气象学与气候学复习要点
气象学与气候学
第一章
1.名词解释
气象学：研究大气现象和过程（大气组成、范围、结构、温度、湿度、压强和密度等），探讨其演变规律和变化，并直接或间接用于指导生产实践为人类服务的科学。
气候学：研究某一地区多年间大气的一般状态及其变化特征;它既反映平均状况,也反映极端情况,是各种天气的多年综合。
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。
气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等等。
2、简答题
（1）大气结构及各层特点？
1.对流层
①气温随着高度而降低。平均0．65℃/100米
由于对流层主要从地面得到热量，因此气温随高度的增加而降低。
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
2.平流层（对流层顶到55km）
①温度随高度升高而增加
在平流层内，随着高度的增高，气温最初保持不变或微有上
升，自25km以上气温随高度增加而明显上升，到平流层顶
可达-3℃左右，平流层这种气温分布的特征，主要是臭氧对
太阳紫外线的强烈吸收。
②没有强烈的对流运动
③水汽、尘埃含量很少
3.中间层（平流层顶到85km）
①气温随高度增加迅速降低：
顶界温度可降至-83℃-113℃，几乎成为大气层中的最低温。其原因是这里没有臭氧吸收太阳紫外辐射，而氮和氧等气体所能吸收的波长更短的太阳辐射又大部分被更上层的大气吸收了。因此，这里的气温随高度是递减的。
②有相当强烈的垂直运动：
4.暖层（中间层顶到800km）
①温度随高度增加迅速上升：
据探测，在300km高度上，气温可达1000℃以上，这是因为所有波长＜0.175μm的紫外线辐射，都被该层中的大气物质所吸收的缘故。
②空气处于高度电离状态：
5.散逸层(外层)（800km高度以上的大气层）
整个大气层的最外一层，是大气圈与星际空间的过渡地带，没有明显的边界。这一层的气温也随高度的增加而升高。由于气温高，且距地较远，受地球引力作用很小，所以大气质点中某些高速运动的分子不断地向星际空间散逸，散逸层也由此而得名。
（2）湿度的表示方法：
1)水汽压(e)及饱和水汽压(E)
水汽压（e）：大气中水汽产生的那部分压力。单位：hap
饱和水汽压（E）：温度一定，单位体积空气中的水汽含量是有一定限度，空气达到此限度时为饱和湿空气，饱和湿空气中的水汽所产生的那部分压力，即最大水汽压。
2)相对温度（f）
表示方法：空气中的实有水气压e与同温度下饱和水气压E的百分比，用f表示。
f=e/ E *100%
意义：相对湿度直接反映了空气距离饱和的程度。相对湿度越大，越接近饱和，当达到100%时，空气就达饱和状态，此时水汽就要开始凝结。
3)饱和差（d）
定义：在一定温度下，饱和水汽压E与实际空气中水汽压e之差称饱和差（d）。即d=E-e
4)比湿（q）
定义：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量（水汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿（q）。
其单位是g/g，即表示每一克湿空气中含有多少克的水汽。也有用每千克质量湿空气中所含水汽质量的克数表示的即g/kg q=m水/（m水+m干）或q=0.622*e/p
5)水汽混合比（γ）
定义：一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值称水汽混合比（γ）（单位：g/g）γ= m水/m干或γ=0.622*e/（p-e）
6)露点（Td）
定义：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，称露点温度，简称露点（Td）。
单位：℃或K
地面、高空和地面天气图上风的表示方法
空气的水平运动称为风。风是一个表示气流运动的物理量。它有大小（风速），又有方向（风向），是一个向量。风向是指风的来向。地面风向用16 方位表示；高空风向常用方位度数表示，即以0°（或360°）表示正北，90°表示正东，180°表示正南，270°表示正西。在16方位中，每相邻方位间的角差为22.5°。风速单位常用m/s、knot （海里/小时，又称“节”，）和km/h 表示，其换算关系如下1m/s=3.6km/h 1knot=1.852km/h 1km/h=0.28m/s 1knot=1/2m/s
（3）天气图上风的表示方法
在地面天气图上，用下列图示来表示风，风尾长划风速为4 米/
