬升，大气波动，地形抬升。不同的云，由于其水

平范围，云高，云厚，云中含水量，云中温度和升降气流等情况不同，因而降水的形态，强度，性质也随之而有差异。

……3、比较云和雾。

答：云和雾的形成都是水汽由未饱和达到饱和。一是增加空气中的水汽，二是降温。一般来说云主要是靠潮湿空气在上升运动过程中绝热膨胀降温达到饱和而生成的。因此，上升气流和充足的水汽是云生成的必要条件。而雾出现在贴地气层中，是接地的云。雾的形成有两个基本条件，一是近地面空气中的水蒸气含量充沛，二是地面气温低。

6云滴的增长过程。

物理过程:云滴凝结增长；是指云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长的的过程。云滴的冲并增长;云滴经常处于运动之中，这就可能使它们发生虫并。大小云滴之间发生冲并而合并增大的过程。

第五章大气的运动

1.气压随高度的变化;

举例：某测站海拔高度为40米，本站气压为1000百帕，气温为0℃，求h值，并将本站气压订正为海平面气压。

计算结果：h=8；海平面气压为1005百帕。

2.84表下注释的理解

?从表4·l中可以看出：①在同一气压下，气柱的温度愈高，密度愈小，气压随高度递减得愈缓慢，单位气压高度差愈大。反之，气柱温度愈低，单位气压高度差愈小。②在同一气温下，气压值愈大的地方，空气密度愈大，气压随高度递减得愈快，单位高度差愈小。反之，气压愈低的地方单位气压高度差愈大。比如愈到高空，空气愈稀薄，虽然同样取上下气压差一个百帕，而气柱厚度却随高度而迅速增大。

2．造成大气运动的力。

1）气压梯度与气压梯度力

①气压梯度

概念——气压梯度为既有方向又有大小的空间向（矢）量。其方向由高压指向低压，大小等于单位距离内的气压差。单位：hpa／m（km）

可据某地点气压梯度方向，了解气压朝哪个方向降低，还可据气压梯度值大小，了解周围大气空间内气压差异的程度。

（2）地转偏向力（Fc ）

概念——由于地平面转动而产生的使空气偏离气压梯度力方向的力。起到限制风无限增大的作用。

Fc =A=2VωsinΦ

（3）惯性离心力（C）

概念——空气作圆周运动时，为保持沿惯性方向运动产生的力。

（4）摩擦力（R）

概念——两个作相对运动的物体，在相互接触的界面间产生的一种阻碍物体运动的力（有外摩擦力、内摩擦力之分）。

?上述四个力对空气运动影响不同。

气压梯度力是空气产生运动的直接动力，为最基本的力；

地转偏向力对高纬度或大范围的空气运动影响大；

惯性离心力对空气作曲线运动时产生其作用；

摩擦力在摩擦层中产生其作用。

3．水平地转偏转力的大小为什么与纬度有关(重点题)

?地转偏向力的大小与风速和所在纬度的正弦成正比。即在同一纬度上。风速愈大，偏转力愈大；风速愈小，偏转力愈小；风速为零时，偏转力也为零。在风速相同情况下，偏转力随纬度减小而减小，到赤道时为零，在两极达到最大。

第五章

1．什么是气团：定义。大范围的空气团，在其内部气象要素的水平分布比较均匀，垂直分布基本一致，在其控制的区域内，天气气候特征也大致相同。2．气团的分类(地理分类法)p120页

是根据气团源地的地理位置和下垫面性质进行分类。（自己补充）

3.冬季影响我国的主要气团。

南海气团，热带太平洋气团，蒙古西佰利亚气团

4．锋的分类。

锋的伸展高度划分:地面锋，对流锋，高空锋。

气团源地划分：冰洋锋（北极锋），极锋，热带锋（副热带锋）

5.冷锋分类。

根据移动速度和天气特征划分：第一型冷锋（缓行冷锋）锋后连续性降水，雨区宽150～200km

不稳定时，出现积雨云，形成阵性降水

第二型冷锋（急行冷锋）锋前降水，雨区宽几十km

干冷锋：无云、无降水

大风（风沙）

6．副高的活动与我国的雨带，旱涝有何关系？（重点题）

5月前，副高脊线在15度N附近，主要雨带位于华南；6月中旬，副高第一次北跳，脊线越过20度N，我国雨带进入江淮流域，江淮梅雨开始；7月中旬，副高第二次北跳，脊线越过25度N，江淮梅雨结束，进入伏旱期，黄河流

