大气物理
大气的基本物理性质
⼤⽓的基本物理性质⼤⽓的基本物理性质时间:2013-10-17 11:09 来源:未知作者:地理教师责任编辑:地理教师--------第三节⼤⽓的基本物理性质⼀、主要的⽓象要素定性或定量描述⼤⽓物理现象和⼤⽓状态特征的物理量（meteorological elements）。
它们包括太阳辐射、温度、湿度、⽓压、云、降⽔、蒸发、能见度和各种天⽓现象等。
其中以温度、⽓压、湿度和风最为重要。
⽓象要素表征着⼤⽓的宏观物理状态，是⼤⽓科学研究的基础。
（⼀）⽓压1．⽓压的定义⼤⽓压强的简称，从观测⾼度到⼤⽓上界，单位⾯积上垂直空⽓柱的重量。
⽓压常⽤的单位是百帕（hpa）,或以⽔银柱⾼度的毫⽶（mm）数、厘⽶（cm）数表⽰。
⼀个标准⼤⽓压：国际上规定，温度为0℃，纬度为45°的海平⾯上，760mm⽔银所具有的压强称为⼀个标准⼤⽓压。
2．⽓压单位的换算在国际单位制中，压强的单位是帕斯卡（Pa）。
1帕斯卡＝1⽜顿/平⽅⽶，所以，1个标准⼤⽓压＝101325N/m2＝101325Pa ＝1013.25hpa≈1000hpa⽓象学上以前曾⽤毫巴作为⽓压的单位，1mb＝1000达因/平⽅厘⽶，因1帕斯卡＝10达因/平⽅厘⽶，所以1mb＝100帕斯卡＝1百帕（hpa）,1⽜顿＝105达因。
1mb＝1hpa⼀个标准⼤⽓压＝760mmHg＝1000hpa 1mmHg＝4/3hpa可以由式mg/4лR2容易地计算出地球表⾯的平均⽓压。
式中的m为⼤⽓的总质量5.13×1018kg，g为平均重⼒加速度9.8m/s2，R为地球的平均半径，地球表⾯上的平均⽓压为：105pa＝1000 mb＝1000hpa（⼆）湿度1．湿度的定义表⽰物体潮湿程度的物理量。
表⽰空⽓潮湿程度的物理量称为空⽓湿度。
2．湿度的表⽰⽅法⑴⽔汽压（e）⼤⽓中⽔汽所产⽣的分压强称为⽔汽压。
和⼤⽓压强⼀样，⽔汽压也⽤mmHg为单位，在国际单位制中也采⽤帕斯卡为单位。
大学大气物理知识点总结
大学大气物理知识点总结一、大气的组成地球的大气由多种气体组成，包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳、氩气等。
其中，氮气占据了大气的78%，氧气占据了21%，水蒸气占据了0-4%，二氧化碳、氩气等稀有气体的含量很低。
这些气体通过物理和化学过程相互作用，形成了大气层的稳定结构。
大气中的水蒸气是影响天气和气候的重要因素之一。
水蒸气的含量会随着温度、湿度等因素的变化而发生变化，从而影响大气的密度、压强等。
同时，水蒸气还会通过凝结和降水等过程，对大气运动和地球气候产生重要影响。
二、大气运动大气运动是指大气层内空气的运动和变化。
大气层内的运动主要是由于地球的自转和日照等自然因素的影响。
通过大气运动，大气能够输送热量、水汽等物质，在地球表面形成风、云、降水等现象，对地球气候和环境产生重要影响。
大气运动包括大尺度的环流和小尺度的局地风等。
大尺度的环流是指大气层内的大规模运动，包括赤道附近的热带风暴、北极附近的极地环流等。
而小尺度的局地风则是指在地表上的局部风速变化。
大气运动的规律是气象学和大气物理学研究的重要内容之一。
通过对大气运动规律的研究，可以更好地理解和预测天气、气候等现象，为人类生产和生活提供重要的依据。
三、大气层的特点大气层是地球表面以上的气体层，它具有一些独特的特点和结构。
大气层的结构可以分为对流层、平流层、中间层、热层和电离层等。
每个大气层都有不同的特点和功能，对地球的气候和环境产生着重要影响。
对流层是地球大气层的最底层，高度大约为8-18公里。
这一层的特点是温度随着高度的增加而减小，湿度变化较大，大气运动较为活跃。
对流层的地表风、云层、降水等现象都与地球的气候和环境密切相关。
平流层位于对流层之上，高度大约为18-50公里。
这一层的特点是温度随着高度的增加而增加，大气运动较为平稳，大气密度逐渐减小。
平流层对地球的外界辐射和宇宙射线等有一定的屏蔽作用，为地球的生物和人类活动提供了一定的保护。
中间层、热层和电离层则位于平流层之上，高度分别为50-80公里、80-550公里、550公里以上。
大气物理学基础知识
大气物理学基础知识大气物理学是一门研究地球大气现象的科学。
它主要研究大气的物理特性、活动、变化和影响因素等方面，并涉及气象学、物理学、化学和地质学等多个学科。
下面就大气物理学的基础知识进行一些探讨。
一、大气组成地球大气主要由氮(N2)和氧气(O2)组成，二者占据了大气中的绝大部分。
