第一章大气
天气学原理-第一章
气压梯度力的讨论：
1.气压梯度力是由气压分布不均匀引起的。
2.气压压指G梯向 度 低力压Px的，x方垂yy向直z z指于向等–压1 线P的。方 向1 ，Px即i由 高Py
j
P z
k
3.气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空 气密度成反比，即等压线越密集，气压梯度 越大。 在同样的气压梯度下，高处的风就比低处 的风大，因为高空的密度小。
3.关于静力学方程，连续方程，热力学方程的方程式 和意义；速度散度的表达式和意义
4.大气运动系统的分类与尺度 5.地转风、梯度风、热成风的定义、表达式、意义 6.热成风与冷暖平流的关系 7.中纬度系统的温压场结构特点 8.地转偏差的定义 9.摩擦层中、自由大气中的地转偏差的概念、表达式和意义
0
1
p y
f u
0
1
p g z
39
大尺度运动系统的特征(中高纬):
1.准水平
ω→0
2.准静力平衡
3.准地转
地转偏向力与气压梯度力相平衡
4.自由大气
F→0
40
第4节 “P”坐标系中的基本方程组
P坐标系的运动方程
z坐标系：(x，y，z，t)来表示空间点的位置 p坐标系：(x，y，p，t)来表示空间点的位置
3、地转风风速大小与水平气压梯度成正比，等压线越密 集，地转风越大；与纬度成反比，相同的水平气压梯 度力，高纬风小，低纬风大。风速相同，在低纬的等 高线应比高纬的等高线分析得稀疏些。
4、
地转风散度为零
51
5、地转平衡只能看成是一种近似关系，绝对的地转 平衡并不存在。
气象第一章 第一节大气概况
第一节 大气概况 第二节 气温 第三节 气压 第四节 空气水平运动--风 第五节 大气环流 第六节 大气湿度 第七节 大气垂直运动 第八节 云和降水 第九节 雾和能见度 第十节 船舶海洋水文气象观测
第一节 大气概况
基本概念和知识点：大气成分；大气污
染；大气垂直结构。
重点：大气中的易变成分及其作用；对流
（3）上层：离地面6km到对流层顶，中纬度地区上空盛 行西 风，风速随高度升高而增大，形成高空急流（风速 ≥30m/s），波状式的层流是该层的运动特点。
中层和上层 几乎不受摩擦作用，称为自由大气。对流 层顶：厚度约为1-2km，温度随高度呈等温或逆温状态。
2. 平流层（Stratosphere）：厚度：自对流层顶到大约55km。
4、城市污染监测的主要成分：总悬浮颗粒物，二氧化硫、氮 氧化物
5、产生酸雨的主要成分：二氧化硫 6、产生有毒光化学烟雾：氮氧化物和氢氧化物
总结：
1、对气温有影响：CO2，臭氧，水汽 2、吸收和放射长波辐射：CO2,水汽 3、唯一吸收紫外线：臭氧（O3) 4、产生温室效应：CO2 5、唯一一种在常温常压下能产生相变:水汽 长波辐射：地球大气辐射能量的95%集中在
最轻。湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度 的62.2％。大气中水汽含量范围在0～4％，它也是造 成云、雨、雪、雾等天气现象的主要物质条件。
3、杂质 1)、杂质：
悬浮在空气中的固体或液体微粒，主
要包括尘埃、烟粒、细菌、病毒、花粉和微 小盐粒等，悬浮在大气中的固体或液体颗粒， 又称为气溶胶粒子，包括水汽凝结物（水滴、 冰晶）、微小盐粒等。 2)、对大气的影响：
大气是可压缩气体，大气密度随 高度增加而迅速减少。
大气物理学复习资料
大气物理学复习资料第一部分名词解释第一章大气概述1、干洁大气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干结大气，也称干空气。
2、气溶胶：大气中悬浮着的各种固体和液体粒子。
3、气团：水平方向上物理属性比较均匀的巨大空气块。
4、气团变性：当气团移到新的下垫面时，它的性质会逐渐发生变化，在新的物理过程中获得新的性质。
5、锋：冷暖性质不同的两种气团相对运动时，在其交界面处出现一个气象要素（温度、湿度、风向、风速等）发生剧烈改变的过渡带称为锋。
6、冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。
7、暖锋：锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。
8、准静止锋：冷暖气团势力相当，锋面很少移动，有时冷气团占主导地位，有时暖气团占主导地位，使锋面处于来回摆动状态。
