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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载大气科学基础复习要点 第一章 大气概述1. 大气是地球表面运输能量与水分的主要方式,厚度大约100km,尽管相对于地球很浅薄 , 但大气层里包含了相当大的质量:5.14 X 1015公斤； 97%的大气是在地球表面 30 公里 18 英里 以内；2. 大气的密度随着高度的上升而下降；3. 大气组成：永久气体 固定比例在大气中 99.999 %的大气质量 氮气、氧气、氦、氖、氩氪、氪 , 氙 氙 、氢可变气体：占很小的百分比, 但影响大气的行为的气体,如水汽,二氧化碳,臭氧,甲烷,N2O,氟化物等；4. 大气演化：原始大气 氢
2、和氦 ； 次级大气 水汽,二氧化碳 、和其它的由于火山喷发而从地球内部带出来的气体；现在的大气；最终 CO2含量减小, O2含量上升, 演化成5. 其它气体如 氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮和臭氧对地球 生物圈的健康是极为重要的 . 6. 氮气和氧气是大气的主要成分；整合上述两种气体大约占干大气的 99%；7. 甲烷是一种很剧烈的温室气体； 自从 1750年, 大气中甲烷浓度已经上涨了超过 140 %； 大约97 %发觉 8. 臭氧在提升温室效应过程中扮演了重要角色,大多数的臭氧 是集中在 平流层 海拔 15至55公里以上的地球表面；臭氧能吸取太阳辐射中的紫 外线；9. 氟氯化合
3、物能破坏大气中的臭氧 Cl+O3=ClO+O2 ClO+O=Cl+O2 O3+O=2O2 目前科学家已发觉南极上方的臭氧空洞；10. 水汽的重要作用 ;1它通过 相变潜热 在地球上重新安排热能的能量交换. （2）水汽凝聚降水 , 坠落到地球表面供应所需的新奇水给植物和动物,形成 各种天气现象；（ 3）它通过温室效应帮忙暖和地球大气层；11. 气溶胶粒子对辐射的吸取和散射、云雾降水的形成、大气污染以及大气光学 与电学现象的产生都具有重要的作用；气溶胶粒子的来源可分为人工源和自然源两大类 ；12. 大气的物理性质和化学性质无论在水平方向仍是在垂直方向上都是不匀称 的；13. 划分：根据大气的化学成
4、分划分,大气垂直方向可分为均质层和非均质层；. 根据大气的压力结构划分,大气垂直方向可分为气压层和逸散层；. 根据大气的电离结构划分,大气可分为电离层和磁层；. 根据温度变化划分,大气在垂直方向可分为：对流层、平流层、中间层、热层及外层；14对流层（1）、对流层的厚度因纬度而有较大差异,低纬度地区约约11-12km,高纬度地区约 8-9km；17-18km,中纬度地区（2）、集中了大气层大部分的75%质量 和几乎全部的水汽0C （3）、 温度随高度下降 ,平均每上升 100米,气温约下降 0.65（4）、 空气的对流运动明显 ,特殊是夏季以及低纬度地区（5）、天气复杂多变；水汽蒸发、凝聚而成云
5、至雨造成不同的天气现象名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（6）、气象要素的水平分布不匀称；（影响）15. 平流层受地势、海陆分布等各种性质的下垫面（1）、从对流层顶到 50-55km的高度范畴是平流层（2）、气流运动相当稳固,且以水平运动为主（3）、除少数强对流云舒展到平流层外,很少有天气现象发生（4）、平流层底层（约 9公里厚）,温度不随高度变化,称为 同温层 ）（5）、大气圈大部分的臭氧集中于平流层（6）、由于臭氧吸取太阳的紫外线辐射,平流层（上升 逆温层定义 : 随高度上升而温度上升 16
6、中间层（1）、 从平流层顶到 85km的高度范畴是中间层（2）、气温随高度快速下降20-50公里）的温度随高度（3）、垂直运动相当猛烈,故称之为 高空对流层（4）、由于水汽含量极少,几乎没有云层显现,但有时能看到一种薄而带银白 色的夜光云 ,有人认为它是由极微小的尘埃组成；17. 热层（1）、热层大致处于中间层顶到600km高度的范畴内（2）、气体在该层在太阳和宇宙辐射的作用下发生电离,形成密度很高的带电 粒子,所以热层又称为 电离层；（3）、由于吸取太阳辐射的缘故,该层的温度 随高度急剧上升（4）、在高纬度的晴朗夜空,可看到漂亮的极光；这可能是由太阳发出的高速 带电粒子激发高空淡薄的空气分子