此外，其他成分还包括氢(H2)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氖(Kr)、氙(Xe)、气态水(H2O)和温室气体等，它们的存在对于大气物理学的研究具有重要意义。
二、大气结构大气的结构分为四层，自地球表面向上分别为对流层、平流层、中间层和热层。
对流层即人们所说的大气层，它从地球表面向上延伸约16公里，这一层的温度逐渐降低。
平流层位于对流层之上，这里温度逐渐升高，高度达到60千米以上。
中间层是连接平流层和热层的过渡层，这里的温度在-60到0℃之间。
热层位于大气层最高处，高度达到100千米以上，这里的温度非常高，甚至能够使气体变成离子。
三、大气运动大气系统的运动有大尺度和小尺度之分。
大尺度运动像气流和风一样，可以覆盖数百公里到几千公里的范围，与全球气候和天气有密切关系。
小尺度运动则主要研究雷暴、涡旋和涡流等现象，它们通常比大尺度运动时间和空间尺度更小。
四、大气辐射和温室效应大气中的辐射产生于太阳射线的入射和地球的自然热辐射。
对于太阳辐射，大气吸收了其中的紫外线、可见光和近红外线；对于自然热辐射，大气吸收了其中的远红外线。
大气中温室气体的存在可以吸收和辐射这些辐射，同时也使得地球表面的温度升高，形成了温室效应。
温室效应也是大气物理学研究的重要内容之一。
以上就是关于大气物理学的一些基础知识的介绍。
大气性质和大气活动对于我们的生活和工作都有着深刻的影响，因此了解大气物理学的基础知识也是必要的。
气象学中的大气物理学和大气化学
气象学中的大气物理学和大气化学气象学是一门研究大气环境和天气变化的学科，它主要涉及到大气物理学和大气化学两个方面。
在这篇文章中，我们将对这两个方面进行深入探讨。
一、大气物理学大气物理学是研究大气环境的运动、热力学和动力学特性的学科。
它主要研究大气的温度、压力、湿度、风力等参数以及它们之间的关系。
大气物理学中最基本的概念是大气层，它是指从地球表面到大气的最高点之间的那一部分大气。
大气层可以分成若干个不同的层次，其中最底层是对人类最重要的，也是人们居住和工作的层次。
这个层次被称为对流层，它的厚度大约为10至15公里。
大气物理学中的另一个重要概念是大气循环。
大气循环是指大气中水汽、气体和气溶胶在不同地区和高度之间发生的流动。
这种流动形成了大气的环流系统，它是一个由多个环流组成的复杂系统。
这个系统的形成和运动方式是受许多因素影响的，包括太阳辐射、地球的自转、地球表面的地形和大气中的气体成分等。
大气物理学还研究风、气旋和台风等现象，它们对人类活动产生着重大的影响。
例如，强热带气旋可以造成巨大的破坏，而气温变化会对人类的生产和生活造成很大的影响。
二、大气化学大气化学是研究大气的化学成分及其在大气中的地球化学过程和作用的学科。
大气化学主要涉及到大气中的气态化学反应、大气有机化学、大气生物化学以及大气中化学物质的分布和迁移等。
大气化学主要研究大气中的气体、电离、化学反应等方面。
例如，大气中的氧、氮、氢、二氧化碳等气体成分的化学反应对大气的化学特性和气体分布等有着重要的作用。
此外，大气中也存在着许多有机物和无机物，这些物质将会对人与环境产生潜在的威胁。
大气化学在人类活动中也扮演着重要的角色。
例如，工业排放和交通尾气等都会大量释放大气污染物，这些污染物不仅会对大气本身产生影响，还会影响人类健康和生产活动。
此外，一些化学物质在大气中的迁移和分布也成为科学家们研究的重点。
总之，大气物理学和大气化学分别研究了大气环境的运动和化学特性，它们在人类活动中都扮演着重要的角色。
大气物理学(大气科学的一个分支)
大气物理学和大气科学其他分支有紧密的联系，如大气物理过程受到天气背景的制约，同时大气物理研究和 探测的结果，又广泛用于天气分析和预报，所以它和天气学关系密切；云动力学是大气物理学和大气动力学结合 的产物；大气物理学的许多内容涉及对气候变化的研究；大气物理学是大气探测和应用气象学的基础，而这两个 学科的发展，又丰富了大气物理学的内容。例如大气物理为气象雷达观测提供原理依据，而雷达的气象信息则为 研究大气物理过程提供了丰富的资料。
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研究方向
1．天气动力学、数值模式及模拟分析 2．气候动力学及气候变化和预测 3．热带天气学、海—气相互作用和季风 4．中小尺度天气学和暴雨研究 大气声学5．云雾物理学及气溶胶6．卫星遥感学及其应用 7．大气光学探测及应用 8．大气边界层物理学及下垫面过程 9．污染气象学 10．雷电物理学和雷电探测 11．中层大气物理和化学