9、锢囚锋：当三种冷暖性质不同的气团（如暖气团、较冷气团、更冷气团）相遇时，可以产生两个锋面，前面是暖锋，后面是冷锋，如果冷锋移动速度快，追上前方的暖锋，或两条冷锋迎面相遇，并逐渐合并起来，使地面完全被冷气团所占据，原来的暖气团被迫抬离地面，锢囚到高空，这种由两条锋相遇合并所形成的锋称为锢囚锋。
10、气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升高而降低为正值。
11、气温T：表示空气冷热程度的物理量。
12、混合比r：一定体积空气中，所含水汽质量和干空气质量之比。
r=m v/m d13、比湿q：一定体积空气中，所含水汽质量与湿空气质量之比。
q=m v/(m v+m d)14、水汽压e：大气中水汽的分压强称为水气压。
15、饱和水汽压e s：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。
16、水汽密度（即绝对湿度）ρv：单位体积湿空气中含有的水汽质量。
17、相对湿度U w：在一定的温度和压强下，水汽和饱和水汽的摩尔分数之比称为水面的相对湿度。
18、露点t d：湿空气中水汽含量和气压不变的条件下，气温降到对水面而言达到饱和时的温度。
气象学 第一章__ 大气概述
到3日下午，新奥尔良 新奥尔良大街上几乎已经没有行人，仅剩 新奥尔良 下一些医务人员开始用手推车推走遇难者的尸体。曾经是非 常繁荣的这座城市在4天之内就成了一座名副其实的人间地 狱，到处是抢劫和强奸等不堪不目的景象，如今它已成为一 座空城和一个巨大的坟墓。 美国联邦紧急事务管理部门负责灾后重建的总监丹·克莱 格说，将新奥尔良市淤积的洪水排出可能需要6个月，然后 整座城市要“晾干”，这还需要3个月的时间。
发现过程
1987年代表19个组织和四个国家的大约150名 科学家和辅助人员聚会于智利的蓬塔阿雷纳斯，进行 了一项规模空前的研究，即机载南极臭氧实验。这项 实验表明1987年臭氧洞大小达到历史最大。这一发现 震惊了科学界。
形成机理
南极“臭氧洞”的成因目前尚无定论，其中最为 令人信服的当是污染物质学说。此外还有：美国宇航 局汉普顿芝利中心Callis等人提出南极臭氧层的破坏与 强烈的太阳活动有关；麻省理工学院的Tung等人认为 是南极存在独特的大气环境造成冬末春初臭氧耗竭， 根据大气动力学说，指出大量氯氟烃化合物的使用， 以及南极初春没有足够阳光产生大量氧原子，并因此 提出了不需要氧原子的循环机理。
冰点 摄氏温标 华氏温标 绝对温标 0 32 273 沸点 100 212 373 基点间隔 100 180 100 换算 C=5/9（F-32） F=9/5C+32 K=C+273
０摄氏度：1013.3Hpa时纯水的冰点 100摄氏度：1013.3Hpa时纯水的沸点
二．气压：
1．概念：单位面积上所承受的大气柱重量P=MG/A 2．气压单位：（标准大气压、帕斯卡、百帕、 mmHg） 标准大气压：0摄氏度、45度纬度、海平面的大气压 1标准大气压=760mmHg=1013.3Hpa
第一章：大气边界层概述1
YSU simulation
0.3
0.4
MYJ simulation
0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 OBS 3 SO2 concentration(mg/m )
ACM2 R=0.614
0.2
0.3
0.1
0.2
0.0
0.1
0.0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30
边界层气象学教程
研究内容
研究意义
大气边界层
研究方法
研究进展
高度(km) 3000
大气边界层？
atmospheric boundary layer
³³³
500 400 ³ ³ ³ 300 200 100 90 ³³³³
¨ ³ ³ +³ ¨ ³ ³ +³
³ ³ ³ km³ ¨ ³
80 70 60 50 40 30 20 ³³³ ÷ ³ +³ ¨ ³ ³³³³ ÷ ³³³ ³ -³ ¨ ³
280
282
Time
图1 三种边界层方案(YSU、MYJ和ACM2)模拟的与观测的 （a）西固二水厂和（b）兰州站的地面温度（2m）日变化对比 （b）兰州站（52889）
OBS YSU MYJ ACM2
1.2 51.2 02 51.2 05 51.2 08 51.2 11 51.2 14 51.2 17 51.2 20 51.2 23 61.2 02 61.2 05 61.2 08 61.2 11 61.2 14 61.2 17 61.2 20 61.2 23 71.2 02 71.2 05 71.2 08 71.2 11 71.2 14 71.2 17 71.2 20 7-2 3
