气象学与气候学教学课件-1周五
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气象学与气候学课件01引论
②氧 是大气中含量次于氮的成分，是动植物进行 呼吸作用维持生命所必须的气体。
③二氧化碳 在大气中的含量很少，它主要集中在 大气底层，20公里以上就很少了。大气中二氧化 碳含量一般占0。03-0。05%
④臭氧 在大气中含量极少，并且变化很大。据观测， 臭氧含量随高度的分布很不规则，在近地面层含 量很少，从10公里高度开始逐渐增加，在12—15 公里以上含量增加得特别显著，在20-30公里高度 处达到最大值，再往上则逐渐减少，到55公里高 度上就极少了。
2、什么是气候学？
气候是在对大气多年观测的基础上经 过统计、分析所得出的总结和概括。如某 地是干旱或湿润的气候。
盖斯特把某一地区的气候状态定义为：该 地气候系统的全部成分在任一特定时段内 的平均统计特征。
气候学就是研究气候的形成过程，分布和 变化规律的科学。
3、气象学与气候学的研究对象
（1） 气象学就是研究大气中各 种物理过程和物理现象的科学， 所以，其研究的对象就是大气圈。
天气过程是大气的短时间状态，天气 具瞬时多变的不稳定性。
气候是指在太阳辐射，下垫面性质，大气 环流和人类活动长时间相互作用下，在 某一时段内大量天气过程的综合，它不 仅包括该地多年来经常发生的天气状况， 而且包括某些年份偶尔出现的极端天气 状况。
气候是在多年观测到的天气基础上所得出 的总结和概括，也就是说，气候过程是 在一定时段内大量天气过程综合而得出 的长期天气过程
（2）从内容来讲： 气候系统包括了对气候的形成分布和
变化有直接和间接影响的各个环节, 包括太阳辐射、大气、海洋、陆地 表面、冰雪覆盖层和生物圈等组成 的庞大的系统。
天气系统可以看成单纯的大气系统
三、气象学与气候学的基本任务
（1）从定性和定量两个方面来说明各种气候 现象的特性；
③二氧化碳 在大气中的含量很少，它主要集中在 大气底层，20公里以上就很少了。大气中二氧化 碳含量一般占0。03-0。05%
④臭氧 在大气中含量极少，并且变化很大。据观测， 臭氧含量随高度的分布很不规则，在近地面层含 量很少，从10公里高度开始逐渐增加，在12—15 公里以上含量增加得特别显著，在20-30公里高度 处达到最大值，再往上则逐渐减少，到55公里高 度上就极少了。
2、什么是气候学？
气候是在对大气多年观测的基础上经 过统计、分析所得出的总结和概括。如某 地是干旱或湿润的气候。
盖斯特把某一地区的气候状态定义为：该 地气候系统的全部成分在任一特定时段内 的平均统计特征。
气候学就是研究气候的形成过程，分布和 变化规律的科学。
3、气象学与气候学的研究对象
（1） 气象学就是研究大气中各 种物理过程和物理现象的科学， 所以，其研究的对象就是大气圈。
天气过程是大气的短时间状态，天气 具瞬时多变的不稳定性。
气候是指在太阳辐射，下垫面性质，大气 环流和人类活动长时间相互作用下，在 某一时段内大量天气过程的综合，它不 仅包括该地多年来经常发生的天气状况， 而且包括某些年份偶尔出现的极端天气 状况。
气候是在多年观测到的天气基础上所得出 的总结和概括，也就是说，气候过程是 在一定时段内大量天气过程综合而得出 的长期天气过程
（2）从内容来讲： 气候系统包括了对气候的形成分布和
变化有直接和间接影响的各个环节, 包括太阳辐射、大气、海洋、陆地 表面、冰雪覆盖层和生物圈等组成 的庞大的系统。
天气系统可以看成单纯的大气系统
三、气象学与气候学的基本任务
（1）从定性和定量两个方面来说明各种气候 现象的特性；
《气象学与气候学》第一讲38页PPT
水文与水资源工程专业 朱君君
绪论
第三节 气象学的内容和分支
一、气象学的研究任务
1、掌握观测、分析、调查的方法，说明气候现象特性 2、解释天气演变和气候形成的发展规律 3、应用规律，充分利用气候资源 4、为相关及后续课程奠定基础
水文与水资源工程专业 朱君君
绪论
第三节 气象学的内容和分支——分支
水文与水资源工程专业 朱君君
等等
水文与水资源工程专业 朱君君
准备知识——考核方式
平时成绩40% （1）期刊网的使用，提交综述，10%。9月24日 （2）自动气象站观测数据处理，10%。第7周 （3）课程论文提纲，10%。第10周 （4）课程论文及其PPT演示，10%。15周初稿、17周成稿 注：全班分10小组，6-7位同学一组；考勤算平时成绩 期末考试成绩60%，闭卷。19周
