2022年气候气象复习资料 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 气候气象学资料 07 环境科学二班题型:填空、判定、挑选、名词说明、简答、运算、画图、表达;第一章 引论1 名词说明 :1气象学 :讨论大气现象和过程,探讨其演化规律和变化,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 云、雾、降水等的综合;是瞬时的、多变的、不稳固的;如气温、 气压、 湿度 和大气现象 风、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
2、地外表、冰雪圈和生物圈在内的,能够打算气候形成、分布、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 :讨论太阳辐射、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;或讨论气候的形成、分布和变化规律的科学;2 天气与气候的联系以及区分:联系 :二者存在着统计上的联系;气候不仅包括多年来常常发生的天气状况,而且也包括某些年份有时显现的极端天气状况;区分: 天气:周期短、天气系统单纯气旋、反气旋 、不稳固 气候:周期长、气候系统巨大一个能源、五个子系统、稳固 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
3、它的成因,即大气环流、下垫面性质、人类活动长期作用下的某一时段内大量天气过程的总和;:对流层、平流层、中间层、热层、散逸层 3. 大气的结构包括 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显现在此层;5. 对流层的特点以及缘由: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外表的不匀称加热,产生垂直对流运动3 温、湿度水平分布不匀称由于对流层收地表的影响最大,而地外表有海陆分异、地势起伏等差异: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,气流非常平稳;7.
4、臭氧层作用怎样?臭氧空洞是怎么形成的?P9作用: 1 能吸取大量太阳紫外线,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 “ 臭氧爱护层”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,从而爱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;空洞;8. 温室效应,温室气体3大量废气的排放使臭氧层显现温室效应: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 室气体所吸取,从而产生大气
5、变暖的效应;温室气体:二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等其次章 气候系统的热力学过程 1. 名词说明: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 108km,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8 12um处吸取率最小,透亮度最大,此处,名师归纳总结 除了 O2 吸取小部格外,H20 和 CO 2 吸取率为零,成为“ 大气窗口” ;第 1 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 气候气象学资料 07 环境科学二班 4露点 Td:在空气中水
6、汽含量不变,气压肯定下,使空气冷却到达饱和时的温度;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 :在肯定条件下,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 基尔荷夫定律挑选吸取定律:在肯定温度下,任何物体对于某一波长的放射才能 I ,T 与物体对该波长的吸取率K ,T 的比值,I,TI,
7、T,bK,T只是温度和波长的函数,而与物体的其它性质无关;即推论 :肯定波长、肯定温度下,一个物体的吸取率等于放射率,即对不同性质的物体,放射才能较强的物 体,吸取才能也较强;反之,放射才能弱者,吸取才能也弱,黑体的吸取才能最强,所以它也是放射才能最强的物体;对同一物体,假如在温度 波长的辐射;2斯蒂芬波尔兹曼定律:T 时它放射某一波长的辐射,那么,在同一温度下它也吸取这一黑体的总放射才能ETb与它本身肯定温度T的四次方成正比;意义:物体温度愈高,其放射才能愈强;10-8-2 .K-4 为斯蒂芬波尔兹曼常数m 4 ETb T, 3维恩位移定律:肯定黑体的放射才能最大值对应的波长 m 与其本身的
8、肯定温度T 成反比;即: C/T 或 m T=C,假如波长以nm为单位,就常数C2,897 103nm K, 于是就有:mT2897 103nm 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;大气对太阳辐射的吸取:主要的吸取成分:氧、臭氧、水汽和 CO2.特点:大气对太阳辐射的吸取具有挑选性,使穿过大气后的太阳辐射光谱变得极不规章以及吸取对太阳 辐射的减弱作用不大;大气对太阳辐射的散射:遇到大气中的各种质点,太阳辐射能的一部分散向四周八方,称为散射;定义: 当太阳辐射通过大气时,雷莱分子
9、散射定律:当大气干洁,质点半径小于 定律的意义:入射光波长愈短,散射才能愈强;200nm时,散射强度与入射光波长的四次方成反比;由入射辐射波长 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 ,有挑选性;米散射:r ,没有挑选性;大气对太阳辐射的反射:参加反射作用的物质: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挑选性的;大气中的各种作用对太阳辐射减弱程度:反射 散射 吸取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、大气透亮系数p、大气质量m,此外纬度、海拔、坡度、坡向、云量
10、、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:当升降气块内部既没有发生水相变化,又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,因而气块温度上升;这种因气块下沉而使温度上升的现象,称为绝热增温;名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 气候气象学资料 07 环境科学二班 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
11、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;rd:在大气静力平稳的条件下,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 干绝热直减率温度随高度的变化率;8. 为什么云层存在会使白天气温降低,夜间气温上升 . 白天云层存在,云层对太阳辐射有吸取,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,削减热量的缺失,地面有效辐射小,所以,夜间的气