地球大气概述
第一章大气由于引力作用而环绕行星的气体圈层叫做行星大气。
地球大气又简称大气(atmosphere)，地球上的整个空气层称为大气圈。
第一章大气大气的组成和垂直结构§1§2§3大气污染大气与农业退出§1 大气的组成和垂直结构大气的组成大气的垂直结构一二一. 大气的组成1.干洁大气:除去水汽及其它悬浮的固体和液体质粒的混合空气。
气体容积含量（%）分子量临界温度(℃)氮气78.08428.0134 -147.2氧气20.946 31.9988 -118.9 氩0.93439.948 -122.0二氧化碳0.03844.0099531.0臭氧0～7×10-847.9982 -5.0 表1. 干洁大气的主要成分干洁大气特点气体的组成成分比较稳定干洁大气是永久气体在气象学中，通常将干洁空气作为“单一”气体来处理，其分子量为28.966。
大气中几种主要气体简介）（1）氮气（nitrogen, N2大气中含量最大的气体成份，影响大气的密度、气压。
氮是生物体的重要组成元素，是肥料三要素之一。
在气象学中并没有特殊的作用。
（2）氧气（oxygen, O）2各种生命活动不可缺少的物质能吸收太阳辐射中的紫外线(ultraviolet, UV)，使到达地面的紫外线减少，同时影响大气的温度（3）臭氧(ozone, O 3 )生消原因：O 2───→O+O O+O 2 ───→O 3O 3+O ───→O 2+O 2臭氧的时空分布规律空间变化特点：10km以下含量很少，20～25km浓度最大，称为臭氧层（ozone layer)时间变化特点：随季节而变化，春季最大，夏季最小臭氧的作用能强烈地吸收太阳辐射中的紫外线（特别是对生物有很强伤害作用的波长小于0.29微米的紫外线）。
对人和地球上的生态系统起到了屏障和保护作用。
对高层大气有“加热”作用，使10至50km高度的气层温度增高。
臭氧洞(ozone hole──一个重要的环境问题80年代初，在南极大陆发现了臭氧含量明显减少的大片区域，称为臭氧洞。
大气的组成和结构
1 对流层
➢ 对流层集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽。 ➢ 对流层大气热量的直接来源主要是空气吸收地面发出的长
波辐射，靠近地面的空气受热后热量再向高处传递。 ➢ 对流层中，水汽和二氧化碳对大气温度变化的影响最大。
2020/6/15
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第一章 大气的组成和结构
第一节 大气组成 第二节 大气结构 第三节 空气状态方程 第四节 标准大气
地球大气
地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球重 力作用，围绕地球占有一定的空间，称为地球大气，简称大 气 （Atmosphere）。
大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的天气 （Weather）现象。
对流层三大重要特对征流层：的三个主要特点：
气温随着高度的增高而降低 具有强烈的对流和湍流运动 各气象要素水平分布不均匀
因为大气不能吸收太阳短波辐射，但地 面能吸收太阳辐射而升温并放出长波辐 射，大气主要通过吸收地面的长波辐射 低层和空通气过由对于流从、地湍面流得等到方热式量从使地之面受吸热收上热升， 高层量气冷才象空能要气升素下温水沉，平，因分从而布而越不造接均成近匀对地。流面层的内大存气在得强 烈的到由垂的于直热各混量地合越纬作多度用，和。造地热成表带对性地流质面层的温的差度气异高温，随地垂高面直 混合度上能升空到高空很而气高降在高低水度。平，方对向流上层具顶有高不度同高物；理极属地 地度面低性从温。，而度温产低、生，压各垂、种直湿天混等气合要过作素程用水和弱平天，分气对布变流不化层均。顶匀高，
T1
北Y 东X
二、大气垂直分层结构
大气层状结构：
对流层（Troposphere） 平流层/同温层（Stratosphere） 中间层（Mesosphere） 暖层/电离层（Thermosphere） 外逸层（Exosphere）
第1章大气的组成和结构-文档资料
吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气温度；
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第二节 大气结构
1、大气垂直分层依据