绪论
第四节 气象学与水文学的关系
大气圈水循环示意图
水文与水资源工程专业 朱君君
2012年“3.23”世界气象日-第52个
主题： 世界气象组织——天气、气象和水为未来增添动力 （宣传片）
水文与水资源工程专业 朱君君
第一章 大气的基本特征
第一节 大气的成分
基本概念： 干洁空气（干空气） 大气中固态、液态微粒（气溶胶粒子） 大气的污染物质：粉尘、CO, SO2, H2S, NO, NO2, 碳氢化合物 ，
时的那个温度，简称露点 符号：Td 单位：同气温
问题：已知100C时E＝12.3mb,180C时 E=20.6mb.某地第一天上午8时气温 T=230C,e=12.3mb;第二天8时 T=230C,e=20.6mb.求：1）两天8时的Td1和 Td2，以此说明Td高低直接与何因子有关？2）
哪一天的f较大？
绪论
第三节 气象学的内容和分支
一、气象学的研究任务
1、掌握观测、分析、调查的方法，说明气候现象特性 2、解释天气演变和气候形成的发展规律 3、应用规律，充分利用气候资源 4、为相关及后续课程奠定基础
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绪论
第三节 气象学的内容和分支——分支
水文与水资源工程专业 朱君君
等等
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准备知识——考核方式
平时成绩40% （1）期刊网的使用，提交综述，10%。9月24日 （2）自动气象站观测数据处理，10%。第7周 （3）课程论文提纲，10%。第10周 （4）课程论文及其PPT演示，10%。15周初稿、17周成稿 注：全班分10小组，6-7位同学一组；考勤算平时成绩 期末考试成绩60%，闭卷。19周
绪论
第四节 气象学与水文学的关系
大气圈水循环示意图
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2012年“3.23”世界气象日-第52个
主题： 世界气象组织——天气、气象和水为未来增添动力 （宣传片）
水文与水资源工程专业 朱君君
第一章 大气的基本特征
第一节 大气的成分
基本概念： 干洁空气（干空气） 大气中固态、液态微粒（气溶胶粒子） 大气的污染物质：粉尘、CO, SO2, H2S, NO, NO2, 碳氢化合物 ，
时的那个温度，简称露点 符号：Td 单位：同气温
问题：已知100C时E＝12.3mb,180C时 E=20.6mb.某地第一天上午8时气温 T=230C,e=12.3mb;第二天8时 T=230C,e=20.6mb.求：1）两天8时的Td1和 Td2，以此说明Td高低直接与何因子有关？2）
哪一天的f较大？
《气象学与气候学》课件
气象学基本概念和定义
1 气象要素
介绍气温、湿度、气压等气象要素的基本概念。
2 气象现象
解释雷暴、云层和气象灾害等常见气象现象。
3 气象学方法
探讨气象数据收集和分析的方法与技术。
大气成分和结构
成分
描述大气中主要的气体成分， 如氮氧等。
层次结构
解释大气分为不同的层次， 如对流层、平流层等。
影响因素
探讨影响大气成分和结构的 因素，如人类活动与自然过 程。
《气象学与气候学》PPT 课件
本课件将介绍气象学与气候学的基本概念和应用，从大气成分到气候变化， 让您深入了解气象科学在我们生活中的重要性。
气象学与气候学的概述
1 定义与关系
2 历史演变
了解气象学与气候学的区别与联系。
探索气象学与气候学领域的发展历程。
3 现代应用
展示气象学与气候学在社会中的广泛应用。
人为因素
分析人类活动对气候变化产生的影响，如温室气体排放。
全球气候变化的趋势和研究进展
1
温度上升
解释全球变暖和气温上升的趋势。
2
海平面上升
探究冰川融化导致海平面上升的现象。
3
极端天气
讨论频繁发生的极端天气事件，如飓风和洪灾。
计进行观测。 使用湿度计进行观测。 采用气压计进行测量。
气象预报的基本原理和方法
1
气象观测
收集气象数据以了解当前天气状况。
2
气象模型
利用数学模型预测未来天气情况。
3
预报技术
介绍各种预报技术，如数值天气预报。
气候变化的原因和影响
自然因素
探讨太阳辐射、地球运动等自然因素对气候变化的影响。