特点
云图大气声学、大气光学，大气电学和无线电气象学，是研究大气中声、光、电的现象和声波、电磁波在大 气中传播的特性；雷达气象学研究用气象雷达探测大气的原理和方法，及其在天气分析预报、云和降水物理中的 应用；大气辐射学研究辐射在地球大气系统内的传输转换过程和辐射平衡；云和降水物理学研究云和降水的形成、 发展和消散的过程；大气边界层物理研究受地面影响较大的大气低层的温度、湿度、风等要素的水平和铅直分布， 大气湍流和扩散，水汽和热量传输等；平流层和中层大气物理学研究对流层顶(10公里左右)到80～90公里大气层 中发生的物理过程。大气过程常是多因素综合作用的结果，故大气物理诸方面常常相互联系，如大气电学同云和 降水物理学都研究雷暴。既各有侧重，又紧密相关。
大气物理知识点总结
大气物理知识点总结大气物理是研究大气运动、气象现象和大气环境的学科。
它涉及了大气的结构、运动规律、热力学和动力学过程等多个方面。
在现代大气物理研究中，人们不仅仅关注天气预报和气候变化，还涉及到了空气污染、天然灾害等问题。
下面将对大气物理的一些重要知识点进行总结。
大气的成分和结构大气是地球表面上的气体层，由各种气体组成。
主要成分包括氮气（78%）、氧气（21%）、稀有气体（1%）、水蒸气（变化范围大）等。
大气主要分为四层：对流层（最底层）、平流层、中间层和外部层。
大气的运动规律大气运动包括垂直运动和水平运动。
垂直运动主要是对流运动和垂直运动。
而水平运动则包括风、地转风、切向速度、螺旋速度、地面风、垂直风等。
大气的热力学过程大气中的热力学过程包括气体的热胀冷缩、热传导、对流传热、辐射传热等。
这些过程对大气的热力学结构和气候有着重要的影响。
大气的动力学过程大气中的动力学过程主要包括了地球的自转和公转、大气的环流、热带气旋、高空急流、地理风等。
通过这些过程，可以了解大气的轨迹和运动规律。
大气现象大气现象主要包括天气、云、雨、雪、冰雹、雾、霾、龙卷风、飓风、台风、雷电、飞沙走石等。
这些现象对人类的生活和生产有着重要的影响。
气象预报气象预报是利用大气物理的知识对气象现象进行预测和预报。
它可以帮助人们更好地安排生活和工作，预防天气灾害等。
气候变化气候变化是指地球气候系统长期的变化。
它包括了气温、降水量、风向等的变化。
近些年来，由于人类活动的影响，气候变化已成为一个重要的全球性问题。
空气污染空气污染是指大气中出现的污染物质，包括了颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等。
空气污染对人类的健康、环境等都具有严重的影响。
天然灾害天然灾害包括了台风、龙卷风、地震、洪水、干旱等。
它们对人类的生产和生活造成了很大的损失。
在大气物理研究中，人们不断地深入探索大气的奥秘，致力于提高气象预报的准确性、探索气候变化的规律、减少空气污染和防范天然灾害。
大气物理学笔记
大气物理学笔记一、大气的组成与结构。
1. 大气组成。
- 干洁大气：主要由氮气（约占78%）、氧气（约占21%）、氩气（约占0.93%）等组成。
这些气体在大气中的比例相对稳定，对大气的物理和化学性质有着重要影响。
- 水汽：是大气中含量变化最大的成分，其含量在0 - 4%之间。
水汽是天气现象形成的重要因素，如云、雨、雾等的形成都离不开水汽。
- 气溶胶：包括固体和液体微粒，如灰尘、烟雾、海盐等。
气溶胶对太阳辐射有散射和吸收作用，还可以作为云凝结核影响云的形成和降水过程。
2. 大气结构。
- 对流层。
- 高度：低纬度地区平均为17 - 18千米，中纬度地区平均为10 - 12千米，高纬度地区平均为8 - 9千米。
- 特点：气温随高度递减，平均递减率约为6.5℃/千米；空气具有强烈的对流运动，这是由于地面受热不均引起的；集中了大气质量的约3/4和几乎全部的水汽和杂质，天气现象复杂多变。
- 平流层。
- 高度：从对流层顶到约50千米的高度。
- 特点：气温随高度增加而升高，这是因为平流层中有臭氧层，臭氧吸收太阳紫外线辐射而使气温升高；空气以平流运动为主，气流平稳，有利于飞机飞行。
- 中间层。
- 高度：从平流层顶到约85千米的高度。
- 特点：气温随高度递减，再次出现随高度降低的情况；空气具有强烈的垂直对流运动。
- 热层。
- 高度：从中间层顶到约500千米的高度。