2、大气分层及各层特征
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一、大气垂直分层的依据——气温垂直递减率
气温垂直递减率的定义：
∆T ∆Z
γ= –
∆ T 为温度变化量
∆ Z 为高度变化量
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试验数据和空气动力数据。
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标准大气主要特性：
由国际民航组织(ICAO)统一采用的30公里以下标准大气的主要数据是： 1、干洁大气，垂直方向上成份（各种气体的比例）不改变，平均分子 量为28.9644； 2、具有理想气体的性质；
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对流层三大重要特征：
温度随高度升高而降低。 气温、气压、湿度水平分 布不均匀。
空气有强烈的垂直混合。
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2、平流层
在对流层的顶部直到 55km，气流运动相当平衡，而 且主要以水平运动为主，故称 为平流层（Stratosphere）。
平流层顶的气压约1hPa。
二氧化碳含量分布特点：
工业区多、农村少 同一地区冬季多、夏季少 夜间多、白天少 阴天多、晴天少
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2、水汽
水汽在大气中所占的比例很小，仅0.1% ~ 3%，却是大 气中最活跃的成分。水对于地球上生命的意义。
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2、水汽
水汽的分布： 大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少： 约50%的水汽集中在约2km以下，约大于 90%的水汽集中在5km以下。99%的水汽集中在 对流层。
第一章 地球大气的成分及分布
地球大气的演化 可分为原始大气、 次生大气(还原大 气)和现代大气(氧 化大气) 三个阶段。
（1）原始大气
• 原始大气以宇宙中最丰富的轻物质H2、He和CO 为主。
• 在太阳风和地球升温作用下, 原始大气逐渐向宇 宙空间膨胀并逃逸散失。
• 估计在45亿年前或晚些时候, 地球上是没有大气 的。
距金星地面三四十公里高空 密布着浓硫酸滴组成的浓云 雾。
金星
金星大气的温度是随高度下降 的：表面温度约达750K，在 0～60km高度内迅速降低到 300K；60km以上下降缓慢， 68km以上温度接近不变，达到 200K左右。 金星大气的运动激烈, 60多公 里高空的风速约达100m/s（地 球表面风速大于33 m/s已是台 风）, 且闪电和雷暴现象频繁。 太阳辐射强，温度高, 水和二 氧化碳只能以气态存在。 二 氧化碳有强烈的温室效应， 再加上浓密云层不能散热, 使 金星表面的温度越来越高， 最后平衡在750K左右, 并且没
τ M M
FR
• 其中M为这种成分的总质量，F是向大气的 输入速率(包括源和化学转化)，R是消失速 率(因沉降、化学转化和逃逸)。
我们主要关注的是90公里以下的匀和层，特别是对流层大气内空气的成 分。由表可见，氮、氧、氩三种气体就占了空气容积的99.66%，如果 再加上二氧化碳，则剩下的次要成份所占的容积是极微小的。
式中p、V、T、m和n分别是混合气体的压强、容积、温度、 质量和摩尔数，R*是摩尔气体常数，M 是平均摩尔质量，R 是混合理想气体的比气体常数。M 平均摩尔质量为
M
m n
m
mi 1 Mi
( mi 1 ) m Mi
式中容m积i及百M分i 比是计第算i种的气公体式的为质量和摩尔质量。也可以导出用
气象学复习重点
复习思考题第一章大气概述1.大气中臭氧,二氧化碳,水汽在气象学上的意义。
臭氧能大量吸收紫外线,使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布；同时,臭氧层的存在也使地球上的生物免受过多太阳紫外线的伤害，对地球上生物有机体生存起了保护作用。
二氧化碳是植物进行光合作用制造有机物质不可缺少的原材料，它的增多也会对提高植物光合效率产生一定影.二氧化碳是温室气体，它能强烈吸收和放射长波辐射,对空气和地面有增温效应。
水汽能强烈吸收长波辐射,参与大气温室效应形成，对地面起保温作用。