7、或原子而发光（5）、 电离层会反射无线电波 18. 散逸层【例】“ 神舟七号” 在哪一层面上绕行？它面临怎样的空间环境？【解】“ 神七” 的轨道位于大气层中的“ 热层” ,有如下特点：（1）高强度的太阳电磁辐射、太阳宇宙线辐射（太阳耀斑爆发时向外发射的高 能粒子）和太阳风（由太阳日冕吹出的高能等离子体流）（2）几乎是真空的太空环境（3） 极端的温度环境（4）高速运动的尘埃、微流星体和流星体；它们具有极大的动能,1毫克的微流 星体可以穿透 3毫米厚的铝板其次章 气象要素的特点、变化和分布 1. 摄氏,华氏,开式温度的转换 Celsius = Fahrenheit - 32 * 5/9 Fahre
8、nheit = Celsius * 9/5 + 32 Kelvin=Celsius +2732. 百叶箱原理：百叶箱里的温度计是安装地表以上近似1.5 米的地方；温度计含有酒精 , 顶部是用来确定每日最低温度；用水银温度计的低日最高气温来确定；3. 影响局地气温变化的因子：太阳辐射加热（受太阳入射,海陆分布,洋流,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载海拔等因素影响）,冷暖平流,凝聚、蒸发潜热,云掩盖；补充：空气的温度平流 空气平流运动传热过程引起局地气温变化称为温度平流,假如风向与水平温度梯度的交
9、角小于 的,如是想到高低压的形成过程感觉不符合；大于 90 0冷平流 4. 气温的日变化90 0暖平流？,是否是热胀冷缩假如风向与水平温度梯度的交角白天温度高、 夜晚温度低, 最高气温通常显现在午后, 最低气温通常显现 在凌晨；海洋上日变化小（下垫面物质稳固）沙漠地区日变化大“ 早穿棉,午穿纱,抱着火炉吃西瓜”（吸热强,散热也强）早晴天夜无云昼夜温差大 多云天气昼夜温差小（云的对辐射的反射造成增温 5夜间降温 夜晚是暖和潮湿干燥由于释放潜热从凝聚和红外变暖 6. 综合因素？这个图不懂 较大的温度梯度很可能没有风 7. 气温的季节变化 夏天温度高、冬天温度低 海洋上温度的季节变化小陆地上温度的季
10、节变化大 纬度越高,气温年较差越大 8. 气温的空间变化 和太阳的辐射有关,年变化热带地区温度高,中高纬度地区温度低 夏季海洋比陆地温度低,冬季海洋比陆地温度高 海洋上温度分布相对匀称 由于下垫面的不匀称,形成了很多的冷暖中心（如：西伯利亚、格陵兰等 是冷中心；澳大利亚、非洲等地势成暖中心）山脉南麓气温高,北麓气温低 9. 冬季气温分布特点 （以北半球为例）等温线密集名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载等温线南凸,冷空气概力大海洋相对于陆地显的暖和 西伯利亚和格凌兰是冷中心,澳大利亚是暖中心 10
11、. 夏季气温分布特点 等温线稀疏 等温线北凸,暖空气概力大陆地相对于海洋温度高 沙漠地区显现高温中心 11. 等温线分布要点 同一水平面上温度相等的点的连线称为等温线 等温线密集,温度随空间变化大；等温线稀疏,温度的空间变化小等温线向高纬度地区突出, 说明暖空气概力大； 等温线向低纬度地区突出,说明冷空气概力大 12. 在气象工作中通用的气压单位有毫米和毫巴两种（1）毫米 mm：是用水银柱高度来表示气压高低的单位；（2）毫巴 mb/ 百帕 hPa ：用单位面积上所受水银柱压力大小来表示气压高 低的单位；13. 气压跟天气有亲密的关系； 一般地说, 地面上高气压的地区往往是晴天,地面上低气压（留
12、意说的是地面,只是便利懂得）的地区往往是阴雨天；在同一水平面上,假如气压分布不匀称,空气就要从高气压地区向低气压地区流淌；因此某地区的气压高,该地区的空气就在水平方向上向四周地区流出；高气压 地区上方的空气就要下降；由于大气压随高度的减小而增大,所以 高处空气下 降时,它所受到的压强增大,它的体积减小,温度上升,空气中的凝聚物就蒸发消散；所以,高气压中心地区不利于云雨的形成,经常是晴天；假如某地区的气压低,四周地区的空气就在水平方向上向该地区流入,结果使该地区的空 气上升,上升的空气因所受的压强减小而膨胀,温度降低,空气中的水汽凝聚,所以,低气压中心地区经常是阴雨天；14. 自由大气的大尺度运