《气象学与气候学》知识回顾课件PPT
3
气候模型的精度和复杂度取决于其对地球系统各 组成部分相互作用理解的深入程度，以及计算机 技术的发展水平。
气候预测的方法
气候预测主要基于统计方法和物理过程模拟。统计方法利用历史数据和相关因素来预测未来的气候变 化，而物理过程模拟则通过建立气候系统的数学模型来进行预测。
长期气候预测通常基于物理过程模拟，而短期气候预测则更多地依赖于统计方法。
结构。
技术创新
02
加强可再生能源技术的研发和创新，提高可再生能源的利用效
率和竞争力。
政策支持
03
政府应加大对可再生能源产业的支持力度，制定相关政策，促
进可再生能源的发展。
个人在应对气候变化中的作用
提高环保意识
加强环保教育，提高公众对气候变化的认识 和重视程度。
低碳生活
倡导低碳生活方式，减少能源消耗和碳排放。
01
雷电
雷电是大气中的静电放电现象，常常伴随着雷声和闪电。雷电对人类活
动和建筑物具有一定的危害，应采取防雷措施。
02
冰雹
冰雹是降落下来的冰球，一般为圆形或椭圆形的冰块。冰雹的形成与对
流云中的上升气流有关，其对农业生产和建筑物具有一定的破坏作用。
03
龙卷风
龙卷风是大气中的旋转气流现象，一般发生在雷暴天气。龙卷风的风速
大气分层
大气分为对流层、平流层、中间层、热层和外层。 每一层都有不同的温度和压力变化特点。
大气密度和压强
随着海拔升高，大气密度和压强逐渐减小。
大气温度和湿度的变化
气温变化
气温随海拔升高而降低，同时受到太阳辐射、地 表反射等因素的影响。
湿度变化
湿度随海拔升高而降低，高海拔地区通常较为干 燥。
绪论气象与气候学教学课件
第一节气象学简介1.气象学的定义和研究内容①定义：研究发生于大气中的的一切物理现象和物理过程，探讨其演变规律和变化，并应用于实践的科学。
②研究对象：大气圈。
主要研究内容：a.大气的一般特性。
b.大气现象的发生、发展、及能量的来源。
c.探求大气现象的本质、寻求变化规律。
d.将大气现象中的规律应用于实践。
物理现象：大气中的风、云、雨、雪、雹、冷暖、干湿、光、电、声等现象。
物理过程：大气中的增温、冷却、蒸发、凝结等过程。
2.气象学的发展分支①大气物理学、动力气象学、应用气象学、大气探测学、人工影响天气学等。
②天气学③气候学a天气学定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气系统、天气过程的成因、演变规律，并在天气预报上应用的科学。
研究对象：地球上的大气天气系统：引起天气变化和分布的高压、低压、高压脊、低压槽等。
天气过程：天气系统的发生、发展、消失、演变的全过程。
天气预报：人们根据天气演变规律的认识，对未来一定时期内天气变化做出主、客观判断。
b气候学定义：研究地球上气候的形成原因、分布类型、变化规律的科学。
研究对象：地球上的气候。
c天气与气候的区别①概念不同：天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（温度、相对湿度气压等）和大气现象（风、云、雨、雪、降水等）的综合。
属于短时间内的微观现象。
气候：是指在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。
不仅包括该地多年平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
属于长时间宏观现象。
②变化周期不同：天气：变化快，周期短。
气候：变化慢，时间长。
③各自研究的系统不同：天气：是个单纯的系统。
气候：包括大气、水、冰雪、陆地、生物（动物、植物、人）五个子系统。
具有地方性的特点。
3.本学科在生产中的应用:主要表现在三个方面:①提供气象观测资料，并加以整理分析，找出其规律性与特性，供生产建设部门应用。
②提供未来天气预报和气候变化趋势预报，做生产建设部门的参谋。
《气象学与气候学》PPT课件
T' T0 dT'
T T0 dT
将 d
dT' dZ
与
dT dZ
代入上式有：
T' T0 d dZ ，T T0 dZ （对于未饱和空气干空气按 γd 变化）
∴T T' ( d )dZ ………………………………………③
将③代入②式，得
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F1
G
d
T
dZm' g 精选ppt