秒，即风力为2级，短划风速为2米/秒。一个风旗，表示风力为8
级。风尾和风旗均放在风杆的左侧。
东南风12级西南风5级
（4）干湿空气状态
方程表达式
○1气象上常用的状态方程为P=ρRT，其中P为压强，
ρ为空气密度，R为比气体常数，T为气团的温度。
对于一团干空气而言，R d即干空气的比气体常数为R d=0.287J/g.k。
○2湿空气的状态方程为：P=ρR d T（1+0.378e/p）
p为湿空气压强,e为水汽产生的压强
问题: 假设有两块压强、体积、温度均都相同的干空气和湿空气，谁更重一些？
第二章
基本概念：
1、辐射三定律：
○1基尔荷夫定律：它的基本形式为：KλT=eλT
它表明：①对于不同物体而言，放射能力较强的，其吸收能力也强。黑体的吸收率最大，所以它也是最好的放射体。
②对于同一物体而言，如果在温度T时，它放射某一波长的辐射，那么在同样T下，它也吸收同一波长的辐射。
基尔霍夫定律说明，不管什么物体，只要T、λ相同，它的放射率和吸收率的比值是一样的。基尔霍夫定律把一般物体的辐射、吸收与黑体辐射联系起来。
○2斯蒂芬-玻耳兹曼定律：根据研究，黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。即E Tb=σT4上式称
斯蒂芬-波耳兹曼定律。式中σ=5.67×10-8W/（m2·K4）为斯蒂芬-波耳兹曼常数。
○3维恩位移定律：黑体单色辐射极大值所对应的波长（λm）是随温度的升高而逐渐向波长较短的方向移动的。
根据研究，黑体单色辐射强度极大值所对应的波长与其绝对温度成反比，即λm T=C 上式为维恩定律。如果波长以微米为单位常数C=2896μm.K。则：λmT=2896μm.K
这表明：物体的温度愈高，其单色辐射极大值所对应的波长愈短；反之，物体的温度愈低，其辐射的波长则愈长。
2.蕾利（分子）散射：对于一定大小的分子来说，散射能力与波长的四次方成反比，这种散射是有选择性的。
3.米散射（漫射）：如果太阳辐射遇到直径比波长大一些的质点，辐射虽然也要被散射，但是这种散射是没有选择性的，即辐射的各种波长都同样地被散射。这种散射成为粗粒散射也成米散射。
4．大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分称为大气逆辐射
5.温室效应：大气逆辐射使地面因放射而损耗的能量得到一定的补偿，由此可以看出大气对地面有一种保暖作用，这种作用称为大气的保温作用
6.地面以及地气系统辐射差额：我们把物体收入辐射能与支出辐射能的差值称为净辐射或辐射差额，辐射差额=收入辐射-支出辐射
○1地面的辐射差额：:地面辐射能的与支出之差，称为地面的辐射差额。辐射差额数值的大小，可反映温度升降的程度。因此，地面温度与近地面空气温度的高低变化特点，在很大程度上决定于地面辐射差额的大小。则得Rg=(Q+q)(1-a)-F0式中Rg 表示单位水平面积、单位时间的辐射差额，（Q+q）是到达地面的太阳总辐射，即太阳直接辐射和散射辐射之和；a 为地面对总辐射的反射率；F0 为地面的有效辐射。
○2大气辐射差额：Ra=qa+F0-F∞
Qa表示整个大气吸收的太阳辐射，F0和F∞分别表示地面及大气上界的有效辐射。
○3.地-气系统的辐射差额：单独地去研究地面或大气辐射差额是很麻烦的，但如果把地面和大气看作一个系统（整体）来研究就方便的多。其总辐射差额为：
Rs=（Q+q）（1-a）+q a-F∞地-气系统的辐射差额随纬度的增高而由正值变为负值。在S、N35°之间为正值，在此范围之外的中高纬地区为负值。也就是说在低纬地区有热量盈余，高纬有热量亏损。如果高低纬之间没有热量交换，那么低纬地区的温度将因为有热量盈余而不断升高，高纬则下降。但多年观测表明，高、低纬地区的温度变化非常微弱。因此，高低纬间必然存在着热量交换，其中热量输送者正是大气运动和海水运动。
7.干绝热直减率:干空气块上升或下降单位距离时的温度变化值，称干绝热直减率，以γd表示。0.98 ℃/100m
8.湿绝热直减率：饱和湿空气在垂直方向上上升或下降单位距离的温度变化值，用γm来表示。
二，1.大气稳定度的含义及判断方法
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。表示大气层是否易于发生对流运动。
大气稳定度判断的结论：
⑴γ愈大，大气愈不稳定；γ愈小，大气愈稳定。如果γ很小，甚至等于零（等温）或小于零（逆温），那将是对流发展的障碍。所以习惯上常将逆温、等温以及γ很小的气层称为阻挡层。
⑵当γ＜γm时，不论空气是否达到饱和，大气总是处于稳定状态的，因而称为绝对稳定；当γ＞γd时则相反，因而称为绝对不稳定。
