气象学与气候学作业

1.为什么可以把90km以下的干洁空气看成为有固定分子量的单一气体成分? 答：由于大气中存在着空气的垂直运动、水平运动、湍流运动和分子扩散，使不同高度、不同地区的空气得以进行交换和混合。

2.大气的上界有多高？在此高度内分为哪几层？对流层的主要特点有哪些？答：大气的物理上界为1200km，着眼于大气密度的大气上界为2000-3000km。分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层。

①气温随高度增加而降低；②垂直对流运动；③气象要素水平分布不均。

3.高山常年积雪、云峰高耸，反映了哪一层的特点？为什么？

答：反映了对流层的特点，因为高山处于大气的对流层，对流层具有气温随高度增加而降低。

4.试分析对流层、中间层温度随高度降低的不同原因；平流层和暖层温度随高度迅速升高又是为什么?

答：①对流层主要从地面获得热量，因此气温随高度增加而降低；

②中间层由于几乎没有臭氧，而氮和氧等气体所能直接吸收的那些波长更短太阳辐射又大部分被上层大气吸收掉了，因此气温随高度增加而降低；

③平流层由于紫外线辐射很强烈，因此气温随高度增加而升高；

④暖层由于波长小于0.175微米的太阳紫外辐射都被该层中的大气物质所吸收，因此气温随高度增加而升高。

5.试从微观的分子运动论角度说明温度的实质。

答：在一定的容积内，一定质量的空气，其温度的高低只与气体分子运动的平均动能有关。当空气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能增加，气温也就升高。

6.已知10oC时，E为12.3hpa；18oC时，E为20.6hpa。某地上午8时气温为23oC，e为12.3hpa；次日8时气温为23oC，e为20.6hpa。求两天8时的Td ，用此说明Td的高低直接与什么因子有关。

答：第一天上午8时e为12.3hpa,而10时E为12.3hpa，所以第一天8时的Td 为10℃。第二天上午8时e为20.6hpa,而18时E为20.6hpa，所以次日8时的Td为18℃。由此说明，当气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量越多，露点越高。

7.比较干、湿空气状态方程说明: (1)在同温同压下，干、湿空气的密度谁大谁小？

(2)在同压下，空气愈潮湿、温度愈高，其密度将会减小还是增大？

答：①在同温同压下，湿空气的密度比干空气的密度大。

②在同压下，空气愈潮湿、温度愈高，其密度将会增大。

8.状态方程在气象上的重要作用是什么？

答：研究空气状态变化的基本规律。

9.可见光的波长范围是多少？

答：可见光的波长范围为0.4~0.76微米。

10.太阳辐射通过大气时发生哪些变化？为什么？

答：①太阳辐射会被大气吸收，因为太阳辐射穿过大气层时，大其中的某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。

②太阳辐射会被大气散射，因为太阳辐射通过大气，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。

③太阳辐射会被大气反射，大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间去。

11.大气对太阳辐射的散射有什么规律？用此解释雨后天空呈青蓝色、空中尘粒较多时天空呈灰白色。

答：规律：①散射只改变辐射方向，使太阳辐射以质点为中心向四方传播；

②分子散射（蕾利散射）：当质点直径小于波时长，波长愈短，散射能力愈强，该散射具有选择性，大气对长波光线的透明度较好，对短波光线的透明度很差；

③粗粒散射（米散射）：当质点直径大于波长时，发生粗粒散射，辐射的各种波长都同样地被散射，该散射无选择性。

原因：①太阳辐射通过大气时，由于空气分子散射的结果，波长较短的先被散射。由于雨后空气中灰尘少，空气散射以分子散射为主，波长较短的青蓝光先被散射，因此空中呈现青蓝色；

②当空气中尘埃较多时散射一般以粗粒散射为主，此时各种波段的阳光均被散射，使天空出现灰白色。

12.太阳高度角是如何影响直接辐射的？

答：设AB单位面积上每分钟所受到的太阳辐射能为I’垂直I

则I’·S’ = I·S

而S/S’ = AC/AB = sinh

所以I’ = S/S’ ·I = I sinh

随着高度角的增大，地面所获得的太阳辐

射能也增大。

（1）太阳高度角越小，等量的太阳辐射散布的面积就越大，因而地表单位面积上所获得的太阳辐射就越少；

（2）太阳高度角越小，太阳辐射穿过的大气层就越厚，大气对太阳辐射的削弱作用就越强，使到达地面的太阳辐射就越少。

13.总辐射的纬度分布有什么规律？为什么有效总辐射最大值不在赤道而在

200N？

答：①总辐射随纬度的分布一般是纬度愈低，总辐射愈大。

②由于赤道附近云多，太阳辐射减弱的也多。

14.名词解释：太阳常数、大气窗口、大气逆辐射、地面有效辐射

答：太阳常数：就日地平均距离而言，在大气上界，垂直于太阳光线的亿平方厘米面积内，1min内获得的太阳辐射能量。

大气窗口：在波长为8～12um处，地面长波辐射最强，而大气对此波段的地面辐射吸收率最小，透明度最大，地面辐射有20％通过这一窗口散向宇宙空间，这一窗口叫大气窗口。

大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分。

地面有效辐射（Fo）：地面放射的辐射（Eg）于地面吸收的大气逆辐射（δEa）之差。

15.据地面辐射差额的定义列出其公式，并说明各符号的含义。

答：R g=(Q+q)(1-a)-F0

R g表示单位水平面积、单位时间的辐射差额；

(Q+q)是到达地面的太阳总辐射，即太阳直接辐射和散射辐射之和；

a为地面对总辐射的反射率；

F0为地面的有效辐射。

16.为什么冬季有云的夜间显得不太冷？

答：因为有云覆盖时，地面有效辐射小，所以地表失去的热量少，所以显得不太冷。

17.海陆增温和冷却过程有何差异？它导致什么重要结果？

答：①路面对太阳光的反射率大于水面；

②透射性能与导热方式不同；

③蒸发情况不同；

④比热不同；