大气物理性质.ppt

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1、n在气象学上，大气的物理性状主要以在气象学上，大气的物理性状主要以 气象要素气象要素和和空气状态方程空气状态方程来表征。来表征。n第三节第三节 大气物理性质大气物理性质 一、大气质量一、大气质量 二、气象要素二、气象要素 三、气体状态方程三、气体状态方程第三节第三节 大气的物理性质大气的物理性质一、大气的质量一、大气的质量 假定大气是均质的，以气温假定大气是均质的，以气温假定大气是均质的，以气温假定大气是均质的，以气温0000时、时、时、时、45N45N45N45N（或（或（或（或45S45S45S45S）处、海平面上的大气密度）处、海平面上的大气密度）处、海平面上的大气密度）处、海平面上的大

2、气密度0 0 0 0为标准（为标准（为标准（为标准（0 0 0 0-3-3-3-3），），），），则此时大气厚度（则此时大气厚度（则此时大气厚度（则此时大气厚度（Z Z Z Z0 0 0 0）经理论计算约为）经理论计算约为）经理论计算约为）经理论计算约为8,000m8,000m8,000m8,000m。于是。于是。于是。于是单单单单位截面积位截面积位截面积位截面积的大气柱中空气的质量为：的大气柱中空气的质量为：的大气柱中空气的质量为：的大气柱中空气的质量为：m m m m0 0 0 0=0 0 0 0ZZZZo o o o=1.2938000=10344kg.m=1.2938000=10344

3、kg.m=1.2938000=10344kg.m=1.2938000=10344kg.m-2 2 2 2 假定条件下的大气质量：假定条件下的大气质量：假定条件下的大气质量：假定条件下的大气质量：据此推算，地球表面大气的总质量大约有据此推算，地球表面大气的总质量大约有据此推算，地球表面大气的总质量大约有据此推算，地球表面大气的总质量大约有51051051051015151515t t t t。z z z z为为为为Z Z Z Z高度处的大气密度；高度处的大气密度；高度处的大气密度；高度处的大气密度；0 0 0 0为标准状态下的大气密度；为标准状态下的大气密度；为标准状态下的大气密度；为标准状态下

4、的大气密度；Z Z Z Z0 0 0 0为均质大气的高度，为均质大气的高度，为均质大气的高度，为均质大气的高度，Z Z Z Z为对应于要计算为对应于要计算为对应于要计算为对应于要计算z z z z的高度。的高度。的高度。的高度。大气密度的计算公式：大气密度的计算公式：大气密度的计算公式：大气密度的计算公式：（2-12-12-12-1）n大气质量：大气质量：n大气组成和结构大气组成和结构n第三节第三节 大气物理性质大气物理性质 一、大气质量一、大气质量 二、气象要素二、气象要素 三、气体状态方程三、气体状态方程主要气象要素：主要气象要素：n气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量。气象要素是指

5、表示大气属性和大气现象的物理量。按观测手段的不同，分两大类：按观测手段的不同，分两大类：n目测：目测：主要靠目力和分析判断，定性或半定量地主要靠目力和分析判断，定性或半定量地测定。如：云、能见度、天气现象（雨、雪、冰测定。如：云、能见度、天气现象（雨、雪、冰雹、雾等）雹、雾等）n器测器测：利用仪表定量地测定。如：温度、湿度、：利用仪表定量地测定。如：温度、湿度、气压气压n气象要素，特别是其中的若干器测项目，是气候气象要素，特别是其中的若干器测项目，是气候学研究的基础。学研究的基础。二、气象要素：（一）二、气象要素：（一）气压气压n1、定义：单位面积上受到的整个空气柱、定义：单位面积上受到的整个

6、空气柱的质量，即空气的压力。的质量，即空气的压力。n 实质：气压的大小决定于整个空气柱的实质：气压的大小决定于整个空气柱的质量多少。质量多少。n大气压强存在事例：大气压强存在事例：n实验一：马德堡半球实验实验一：马德堡半球实验n实验二：实验二：“瓶吞蛋瓶吞蛋”实验。实验。n实验三：实验三：“覆杯实验覆杯实验”n三个试验说明：三个试验说明：n大气存在压强大气存在压强“瓶吞蛋瓶吞蛋”表明大气竖直向下有表明大气竖直向下有压强，压强，“覆杯实验覆杯实验”表明大气向上有压强。表明大气向上有压强。n大气向各个方向都有压强。大气向各个方向都有压强。n2 2、大气压强的大小、大气压强的大小 ：n托里拆利实验：