13、动是准地转运动,亦即是地转偏向力和气压梯度力的平 衡；15. 在北半球,地转偏向力与风向垂直,且偏向右侧；因此,在北半球,低气压 对应着逆时针的气旋运动；高气压对应着顺时针的反气旋运动 16. 边界层摩擦作用使气旋区辐合上升,反气旋区辐散下沉 17. 影响大气压变化的因子（1）高度随着海拔高度的上升,气压下降（主要是由于空气密度的 下降与 温度的下降；（2）温度 / 密度 p= RT状态方程18. 全球气压分布特点 全球气压带的分布特点是定的；由太阳辐射、 地球自转效应、 海陆分布等因子决总体而言,可分为四大气压带,即：极地高压带 Polar High 、副极地低压带 Subpolar Low
14、 、副热带高压带 Subtropical High、赤道低压带Equatorial Low 由于由于海陆分布的差异, 上述的气压带并不随纬度匀称分布,在海平面气压图上表现为永久性和季节性的大气活动中心名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载地球自转作用三圈环流的形成赤道地区受热上升的气流,流向极地；在地球自转偏向力的作用下,逐步变为偏西气流,阻滞了空气的北上,在 30 0邻近积聚下沉；下沉到达地面后一支回流赤道,形成了 Hadley环流圈；另一支连续北上,与极地下沉的南流气流在 60 0附近汇合上升；
15、上升到高空一支南流形成中纬度Ferrel 环流圈；一支北流形成极地环流圈； 与三圈环流相对应,是所谓的“ 三风四带”,即：极地东风 Polar Easterlies 中纬度西风 Westerlies 低纬度信风 Trades 极地高压带 Polar High 副极地低压带 Subpolar Low 副热带高压带 Subtropical High 20. 风的表述 空气的流淌产生风赤道低压带 Equatorial Low 气流由不同尺度的运动叠加而成,其中包括很多小尺度的湍流 天气报告中 是2min的平均风速 风向以 10 0为单位, 以正北为基准 ,顺时针方向旋转 ；精度要求不高的情 况下,也
16、可以用 16个方位来表示 当风速低于 0.25m/s 时, 称为静风 风力的大小划分为 12个等级 21. 影响风的因子（详细内容在大气动力学中）气压梯度力风的形成 科氏力引起风向的转变摩擦力风速（梯度越大,风速越大）（地转偏向力,北半球向右,南半球向左,赤道 为0,与风速成正比）22. 准地转平稳 风的受力分析受力分析 Net Force = PGF + G + f + Co 远离地面时 f=0 Net Force = PGF + G + Co 的分力被重力平稳）（假定气压梯度力在水平方向上23. 局地风环流： 由于局部地表 受热不匀称 造成的大气环流圈；主要有海陆风,山 谷风与季风；24.
17、 天气分类 0%云掩盖晴 25%云掩盖少云 75% 云掩盖多云 100%云掩盖阴 25. 云的形成名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载（1）发生在相对湿度达到 100%时（2）水汽转化为液态时要有凝聚核 26. 使相对湿度达到饱和的方法：降温（最有效）,增湿（补充水汽） 27. 成云降雨的两种方式（1）热力对流,地表空气温度上升,使空气上升,凝聚成云降雨（2）四周空气的辐合,（怎么幅合）造成空气的动力上升,凝聚成云降雨； 28. 云的分类.根据云底高度将云分为高云,中云,低云3族表面不匀.根据云的
18、形状将云分为孤立的相互间不相联系的团块状积状云,整的波状云以及匀称的云幕层状云三种类型：层状云：雨层云、高层云、卷层云、卷云 波状云：层积云、层云、高积云、卷积云积状云：淡积云、浓积云、积雨云 29各种云的缩写；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载低云多由微小水 滴组成,厚的或 垂直进展旺盛的 低云的下部由微 小水滴组成而中 上部是由微小水 滴、过冷水滴和 冰晶混合组成；低云的云底距地 面高度较低,一 般低于 2500 米,它是随季节、天 气条件和不同经 纬度而有变化；中云是由微小水滴 过冷水滴或