- 特点：气温随高度迅速增加，这是由于该层中的原子氧吸收太阳短波辐射而使气温升高；该层空气处于高度电离状态，存在大量的离子和电子，也被称为电离层，对无线电通信有重要影响。
- 散逸层。
- 高度：500千米以上。
- 特点：大气极其稀薄，分子间距离很大，一些高速运动的粒子可以挣脱地球引力的束缚而散逸到宇宙空间。
二、大气静力学。
1. 大气压力。
- 定义：大气对单位面积表面的压力。
其单位为帕斯卡（Pa），1标准大气压 = 1013.25 hPa。
- 垂直分布：大气压力随高度增加而减小，在近地面大气压力较大，随着高度升高，大气柱的质量减小，压力也随之降低。
大气物理名词解释
干结大气：不含水汽的纯净大气。
气溶胶：悬浮在大气中的各种固体和液体粒子。
锋：当冷暖两种不同性质的气团相遇时，在两气团之间会存在一个过渡带，其间气象要素发生剧烈改变，称该过渡带为锋。
水汽压：空气中所含水汽的分压力，单位为hPa。
饱和水汽压：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。
混合比r：湿空气中所含水汽质量和干空气质量之比。
比湿q：湿空气中所含水汽质量与湿空气总质量之比。
相对湿度U：空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比。
绝对湿度ρ：单位体积湿空气中含有的水汽质量。
露点温度：湿空气中水汽含量和气压不变的条件下，气温降低到对水面而言饱和时的温度，简称露点。
气团：水平方向上物理性质比较均匀的巨大空气块。
气团变性：当气团移动到新的下垫面时，它的性质就会发生变化，在新的物理过程中获得新的物理性质。
风：指空气相对于地面的水平运动。
云：悬浮在大气中小水滴或冰晶微粒，或者是二者混合的可见聚合体，有时也包含较大的雨滴，冰晶或雪粒，它底部不接触地面，有一定厚度。
降水：从云中降落到地面的固态或液态水。
降水量：天空降落到地面上的液态或固态的降水未经蒸发，渗透，流失而积聚在水平面上的水层深度。
气象能见距：指视力正常的人，在当时的天气条件下，能从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大水平距离。
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。
气压梯度：是个向量，它垂直于等压面，由高压指向低压。
气压梯度力：在气压梯度存在时，单位质量空气所受的力。
逆温层：在有些条件下，某些气层的温度会随高度而增加。
虚温：同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应具有的温度。
等温大气：若大气层的虚温（或温度）不随高度变化。
均质大气：假设大气密度不随高度变化，而是整层都保持其海平面值。
多元大气：气温（或虚温）随高度的线性函数的大气层。
大气标高：气压，密度随高度的变化趋势。
空气动力学基本理论—大气物理参数
凝结，从而形成云、雾、降水等各种气象，而这些都会影响 飞机的飞行安全。所以，了解露点温度对飞行安全十分重 要。 含有水蒸气的空气比干空气密度小、重量轻，这对飞机的起 飞性能也有影响。
声速
声速是小扰动在介质中的传播速度，单位：米每秒（m.S1） 声速成因：物体的振动在介质中引起的小扰动会以介质不 断被压缩（压力和密度增大）、膨胀（压力和密度减小） 的形式向四周传播，形成介质疏密交替变化的小扰动波。
大气密度
单位体积内流体的空气质量，简单来说 就是空气稠密的程度。
＝ m
V
国际单位制中，单位为kg/m3 空气密度大，说明单位体积内的空气分子多，比较稠密；反之相反。
由于地心引力的作用，大气的密度随高度的增加而减少，近似按指数曲线变 化。注：在6700米高度时，大气密度仅为海平面大气密度的一半。
大气温度
2023/12/14
学习目的
通过学习本章内容，掌握大气的重要参数 和构造，掌握国际标准大气的制定及应用 并能熟练分析气象对飞行活动及飞机机体 的影响。
主要内容
1
大气的重要物理参数
2
大气层的构造
3
国际标准大气
4
气象对飞行活动的影响
第一节 大气的重要物理参数
大气组成
• 氮气、氧气 • 二氧化碳 • 氩、氖、氦、氢等气体 • 水蒸气和尘埃颗粒。
不同流体具有不同的粘度系数，同一流体的粘度系数又随温度而 变化；流体黏度随着温度变化的特性又称为流体的黏温特性
气体的粘度系数随温度的升高而增大 液体的粘度系数随温度的升高而减小
为何二者相反？
气体的粘度系数随温度的升高而增大 液体的粘度系数随温度的升高而减小
大气物理学.