大气中水汽含量多少，影响云雨及各种降水，对植物生长发育所需水分有着直接影响，最终影响到植物及农作物的产量。
2.大气垂直分层的依据是什么.各层的主要特点有哪些。
依据：世界气象组织根据大气温度和水汽的铅直分布、大气的扰动程度和电离现象等不同物理性质,把大气分为五层.特点：对流层是靠近地表的大气最底层,气温随高度增加而降低，空气具有强烈的对流运动,气象要素水平分布不均匀。
平流层位于对流层顶到距地面约50～55km的高度，气温随高度的上升而升高，空气以水平运动为主，水汽含量极少。
中间层是从平流层顶到距地面85km左右的高度，气温随高度的增加迅速降低,有空气的垂直运动，几乎没有臭氧存在。
热成层又称暖层，位于中间层顶至500km左右，气温随高度的增加迅速升高，大气处于高度的电离状态。
散逸层是大气的最高层，又称外层,气温随高度的增加很少变化.3.名词解释：饱和水汽压、相对湿度、露点、饱和差.饱和水汽压：在温度一定情况下,单位体积空气中的水汽含量是有一定限度的，如果水汽达到此限度，空气就是饱和状态，这时的空气称饱和空气.饱和空气产生的水汽压力称为饱和水汽压，它是温度的函数.相对湿度:空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值。
露点温度:当空气中水汽含量不变，且气压一定时，使空气冷却到饱和时的温度称露点温度.饱和差:在一定温度下,饱和水汽压与实际空气中水汽压之差称为饱和差.它表示实际空气距离饱和的程度.4.饱和水汽压和相对湿度与温度有何关系。
第一章 地球大气的成分及分布
地球大气的演化 可分为原始大气、 次生大气(还原大 气)和现代大气(氧 化大气) 三个阶段。
（1）原始大气
• 原始大气以宇宙中最丰富的轻物质H2、He和CO 为主。
• 在太阳风和地球升温作用下, 原始大气逐渐向宇 宙空间膨胀并逃逸散失。
• 估计在45亿年前或晚些时候, 地球上是没有大气 的。
1.1.2 地球大气的演化
在太阳系形成过程中各个类地行星大气的形成遵循同样的规律, 可 推断出行星地球大气的主要化学成分。
估计地球形 成已有46亿 年的历史。
多种学说，一个共 识：大气是地球组 合系统中的一部分， 即由气圈、水圈、 岩石圈和生物圈组 成的地球系统是相 互联系的，物质是 可以互相转化的， 而且大气仅是其中
3)地球大气又是没有确定上界的
可以人为的规定大气上界
1)若以极光或流星辉迹出现的高度定义大 气上界，高度大约在地表面以上1000～ 1200km；
2)若按现代卫星运行轨道衰减的速率推测， 大气上界约在2500～3000km的高空。
本章首先简单介绍行星大气的状况，目的是为有利 于以全面的和发展的眼光探讨地球大气的现状和演 化。 考虑到人们对生存环境和全球气候变化的日益关注， 本章也简单介绍了地球大气微量成分的源、汇、浓 度变化及循环过程，其中重点是二氧化碳和臭氧。 本节中将分三部分来讨论地球大气，即：多种气体 成分组成的干空气、水（可处于气、固、液三态中 之一态）及悬浮的气溶胶粒子。
火星：
• 1）质量很小, 大气很稀薄，日夜温差高达100K。 • 2）主要大气成分是二氧化碳, 还有少量氮和氢。 • 3）火星一直是人类感兴趣的星球之一。1999年
3月，美国航空航天局的火星全球巡视计划在 寻找火星水方面取得重大进展，通过轨道相机 进行高分辨率成象探测，看到了干枯的河床和 两大片曾经是海的平坦低地，从而推测火星上 曾经有过大量的水。
气象学复习题(1~9章)
第一章地球大气1、大气是由干洁大气、水汽和液态和固态微粒组成的混合物。
2、什么是干洁大气？干洁大气的主要成分是氮、氧和氩。
3、高层大气中的臭氧主要是在太阳紫外辐射作用下形成的，大气中臭氧浓度最大的高度是20~30km 。
4、大气中的臭氧具有什么作用？5、大气中二氧化碳浓度白天、晴天、夏季比黑夜、阴天、冬季小。
大气中的二氧化碳具有什么作用？6、列举大气中水汽的重要作用。
7、列举大气中气溶胶粒子的重要影响。
8、根据大气物理性质的垂直分布，可将大气从低到高依次分为对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。
9、对流层大气有哪些主要特点？10、为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？第二章辐射1、名词解释辐射强度、可照时数、光照时间、太阳常数、太阳高度角、大气质量数、地面有效辐射、地面净辐射、光合有效辐射2、理解基尔霍夫定律、斯蒂芬-波尔兹曼定律和维恩位移定律。
3、太阳高度角的影响因素。
正午太阳高度角的计算。