3) 地形(geographical relief)：凸地变幅小，凹地 变幅大，因为凹地白天散热慢，夜间有效辐射强
4) 下垫面性质(features of underlying surface)： 水面上日较差小，陆地上大
5) 天气(weather)：晴天日较差大于阴天
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精选ppt
16
• (2)气温的年变化(annual variation)
特点：
回归线以外的地区为单波型：最高为7月, 最低为1月,海上落后一个月；
回归线之间赤道附近地区为双波型：最高 为4、10月，最低为7，1月。
原因：太阳直射点的季节变化，在赤道附 近地区，一年有两次太阳直射。
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精选ppt
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精选ppt
9
稳定度的综合判定方法:
综合干空气和未饱和湿空气的判定方法，可归纳如下：
<m 绝对稳定 m < <d 对干空气稳定，湿空气不稳定，此为条件性
不稳定；
>d 绝对不稳定。
以上判定方法可用如下的数轴表示：
m 条件性不稳定 d
绝对稳定 干稳湿中性
干中性 绝对不稳定 湿不稳
《气象学与气候学教学课件》0-绪论
02
气象学与气候学概述
气象学定义
气象学是一门研究地球大气圈中发生的各种气象现象、大气 过程的学科。它涉及到大气圈中的风、云、雨、雪、雷电、 雾、霾等天气现象的形成、演变和预测，以及大气圈与其他 圈层相互作用对地球气候的影响。
气象学的研究方法包括观测、实验、数值模拟和理论研究等 ，它为天气预报、气候预测和环境监测等领域提供了重要的 科学依据。
掌握气象学与气候学的基本概念、原理和方法。
了解地球气候系统的组成、结构和功能，理解气 候变化的原因、机制和影响。
掌握气象观测和数据分析的基本技能，培养解决 实际问题的能力。
本课程的学习方法
注重理论与实践相结合
在学习基本理论的同时，关注实际应用和案 例分析，通过实践加深对理论的理解。
跨学科学习
结合地理学、环境科学、物理学等相关学科的知识 ，全面理解地球气候系统的复杂性和相互关联性。
气候变化研究
总结词
气候变化研究是气象学与气候学的核心任务之一，通过对历史气候数据的分析以及对未来气候变化的 预测，为全球环境保护和可持续发展提供科学依据。
详细描述
气候变化研究是当前全球面临的重要问题之一。通过对长时间尺度的气候数据进行分析，气象学家和 气候学家能够了解地球气候系统的演变规律，探究气候变化的成因和机制。同时，预测未来气候变化 对于制定应对策略、减少温室气体排放、保护生态环境等方面具有重要意义。
02
通过实验设计和操作，探究气象 学与气候学的原理和规律，培养 科学探究的能力和精神。
培养分析和解决问题的能力
分析和解决问题的能力是气象学与气 候学学习中必不可少的能力，学生应 在学习过程中注重培养。
通过案例分析和实际问题解决，提高 分析问题的能力和解决实际问题的能 力，为未来的学习和工作打下坚实的 基础。
《气象学与气候学》第三版课件1
• 研究成果： • 关于海平面上风压关系定律、气旋模
式和结构、大气中光电现象和云雨形成 的初步解释等。世界气温、气压、降水 量等气候图的出版。1983年，德国学者 汉恩出版了世界上最早的气候学巨著 《气候学手册》。
五、气象学与气候学的发展简史
• 我国：半殖民地性质的气象事业。
五、气象学与气候学的发展简史
一、基本概念
• 5、气候 • 气候是指在太阳辐射、大气环流、下
垫面性质和人类活动长时间相互作用下， 在某一时段内大量天气过程的综合。
一、基本概念
• 6、天气 • 天气是指某一地区在某一瞬间或某一
短时间内大气状态（如气温、气压、湿 度等）和大气现象（如风、云、雾、降 水等）的综合。
二、气象学与气候学的研究对象
第一章、引论
• 第一节、气象学、气候学的研 究对象、任务和简史
一、基本概念
• 1、大气圈： • 由于地球的引力作用，地球周围聚集
着的一个气体圈层，称为大气圈。 • 2、下垫面： • 一个事物的下伏表面。
一、基本概念
• 3、气象学 • 专门研究大气现象和过程，探讨其演
变规律和变化，并直接或间接用之于指 导生产实践为人类服务的科学。 • 4、气候学 • 简单来说，气候学就是研究地球上气 候的科学。