考虑到实际大气中的比湿q<0.04kg/kg,
1 0.608q 1 1 0.86q
Rd 287 d 0.286 c pd 1004
∴（6.2.2）式可近似表示为
T p T0 p0
0.286
(6.2.4)
二、干绝热递减率
1、定义： 作干绝热升降运动 的气块温度随高度 的变化率，
dp L 在克拉柏龙－克劳修斯方程 dT T ( 2 1 )
中以e、Td、Lv分别代替p、T、L， 且考虑到α2>>α1
Lv Lv eLv de (6.2.18) 2 dTd Td 2 T RvTd RvTd d e
又由
e v p
可得，
1 de 1 dp (6.2.19) e dz p dz
2、应用
1）可用于追溯气块或气流的源地以及研 究它们以后的演变
2）用于判断气层静力稳定度
3、θ的守恒性
(6.2.8)两边取对数然后微分，可得
d
dT dp T p
(6.2.12)
两边同除以cpT, 则有
RmT 对热流量方程 dQ c p dT dp p
dQ dT Rm dp c pT T c p p
(6.3.6)
rs rd
三、假相当位温θse
1、公式
气块吸收的热量 来自于潜热释放
dQ Lv drs
d dQ c pT
drs d Lv c pd T
在上升过程中，由于drs<0,所以dθ>0. 当drs=0时， θ达最大，现在求这个最大的θ。
考虑到湿绝热上升过程中，T的变化不大，故设
物理学中的大气物理和海洋物理
物理学中的大气物理和海洋物理物理学是研究自然界基本规律和物质结构的科学。
在物理学中，大气物理和海洋物理是两个重要的分支，它们关注的是地球大气层和海洋中发生的各种物理现象和过程。
本文将详细介绍大气物理和海洋物理的基本概念、研究内容和研究方法。
大气物理基本概念大气物理是研究地球大气层中物理现象和过程的科学。
它主要包括大气组成、大气结构、大气运动、大气波动、大气辐射等方面的内容。
研究内容1.大气组成：研究大气中的气体、液体和固体颗粒物等成分及其分布和变化规律。
2.大气结构：研究大气层的层次结构、温度、压力、密度等参数的分布特征。
3.大气运动：研究大气中的风、气旋、锋面等运动形式及其产生和变化的原因。
4.大气波动：研究大气中的长波、短波、Rossby 波等波动现象的产生、传播和消散过程。
5.大气辐射：研究太阳辐射、地面辐射和大气辐射在大气中的传播、吸收、散射等过程。
研究方法1.地面观测：通过气象站、雷达、激光等设备对大气参数进行实时观测。
2.卫星遥感：利用气象卫星、地球同步轨道卫星等对大气进行全球范围内的观测。
3.数值模拟：利用计算机模拟大气运动和波动过程，揭示大气现象的内在规律。
4.实验研究：通过实验室模拟和野外实验，研究大气物理过程的微观机制。
海洋物理基本概念海洋物理是研究地球海洋中物理现象和过程的科学。
它主要包括海洋水文、海洋气象、海洋声学、海洋光学、海洋热力学等方面的内容。
研究内容1.海洋水文：研究海洋水体的分布、运动、温度、盐度等参数的特征和变化规律。
2.海洋气象：研究海洋上的风、浪、潮汐等气象现象及其与大气相互作用的过程。
3.海洋声学：研究声波在海洋中的传播、反射、折射、散射等现象及其应用。
4.海洋光学：研究光在海洋中的传播、散射、吸收等过程，以及海洋颜色、光谱特性等。
5.海洋热力学：研究海洋中的热量传递、温度分布、热流等现象及其对气候和环境的影响。
研究方法1.海洋观测：通过浮标、潜标、海洋调查船等设备对海洋参数进行实时观测。
高中物理大气压强公式
高中物理大气压强公式
大气压强公式：P=ρgh
p表示：压强，单位：帕斯卡（pa)，ρ表示：液体密度，单位：千克每立方米（kg/m³），g表示：重力加速度，g=9.8N/kg，h表示：深度，单位：米（m）。
大气压强不但随高度变化，在同一地点也不是固定不变的，通常把1.01325×10^5Pa的大气压强叫做标准大气压强。
它相当于760mm水银柱所产生的压强。
标准大气压也可以叫做760mm水银柱大气压。
标准大气压强的值在一般计算中常取1.01×10^5Pa（101KPa），在粗略计算中还可以取作10^5Pa（100KPa）。
大气压强：
1、大气压强是指地球上某个位置的空气产生的压强，地球表面的空气受到重力作用，由此而产生了大气压强。
2、气体和液体都具有流动性，它们的压强有相似之处、大气压向各个方向都有，在同一位置各个方向的大气压强相等。
但是由于大气的密度不是均匀的，所以大气压强的计算不能应用液体压强公式。
3、被密封在某种容器中的气体，其压强是大量的做无规则运动的气体分子对容器壁不断碰撞而产生的。
它的大小不是由被封闭气体的重力所决定的。
大气物理公式总结
大气物理公式总结
嘿，朋友们！今天咱就来聊聊大气物理公式那些事儿！你知道吗，大气物理就像是一个神秘而又神奇的世界，里面有各种各样的公式，就像是打开这个世界大门的钥匙。
咱就先说说那个理想气体状态方程pV=nRT。
哎呀呀，这个太重要啦！就好像你吹气球，气球里的压力、体积和里面气体的量以及温度都有关系呢！比如说，你给气球使劲吹气，气球体积变大了，那其他方面肯定也会有变化呀，这就是它在起作用呢。
还有那个瑞利散射定律，这可有意思了！天空为什么是蓝色的呀？哈哈，就是它在搞鬼呢！就好比阳光是一个大部队，在前进过程中遇到空气中的小颗粒物，根据这个定律，蓝色光就更容易被散射开来，所以我们看到的天空就是蓝色的啦。