分别计算春分日、夏至日和冬至日广州、上海和北京的正午太阳高度角。
（广州：23︒N，上海：31︒N，北京：40︒N）4、北半球昼长的变化规律。
北半球日出日落太阳方位角的变化规律。
5、光照时间与可照时数的区别和联系。
6、大气对太阳辐射的减弱作用有吸收、散射和反射。
影响大气对太阳辐射减弱作用的因素有大气质量数和大气透明系数。
7、大气对太阳辐射的吸收具有选择性的特性，其吸收光谱主要是紫外线和红外线。
8、解释晴朗的天空呈蓝色，旭日和落日呈橘红色的原因。
9、到达地面的太阳总辐射强度取决于太阳高度角、大气质量数和大气透明系数。
太阳高度角如何影响到达地面的太阳辐射强度？10、太阳辐射能主要集中在波长 150~400nm之间，其中，可见光区的能量占总能量的 50% ，红外线占 43% ，紫外线占 7% 。
11、什么是温室气体？大气中的温室气体主要有 CO2、H2O、CH4等。
12、影响地面有效辐射的因素有地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。
气象学 第一章 大气
臭氧的时空分布规律
空间变化特点： 10km以下含量很少，20～25km浓度最大，称 为臭氧层（ozone layer)
纬度变化特点： 从赤道向两极增加
时间变化特点： 随季节而变化，春季最大，夏季最小
臭氧的作用
能强烈地吸收太阳辐射中的紫外线B、C 波段，保护了地球上的生命。
对高层大气有“加热”作用，使10至 50km高度的气层温度增高。
1.气温随高度很少变化 2.空气非常稀薄 3.空气质点的运动速度很快，可逃逸 到星际空间
二、大气污染(pollutant in the atmosphere)
大气中的污染物质：
定义： 由于人类活动或自然过程，使局部、甚至全
球范围的大气成分发生对生物界有害的变化。
分布： 垂直:主要集中在3km以下的低层大气中；
臭氧洞(ozone hole）
产生原因：人类活动释放的大量含氯氟 烃（CFC），对臭氧层有破坏作用。
CFC在高层带电粒子的作用下会离解出氯离子Cl- ， 而Cl-在以下过程中可起催化作用：
O3+O Cl- O2+O2
臭氧层破坏所造成的后果
由于缺少臭氧层的屏障作用，大量对人类和其它生 物有害的太阳紫外线可以到达地面，对生物产生严 重的伤害。
世纪工业革命前，全球平均大约为280ppm，2006年底 创新高381.2ppm，比前一年上升了0.53%；2007年底， 383ppm，比前一年增加0.5% ；2008年底，385.2ppm； 2009年底，386.8ppm。
大气中CO2浓度的年变化
夏威夷1992年至2001年平均二氧化碳浓度的年变化曲线
二次污染物： 进入大气的一次污染物互相作用或与大气
正常组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的 参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。
天气学原理和方法
天气学原理和方法第一章大气运动的基本特征1、大气运动受什么定律支配？质量守衡、动量守衡和能量守衡定律2、影响大气运动的真实力有哪几种？气压梯度力、地心引力、摩擦力。
3、影响大气运动的视示力（外观力）有哪几种？惯性离心力、地转偏向力。
4、气压梯度力的方向？气压梯度力的大小与气压梯度和空气密度有什么关系？方向指向—▽P 的方向，即由高压指向低压的方向；气压梯度力的大小与气压梯度成正比，与空气密度成反比。
5、地转偏向力的向量表达式？? ? ? A ? ?2? ? V 6、地转偏向力的几个重要特点？（1）地转偏向力A 与Ω 相垂直，而Ω 与赤道平面垂直，所以A 在纬圈平面内；（2）地转偏向力A 与V 相垂直，因而地转偏向力对运动气块不作功，它只能改变气块的运动方向，而不能改变其速度大小。
（3）在北半球，地转偏向力 A 在V 的右侧，南半球，地转偏向力A 在V 的左侧。
（4）地转偏向力的大小与相对速度的大小成比例。
当V=0 时，地转偏向力消失。
7、连续方程的表达式：P19 ?? ?t ? ? ? ( ?V ) ? 0 1 8、尺度分析是针对某类运动估计基本方程各项量级的一种简便方法。
通过尺度分析，保留大项，略去小项，可以使方程得到简化。
9、气象学中的静力方程表达式？P26 0?? 1 ?p ?g ? ?z 10、什么是重力位势？P28 单位质量的物体从海平面上升到高度Z 克服重力所作的功。
位势的单位是焦耳/千克。