7、托里拆利实验：托托里里拆拆利利实实验验：2 2、大气压强的大小、大气压强的大小 ：由于由于P气气=P水水=水水gh水水，而而水太小，需水太小，需h水很大，水很大，玻璃管的长度有限，改用玻璃管的长度有限，改用增大增大液，减小液，减小h液的方法，液的方法，取取液很大的液体液很大的液体水银水银来测大气压的大小来测大气压的大小。伽利略的学生托里拆利伽利略的学生托里拆利1644年年 1662年年,往往A处灌汞，处灌汞，B处有何变化？处有何变化？ABn3、影响气压因素、影响气压因素n（1）湿度与大气压强）湿度与大气压强 湿度越大湿度越大 大气压强越大大气压强越大 吗？吗？n湿衣服湿衣服 干衣服干衣服n湿空

8、气湿空气 干空气干空气 -1mol干空气，1mol湿空气大气压随空气湿度的增大而减小大气压随空气湿度的增大而减小 n（2）高度与大气压）高度与大气压n为什么：为什么：海拔越高，气压越低海拔越高，气压越低甲甲气压气压：单位面积上空气柱的重量。M=H实质：实质：气压的大小决定于整个空气柱的质量多少。气压随着高度增气压随着高度增加而降低。加而降低。1000m2000m3000m乙乙ABC1000hPa650hPa500hPa0km4km5km5.5km温度相同温度相同1.为什么人有高山反应？为什么人有高山反应？2.拔罐疗法应用了什么原理？拔罐疗法应用了什么原理？3.宇航员穿太空服有什么作用？宇航员穿

9、太空服有什么作用？n（3）温度与压强：）温度与压强：温度越高大气压强越大温度越高大气压强越大 吗？吗？n当我们给盛有空气的当我们给盛有空气的 密闭容器密闭容器 加热的加热的时候，则其压强当然也会增大时候，则其压强当然也会增大n而对大气来说情况就不同了而对大气来说情况就不同了ABC1000hPa650hPa500hPa0km4km5km5.5km温度相同温度相同A冷C暖温度不变M=H增增大大减减小小ABC1000hPa650hPa500hPa0km4km5km5.5kmA A：变冷；：变冷；B:B:温度不变；温度不变；C:C:变暖变暖D1000hpa(海平面）海平面）850hpa(1500m）7

10、00hpa(3000m）500hpa(5500m）300hpa(9000m）气压变化气压变化大气具有流动性和连续性，因此气压大气具有流动性和连续性，因此气压变化的实质就是空气柱内大气质量的增多变化的实质就是空气柱内大气质量的增多或减少。或减少。（在同一时刻，有的地方气压增加，另一（在同一时刻，有的地方气压增加，另一地区的气压必然降低。）地区的气压必然降低。）n现通用现通用百帕百帕，其余三个为应淘汰的非法，其余三个为应淘汰的非法定计量单位。定计量单位。n地面气压分布：一般地面气压分布：一般9401014hpa；台；台风中可能低于风中可能低于900hpa；在西伯利亚高压；在西伯利亚高压中心可能高于

11、中心可能高于1080hpa。n3 3、影响气压的因素：、影响气压的因素：海拔、空气湿度、温度、大气的运动状海拔、空气湿度、温度、大气的运动状态等因素。态等因素。4、气压的单位、气压的单位：n（1）毫米）毫米(mm)：是用水银柱高度来是用水银柱高度来表示气压高低的单表示气压高低的单位。例如，气压为位。例如，气压为760mm，表示当时，表示当时的大气压强与的大气压强与760mm高的水银柱高的水银柱所产生的压强相等。所产生的压强相等。n4 4、气压单位、气压单位：n（1）毫米）毫米(mm)n（2）毫巴）毫巴(mb)：用单位面积上所用单位面积上所受水银柱压受水银柱压力力大小来表示气压高低的单位。（物理

12、学中的大小来表示气压高低的单位。（物理学中的单位）单位）n（3）hpan（2 2）毫巴）毫巴(mb)(mb)：n物理学上，压强的单位是用物理学上，压强的单位是用“巴巴”表示的：表示的：1 cm2面积上面积上受到受到1达因的力，称为达因的力，称为1巴。巴。n 在气象上，规定：在气象上，规定：1,000,000达因达因/cm2为为1巴，巴，n 以巴的千分之一作为气压的单位，称为以巴的千分之一作为气压的单位，称为1毫巴。即：毫巴。即：1巴巴=1000毫巴（毫巴（mb）1毫巴毫巴=1000达因达因/厘米厘米2因此：1毫巴表示在1cm2面积上受到1000达因的力。例如，气压为1000mb，表示当时大气柱