再来说说绝热直减率，哇哦，这个可影响着大气温度的变化呢！就像爬山的时候，越往上走感觉越冷，这就是绝热直减率在发挥作用呀，是不是很神奇？
大气物理公式啊，它们可不是死的东西，而是活灵活现的，能解释好多我们生活中的现象呢！是不是很厉害？它们就像是一群聪明的小精灵，在大气的世界里蹦蹦跳跳，指引着我们去了解这个奇妙的领域。
我觉得啊，这些公式虽然看起来有点复杂，但是一旦你理解了，就会发现它们真的太有趣了，太有用了！它们能让我们更清楚地认识大气，也能让我们更好地利用和保护我们的大气环境。
所以，可别小瞧了这些大气物理公式哦，要好好去探索它们呀！。
大气物理常识
地转风是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。
地转风方向与水平气压梯度力的方向垂直，即平行于等压线。
设定一个点是低压中心，周围的空气均向这个中心靠近。
由于地转偏向力，向右偏使北半球气旋旋转是逆时针。
自由大气中风基本上是沿等压线吹的。
在北半球，背风而立，低压在左，高压在右；在南球则相反。
在摩擦层中，由于风向斜穿等压线流向低压，故在北半球，背风而立，低压在左前方，高压在右后方；南半球则相反。
这就是白贝罗定律，又叫风压定律。
平流层（stratosphere），亦称同温层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部。
它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的。
在中纬度地区，平流层位于离地表10公里至50公里的高度，而在极地，此层则始于离地表8公里左右。
平流层是夹于对流层与中间层之间平流层，亦称同温层。
平流层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其顶部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。
故之在这一层，气温会因高度而上升。
平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右，与地面气温差不多。
平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。
至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到平流层较为稳定。
那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。
此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把平流层的顶部加热。
至于平流层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。
所以，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。
在温带地区，商业客机一般会于离地表10公里的高空，即平流层的底部处巡航。
这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。
而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。
同样地，滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔，这股气流从对流层上升到达平流层平流层就会停止。
大气物理
第二章云雾降水形成的物理基础1云雾形成的一般宏微观机制1.1 云雾的组成云雾：三相水与空气的整体云是由水滴、冰晶、水汽和空气共同构成的统一体。
水汽（先决条件）—云雾滴（维持的保证）空气（存在环境）水的密度：1；冰的密度：9/10；空气密度：1/800下落—空气阻曳力-> 飘浮组成云体的单个云滴或冰晶通过凝结等过程产生，通过蒸发或降水等过程而消失，存在时间很短。
云体或云系的持续存在是由新的云粒子的不断生成维持的。
这一过程向着新粒子生成的区域传播，就是说新粒子生成的方向不一定沿着风向。
单个云滴、冰晶或降水粒子运动速度是由环境空气流速和其自身的下落速度相加而得到的速度和决定的。
1.2 未饱和湿空气达到饱和的主要途径—相对湿度变化方程1.2.1复习：Clausius-Clapeyron方程盛裴轩等编著，2003：《大气物理学》，北京大学出版社，p127周文贤、章澄昌译，1983：《云物理简明教程》，气象出版社，P14沈春康编著，1983：《大气热力学》，气象出版社，p111 相对湿度f >100%→凝结、凝华→水滴、冰晶。
1.2.2 相对湿度变化方程：/f e E=取对数微分：ln ln ln f e E=-df de dE feE=-平水面饱和水汽压与温度的关系，可以用Clausius-Clapeyron 方程表示（王李1.7式；Rogers&Y au 2.10式）：2v v L E dE dTR T=或2v v L dT dE ER T=其中，E 为饱和水汽压，T 为绝对温度，L v 为水汽相变潜热（0℃：2.50×106 J/Kg ），R v 为水汽比气体常数，其值为461.5 J/Kg.K 。
可得：2v v L dT df de f e R T=-可见，增大相对温度有两个途径：增加水汽（de>0）和降温（dT<0）。