域雨季开始，华南进入第二次雨季；8月初，副高第三次北跳，脊线越过30度N，华北雨季开始；9－10月，副高迅速南退，我国雨带相应由北向南退。出现异常情况，则有旱涝出现。

7．台风的概念以及形成的条件。

概念:形成在热带海洋上，具有暖中心结构的强烈发展的

热带气旋。

台风形成的条件：暖性洋面：海水温度＞26.5℃：地转偏向力作用：距赤

道5个纬距以上：对流层风垂直切变小

第六章

1．天文辐射的概念，以及影响其分布的因子。

概念：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，又称天文辐射。由天文辐射所决定的地球气候称为天文气候，它反映了世界气候的基本轮廓。

影响因子：除太阳本身的变化外，天文辐射能量主要决定于日地距离、太阳高度和白昼长度。

2．季风：大范围地区的盛行风随季节而有显著改变的现象，称为季风

3．季风的分类：一类主要由海陆热力差异而产生的；另一类则主要是由行星风系的季节移动而引起的。就第一类而言，多发生在海陆相接的地方，如亚洲东部的温带和亚热带地区，这种季风最典型，称之为温带季风和亚热带季风。

第二种季风而言，是由于行星风系的季节移动而引起的，行星风带的分布很有规律，其位置随季节而有规律的变化，因此，在两个行星

风带相接的地方，变会发生显著的风的季节变化。从分布上多见于赤道和热带，所以称之为赤道季风或热带季风。

4．焚风的概念和特点。

概念：沿着背风坡向下吹的干热风叫焚风益：特点：益。促进春季冰雪消融，夏季谷物提早成熟，农作物向北推进。

害：干旱、火灾、雪崩。

5．影响气候形成的因子。

1辐射因子：太阳辐射是大气、陆地、海洋增温的主要能源，又是大气中一切物理过程和物理现象形成的基本动力。所以，太阳辐射也是气候形成的基本因素。在地球表面，之所以存在不同的气候类型，首先是由于太阳辐射在地表分布不均造成的，同样，对于同一气候区，气候有季节的交替，也是太阳辐射随时间有变化的缘故。

2．环流因子：一个地方气候的形成不仅决定于当地的太阳辐射和下垫面的性质，还通过大气环流和洋流的作用而接受外界地区特性的影响。这是因为环流可促进高低纬度之间、海陆之间的热量和水分交换，促进不同性质气团发生移动，并通过气团的活动影响气候的形成。从而在不同纬度的不同环流系统影响下形成不同的气候类型。

3环流因子对大陆东西两岸气候的影响：

由于环流因子的作用，同纬度大陆东西两岸的气候是不同的。一般说来，凡是迎风岸，降水多，温度变化和缓；背风岸，降水少。

4洋流对气候的影响：1、对气温的影响

——调节了高低纬度间的温差；

——破坏了气温的温度地带性分布。

2、对降水和雾的影响

——暖洋流沿岸多降水；冷洋流沿岸多雾

5．环流变异与气候：环流因子在气候形成中起着重要作用。当环流形势在某些年份出现异常变化时，就会直接影响某些时期内的天气和气候，出现异常。近年来频繁出现的厄尔尼诺/南方涛动（ENSO）就是一个显著的实例。

6．海陆分布对气候的影响：下垫面是大气的主要热源和水源，又是低层空气运动的边界面，它对气候的影响十分显著就下垫面差异的规模及其对气候形成的作用来说，海陆间的差别是最基本的，并主要影响气温大气水分和环流。