13、在cm2面积上的力有1,000,000达因(1百万)。n毫米与毫巴可以相互换算毫米与毫巴可以相互换算：n根据压强与水银柱高度的关系式：nP(压强压强)=h(水银柱高度水银柱高度)d(水银在水银在0时的密度时的密度)n气压为水银柱高度1毫米=0.1厘米13.596克重/厘米3=1.3596克重/厘米2n在纬度45的海平面上,1克重=980.6达因n故:1毫米毫米=1.3596980.6=1333.22达因达因/cm2 =1.33322 毫巴毫巴=4/3毫巴毫巴n根据这个关系,气压为760毫米时相当于1013.25毫巴，这个气压值称为一个标准大气压。n7601.333221013.25毫巴或毫巴或

14、hpahpan4 4、气压单位、气压单位：n（3）hpan百帕即为100个“帕”（国际代号Pa），与以前用的“毫巴”完全等值。帕的全称为“帕斯卡”。帕斯卡（BlaisePascal,1623-1662）是17世纪法国著名的数学家、物理学家，流体力学的创始人，同时还是哲学家、散文家。他提出的密闭流体能传递压强的定律被命名为“帕斯卡定律”。为了纪念这位对物理学、流体力学有突出贡献的科学家，1973年国际标准组织决定，用帕斯卡的名字来命名国际标准气压的单位。5 5、标准大气压、标准大气压：n n大气是均质的，以气温大气是均质的，以气温0时、时、45N（或（或45S）处、所测得的水银柱高度为）处、所测

15、得的水银柱高度为760MM的大气压强，为一个标准大气压，的大气压强，为一个标准大气压，即即1013.25mb 或或 hpan二、气象要素二、气象要素n（一）气压（一）气压n1、气压定义、气压定义n2、压强的大小、压强的大小n3、影响气压因素、影响气压因素n4、气压单位、气压单位n5、标准大气压、标准大气压n第三节第三节 大气物理性质大气物理性质 一、大气质量一、大气质量 二、气象要素二、气象要素 三、气体状态方程三、气体状态方程气压气压气温气温风风湿度湿度能见度能见度云云n二、气象要素二、气象要素-(-(二二)气温气温n定义：大气的冷定义：大气的冷热热程度的物理量程度的物理量n大气温度以百叶箱

16、中的干湿温度计的读大气温度以百叶箱中的干湿温度计的读数为标准。数为标准。大气中的温度一般以百叶箱中干球温度为代表，大气中的温度一般以百叶箱中干球温度为代表，距地面距地面1.5m1.5m高处高处n气温的单位：摄氏温标气温的单位：摄氏温标n我国规定我国规定:以气压为以气压为1013.25时纯水的冰点时纯水的冰点为为00C，沸点温度为，沸点温度为1000C，其间等分，其间等分100等份，每一份等份，每一份 为为10C。气温的单位气温的单位n（1 1）摄氏度温标（）摄氏度温标（o oC C）n（2 2）绝对温标（）绝对温标（K K）：）：开尔文、开开尔文、开n一度的间隔与摄氏度相一度的间隔与摄氏度相同

17、，但其零度称为同，但其零度称为“绝绝对零度对零度”（任何物质系（任何物质系统达此温度时，能量变统达此温度时，能量变为最小），为为最小），为-273.15-273.15 o oC CnT=t+273.15t+273T=t+273.15t+273n理论计算中常用理论计算中常用n（3 3）华氏温标（）华氏温标（o oF F）n目前某些说英语的国家目前某些说英语的国家有人使用有人使用n一个大气压下，水的冰一个大气压下，水的冰点点32 oF，沸点，沸点212 oF，其间分成其间分成180等分等分ntF=9/5 t+32nt=5/9（tF-32）n世界温度极值：世界温度极值：n1936年在索马里测得年在索

18、马里测得63.0oCn1967年挪威在南极极点附近记录到年挪威在南极极点附近记录到-94.5oC 相差近相差近160oCn我国极值：我国极值：n1965年年7月新疆吐鲁番民航机场月新疆吐鲁番民航机场 48.9oCn1969年年2月月13日黑龙江漠河日黑龙江漠河 52.3oC 相差超过相差超过100oC二、气象要素二、气象要素-（三）空气湿度（三）空气湿度 空气湿度：空气湿度：空气湿度：空气湿度：空气中水汽含量的多少或潮湿程度。空气中水汽含量的多少或潮湿程度。空气中水汽含量的多少或潮湿程度。空气中水汽含量的多少或潮湿程度。湿度参量：湿度参量：湿度参量：湿度参量：表征空气中水汽含量的多少和潮湿程表

