大气科学概论
大气科学概论-教案
• 发展初期 • 发展初期包括16世纪中叶到19世纪末。这时由于欧洲工业 的发展，推动了科学技术的发展，物理学、化学和流体力 学等随着当时工业革命的要求，也快速发展起来。又由于 航海技术的进步，远距离商业与探险队的活动，扩大了人 们的视野，地理学乃蓬勃兴起，这就为介于物理学与地理 学之间的边缘科学——大气科学的发展奠定了基础。再加 上这一段时间内气象观测仪器纷纷发明，地面气象观测台、 站相继建立，形成了地面气象观测网，并因无线电技术的 发明，能够开始绘制地面天气图。由于具备了这些条件， 大气科学乃与天文学逐渐分离，成为独立的学科。
• 解放后，我国气象事业得到迅速发展。在第一个 五年计划期间，全国共建立了各级气象台站1378 个，到1957年底全国各级气象台站已达1635个， 比解放初期增加近22倍。40余年来兴建的天气和 气候站网已遍布全国。我国的大气科学研究进入 了高度发展的时期。在基础理论方面，如大气环 流和动力气象的研究，在天气学方面如中国天气、 高原气象等研究，在卫星气象方面，如甚高分辨 云图接受器的研制、卫星气象学和探测原理等研 究都取得了显著的进展。
• 1593年意大利学者伽利略（Galileo）发明温度表， 1643年意大利学者托里拆利（Torricelli）发明气 压表。这两种重要仪器的出现，使气象观测大大 向前跃进一步。特别是气压与天气变化的关系最 直接，气压表当时曾被誉为天气的“眼睛”。 1783年索修尔（Saussure）发明毛发湿度表，有 了这些仪器就为建立气象台站提供了必要的条件。 1653年在意大利北部首先建立气象台，此后其它 国家亦相继建立地面气象观测站，开始积累气象 资料。但这时只有一些分散性的研究，缺少国际 合作与交流。
• 随着无线电报的发明和应用，使气象观测的结果能很快地 传达到各地，为绘制天气图创造了条件。在1860—1865 年间各国纷纷绘出了天气图。有了天气图这个工具，使气 象学的发展大大向前跨进了一步。 • 这一时期大气科学的主要研究成果有：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、大气环流的若干现象解释等。从19世纪开始， 陆续出版了一些比较有质量的气候图，如世界年平均气温 分布图、世界月平均气压分布图、世界年降水量分布图等。 此外，德国学者汉恩（Hann）于1883年开始陆续出版了 《气候学手册》三大卷，这是气候学上最早的巨著。
NJU大气科学概论复习版
NJU大气科学概论复习版大气科学是一门研究大气现象和过程的学科，它涉及了大气结构、大气化学、大气物理学、气象学等多个方面的知识。
下面是NJU大气科学概论的复习版，总结了大气科学的基本概念和主要内容。
1.大气的结构和组成大气由大气圈中的不同层次组成，包括对流层、平流层、中间层、热层和外层等。
大气由气体组成，主要包括氮气、氧气、水蒸汽、二氧化碳等。
其中，气压和温度是大气结构的两个重要参数。
2.大气的辐射和能量平衡大气中的辐射主要分为短波辐射和长波辐射两种。
短波辐射是来自太阳的辐射，而长波辐射是来自地球表面的辐射。
大气辐射是大气能量平衡的重要组成部分，它通过吸收、散射、反射等过程来影响大气温度和循环。
3.大气水汽和降水大气中的水蒸汽是水循环的重要组成部分，它通过蒸发、凝结和降水等过程来影响大气水汽的含量和分布。
降水是大气中水蒸汽凝结形成的，在大气循环中发挥着重要作用。
4.大气的垂直运动和大气环流大气中存在着垂直运动，包括上升运动和下沉运动。
大气环流是大气运动的总体格局，包括赤道低压带、副热带高压带、中纬度低压带和极地高压带等。
大气环流的形成与地球自转、地球表面的不均匀加热等因素密切相关。
5.大气的天气现象和天气预报天气是大气短时间内的状态变化，包括气温、湿度、气压和降水等因素。
天气现象包括晴、阴、雨、雪、雷暴等。
天气预报是根据大气的变化规律和天气影响因素预测未来的天气状况，以帮助人们做出适应性的决策。
6.大气污染和大气环境大气污染是由于人类活动排放的废气和颗粒物质导致的大气质量下降的现象。
大气污染对人类健康和环境造成了严重的影响，包括酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏等。
大气环境保护是保护大气质量和改善大气环境的重要任务。
以上是NJU大气科学概论的复习版，总结了大气科学的基本概念和主要内容。