11、为什么应用等压面图比用等高面图要方便？P30 因为在等高面上计算水平气压梯度力时，只知道气压梯度还不够，还必须知道该处的空气密度才能计算，而在等压面上计算时，只要根据等位势线计算位势梯度即可，不必考虑密度的大小，所以用高空各层等压面上的位势梯度就可以比较各层上的水平气压梯度力的大小。
而用等高面时，则各层的水平气压梯度力就不能作简单的比较。
因此，应用等压面图比用等高面图要方便得多。
12、什么是地转风？在水平方向上满足地转偏向力和气压梯度力平衡的风称为地转风。
第一章 大气的状态及其运动
递）
平均气温垂直递减率 ≈0.65℃/100m
n 2. 几乎所有天气均发生在此层，如：云、雾、 降水等，气温、湿度的水平分布很不均匀
n 3. 空气具有强烈的垂直混合
等温层和逆温层
= 0时称为等温层， ＜0时称为逆温层。
2、平流层
1.定义：从对流层顶上（厚度为几百到一两公里。） 到大约55Km高度的气层 。
• 当气块作垂直运动时，绝热变化 是主要的。
（三）局地气温的变化
由于太阳辐射强度的年变化和日变化特点，使得局地气温
具有日变化和年变化，一日之中具有周期变化，有个最高 值和最低值，早晨日出最低值，正午后2小时最高值。 １.局地气温的周期变化
日较差---一日中气温最高值与最低值之差 年较差---最热月的平均温度与最冷月的平均温度之差 。 日较差的大小与纬度、季节、地表性质和天气状况等因素 有关。一般低纬度大于高纬度，夏季大于冬季、陆地大于 海洋、晴天大于阴天。年较差最低值在大寒前后，最高值 在大暑前后，它的大小与纬度和海陆分布有关，一般高纬 大于低纬，陆地大于海洋。
三种温标的关系
摄氏度与华氏度的换算：
F 9 C 32 5
C 5 ( F 32 ) 9
（二）气温变化的基本方式
• 1.气温的非绝热变化 • 2.气温的绝热变化
1.气温的非绝热变化
非绝热变化： 指空气块通过与外界的热量交换 而产生的温度变化 ，交换方式主要有
辐射、乱流、传导和水相变四种。
不同温度、气压下的γm值（℃/100m）
t
γm -20 -10
0 10 20
p
1000 0.86 0.76 0.63 0.54 0.44
700 0.81 0.69 0.56 0.47 0.38
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B） 第二阶段：次生大气：二氧化碳、甲烷、氮、水汽、硫化氢和氨等
C） 第三阶段：现代大气：干洁大气（氮、氧、氩、二氧化碳等） 、水汽 气溶胶粒子
二、大气的组成
H2O紫外线H2↑+O2↑, 从此地球上有了极微量O2 并参与了生命的起源。
H2O+CO2 叶绿素 (CH2O)n+O2↑, 产生出更多的O2
clo+o
cl+o2
clo+o2,
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气
微量气体：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等温室气体
温室气体，对 太阳辐射吸收很少， 但却能强烈吸收地 面放射的长波辐射， 同时又向周围空气 和地面放射长波辐 射，所以有使地面 和空气增温的效应
第一节大气的组成
二、大气的组成
20km以上含量显著减小
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气：不含水汽、液体和固体杂质的大气。
含量占整个大气的99.97％。干洁空气的分子量是28.97
► 二氧化碳（CO2）：
❖ 作用： ✓ 绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。
✓ CO2对太阳短波辐射几乎是透明的，而强烈吸收长波辐 射（地面辐射，大气辐射）使地面保持较高的温度，产 生“温室效应”。
二、大气的组成
（一）干洁大气
► 臭氧（O3）：
❖ 作用：
✓ 太阳辐射中波长短于0.28微米的紫外线被臭氧全部吸 收，0.28-0.32微米的中波段部分吸收，长波段则完全不 吸收，保护地面的生物免受过多紫外线的伤害，少量的 紫外线，具有杀菌作用。
✓ 对紫外线有着极其重要的调控作用。
✓ 对高层大气有明显的增温作用。
✓ 空间变化： 水平：由赤道向两极增加。
主要分布在： 10～50㎞高度的 平流层大气中， 极大值在20～25 ㎞高度之间。
垂直： 55～60km，含量极少。 20～25km，达最大值，形成臭氧层； 12～15km以上，含量增加特别显著； 从10km向上，逐渐增加； 近地面，含量很少；
第一节大气的组成
❖ 年代变化： ✓ 1800年为260－ 285ppm ✓ 1984年为345ppm ✓ 1998年为365ppm