19、征空气中水汽含量的多少和潮湿程表征空气中水汽含量的多少和潮湿程表征空气中水汽含量的多少和潮湿程 度的物理量。度的物理量。度的物理量。度的物理量。湿度参量湿度参量湿度参量湿度参量水汽压、饱和水汽压水汽压、饱和水汽压水汽压、饱和水汽压水汽压、饱和水汽压相对湿度相对湿度相对湿度相对湿度露点温度露点温度露点温度露点温度饱和差饱和差饱和差饱和差比湿比湿比湿比湿混合比混合比混合比混合比绝对湿度绝对湿度绝对湿度绝对湿度湿度湿度：表示大气中水汽量多少的物理量。表示大气中水汽量多少的物理量。大气湿度状况与云、雾、降水等关系密切大气湿度状况与云、雾、降水等关系密切 大气压力是大气中各种气体压力的总和。大气压力是大

20、气中各种气体压力的总和。水水汽汽和和其其他他气气体体一一样样，也也有有压压力力。大大气气中中的的水水汽汽所所产产生生的那部分压力称的那部分压力称水汽压水汽压。（。（e-Pw）空气湿度参量空气湿度参量空气湿度参量空气湿度参量 1 1、水汽压水汽压（e e）反映空气中水汽含量的多少反映空气中水汽含量的多少反映空气中水汽含量的多少反映空气中水汽含量的多少水汽含量水汽含量水汽含量水汽含量 水汽压水汽压水汽压水汽压e e e e 定义：定义：定义：定义：空气中水汽的分压强。空气中水汽的分压强。空气中水汽的分压强。空气中水汽的分压强。单位：单位：单位：单位：百帕百帕百帕百帕(hPa)(hPa)(hPa)(

21、hPa)1 1 1 1百帕百帕百帕百帕(hPa)=100(hPa)=100(hPa)=100(hPa)=100帕斯卡帕斯卡帕斯卡帕斯卡(Pa)(Pa)(Pa)(Pa)饱和空气：饱和空气：饱和水汽压（饱和水汽压（E E）：）：在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量有一定限度。如果水汽含量达到此限度，空气有一定限度。如果水汽含量达到此限度，空气就成饱和状态，这时的空气称饱和空气。就成饱和状态，这时的空气称饱和空气。饱和空气的水汽压称为饱和水汽压（饱和空气的水汽压称为饱和水汽压（E），也叫最大），也叫最大水气压，因为超过这个限度，水气就要凝结。水气压，因为超

22、过这个限度，水气就要凝结。n在一定温度下，空气中的水汽含量是有限的，当在一定温度下，空气中的水汽含量是有限的，当水汽含量达到极限时，此时的空气为饱和空气。水汽含量达到极限时，此时的空气为饱和空气。饱和空气中水汽所产生的压力即为饱和空气中水汽所产生的压力即为饱和水汽压。饱和水汽压。饱和水汽压为饱和水汽压为E En水汽含量没有达到极限的空气称为未饱和湿空气，水汽含量没有达到极限的空气称为未饱和湿空气，其其 实际水汽压为实际水汽压为en特别提醒注意：特别提醒注意：每一个温度对应一个饱和水汽压的值。每一个温度对应一个饱和水汽压的值。E E E EE E E ET T T T问题：温度与饱和水汽压之间的

23、关系？问题：温度与饱和水汽压之间的关系？2 2、饱和水汽压（饱和水汽压（E E）反映空气的最大水汽容纳能力反映空气的最大水汽容纳能力.饱和水汽压取决于温度饱和水汽压取决于温度饱和水汽压取决于温度饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式）（马格奴斯半经验公式）（马格奴斯半经验公式）（马格奴斯半经验公式）定义：定义：定义：定义：饱和湿空气中水汽的分压强。饱和湿空气中水汽的分压强。饱和湿空气中水汽的分压强。饱和湿空气中水汽的分压强。影响因子：影响因子：影响因子：影响因子：E E E EE E E ET T T T 温度温度 T T E E 实验和理论都可以证明，饱和水汽实验和理论都可以证明，饱和水汽

24、压随温度的升高而增大。在不同的压随温度的升高而增大。在不同的温度条件下，单位体积空气中的水温度条件下，单位体积空气中的水汽量是不同的，所以饱和水汽压的汽量是不同的，所以饱和水汽压的数值是不同的。数值是不同的。E E E EE E E ET T T Tn根据影响因子讨论水汽凝结根据影响因子讨论水汽凝结n在一定温度下，空气中的水汽含量是有限的，在一定温度下，空气中的水汽含量是有限的，当水汽含量达到极限时，此时的空气为饱和空当水汽含量达到极限时，此时的空气为饱和空气。饱和空气中水汽所产生的压力即为饱和水气。饱和空气中水汽所产生的压力即为饱和水汽压。水汽压为汽压。水汽压为En水汽凝结的条件：水汽凝结的