五、气象学与气候学的发展简史
• 2）近期 • 时间： • 20世纪50年代以后 • 特点： • a、开展了大规模的观测试验 • b、对大气物理现象进行数值模拟试验 • c、把大气作为一个整体来研究
五、气象学与气候学的发展简史
• d、气候学领域中的科学革命 • 国际上的一系列气候学会议； • 提出气候系统的概念和世界气候计划
• 3、发展时期： • 时间：20世纪初至今 • 特点： • 不但进行地面气象观测，
式和结构、大气中光电现象和云雨形成 的初步解释等。世界气温、气压、降水 量等气候图的出版。1983年，德国学者 汉恩出版了世界上最早的气候学巨著 《气候学手册》。
五、气象学与气候学的发展简史
• 我国：半殖民地性质的气象事业。
五、气象学与气候学的发展简史
一、基本概念
• 5、气候 • 气候是指在太阳辐射、大气环流、下
垫面性质和人类活动长时间相互作用下， 在某一时段内大量天气过程的综合。
一、基本概念
• 6、天气 • 天气是指某一地区在某一瞬间或某一
短时间内大气状态（如气温、气压、湿 度等）和大气现象（如风、云、雾、降 水等）的综合。
二、气象学与气候学的研究对象
第一章、引论
• 第一节、气象学、气候学的研 究对象、任务和简史
一、基本概念
• 1、大气圈： • 由于地球的引力作用，地球周围聚集
着的一个气体圈层，称为大气圈。 • 2、下垫面： • 一个事物的下伏表面。
一、基本概念
• 3、气象学 • 专门研究大气现象和过程，探讨其演
变规律和变化，并直接或间接用之于指 导生产实践为人类服务的科学。 • 4、气候学 • 简单来说，气候学就是研究地球上气 候的科学。
五、气象学与气候学的发展简史
• 2）近期 • 时间： • 20世纪50年代以后 • 特点： • a、开展了大规模的观测试验 • b、对大气物理现象进行数值模拟试验 • c、把大气作为一个整体来研究
五、气象学与气候学的发展简史
• d、气候学领域中的科学革命 • 国际上的一系列气候学会议； • 提出气候系统的概念和世界气候计划
• 3、发展时期： • 时间：20世纪初至今 • 特点： • 不但进行地面气象观测，
气候学气象与气候学教学课件
绪论1.气象学的定义和研究内容①定义：研究发生于大气中的的一切物理现象和物理过程，探讨其演变规律和变化，并应用于实践的科学。
②研究对象：大气圈。
主要研究内容：a.大气的一般特性。
b.大气现象的发生、发展、及能量的来源。
c.探求大气现象的本质、寻求变化规律。
d.将大气现象中的规律应用于实践。
2天气学定义：研究地球条件下不同的区域内所产生的天气系统、天气过程的成因、演变规律，并在天气预报上应用的科学。
3天气学研究对象：地球上的大气4气候学定义：研究地球上气候的形成原因、分布类型、变化规律的科学。
5气候学研究对象：地球上的气候。
6天气与气候的区别:①概念不同：a天气：某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（温度、相对湿度气压等）和大气现象（风、云、雨、雪、降水等）的综合。
属于短时间内的微观现象。
b气候：是指在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。
不仅包括该地多年平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
属于长时间宏观现象。
②变化周期不同： a天气：变化快，周期短。
b气候：变化慢，时间长。
③各自研究的系统不同：a天气：是个单纯的系统。
b气候：包括大气、水、冰雪、陆地、生物（动物、植物、人）五个子系统。
具有地方性的特点。
7大气：包围在地球表面的整个空气层，是一个连续的空气圈。
8大气的组成特点：气态：水汽、氮气、氧气等；液态：水、溶液滴；固态：冰晶、悬浮的杂质；低层大气（0-90km）：干洁空气、水汽、杂质；高层大气（90km以上）：氮、氧原子9根据大气中的温度、水汽、成分、垂直运动分为五层：①对流层②平流层③中间层④暖层⑤散逸层10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。
例如：气压、气温、湿度、云量、风、降水量、能见度、日照、辐射量等。
