气象与气候复习提纲

作业

1.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：由于着眼点不同，大气上界有两种分法（普遍），一是着眼于大气中出现的某些物理现象，按此，大气上界大约为1200km ；二是着眼于大气密度，按此大气上界大约为2000~3000km 。

大气圈可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。

对流层的特点：①气温随高度升高而降低；②垂直对流运动显著；③气象要素水平分布不均。

2.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。在对流层中，气温随高度的增加而递减。高山常年积雪，是因为其高度已达到或低于积雪存在的温度，云峰耸立是因为随高度的升高，气流中的水汽不断凝结，产生云雾。

3.已知10℃时，E 为12.3hpa ；18℃时，E 为20.6hpa 。某地上午8时气温为23℃，e 为12.3hpa ；次日8时气温为23℃，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：d T （露点）是指在空气中水汽含量，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度。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℃。 Td 的高低直接与空气中的水汽含量有关，水汽含量越多，露点越高（露点也是反映空气中水汽含量的物理量）。

4.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：干空气状态方程P=ρd R T ，湿空气状态方程为P=ρd R T （1+P

e 0.378） (1)同温同压下，湿空气密度为ρ=

)

P

e

0.378(1+T R P

d

干空气密度为ρ=

T

R P

d ，由于)

e 378.01(P T R T R d d +<

所以干空气密度大于湿空气密度

（2）空气中水汽压愈大，e 越大 P=ρ)e

378

.01(P

T R d +，空气越潮湿，e 越大，其密度越小。

5.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。

6.太阳高度角是如何影响直接辐射的？

答：（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。

7.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。

大气逆发射：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。

8.海陆增温和冷却过程有何差异？它导致什么重要结果？

答：大陆受热快，冷却也快，温度升降变化大，海洋反之。

⑴在同样的太阳辐射强度下，海洋所吸收的太阳能多与陆地所吸收的太阳能（陆面对太阳光的反射率大于水面）；

⑵陆地所吸收的太阳能分布在很薄的地表面上，而海水所吸收的太阳能分布在较厚的水层中（陆地增温快的一个原因）；

⑶海面有充足的水源供给，以致蒸发量较大，失热较多使得水温不易升高；

⑷岩石与土壤的比热小于水的比热。

9.何谓非绝热变化、绝热过程、干绝热过程？

答：非绝热变化：气团与外界通过热量交换而引起的空气内能的变化。

绝热过程：气象学上，任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程。

干绝热过程：当升、降气块内部既没有发生水相变化，有没有与外界交换热量的过程。

10.有一山高1000m ，如果一块含一定水汽尚未饱和的空气在山脚时温度为10℃，升到300m 时开始饱和，到山顶水汽已全部凝结，并离开气块，剩下的干空气块从山顶下沉，问到山脚时温度是多少？（ γ m =0.5℃/100m ） 解：只有达到饱和时才用湿绝热。 上升到饱和时的气温为10℃—1℃/100m ×300m=7℃

到山顶时的气温为7℃-（1000m-300m ）×0.5℃/100m=6.5℃ 下降到山脚时的温度为 6.5℃+1000m ×1℃/100m=16.5℃

11.γ 、 γd 、 γ m 三者有何不同？为何γ m 总小于γ d ？ 答：不同：（1）γd 是干绝热直减率，指气块绝热上升单位距离时的温度降低值。（适用条件：干空气和未饱和湿空气，γd=1℃/100m ）

（2）γm 是湿绝热直减率，指饱和湿空气绝热上升时的减温率（数值由具体情况而定）

（3）γ指气温直减率，表示周围大气的温度遂高的的分布情况（多变性）

原因：饱和湿空气绝热上升时，如果只是膨胀上升，应每上升100m 减温1℃，但是，水汽饱和后，就要因冷却而发生凝结，释放潜热，加热气块，因此因膨胀而引起的减温率恒比干绝热减温率小，即γm 总小于γd 。

γ=-m

i dZ dT ⎪⎭⎫

⎝⎛=d γ +Cp L ×dZ dq s ，当饱和空气上升时dZ>0，d s q <0，则dZ dq s <0,下降时，dZ<0，d s q >0,则

dZ

dq s

>0，所以γm 总小于γd 。

12.设某饱和湿空气团在200m 高处温度为18℃，且与周围大气温度相同。当其受力后，向上运动至500m 高处，温度降为16.5℃。假设周围空气的温度直减率为0.65℃/100m ，对于该空气团而言，大气层结是否稳定？为什么？ 答：大气层结稳定

该气团的直减率为γ=（18℃-16.5℃）/(500℃-200℃)×100％=0.5℃/100m 因为γ<γm ，气团处于绝对稳定状态

13.已知旧金山海面温度为12℃，温度直减率为0.6℃/100m ，从500m 处转为逆温层，已知逆温层顶为1700m ，20℃，求逆温层的直减率。 解：转折处气温为12℃-0.6℃/100m ×500m=9℃ 逆温层厚度为1700m-500m=1200m

逆温层的直减率为γ=（20℃-9℃）/1200m=0.917℃/100m

14.何谓冰晶效应、凝结增长？

答：冰晶效应指的是在云层中，当时的实际水汽压介于冰晶和过冷却饱和水的饱和 水汽压之间，产生冰水之间的水汽转换，水滴会因不断蒸发而缩小，冰晶会因不断凝华而增大。

凝结增长是指在云雾中，若当时的实际水汽压介于大小水滴的饱和水汽压之间，产 生水汽的蒸发现象，小水滴因蒸发而逐渐变小，大水滴因凝结而不断增大。