25、条件：实际水汽压实际水汽压=饱和水汽压饱和水汽压 e=E 3 3、相对湿度、相对湿度（f f）定义：定义：定义：定义：空气的实际水汽压与空气的实际水汽压与空气的实际水汽压与空气的实际水汽压与同温度下同温度下同温度下同温度下的饱和水汽压的百分比值。的饱和水汽压的百分比值。的饱和水汽压的百分比值。的饱和水汽压的百分比值。反映空气的潮湿程度，表示空气距饱和的程度反映空气的潮湿程度，表示空气距饱和的程度反映空气的潮湿程度，表示空气距饱和的程度反映空气的潮湿程度，表示空气距饱和的程度 温度不变，温度不变，温度不变，温度不变，E E E E不变：水汽含量不变：水汽含量不变：水汽含量不变：水汽含量 e e

26、e e f f f f水汽含量不变，水汽含量不变，水汽含量不变，水汽含量不变，e e e e不变：温度不变：温度不变：温度不变：温度 E E E E f f f f问题：一天中什么时候相对问题：一天中什么时候相对湿度最大？为什么？湿度最大？为什么？4 4 4 4、比湿（、比湿（、比湿（、比湿（q q q q）、）、）、）、混合比（混合比（混合比（混合比（S S S S）、）、）、）、绝对湿度（绝对湿度（绝对湿度（绝对湿度（a a a a）比湿：比湿：比湿：比湿：湿空气中水汽的质量与湿空气总质量湿空气中水汽的质量与湿空气总质量湿空气中水汽的质量与湿空气总质量湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值

27、。的比值。的比值。的比值。=0.622e/P =0.622e/P =0.622e/P =0.622e/P n根据状态方程推到根据状态方程推到=0.622e/P=0.622e/P对于某一空气团而言，在它发生膨胀或压缩的时候，于某一空气团而言，在它发生膨胀或压缩的时候，其中水汽质量和总质量并不会发生变化。其中水汽质量和总质量并不会发生变化。也就是说，某团空气的体积发生变化时，它的比湿也就是说，某团空气的体积发生变化时，它的比湿是不变的，这就是是不变的，这就是比湿的保守性。比湿的保守性。由于比湿有这样的特性，因此在讨论空气绝热升降由于比湿有这样的特性，因此在讨论空气绝热升降过程中，通常用比湿来表示该

28、空气团的湿度。过程中，通常用比湿来表示该空气团的湿度。4 4 4 4、比湿（、比湿（、比湿（、比湿（q q q q）、）、）、）、混合比（混合比（混合比（混合比（S S S S）、）、）、）、绝对湿度（绝对湿度（绝对湿度（绝对湿度（a a a a）比湿：比湿：比湿：比湿：湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值。湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值。湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值。湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值。=0.622e/P =0.622e/P =0.622e/P =0.622e/P 混合比：混合比：混合比：混合比：湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。湿空气中水

29、汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。m m m m水汽水汽水汽水汽m m m m干空气干空气干空气干空气S S比湿和混合比具有保守性比湿和混合比具有保守性比湿和混合比具有保守性比湿和混合比具有保守性绝对湿度（水汽密度）：绝对湿度（水汽密度）：绝对湿度（水汽密度）：绝对湿度（水汽密度）：单位体积湿空气中水汽的质量。单位体积湿空气中水汽的质量。单位体积湿空气中水汽的质量。单位体积湿空气中水汽的质量。a a a am m m m水汽水汽水汽水汽V V V V 5 5、饱和差饱和差饱和差饱和差（d d ）定义：

30、定义：定义：定义：同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。同一温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。d=E-ed=E-e 反映空气的潮湿程度。反映空气的潮湿程度。反映空气的潮湿程度。反映空气的潮湿程度。影响因子：影响因子：影响因子：影响因子：温度不变，温度不变，温度不变，温度不变，E E E E不变：水汽含量不变：水汽含量不变：水汽含量不变：水汽含量 e e e e d d d d水汽含量不变，水汽含量不变，水汽含量不变，水汽含量不变，e e e e不变：温度不变：温度不变：温度不变：温度 E E E E d d d d水汽

31、含量、温度水汽含量、温度水汽含量、温度水汽含量、温度 6 6、露点温度、露点温度、露点温度、露点温度（T Td d ）定义：定义：定义：定义：对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。E E E Ee e e eT T T TT T T TT T T Td d d de e

32、 e eE E E E（T,eT,eT,eT,e）反映空气中水汽含量的多少，水汽含量反映空气中水汽含量的多少，水汽含量反映空气中水汽含量的多少，水汽含量反映空气中水汽含量的多少，水汽含量 露点露点露点露点温度温度温度温度T T T Td d d dn如：某次观测时气温为如：某次观测时气温为21.20C,当时的实际水汽压当时的实际水汽压e为为12.8hpa，21.20C对应的对应的E为为25.2hpa，故，故f=12.8/25.2=51%，未饱和。若，未饱和。若e、p不变，则只有降温才能使空气达到饱和。不变，则只有降温才能使空气达到饱和。n而而E为为12.8hpa时的气温为时的气温为10.60C