通过对这些知识的学习和理解，我们可以更好地了解大气的结构、组成、能量平衡、水汽循环、垂直运动和环流等方面的内容，从而更好地理解和应用大气科学的知识。
大气科学概论范文
大气科学概论范文
大气科学是研究大气现象和气象变化规律的学科，属于地球科学的分
支之一、它涉及的范围广泛，包括天气预报、气候变化、大气环境、空气
质量、气象灾害等。
本文将从大气科学的发展历程、主要研究内容和应用
意义等方面进行探讨。
大气科学作为一门学科，其起源可以追溯到古代。
古人通过观察天气
现象，积累了一定的经验和知识。
随着科技的进步和观测手段的改进，现
代气象学开始形成。
19世纪末至20世纪初，随着工业化和城市化的迅速
发展，人们对天气和气候的关注日益增长，大气科学得到了更为广泛的应用。
如今，大气科学领域的研究成果不仅仅用于天气预报，还广泛应用于
农业、航空、能源、环境保护等多个领域。
大气科学的研究成果不仅仅用于学术研究，还广泛应用于社会各个领域。
天气预报作为大气科学的一个重要应用领域，为人们的出行、农业生产、航空运输等提供了重要的支持。
在能源领域，大气科学的研究成果可
以用于风电、太阳能等可再生能源的开发利用。
在环境保护方面，大气科
学的研究成果可以用于制定管控大气污染物的政策，改善空气质量。
此外，大气科学的研究成果还可以用于防灾减灾工作，减少气象灾害对人们的影响。
总之，大气科学是一门涉及面广、应用领域广泛的学科。
通过对大气
现象和气象变化规律的研究，大气科学为人们提供了准确的天气预报、科
学的气候变化策略、清洁的空气环境等。
随着科技的不断进步和研究手段
的改进，我们对大气科学的认识和应用也会不断提高，为人们的生活和社
会发展带来更多的福利。
大气科学概论-绪论
绪 论
大气科学的重要性 大气科学研究对于国民经济建设和社会发展有 着重大作用 防灾减灾 环境问题 交通运输
1990-2006年及2007年以来气象灾害造成的直接经济损失占GDP的比例变化 1990-2006年及2007年以来气象灾害造成的直接经济损失占GDP的比例变化 年及2007年以来气象灾害造成的直接经济损失占GDP
6 历年值 5 比例（%） 4 3 2 1 0 1990 1992 1994 1996 1998 年份 2000 2002 2004 2006 1990-2006年平均
“桑美”共造成浙 桑美” 桑美 福建、 江、福建、江西 和湖北4 和湖北4省665.6 万人受灾 受灾， 万人受灾，因灾 死亡483人，直接 死亡483人 483 经济损失196.6 196.6亿 经济损失196.6亿 浙江、 元。浙江、福建 受灾严重。 受灾严重。
超强台风桑美（SAOMAI）2006年 超强台风桑美（SAOMAI）2006年8月10日在浙江苍南沿海登陆，登 10日在浙江苍南沿海登陆， 日在浙江苍南沿海登陆 陆时中心附近最大风力达17 17级 60米 ），为建国以来登陆我国大 陆时中心附近最大风力达17级（60米/秒），为建国以来登陆我国大 陆最强的一个台风， 2005年登陆美国时的 卡特里娜”飓风还强， 年登陆美国时的“ 陆最强的一个台风，比2005年登陆美国时的“卡特里娜”飓风还强， 也是近10年来因大风造成伤亡最惨重的一个台风。 10年来因大风造成伤亡最惨重的一个台风 也是近10年来因大风造成伤亡最惨重的一个台风。
大气科学概论知识点梳理(概述)
大气科学概论知识点梳理（概述）一、大气科学的研究对象大气科学的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈，也研究大气与其周围的水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈相互作用的物理和化学过程。
二、大气科学概论的定义大气科学是研究大气的各种现象（包括人类活动对它的影响）及其演变规律，以及如何利用这些规律进行天气、气候的监测和预测，从而趋利避害为人类服务的一门学科。
三、天气和气候的区别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、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）的综合。
【天气是指在短时间内（1-3天左右）发生的天气现象】气候通常被定义为“天气的平均状态”，是指某地在某一时段（多年）内气象要素的平均值和变率的统计描述。