11表示湿度的方法：a水汽压(e)b绝对湿度(a)c饱和水汽压(E)d相对湿度(f)e比湿(q)f饱和差(d)g露点(Td)12风定义：空气的水平流动。
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上节课重点回顾： 1、大气的垂直结构，温度随高度的变化情况
2、理想气体状态方程
p = rRT
物理意义：气体的压强与密度和温度成正比
3、大气静力学方程
dp = -rg
dz
4、压高公式的应用
z2
-
z1
=
18400(1 +
t v )lg 273
p1 p2
本节课重点：
1、位势高度的含义 2、气象的基本要素
等压面：空间各气压相等的点组成的面 等高线：位势高度相等的点连成的线，等压面与水平面的交线 气象部门所用的高空图就是等压面图
等高面：高度相等的点组成的面 等压线：气压相等的点连成的线 气象部门所用的地面图就是等高面（海平面高度）图
高空图上的等高线或者地面图上的等压线都可以反映气压的 分布状况
湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量 水汽压：大气中水汽所产生的压力（e） 水汽压随高度增加而迅速减少；由赤道向两极逐渐减少 饱和水汽压：水汽压达到某极大值，空气呈饱和状态
辐射与热量平衡
各种辐射的波长范围
太阳辐射称为短波辐射 地球和大气辐射称为长波辐射或红外辐射
辐射通量密度F：单位时间通过单位面积的辐射能，单位W/m2
通过太阳表面的辐射通量密度为
3.90 ´ 1026
4p (7 ´ 108 )2
=
6.34
´ 107W
/ m2
辐射强度I
I=
DF
DtDS cosqDw
F = H ´ 9.80665
1
z
H = 9.80665 ò0 g dz
0
位势高度与几何高度的数值几乎相同，但意义不一样， 位势高度是能量单位
等位势面
dF » 9.8dH
位势代入静力学方程
dp = -grdz = -rdF = - p dF
RTv
ò ò ò p2 dp = - 1 z2 g dz = - 1 F2 dF
风向指风的来向 地面风向用16方位表示 高空风向用方位度数表示
风力等级与风速
V = 3.02 ´ F3
云：水汽达到饱和，凝结成小水滴或者凝华成小冰晶，漂浮 在空气中便成为云或雾 云况通常用云量和云状来表示
卷云
卷积云
雨层云
高积云
积雨云
第一章小结 1、大气的基本组成和结构 2、大气的状态方程和静力学方程 3、大气的基本要素
物理意义：露点或者霜点td常常低于气温(td<t)，仅 与水汽含量有关，露点越高，说明空气越接近饱 和，水汽含量越高，反之亦然
饱和差：饱和水汽压与实际水汽压之差，用变量d表示, d=es-e 反映了空气距离饱和的程度
降水：从天空降落到地面的液 态或者固态水
降水量单位mm 雪深单位cm，雪压单位g/cm2
es = 6.11 ´ 10at/(b+t )
未达到饱和的空气称为湿空气
绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量,即水汽密 度，单位g/m3
rw
=
e RwT
´ 103
比湿：水汽的质量与气团总质量的比值，单位g/g，g/kg
q = mw = rw = 0.622 e » 0.622 e
md + mw rd + rw
p - 0.378e
p
饱和比湿
qs
=
0.622
p
-
es 0.3比值
w = mw = 0.622 e
md
p-e
e p q » w » 0.622 e (g / g)
p
相对湿度：实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值， 反映了湿空气距离饱和的程度
e f = ´ 100%
1h雨量 24h雨量
小雨 中雨 ~2.5 2.6~8.0
~10 10.1~25. 0
大雨 8.1~15.9 25.1~50.0
暴雨 16~ 50.1~100
大暴雨 100.1~200
特大暴雨 200~
风：空气的水平运动，包括风速和风向
风速常用单位m/s、kn、km/h 换算关系： 1m/s=3.6km/h 1kn=1.852km/h 1km/h=0.28m/s 1kn=0.52m/s
理解等压面和等高线，风速风向，露点温度
3、太阳辐射、地面和大气辐射、地面热量收支
重力位势高度
重力位势：设海平面的位势为0，把单位质量物体从平均海面 上移到z高度处作的功
òz