33、，故只有当气温由，故只有当气温由21.20C降到降到10.60C时才能变为饱和，时才能变为饱和，n故此时故此时Td=10.60Cnt=21.20C e=12.8hpa E=25.2hpa t=10.60C E=12.8hpa 故故Td=10.60C夏天的露水，冬天的霜，说明什么？夏天的露水，冬天的霜，说明什么？水汽含量多，露点温度就高，水汽含量少，水汽含量多，露点温度就高，水汽含量少，露点温度就低。露点温度就低。所以根据露点温度的高低就可以判断出空所以根据露点温度的高低就可以判断出空气中的水分多少。气中的水分多少。说明夏天的水汽含量多。说明夏天的水汽含量多。n6、露点：、露点：n空气中的水汽含

34、量不变，在一定压力下，空气中的水汽含量不变，在一定压力下，若要使空气达到饱和，若要使空气达到饱和，只有降温只有降温。n降到实际水汽压降到实际水汽压e与饱和水汽压与饱和水汽压E相等，相等，此时的温度称为露点。此时的温度称为露点。n例如：例如：T30，e=31.7mb,E=42.5mbn要把温度降到：要把温度降到：T=25,e=31.7mb,E=31.7mbn湿度总结：湿度总结：n表示空气中水汽含量的湿度有：表示空气中水汽含量的湿度有：n水汽压、绝对湿度、相对湿度、饱和水水汽压、绝对湿度、相对湿度、饱和水汽压、比湿、露点。汽压、比湿、露点。n表示空气距离饱和的程度的湿度有：表示空气距离饱和的程度的

35、湿度有：相对湿度相对湿度f、饱和差、饱和差d和露点和露点Tdn原理：湿纱布上水原理：湿纱布上水分蒸发散热，使湿分蒸发散热，使湿球上温度比干球的球上温度比干球的温度低，其相差度温度低，其相差度数与空气中相对湿数与空气中相对湿度成一定比例。度成一定比例。n使用方法：1、将湿球温度计纱布润湿后固定于测定地点约10分钟后，先读湿球温度，再读干球温度，记下二者的差数。2、转动干湿球温度计上的圆滚筒，在其上端找出干湿球温度差数（.F）。3、在实测湿球度数的水平位置作一水平线与中央圆筒旁竖行相交点的读数，即相对湿度百分数。干湿球温度计干湿球温度计n二、气象要素二、气象要素-（四）风（四）风：n 1、定义：空

36、气的水平运动。、定义：空气的水平运动。n 2、风速：单位时间内走过的距离（、风速：单位时间内走过的距离（m/s）n 3、风向：风的来向。、风向：风的来向。n 4、表示方法：、表示方法：n 地面：地面：16方位表示方位表示n 高空：高空：360表示表示n空气的空气的水平运动水平运动称为风。称为风。n它是天气预报的重要项目，又是重要依它是天气预报的重要项目，又是重要依据。据。n风是一个表示气流运动的物理量，不仅风是一个表示气流运动的物理量，不仅具有数值的大小（具有数值的大小（风速风速），还具有方向），还具有方向（风向风向）。）。n气流在垂直方向的分量，叫垂直运动，气流在垂直方向的分量，叫垂直运动，

37、不是风。不是风。1、风向风向：风的来向风的来向，如：南风，指从南面来的风，自南向北吹。，如：南风，指从南面来的风，自南向北吹。我国东部季风区，夏季多吹南风，冬季多刮北风，房我国东部季风区，夏季多吹南风，冬季多刮北风，房屋一般坐北朝南。屋一般坐北朝南。北北 N ESE东东南东东南E东东 S南南西西WSE 东南东南SSE南东南南东南SSW南西南南西南 SW西南西南 WSW西西南西西南北东北北东北NNE东北东北NEENE东东北东东北北西北北西北 NNW西西北西西北 WNW西北西北 NW地面：用地面：用16方位表示方位表示：高空高空：用方位度数表示用方位度数表示：N:0o/360o；E:90o；S:1

38、80o；W:270o在在16方位中，每相邻的方位中，每相邻的方位间角差为方位间角差为22.5o（360o/16）。）。n风向符号的意义：风向符号的意义：n风杆上的林风杆上的林 横道叫做风尾。风杆上画有风尾的一方，即横道叫做风尾。风杆上画有风尾的一方，即指示风向。指示风向。n第一道风尾为第一道风尾为4米米/秒，即风力为秒，即风力为2级。一个风旗，表示风级。一个风旗，表示风力为力为8级。风尾和风旗均放在风杆的左侧。级。风尾和风旗均放在风杆的左侧。北风八级东南风级12级西南风5级n风速风速n常用单位：常用单位：m/s、km/h、knotn风力资源最多：南极洲，一般风力资源最多：南极洲，一般17 18