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气：不含水汽、液体和固体杂质的大气。
含量占整个大气的99.97％。干洁空气的分子量是28.97
► 臭氧（O3）：
❖ 时空变化： ✓ 时间变化：最大值出现在春季，最小值出现在夏季。
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
本章主要讲述：大气圈概述
水圈、陆面、冰雪圈、生物圈部分（自学 ）
第一章 大气
第一节 大气的组成 第二节 大气的状态 第三节 大气的垂直结构 第四节 大气与农业
第一节大气的组成 一、大气形成
一般认为，今天的地球大气是经过原生大气、次生大气 和现代大气三个阶段演变而成的。
人造的氟氯碳化物（CFCs）污染了大气，已经证实是臭氧洞
形成的主要原因。
紫外
CFCs Cl
带有自由基的ClO非常活泼，若与同样活泼的氧原子反应，
便生成氯原子和较安定的氧分子：
而这个被释放出来的氯又可以再和臭氧反应，因此氯一方面 能够不断的消耗臭氧，同时却又能在反应重生。据估计，一
个氯原子能使十万个臭氧分子反应消失。 Cl+o3
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。太阳辐射是这个系统的能源。在太阳辐射 的作用下，气候系统内部产生一系列的复杂过程，这些过程 在不同时间和不同空间尺度上有着密切的相互作用，各个组 成部分之间，通过物质交换和能量交换，紧密地结合成一个 复杂的、有机联系的气候系统。
第一节大气的组成
二、大气的组成
第一节大气的组成
二、大气的组成
1.干洁大气：不含水汽、液体和固体杂质的大气。
含量占整个大气的99.97％。干洁空气的分子量是28.97
► 氮气（N2）：
❖ 存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。
❖ 作用：是有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原料。
❖ 特点——最多气体 ；生命体重要成分 ；不活跃气体 ；豆
高层大气（90km以上）：氮、氧原子。
第一节大气的组成
二、大气的组成干洁大气大 气 的 组 Nhomakorabea水汽 成
大气气溶 胶粒子 固体、液 态的杂质
氮气 氧气 CO2 O3 稀有气体
第一节大气的组成
二、大气的组成
大气特点：物质有三态
气态：水汽、氮气、氧气等。 液态：水滴、溶液滴。 固态：冰晶、悬浮的杂质。
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气：不含水汽、液体和固体杂质的大气。 含量占整个大气的99.97％。干洁空气的分子量是28.97
► 二氧化碳（CO2）：
❖ 来源：
✓ 生物的呼吸、化石燃料的燃烧、有机物质的燃烧和 分解、火山喷发作用等。
❖ 空间变化：
✓ 水平：城市大于农村； ✓ 垂直：0～20km，含量最高；
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气
2000年9月南极臭氧洞
❖1995年臭氧空洞是77天； ❖1996年增加到80天； ❖1998年时间超过了100天；
►相当于3个澳大利亚 ►这种变化足以使皮肤癌的 病例大幅增加
第一节大气的组成
二、一大气的组成
（一）干洁大气
► 臭氧空洞的形成原因（O3）：
（一）干洁大气
科植物养料. ❖ 自然条件下,氮气只能通过闪电雷暴作成形成,通过降水过程 被植物和土壤吸收利用。
第一节大气的组成
二、大气的组成
1.干洁大气：不含水汽、液体和固体杂质的大气。
含量占整个大气的99.97％。干洁空气的分子量是28.97
► 氧（O2）：
❖ 作用：
✓ 是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体； ✓ 积极参与大气中的许多化学过程； ✓ 对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。
O3的形成过程：O2 紫外线 O＋O ，O2＋O → O3 闪电
第一节大气的组成
二、大气的组成
低层大气（0－90km)：干洁空气、水汽、气溶胶粒子。
主要成分是氮、氧、氩、还有微量的惰性气体（氖、 氪氙及氦）等之间大致保持固定的比例，基本上不随时间、 空间变化，称为常定成分。
其它的一些气体在大气中所占的比例随 时间、地点 而变，称为可变成分。