一般说来，大气中形成自然云雾，主要通过空气上升运动绝热膨胀降温，另外夜间辐射冷却也可形成局地云雾，当然局地增加水汽含量的作用也不能忽略，尤其是维持某地区上空的连续降水，必须有水汽汇流不断输入补充。
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有关大气现象： 1、有些层云是在逆温层下的混合层里形成 2、晴天夏季午后低层大气的温度分布往往近似为
干绝热变化
第六节 等压冷却过程
第六节 等压冷却过程
热量损失和温度变化、饱和水汽压变化、凝结 的液态水含量变化之间的定量关系见147页公 式（6.6.3）、（6.6.4）、（6.6.8）
（148页，6.6.8式）
2、性质
相当温度在等压绝热过程中是保守的。
(2)假湿球温度、假湿球位温
1、定义
假湿球温度：气块由某高度干绝热上升，达到饱和之后， 再湿绝热下降到原来高度时所具有的温度,称为假湿球温度， 通常用Tsw表示。
假湿球位温：将假湿球温度沿着假绝热线降到1000hpa处所 具有的温度。
2、性质
假湿球位温在干、湿绝热过程中是保守的。
2、性质
假相当位温在干、湿绝热过程中是保守的。
第八节 大气静力稳定度
一、大气（层结）静力稳定度的概念
在天气学中用来判断对流运动发展与否 在污染气象学中，有助于判断湍流发展与否
1、大气层结是指大气中温度和湿度的垂直分布 2、大气层结稳定度简称大气稳定度，是指大气层结是否有利 于对流，湍流运动发展的度量。分为静力稳定度和动力稳定 度。 3、大气（层结）静力稳定度
1) 气层下沉时，原来稳定的将变得更稳定；原 来不稳定的将更不稳定；中性的仍为中性。
2) 气层被抬升时，则与上面相反。
2、升降过程中达到饱和状态发生凝结时稳定度变化 (注意：只讨论原气层稳定且为抬升过程下的情况)
1) 对流性不稳定（或位势不稳定）气层
某一未饱和稳定气层，假如被抬升到整层饱和 且形成云层时，变成不稳定气层，则称该未饱 和稳定气层为对流性不稳定（或位势不稳定） 气层。
2）不稳定能量度量：
w
d
3）利用T-lnp图估计不稳定能量
① ①
②
②
不稳定能量的计算方法：
在T-lnp图上，1cm2面积相当于74.5J/kg，所 以先计算面积（cm2），然后乘以74.5，即得 不稳定能量。
3）厚气层静力稳定度分型
由不稳定能量的计算公式可知，不稳定 能量的正负和大小，与层结曲线和状态 曲线的配臵有关，由此可将厚气层稳定 度性质分为潜在不稳定型、绝对稳定型、 绝对不稳定型。
1、气块运动方程
任取单位体积气块，取铅直向上方向为正， 铅直方向上的运动方程为
dw e g g dt
dw e g dt
(6.8.2)
pe 根据状态方程， e ReTe
以及
p RmT
p pe
Re Rm
(6.8.4)
dw T Te 有 g dt Te
（ 6.8.10 12 ）
利用下列两个关系
T g ( d ) T z T z c p se se ( s ) z T
由判据（6.8.10-12）可以得到如下判据：
0 z se 0 and 0 z z se 0 z
在处于静力平衡的气层中，假设一些空气团块产生了垂直运动， 如果大气层结促进这种偏离其平衡位臵的垂直运动的发展，则称 该气层的大气层结是静力不稳定的；相反，如果抑制这种垂直运 动的发展，则称该气层的大气层结是静力稳定的；如果既不促进 也不抑制，则称该气层的大气层结是中性的（152页第一自然段）。
二、判断气层静力稳定度的基本方法
se 0 and 0 z z
2) 对流性稳定（或位势稳定）气层
某一未饱和稳定气层，假如被抬升到整层饱和 且形成云层时，仍然是稳定气层，则称该未饱 和稳定气层为对流性稳定（或位势稳定）气层。
0 and z
se 0 z
3) 对流性中性（或位势中性）气层
某一未饱和稳定气层，假如被抬升到整层饱和 且形成云层时，变成中性气层，则称该未饱和 稳定气层为对流性中性（或位势中性）气层。
3
潜在不稳定型：
若交点以下为负面积，交点以上为正面积，这时 若气块被强迫抬升到交点以上，气块即开始加速 运动，对流运动得以发展，称潜在不稳定型
交点的高度称为自由对 流高度。若交点以下为 正面积，交点以上为负 面积，此交点称为对流 上限。
潜在不稳定还可分为：
A、真潜不稳定 正面积大于负面积，易于突破稳定层而使对流获得发展； B、假潜不稳定 负面积大于正面积，不易突破稳定层对流难以发展。
由于干湿绝热减温率不同，故需分别讨论： 气块垂直位移时按干绝热变化，
垂直减温率 dT d
dz
气块垂直位移时按湿绝热变化，
垂直减温率 dT s
dz
综合讨论：
气层（环境大气）垂直减温率
4）利用埃玛图判断
d d s s
absolutely unstable conditionally unstable absolutely stable
3、理解大气中的干绝热过程定义、知道干绝热方 程、记住干绝热递减率数值、理解位温定义及保守 性、知道位温垂直梯度、理解抬升凝结高度的定义、 了解抬升凝结高度的估算公式。
•
习题
– P166：3、 – 设山高为l000m，rs＝0.65℃/100m（湿绝热 减温率），一团末饱和湿空气在迎风坡山脚 时的温度为20℃，露点为16.5℃，当它上升 到山顶时，水汽已全部凝结并离开气块。求 该团空气上升到山顶时的温度是多少?越过山 顶后到达背风坡山脚时气温为多少?