12、温上升;9. 地面总辐射与大气上界的太阳辐射相比有什么变化?臭氧层吸取紫外线,二氧化碳和水汽吸取红外线,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缘由,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时,饱和水汽压E=12.271,f=e/E,就 e=fE=60%*12.271=7.3626 200300;高当饱和水汽压这7.3626 时,由表可得Td=311. 泊松方程:TP.0 286T 0P 012. 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:一般为纬地
13、区冬季有时可达2,000 左右;显现时间:大陆上常年都可显现,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,愈近地外表的空气降温愈多,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头有数百米厚的逆温层,并显现温度上升,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,在冷暖空气交界面邻近即锋面邻近显现 的逆温,称为锋面逆温;6融雪逆温 :在积
14、雪地区,因暖空气流经冰、雪外表产生融冰、融雪现象,而冰雪的融解需要从近地面气 层吸取大量的热量,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地势逆温 :在山区夜间,由于山上冷空气沿斜坡向下移动到低凹地区并聚积于底部,使原先在凹地底部 的较暖空气被迫抬升形成的逆温,称为地势逆温;课堂习题 :名师归纳总结 1、在大气中假设湿空气的水汽含量不变,温度上升,就D ; _15 _ , A、露点温度上升 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; 500m 干绝热过程后的温度为Tv10 .378e TP3、逆温层
15、简单阻挡大气污染物 _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_ 对太阳辐射减弱作用最强 . a. 云的反射 b. 臭氧层吸取 c. 分子散射 d . 大颗粒散射5、一温度为 20 c 的气块在c /100m 的气层中向上运动这时它四周空气的温度为 _19 _; 公式中气块向上运动为“- 号“ 第 3 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 气候气象学资料 07 环境科学二班 气块温度: T1=T+ T=T-rd* Z=20 c -1 c /100m *500m=15 c 四周的空气温度为:T2
16、=T+ T=T-rd* Z=20 c c /100m *500m=19 c 第三章 大气圈的静力学特点 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转变一个单位所对应的高度变化值;hR dT8000 1t/273 m/hPaP2-PgPg RTdZP 1eZ 2压高公式:P 2Z 1等温大气压高方程:z z2z1184001tmlogp1/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,- 较高点的气压, 1273,Tm- 两点的平均温度,取tm t1 t2 2,t1-较低点的气温 , t2-较高点的气温低气压、低压槽、高气
17、压、高压脊、鞍形气压场 3大气稳固度的判定基本公式:aT iTTgd或湿绝热直减率m的比照来判判定标准:通常用气温直减率 与上升气块的干绝热直减率断;agTdZ1对于未饱和空气:d 不稳固;=d 中性;m 不稳固;=m 中性; d 时,大气为肯定不稳固,且 愈大,大气愈不稳固; m d 时,大气为条件性不稳固;d时,大气为肯定稳固,且 愈小,大气愈稳固; m在实际大气中,有时整层空气会被同时抬升,在上升的过程中,气层的稳固情形也会发生变化,这样造成空 气不稳固,称为位势不稳固;课堂习题1、层结充分垂直混合后气温将趋于一样;对 2、上湿下干的气层简单处于位势不稳固状态;错4、画出气压系统的基本型
18、式图;第四章 大气圈的动力学特点名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 气候气象学资料 07 环境科学二班 1. 为什么说水平气压梯度大小能反映等压面坡度的大小,它尽管比垂直气压梯度小得多,为何却是大气运动 主要推动力 当空间存在着气压梯度时,空气便受到沿气压梯度方向的作用力,作用在单位质量空气上的力称为气压梯度 力;由于气压梯度可以分解为水平气压梯度和铅直气压梯度,因而气压梯度力也可分解为水平气压梯度力和 铅直气压梯度力;铅直气压梯度力与重力基本相平稳,水平气压梯度力便成为驱动空气水平流淌的原动力;没画出的的下半部分,
19、包括赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、2. 画出南半球三圈环流的示意图:极地高压带,以及东南信风、盛行西风、极地东风 3. 大气环流 大气环流的影响因素 大气环流的定义:大范畴全球范畴的大尺度大气运动的基本平均状况及其随时间和空间的变化过程;空气沿一封闭轨迹移动,或沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向;影响因素: 1太阳辐射:形成一个抱负的直接热力环流圈;2地球自转:极地东风,中纬度西风;3地球外表性质:海洋、陆地、高山、极地冰源;4地面摩擦:摩擦作用和山脉作用是空气与转动地球之间产生转动力矩角动量,角动量在风带中的产生、损耗以及在风带间的输送、平稳,对大气环流的形成与维 持有重要作用;4.
20、依据低纬暖,高纬冷温度分布特点,推断高空水公平压面的基本形状5. 地面为均压场,并且西冷东暖,问高空等压面,线的分布情形如何6. 实际风,地转风,梯度风,以及热成风各指什么,之间有什么关系 实际风是实际观测风;地转风,梯度风都是一种理论上存在的风,而不是实际风;实际风与地转风的差异总 是存在的,这种差异的存在往往是各种因素造成的,其中最主要的有,近地层的摩擦作用,这是由于空气运 动时与地外表产生摩 擦而显现的,它的方向与空气运动方向相反,又总是使风速减小;上、下两层等压面上地转风的矢量差称为热成风Vt;这是一种与两个气层 间温度分布不匀称有亲密关系的;热成风的方向与气层间的平均等温线平行,背热
21、成风而立,高温区在右侧,低温区在左侧;热成风的大小与气层间的水平温度梯度成正比;即等温线越密集疏,热成风就越大小,这就是热成风原 理;1自由大气层中的白贝罗风压定律: 判定风压关系的定律北半球,背风而立,低压在左,高压在右,南半球相反;2在北半球低压中的梯度风平行于等压线,绕低压中心做逆时针旋转;高压中的梯度风平行于等压线,绕 高压中心做顺时针旋转;7. 大气的平均纬向环流,大气平均经向环流,大气活动中心 平均纬向环流:以极地为中心的旋转的纬向环流,即东、西风带;平均水平环流:纬向环流受到地球外表海陆分布及地面摩擦和大地势作用进展起来的槽、脊和高低压系统;大气活动中心:受海陆分布的影响,纬向气
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