7．冰雪覆盖与气候：

冰雪覆盖（冰雪圈）是气候系统组成部分之一，它包括

大陆冰盖、高山冰川、季节性雪被、永冻土和海冰。是一种性质特殊的下垫面。

?练习题：O3层对太阳紫外线的吸收很强，由此保护了紫外线对生命的伤害。（更正，动能）?气温实质上是空气分子平均势能大小的表现。（正确）

?气团的地理分类是按气团的性质和下垫面的性质来进行分类的。（正确）

?地转偏向力只是相

对于地面有运动时才产生，物体处于静止时不受地转偏向力的作用。（正确）海陆风的风向特点是白天风从海洋吹向陆地，夜晚风从陆地吹向海洋。（正确）

?暖气团温度高于所经过地区温度，暖气团使所经过地区变暖。（正确）

?水量平衡是水分循环过程的结果，而水分循环又是通过大气环流来实现的。（正确）?大气中各种云状的产生，主要是空气下降运动的形式不同而造成的。（更正，主要是空气上升运动的形式不同而造成的。

第七章

1．气候带与气候型的划分

柯本气候分类法——实验分类法

斯查勒气候分类法——成因分类法

1》柯本气候分类法：

依据：以温度和降水为基础，对照自然植被的分布（景观）热带A 干带B 温暖带C 冷温带D 极地带E

优点：1、首次提出了气候型的概念

2、方法简便，划分界限明确，与自然景观比较符合。

缺点：1、B带与A、C、D、E带并列欠妥

2、忽视了对气候成因的分析，容易将低纬度高地气候与

高纬度气候归为一类。

2》斯查勒气候分类法：

依据：不同气团源地、锋面位置及其季节变化兼顾高度

低纬度中纬度高纬度高地优点：

1、把高地气候单独列出来，避免与高纬度的气候相混淆，照顾

到了气候的纬度地带性。

2、在划分上采用定量的指标，实用价值大。

缺点：1、缺乏对季风气候的足够重视。

第八章

1．城市热岛效应的概念以及影响因素。

?城市热岛效应概念：城市气温经常比其四周郊区为高，在气温的空间分布上，城市气温高，好像一个“热岛”矗立在农村较凉的“海洋”之上，这种现象称为城市热岛效应或城市热岛。

2．影响因素：

? 1.》首先，是城市下垫面（大气底部与地表的接触面）特性的影响。城市内大量人工构筑物如铺装地面、各种建筑墙面等，改变了下垫面的热属性，这些人工构筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升温快，因而其表面的温度明显高于自然下垫面。比如夏天里，草坪温度32℃、树冠温度30℃的时候，水泥地面的温

度可以达到57℃，柏油马路的温度更高达63℃，这些高温物体形成巨大的热源，烘烤着周围的大气和我们的生活环境

?2》第二个主要原因是城市大气污染。城市中的机动车辆、工业生产以及大量的人群活动，产生了大量的氮氧化物、二氧化碳、粉尘等，这些物质可以大量地吸收环境中热辐射的能量，产生众所周知的温室效应，引起大气的进一步升温。

?3》第三个主要原因是人工热源的影响。工厂、机动车、居民生活等，燃烧各种燃料、消耗大量能源，无数个火炉在燃烧，都在排放热量！

?4》第四个原因是，城市里的自然下垫面减少了。城市的建筑、广场、道路等等大量增加，绿地、水体等自然因素相应减少，放热的多了，吸热的少了，缓解热岛效应的能力就被削弱了。

2．城市降雨径流.

1》城市化影响降水形成过程的物理机制

城市化影响降水形成过程的物理机制有：①城市热岛效应。使城市上空的大气层结构因热力对流变得不稳定，当附近有水汽云团移至城区上空时，因热力对流作用使水汽云团加速发展，形成对流性降水。②城市阻碍效应。城市中高度不一的高层建筑物如同屏障，城市的人工热源形成热湍流，当水汽从郊外向城区移动时，在城区滞留时间加长，导致城区的降水增大和降雨时间延长。③凝结核效应。城市大气明显富含尘埃和ＳＯ２等气体，这些废气含硝酸盐和硫酸盐类的物质，善于吸附水汽成为凝结核，并起到增加雨量的作用。

2》城市暴雨径流特点

《气象学与气候学》教案(DOC)

《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

气象学与气候学复习

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-仅知识点

《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。

气象学与气候学作业

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

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

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

气象气候学作业2

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

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》习题集及答案解析

《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。

气象学复习题

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

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：

第四章习题-气象学与气候学

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

气象学与气候学

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％。

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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

2015年气象学与气候学习题答案---cuit

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- = ==?--