⑶当γd＞γ＞γm时，对于作垂直运动的饱和空气来说，大气是处于不稳定状态的；对于作垂直运动的未饱和空气来说，大气又是处于稳定状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。
2.全球海平面气温分布的特点
赤道地区气温高，向两极逐渐降低，冬季北半球的等温线在海洋上，大致凸向极地，而夏季相反。南半球海洋面积大，等温线较平直。
三．太阳辐射、大气、大地之间的转换方法
太阳照射地球时，太阳光照射在地面上，带来能量形成太阳辐射，一部分被地面吸收，一部分被大气吸收，被地面吸收的使地面增温，这就是“太阳暖大地”。大气吸收一部分太阳辐射后，也会形成辐射，一部分射向地面，这就是“大气还大地”；一部分射向外太空。地面吸收热量也会发生辐射，一部分辐射射向宇宙空间，一部分被大气吸收，这就是“大地暖大气”。（个人提供，仅供参考）
第三章、大气中的水分
1、水相变化的判据。
答：（1）分子物理学判据：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中的水汽分子数，则得到水和水汽两相变化和平衡的分子物理学判据，即：
N>n 蒸发（未饱和）N=n 动态平衡（饱和）N （2）饱和水汽压判据：E>e 蒸发（未饱和）E=e 动态平衡（饱和）E 2、影响蒸发的因素。 答：（1）水源：没有水源就不可能有蒸发，因此开旷水域、雪面、冰面或潮湿土壤、植被是蒸发产生的基本条件。在沙漠中，几乎没有蒸发。 （2）热源：蒸发必须消耗热量，蒸发在很大程度上决定于热量的供给。 （3）饱和差（E-e）：蒸发速度与饱和差成正比。 （4）风速与湍流扩散：大气中的水汽垂直输送和水平扩散能加快蒸发速度。 除上述基本因子外，大陆上的蒸发还应考虑到土壤的结构、湿度，植被的特性等。海洋上的蒸发还应考虑水中的盐分。 3、大气中水汽凝结的条件。 答：一是有凝结核的存在，二是大气中水汽要达到饱和或过饱和状态。 4、大气上升运动的四种方式及形成的云。 答：（1）热力对流。指地表受热不均和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：指大气运行中遇到地形阻挡，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，也有波状云和层状云，通常称之为地形云。 5、人工降雨的方式。 答：（1）人工影响冷云降水（2）人工影响暖云降水。（P78) 第四章 一、名词解释 1.地转风：在自由大气平直等压线的气压场中，当气压梯度力和地转偏向力相平衡时，自由大气中空气作等速、直线的水平运动风，称为地转风。 2.梯度风：在自由大气中，当空气作曲线运动时，除了气压梯度力和地转偏向力之外，还有惯性离心力,这三个力达到平衡时的风，叫做梯度风。 当空气作直线运动时，所受的惯性离心力等于零，梯度风即变成地转风，因此地转风是梯度风的一个特例。 3.热成风：由水平温度梯度引起的上下层风的向量差，称为热成风。 二、论述题 1.写出静力学方程并说明方程的意义。 如图示，在整个大气柱中截取面积为1厘米，厚度为△Z的薄气柱，设高度Z1处的气压为P1，高度Z2处的气压为P2，空气密度为ρ，重力加速度为g。在静力平衡条件下，Z1面上的气压P1和Z2面上的气压P2间的气压差应等于这两个高度面间的薄气柱重量，即 P2-P1=-△P= -ρg（Z2-Z1）= -ρg△Z 式中负号表示随高度增高，气压降低。若△Z趋于无限小，则上式可写成-dP=ρgdZ，上式是气象上应用的大气静力学方程。 意义：气压随高度递减的快慢取决于空气密度（ρ）和重力加速的（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，反之则递减的慢。 2.气压变化的原因有哪些？ ①．水平气流的辐合与辐散：空气运动的方向和速度常不一致。 水平气流的辐合：各点空气向着同一点或同一线集聚，而且前面空气质点运动速度慢，后面运动速度快，结果这个区域里空气质点会逐渐聚积起来，引起气压升高。 水平气流的辐散：各点空气都背着着同一点或同一线散开，而且前面空气质点运动速度快，后面运动速度慢，结果这个区域里空气质点会逐渐向周围流散，引起气压降低。 ②．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．空气垂直运动：当空气有垂直运动而气柱内质量没有外流时，气柱中总质量没有变化，地面气压不会发生变化。但气柱中质量的上下传输，可造成气柱中某一层次空气质量改变，从而引起气压变化。 3.论述并作图表示气压场的基本形式。 （一）低气压 简称低压，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，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，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，是两个高压和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。 《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 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 气象学与气候学复习题及参考答案 重要说明：复习应该扎实全面进行，此复习题只作为复习的重要线索和提示，并非考试的范围。 一、名词解释 1．天气：某地短时间气象要素和大气现象的综合表现。 2．风压定律：风与等压线平行，在北半球背风而立，高压在右，低压在左。南半球相反。 3．小气候：在一个大范围的气候区域内，由于局部地区地形、植被、土壤性质、建筑群等以及人或生物活动的特殊性而形成的小范围的特殊气候。如农田、城市、住宅区的气候。 4．对流层：大气垂直分层的最下层，平均厚度13-14千米左右。气温随高度的升高而降低，对流运动显著，天气现象复杂多变。 5．水平气压梯度力：气压梯度力的水平分量。是一个向量，其方向与等压面垂直，由高压指向低压，大小等于作用于单位质量空气上的力。 6．地转风：自由大气中运动的空气，当G、A这两力达到平衡时形成的风称为地转风。 7．气团：在水平方向上物理属性相对比较均匀的大块空气。 8．气候分类：在对全球气候形成因素综合分析的前提下，求同存异，对全球气候进行类型划分，使全球复杂的气候简单化和系统化的过程。分类的结果是把全球气候划为若干气候带和气候型，目的是便于气候研究和气候应用。 9．热成风原理：热成风与等温线平行，在北半球背热成风方向而立，高温在右，低温在左。南半球相反。10．高地气候：高原山地的气候，由于随着高度的变化水热组合发生相应变化，形成具有明显垂直带性的气候，叫高地气候。 11．气象学：研究大气的物理现象和物理过程并用于指导生产实践为人类服务的科学。 12．露点（温度）：是当时条件下，使空气达到饱和时应有的界限温度。 13．寒潮：强冷空气活动所产生的大范围的剧烈大风、降温、霜冻和降雪等灾害性天气。 14．天气：某地短时间气象要素和大气现象的综合表现。 15．风压定律：风与等压线平行，在北半球背风而立，高压在右，低压在左。南半球相反。 16．小气候：在一个大范围的气候区域内，由于局部地区地形、植被、土壤性质、建筑群等以及人或生物活动的特殊性而形成的小范围的特殊气候。如农田、城市、住宅区的气候。 17、饱和水汽压：一定温度下空气中水汽含达到最大值时的水汽压，称为饱和水汽压，也叫最大水汽压。 18、温室效应：大气逆辐射使地面实际损失的热量比它以长波辐射放出的热量少一些，大气的这种作用称为温室效应。 二、填空题 1、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-。 2、由太阳喷焰中发射的高能粒子与高层大气中的空气分子相撞，使之电离，并在地球磁场作下偏于两极上空形成，这种现象称为极光-。 3、太阳辐射能按波长的分布称为太阳光谱。 4、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，气团底部失热、冷却、气温直减率减小，气层趋于稳定。 5、气团形成的条件是（1、大范围性质比较均一的下垫面，（2、有利于空气停滞和缓行的环流条件。 6、锋两侧的温度、湿度、稳定度以及云、风、气压等气象要素有明显的差异。 《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》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： 简答题系列 05年 1、简述大气的垂直结构及其特点 答：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层 ①对流层特点： a.气温随着高度增加而降低。平均而言，高度每增加100m，气温下降0.65℃ b.垂直对流运动由于地表面不均匀加热，产生垂直对流运动 c.气象要素水平分布不均匀，天气现象复杂多变 ②平流层特点： a.随着高度的增高，气温最初保持不变或微有上升 b.到30KM以上，气温随高度增加而显著升高，受地面温度影响很小，特别是存在大量臭氧能 够直接吸收太阳辐射。 ③中间层特点： a.气温随高度增加而迅速下降 b.有相当强烈的垂直运动 ④热层特点： a.气温随高度增加而迅速增高 b.空气处于高度电离状态，其电离的程度是不均匀的 ⑤散逸层特点： a.大气粒子经常散逸至星际空间 b.气温随高度增加很少变化 2、简述大气的主要成分及其作用 答：大气是由多种气体混合而成的气体及其悬浮其中的液体和固态杂志所组成 ①臭氧：大量的吸收太阳紫外线，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重要。 ②温室气体CO2、CH4、N2 ：对太阳辐射吸收很少，却能强烈的吸收地面辐射，同时又向周围空气和地面放射长 波辐射，使空气和地面增温的效应 ③大气气溶胶粒子：散射、漫射和吸收一部分太阳辐射，减少地面长波辐射的外溢，对地面和空气温度有一定影响。 ④液体微粒：以云、雾形式出现，不仅使能见度变坏，还能减弱太阳辐射和地面辐射 ⑤H2O：吸收太阳短波辐射和长波辐射 3、为什么晴朗的天空是蓝色的，而早晨和傍晚的太阳呈红色 答：1）晴天，主要是空气分子有选择地对波长较短的蓝色、紫色光进行散射，使天空呈蔚蓝色。 2）早晨和傍晚的太阳呈红色： ①太阳高度不同，太阳光通过大气厚度不同；②大气层愈厚则大气的吸收、散射、反射作用也愈强，到达 地面的太阳辐射愈少；③太阳高度越小，日光垂直投射时穿过的大气质量就越大；④日出，日落时，日光通过 的大气质量数最大，短波光散射增强，红色光在太阳光的比例增加。 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 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％。 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 气象学与气候学 Corporation standardization office #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8 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0.6℃，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=1013.3HPa 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。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。 3.大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用？ 4.二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； 5.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； 6.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 7.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 8.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； 9.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； 10.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 11.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 12.同温度下干湿空气那个重，为什么虚温的意义和原理 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，而同一高度的风由山谷吹向于是暖空气沿山坡上升，增温慢，山谷上空的空气因距地面较远，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著改变的现象，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，当气压梯度力、地转偏向力和惯性《气象学与气候学》教案(DOC)
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