F = g dz = gz
单位：J/kg
0
z,H
1个位势米（1gpm）：当g=9.80665m/s2时，使单位 质量物体抬升1米，克服重力所做的功（9.80665J/kg）
es
露点：在空气中气压和水汽含量不变的条件下降温，使水汽相 对于水面达到饱和时的温度 霜点：同露点的过程使水汽相对于冰面达到饱和时的温度
es = 6.11 ´ 10at/(b+t )
td
=
b lg(e / 6.11) a - lg(e / 6.11)
计算露点：a=7.63,b=241.9 计算霜点：a=9.5,b=265.5
ò ò F = dF = I cosq dw
half
half
dw
=
dA r2
=
rdq
ir sinqdj
r2
=
sinqdqdj
p 辐射通量密度和辐射强度的关系 F = I
辐射的基本定律
普朗克定律
Il* =
2hc2
hc
l 5 (eklT - 1)
辐射强度与波长λ和温度T成反比，波长越短、温度越高，辐 射强度越大
气温是在离地面1.5m高的百叶箱内用水银温度表测得
我国常用用摄氏度t，单位°C 科学计算用绝对温度T，单位K 某些国家用华氏温度tF，单位°F
转换关系： T = 273.15 + t
tF
=
9t 5
+
32
气压：大气的压强，单位面积上空气柱的重量
p = Mg A
气压值一般用水银气压表测量
p = rgh
p p1
RTv z1
R F1
dH = - RT v dp 9.8 p
H2
-
H1
=
RT v 9.8
ln
p1 p2
=
DH
平均厚度的大小反映了两等压面之 间的平均温度的高低
当上下等压面一定 p2
ΔH1
ΔH2
p1
冷
暖
基本气象要素
气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等
气温：表示空气冷热程度 是空气分子平均动能的表现，空气获得热量，分子平均动能 增加，气温升高，反之依然
气压单位：曾用mmHg，现用hPa 1hPa=10-2N/cm2
1个标准大气压：温度为0°C,纬度为45°的海平面作为标准 时的海平面气压 = 1013.25hPa = 760mmHg
等压面：空间各气压相等的点组成的面 向上突起的部分对应高压区，下凹的部分对应低压区
等高线：位势高度相等的点连成的线，等压面与水平面的交线
2、理想气体状态方程
p = rRT
物理意义：气体的压强与密度和温度成正比
3、大气静力学方程
dp = -rg
dz
4、压高公式的应用
z2
-
z1
=
18400(1 +
t v )lg 273
p1 p2
本节课重点：
1、位势高度的含义 2、气象的基本要素
等压面：空间各气压相等的点组成的面 等高线：位势高度相等的点连成的线，等压面与水平面的交线 气象部门所用的高空图就是等压面图
等高面：高度相等的点组成的面 等压线：气压相等的点连成的线 气象部门所用的地面图就是等高面（海平面高度）图
高空图上的等高线或者地面图上的等压线都可以反映气压的 分布状况
湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量 水汽压：大气中水汽所产生的压力（e） 水汽压随高度增加而迅速减少；由赤道向两极逐渐减少 饱和水汽压：水汽压达到某极大值，空气呈饱和状态
辐射与热量平衡
各种辐射的波长范围
太阳辐射称为短波辐射 地球和大气辐射称为长波辐射或红外辐射
辐射通量密度F：单位时间通过单位面积的辐射能，单位W/m2
通过太阳表面的辐射通量密度为
3.90 ´ 1026
4p (7 ´ 108 )2
=
6.34
´ 107W
/ m2
辐射强度I
I=
DF
DtDS cosqDw
F = H ´ 9.80665
1
z
H = 9.80665 ò0 g dz
0
位势高度与几何高度的数值几乎相同，但意义不一样， 位势高度是能量单位
等位势面
dF » 9.8dH
位势代入静力学方程
dp = -grdz = -rdF = - p dF
RTv
ò ò ò p2 dp = - 1 z2 g dz = - 1 F2 dF
风向指风的来向 地面风向用16方位表示 高空风向用方位度数表示
风力等级与风速
V = 3.02 ´ F3
云：水汽达到饱和，凝结成小水滴或者凝华成小冰晶，漂浮 在空气中便成为云或雾 云况通常用云量和云状来表示
卷云
卷积云
雨层云
高积云
积雨云