39、m/s，可达可达75m/s以上以上n琼海县：琼海县：1973年年4月，月，81m/sn日本室户岬：日本室户岬：1961年年4月，月，84.5m/sn华盛顿：华盛顿：1934年年4月，月，103m/s二、气象要素二、气象要素-（五（五 ）云）云指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而指高悬于空中、由水汽凝结（凝华）而成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。云成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。云成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。云成的小水滴或小冰晶构成的可见集合体。云是气块上升过程绝热冷却降温，使水汽达到是气块上升过程绝热冷却降温，使水

40、汽达到是气块上升过程绝热冷却降温，使水汽达到是气块上升过程绝热冷却降温，使水汽达到饱和或过饱和发生凝结而成。饱和或过饱和发生凝结而成。饱和或过饱和发生凝结而成。饱和或过饱和发生凝结而成。卫卫星星云云图图二、气象要素二、气象要素-（五（五 ）云）云云的成因：云的成因：云的成因：云的成因：对流运动对流运动对流运动对流运动主要形成积状云；主要形成积状云；主要形成积状云；主要形成积状云；系统性上升运动系统性上升运动系统性上升运动系统性上升运动主要形成层状云；主要形成层状云；主要形成层状云；主要形成层状云；波状运动波状运动波状运动波状运动主要形成波状云；主要形成波状云；主要形成波状云；主要形成波状云；地

41、形作用地形作用地形作用地形作用比较复杂，可以形成各种云。比较复杂，可以形成各种云。比较复杂，可以形成各种云。比较复杂，可以形成各种云。云的分类：按国际分类法，根据云的形成云的分类：按国际分类法，根据云的形成云的分类：按国际分类法，根据云的形成云的分类：按国际分类法，根据云的形成高度，结合云的形态特征、结构、成因，将高度，结合云的形态特征、结构、成因，将高度，结合云的形态特征、结构、成因，将高度，结合云的形态特征、结构、成因，将云分为云分为云分为云分为 3 3 族族族族 10 10 属属属属 29 29 种。种。种。种。n云量：云量：n云遮蔽天空视野的成数，将地平以上全云遮蔽天空视野的成数，将地

42、平以上全部天空划分为部天空划分为10份，被云所遮蔽的份数。份，被云所遮蔽的份数。n 无无 云：云量为云：云量为0份份n 遮空蔽日：云量为遮空蔽日：云量为10份份n 半半 空空 云：云量为云：云量为5份份n二、气象要素二、气象要素-（六）能见度（六）能见度：n视力正常的人在当时天气条件下视力正常的人在当时天气条件下，能够，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。（水平距离。（m,km）n第三节第三节 大气物理性质大气物理性质 一、大气质量一、大气质量 二、气象要素二、气象要素 三、气体状态方程三、气体状态方程气压气压气温气温风风湿度湿度能见度能见度云云n

43、三、气体状态方程：三、气体状态方程：n瓶子能装半瓶水，为什么不能装半瓶空气？瓶子能装半瓶水，为什么不能装半瓶空气？n空气空气分子间距大，引力小，运动自由分子间距大，引力小，运动自由n即：空气比水更有流动性、膨胀性和可压缩即：空气比水更有流动性、膨胀性和可压缩性。性。n三、气体状态方程：三、气体状态方程：n 从物理学的角度，通常用质量、体积、温度和压强来从物理学的角度，通常用质量、体积、温度和压强来表征大气的物理状态，这四个参量之间是相互联系，相表征大气的物理状态，这四个参量之间是相互联系，相互影响、相互制约的。互影响、相互制约的。n 对于一定质量的空气，其体积、温度和压强之间存在对于一定质量的

44、空气，其体积、温度和压强之间存在一定的函数关系，一定的函数关系，n例如，一个小空气块做上升运动时，随着高度的增大，例如，一个小空气块做上升运动时，随着高度的增大，其所受到的环境大气的压力减小，气块的体积发生膨胀，其所受到的环境大气的压力减小，气块的体积发生膨胀，压强减小，同时由于体积膨胀做功，消耗内能，气块的压强减小，同时由于体积膨胀做功，消耗内能，气块的温度降低。温度降低。n三、气体状态方程：三、气体状态方程：n分析这四个参量之间的关系，就可以得到空气状分析这四个参量之间的关系，就可以得到空气状态变化的基本规律，概括这四个参量的变化规律，态变化的基本规律，概括这四个参量的变化规律，就可得到大