19、者冰晶 雪晶混合而 成；中 云的云底高度一般 在 2500-5000 米之 间高层云在夏季多 显现降雨,而在冬 季多显现降雪；高积云较薄时不会 显现降水,但在高 原地区的高积云 显现雨（雪、幡） ；高云是由微小的冰 晶组成；云底高度 一般在 5000 米以 上,而高原地区较 低；高云显现降水 较少,冬季北方的 卷层云密卷云有时 也会降雪,有时也 能观测到雪幡30. 降水的分类（1）降雨 空气中成千上万的微小水滴碰撞在一起凝聚成云降雨（2）雨夹雪,冻雨 一部分融解冰雹形式或雨滴回身雪花变成冰的雨（3）雪 当空气温度达到零度以下；当水凝固时的雪形成云, 化做雪花落下；（4）冰雹 过冷却云不断上下运
20、动时,液滴以不同的速度凝聚在冰核四周,反复多次后形成冰雹；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载31. 降水量的测量 用雨量筒 测量,拦截下落在特定区域的降水,最终取一大片范畴 内降水的平均值；32. 大气能见度大气能见度 Visibility是反映大气透亮度的一个指标；一般定义为具有正常视力的人在当时的天气条件下仍能够看清晰目标轮廓的 最大地面水平距离；仍有一种定义为目标的最终一些特点已经消逝的最小距离能见度是一个对航空、航海、陆上交通以及军事活动等都有重要影响的气象 要素；在航空中,一般使用前者
21、定义的能见度；影响能见度的因子主要有大气透亮度、灯光强度和视觉感阈；大气能见度和 当时的天气情形亲密相关；当显现降雨、雾、霾、沙尘暴等天气过程时,大气透 明度较低,因此能见度较差 测量大气能见度一般可用目测的方法,也可以使用大气透射仪、激光能见度 自动测量仪等测量仪器测量；目前,能见度的观测大都仍是以人工目测为主,规 范性、客观性相对较差Area 第三章 大气静力学1. 静止大气中的力：重力（地心吸引力（万有引力）和惯性离心力的合力）重力万有引力FGm 1 m 2惯性离心力Fc2R2acosg0,FuFccos2d2GMa2cos2. 静力学方程a2对空气块受力分析即得得到的推论：（1）dz0
22、时 dp d 静力不稳固 = d 静力平稳 d 静力稳固11. 条件不稳固实际大气中,除了贴地气层以外, d的干绝热不稳固是很少显现的；d饱和湿空气由于凝聚潜热的释放,使气块受到的浮力增加,即使在 的情形下,也可能显现不稳固； S 静力不稳固对饱和湿空气而言dTs =S 静力平稳 S 静力稳固dz综合未饱和及饱和湿空气的静力稳固度判椐,有以下3 种情形：1 d ,对未饱和以及饱和大气,层结均不稳固,称为“ 肯定不稳固”2 s ,对未饱和以及饱和大气,层结均稳固,称为“ 肯定稳固”3s d ,对未饱大气,层结是稳固的；但对于饱和湿空气而言,就是不稳固的,称为“ 条件不稳固”12. 对流不稳固及位
23、势不稳固1 开头时气块的上下端都根据干绝热上升2 由于气层底部湿度较大而先达到饱和状态,降按湿绝热上升, 温度递减率下名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载3 气层上部湿度较小仍未饱和,根据干绝热过程上升 4 由于气块上下按不同的递减率上升,导致层结发生变化, 最终导致不稳固的发生 13. 由上述的描述可见,“ 条件不稳固” 针对的是气块； “ 对流不稳固” 针对的是 气层后来有人把“条件不稳固 ” 和“ 对流不稳固 ”综合起来,统称为“ 位势不稳定”14. 有利于位势不稳固层结建立的有利因素包括
24、：高层干冷空气平流低层暖湿平流 地面辐射加热 15 在实际天气预报中,以下几种情形常值得留意： 在高层冷中心或冷槽与低层暖中心叠置的区域,可能会有雷暴的发生 冷锋过山时, 如背风坡低层由暖湿空气掌握,山东侧常显现此情形）常有雷暴的发生 （夏季太行 高层干平流与低层湿平流叠置的区域,常有雷暴发生16. 冷空气入侵后, 假如低层有浅薄热低压接近或者有显著的暖平流时,简单诱发雷暴发生逆温层的作用强对流爆发前夕,在中低层常有逆温层的存在 阻挡水汽、热量上传,使其在低层不断积存一旦逆温层被破坏（通过地面加热、整层抬升等）,强对流天气便会发生名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页