第一章小结 1、大气的基本组成和结构 2、大气的状态方程和静力学方程 3、大气的基本要素
物理意义：露点或者霜点td常常低于气温(td<t)，仅 与水汽含量有关，露点越高，说明空气越接近饱 和，水汽含量越高，反之亦然
饱和差：饱和水汽压与实际水汽压之差，用变量d表示, d=es-e 反映了空气距离饱和的程度
降水：从天空降落到地面的液 态或者固态水
降水量单位mm 雪深单位cm，雪压单位g/cm2
es = 6.11 ´ 10at/(b+t )
未达到饱和的空气称为湿空气
绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量,即水汽密 度，单位g/m3
rw
=
e RwT
´ 103
比湿：水汽的质量与气团总质量的比值，单位g/g，g/kg
q = mw = rw = 0.622 e » 0.622 e
md + mw rd + rw
p - 0.378e
p
饱和比湿
qs
=
0.622
p
-
es 0.3比值
w = mw = 0.622 e
md
p-e
e p q » w » 0.622 e (g / g)
p
相对湿度：实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值， 反映了湿空气距离饱和的程度
e f = ´ 100%
1h雨量 24h雨量
小雨 中雨 ~2.5 2.6~8.0
~10 10.1~25. 0
大雨 8.1~15.9 25.1~50.0
暴雨 16~ 50.1~100
大暴雨 100.1~200
特大暴雨 200~
风：空气的水平运动，包括风速和风向
风速常用单位m/s、kn、km/h 换算关系： 1m/s=3.6km/h 1kn=1.852km/h 1km/h=0.28m/s 1kn=0.52m/s
理解等压面和等高线，风速风向，露点温度
3、太阳辐射、地面和大气辐射、地面热量收支
重力位势高度
重力位势：设海平面的位势为0，把单位质量物体从平均海面 上移到z高度处作的功
òz
F = g dz = gz
单位：J/kg
0
z,H
1个位势米（1gpm）：当g=9.80665m/s2时，使单位 质量物体抬升1米，克服重力所做的功（9.80665J/kg）
es
露点：在空气中气压和水汽含量不变的条件下降温，使水汽相 对于水面达到饱和时的温度 霜点：同露点的过程使水汽相对于冰面达到饱和时的温度
es = 6.11 ´ 10at/(b+t )
td
=
b lg(e / 6.11) a - lg(e / 6.11)
计算露点：a=7.63,b=241.9 计算霜点：a=9.5,b=265.5
ò ò F = dF = I cosq dw
half
half
dw
=
dA r2
=
rdq
ir sinqdj
r2
=
sinqdqdj
p 辐射通量密度和辐射强度的关系 F = I
辐射的基本定律
普朗克定律
Il* =
2hc2
hc
l 5 (eklT - 1)
辐射强度与波长λ和温度T成反比，波长越短、温度越高，辐 射强度越大
气温是在离地面1.5m高的百叶箱内用水银温度表测得
我国常用用摄氏度t，单位°C 科学计算用绝对温度T，单位K 某些国家用华氏温度tF，单位°F
转换关系： T = 273.15 + t
tF
=
9t 5
+
32
气压：大气的压强，单位面积上空气柱的重量
p = Mg A
气压值一般用水银气压表测量
p = rgh
p p1
RTv z1
R F1
dH = - RT v dp 9.8 p
H2
-
H1
=
RT v 9.8
ln
p1 p2
=
DH
平均厚度的大小反映了两等压面之 间的平均温度的高低
当上下等压面一定 p2
ΔH1
ΔH2
p1
冷
暖
基本气象要素
气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等
气温：表示空气冷热程度 是空气分子平均动能的表现，空气获得热量，分子平均动能 增加，气温升高，反之依然
气压单位：曾用mmHg，现用hPa 1hPa=10-2N/cm2
1个标准大气压：温度为0°C,纬度为45°的海平面作为标准 时的海平面气压 = 1013.25hPa = 760mmHg
等压面：空间各气压相等的点组成的面 向上突起的部分对应高压区，下凹的部分对应低压区
等高线：位势高度相等的点连成的线，等压面与水平面的交线