45、气的主要物理性质。就可得到大气的主要物理性质。n描述气体质量、体积、温度和压强之间关系的数描述气体质量、体积、温度和压强之间关系的数学表达式称为气体的状态方程。学表达式称为气体的状态方程。n两个简单的实验两个简单的实验-两个两个基本的定律：基本的定律：n波意耳实验：波意耳实验：n在温度一定下：在温度一定下：nV与与P成反比成反比nP=K1/VnK1为常数为常数AB查理氏实验查理氏实验在气压一定时，在气压一定时，体积的变化决定体积的变化决定于温度：于温度：V=K2T三、空气状态方程三、空气状态方程反映空气在发生变化时各要素之间相互关系反映空气在发生变化时各要素之间相互关系的方程。的方程。空气状态

46、常用空气状态常用、V、P、T来表示，来表示，=M/V，对于一定质量的空气而言（，对于一定质量的空气而言（M一一定），它的定），它的V、P、T有密切关系，概括有密切关系，概括这这些些量的关系，就可以得到空气状量的关系，就可以得到空气状态变态变化的基本化的基本规规律律状状态态方程。方程。基本公式，推基本公式，推导导1、理想气体的状态方程、理想气体的状态方程大量实验证明，常温常压下，一定质量气体大量实验证明，常温常压下，一定质量气体的的P乘以乘以V，再除以，再除以T，其商不变：，其商不变：P1V1/T1=P2V2/T2=PnVn/Tn，即即PV/T=常量常量凡严格符合这个方程的气体，称凡严格符合这个

47、方程的气体，称理想气体理想气体。实际上并不存在。在常温常压下，实际上并不存在。在常温常压下，干（洁）干（洁）空气空气和和未饱和的湿空气未饱和的湿空气都十分接近理想气体，都十分接近理想气体，可把它们当作理想气体处理。可把它们当作理想气体处理。下面求出下面求出“常量常量”：讨论讨论一摩尔一摩尔的气体的气体(含有含有6.021023个该气体分子）（个该气体分子）（1mol的的任何气体在标准状态下体积是一样的）。任何气体在标准状态下体积是一样的）。标准状态下：标准状态下：Po=1013.25hpa，To=273K，Vo=22.4升升/摩尔摩尔=22.4L/molPV TPoVo To=RR1.0132

48、5105Pa2.2410-4m3/mol 273K=8.31441Pa m3/molK8.31J/molK这个值对这个值对1mol任何气体都适用，叫任何气体都适用，叫普适气体常数普适气体常数。对于质量为对于质量为M克的理想气体克的理想气体设设1mol气体的质量为气体的质量为（分子量）、体（分子量）、体积为积为V1，标标准状准状态态下，下，M克气体的体克气体的体积为积为：V=M/V1=M/R*T/P 或或PV=M/R*T这这是通用的是通用的质质量量为为M克的理想气体的状克的理想气体的状态态方程，又方程，又叫叫门门捷列夫捷列夫克拉珀克拉珀珑珑方程方程。它表明气体在任何状它表明气体在任何状态态下下P

49、、V、T、M四四个量之个量之间间的关系。的关系。在气象学中，常用在气象学中，常用单位体积的空气块单位体积的空气块作为研究对象作为研究对象PV=M R*TP=MVR*TR=R*=MVP=RTR比气体常数比气体常数可见：可见：T一定时，一定时，P与与成正比；成正比；一定一定时时，P与与T成正比。成正比。分子运动论分子运动论：气压大小决定于器壁单位面积上单位时间内受到：气压大小决定于器壁单位面积上单位时间内受到 的碰撞次数及每次碰撞的平均动能大小。的碰撞次数及每次碰撞的平均动能大小。大，分子数量多，碰撞次数多，大，分子数量多，碰撞次数多，P大；大；T高，分子平均高，分子平均动动能大，能大，P大。大。

50、这种形式在气象上应用最广。这种形式在气象上应用最广。2、干空气状态方程、干空气状态方程P=dRdTRd=R*/=8.31/28.97=0.287 J/gK3 3、湿空气状态方程、湿空气状态方程含有水汽的空气称为湿空气。含有水汽的空气称为湿空气。P=RT，P湿空气的湿空气的总压总压强强，湿空气密度湿空气密度R=R*/，湿空气的分子量，因湿空气中水汽含量是湿空气的分子量，因湿空气中水汽含量是变变化化的，所以的，所以是是变变量，量，R也是也是变变量，上式不能直接用。量，上式不能直接用。因为因为P=RT，所以，所以=P/RT=w+d=eRwT+P-eRdTRw为水汽的比气体常数为水汽的比气体常数Rw=