0 and z
se 0 z
本节要求
• 掌握气层静力稳定度定义； • 知道气块法缺陷，薄层法是对气块法哪方面缺陷 的修正； • 知道气块垂直运动方程； • 会判断薄气层、厚气层稳定度类型； • 会判断一气层是否为对流性不稳定、对流性稳定、 对流性中性气层。
本章要求
1、掌握热流量方程 2、知道克拉柏龙－克劳修斯方程
二、垂直混合及湍流混合层
考虑某绝热气层内因对流或湍流产生的垂直混合， 当整层空气充分均匀混合后，位温和比湿会趋于 一致。示意图见146页图6.10
第一阶段温度变化：
第二阶段温度变化：
代入上式，则有
T=
第三阶段温度变化：见146页
表明绝热垂直混合过程，混合气块最后的温度与参考气压P的大小无关
二、垂直混合及湍流混合层
第七节 温湿参量
定义：气象要素按不同物理过程组合成一些 特征量，用来描述空气的状态，统称为温湿 参量。
•（1）相当温度、湿球温度 • 通过等压绝热过程引入 •（2）假湿球温度、假湿球位温 • 通过干、湿绝热过程引入 •（3）假相当位温、假相当温度 • 通过干、湿绝热过程引入
(1) 相当温度、湿球温度
气块法如何判定？
在处于静力平衡的气层中，任取一气块， 若此气块处于不稳定平衡，则该气层静力 不稳定；若此气块处于中性或稳定平衡， 则该气层为中性或静力稳定。
假定： 1）气层（环境空气）始终静止； 2）气块是个封闭绝热系统；
3）满足准静力条件，即 p pe 缺陷：
1）当大气中有气流运动时，环境空气不可能 保持静止。薄层法对此进行了修正。 2）气块与环境的物质交换有时很强烈，需要 考虑夹卷作用。
可以由此式判断气层静力稳定度 这是最基本的判定方程。
2、直减率法—判断薄气层静力稳定度的方法
1）薄气层定义：气层的厚度足够薄， 以至于气层的 Te 为常数，
z
则称该气层为薄气层。
2）基本判别式
设气块从温度为T0的平衡位臵处作一虚拟 的微小位移dz后，其温度就变成
dT T T0 dz dz
环境大气温度为 Te T0 dz
把上两式代入（6.8.4）中，有
1 dw dT g ( ) dz dt dz Te
(6.8.6)
（6.8.6）式为适用于薄气层静力稳定度的基本 判别式
3）薄气层静力稳定度的基本判据
dT dz
stable neutral unstable
与云雾形成有关的大气热力过程除了绝热上升冷却过 程以外，还有绝热混合过程、等压冷却过程。
第五节 绝热混合过程
一、水平混合
湿度较大的未饱和空气混合后，有可能发 生凝结。定性解释见145页图6.9
汽液两相平衡曲线
有关大气现象：
1、混合雾的形成：两团温度不同、而都接近 于饱和的空气混合后，如果达到饱和则形成混 合雾。例如锋际云雾 2、喷气式飞机尾迹：145页 3、开水壶口喷出的雾气： 145页
三、整层升降对气层静力稳定度的影响
1）两个假定： 1、气层在升降过程中是绝热的 2、气层在升降过程中不发生上下翻动和混合
2）未饱和气层升降时的两种情况： 1、升降过程中始终处于未饱和状态时稳定度 变化 2、升降过程中达到饱和状态发生凝结时稳定 度变化
1、升降过程中始终处于未饱和状态时稳定度变化 升降过程中始终保持未饱和状态 气层上升过程中有辐合，气层下降过程中有辐散。 分析整层气层垂直上升或垂直下降后稳定度变化的依 据：
下降过程： 由于气层下降和辐 散，P2>P1,A2>A1, 则有P2A2>P1A1；根 据判定依据
气层原来稳定 γ1<γd
气层更加稳定 γ2<γ1 甚至出现逆温 γ2<0
气层顶部升温大于 底部，气层变得稳 定。
注意：未饱和气层在升降过程中，稳定度可发生 变化，但不会发生质的变化，即稳定不会变得不 稳定，不稳定不会变得稳定。
absolutely unstable absolutely stable
conditionally unstable （6.8.13 15）
3、不稳定能量法
3、不稳定能量法-判断厚气层静力稳定度的 方法
1）不稳定能量定义：
如果气块在不稳定气层里做垂直运动，那么其垂 直速度会不断增大，也就是气块的垂直运动动能 会不断增加，气块所增加的这部分动能可看作由 不稳定大气对气块作功而来。转化为气块运动动 能的那部分能量称为大气的不稳定能量。