（世界气象组织ＷＭＯ）：30年平均四、*气象要素*气温、气压、湿度、风、云况（云状和云量）、能见度、降水情况（降水类型和降水量）、辐射、日照以及各种天气现象等五、气候系统各组成部分及其相互作用六、常识记忆：①世界上第一个气象站于1653年在意大利建立；②世界上第一张天气图于1820年由布兰德斯绘制成；③世界上第一颗气象卫星是美国于1960.4.1发射的；④世界气象日为每年的3月23日。
七、气候系统五大圈层相互作用八、大气科学的学科体系物理气象学气象学天气学动力气象学大气科学物理气候学气候学描述气候学应用气候学九、气象学与气候学的区别气象学：研究大气中和演变规律及各种现象的成因，以及如何利用这些规律为人类服务的科学。
气候学：是研究气候特征、分类、区划、成因、变化、形成、分布、演变规律、气候预测、应用气候以及气候与其他自然因子和人类活动的关系的学科。
它既是自然地理学的一个分支，也是大气科学的一个分支。
大气科学概论
大气科学概论
大气科学概论是一门研究大气系统的学科，是大气、海洋、地球
物理学和天文学研究的基础学科之一。
它旨在研究大气的物理、化学
组成、结构及其动力学运动，以及它与地球和人类生活之间的相互关系。
大气科学被分为三个小的子领域：气候学、大气物理学和大气化学。
气候学研究大气形势，尤其是大气中气象要素的尺度在时间和空
间上的分布，以及大气的内部运动的影响。
大气物理学研究大气的动
态行为，涉及大气压力，流体动力学，对流等问题，从而了解大气层
在空间上的分布及其变化。
大气化学研究空气中污染物的排放、扩散、沉降，以及不同物质之间的物理和化学反应，研究它们会造成多种污
染性如大气污染和臭氧损坏等等。
有了大气科学的研究成果，能够为气象学和环境保护提供重要的
方法，以识别和预测大气状况变化对人类生活的影响，从而提供减灾
和减少全球气候变化的相应应对措施。
大气科学也为其他领域提供重
要的应用，如航空，航天，资源开发和卫星应用，这些都与大气系统
有关。
随着环境污染，大气污染和全球气候变化，大气科学存在得越
来越重要。
大气科学概论知识梳理
大气科学概论知识梳理大气科学是研究地球大气系统的科学，它包括大气物理学、大气化学、大气动力学、气象学等多个学科。
以下是对大气科学的基础知识进行梳理。
1.大气的组成：大气主要由氮气（78%）和氧气（21%）组成，还包括少量的水蒸气、二氧化碳等气体。
其中，水蒸气是大气中最重要的温室气体之一2.大气的结构：大气可以分为四个不同的层次。
从地球表面向上分别为对流层（0-12公里）、平流层（12-50公里）、中间层（50-80公里）和外层层（80公里以上）。
3.大气的运动：大气的运动包括垂直运动和水平运动。
大气通过对流和平流两种方式进行垂直运动，水平运动则是由气压梯度力和科氏力驱动的。
4.大气的循环：大气循环是指大气中能量和物质的不断交换和运动。
其中，全球性的大气循环有海洋环流和大气环流两部分构成，这些循环起到了全球温度和气候的调节作用。
5.大气的辐射：大气与地面和太阳之间发生的辐射交换是大气科学中一个重要的研究内容。
大气光学是研究大气层对可见光和红外辐射的吸收、散射和透射特性的学科。
6.大气的热力学：大气的热力学是研究大气中能量和热量传递的学科。
其中，气候系统的热力学过程对了解气候变化和天气预报非常重要。
7.大气的化学：大气中的化学反应对于大气质量和气候变化具有重要影响。
例如，大气中的臭氧层对于过滤太阳紫外线的作用至关重要。
8.大气中的云和降水：云是大气中由水蒸气凝结而成的水滴或冰晶的集中表现，降水是指水滴或冰晶从云中下降到地面的现象。
云和降水对于气候和水循环有重要影响。
9.大气的天气：天气是大气瞬时状态的表示，主要包括温度、湿度、风向和风速等要素。
气象学是研究天气现象及其变化规律的学科。
10.大气的气候：气候是大气长期统计性质的表示，反映了一定地区一段时间内的天气变化情况。
气候学是研究气候现象及其变化规律的学科。
以上就是对大气科学基础知识的梳理，这些知识对于理解大气的构成、运动、循环以及与地球其他系统的相互作用至关重要。
大气科学概论 (1)
名词解释干洁大气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干洁大气，简称干空气。
露点温度：湿空气气压降温达到饱和时的温度称为露点温度。
相对湿度：在一定温度和气压下，水汽和饱和水汽的摩尔分数比称为相对湿度。
降水量：指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）的降水未经蒸发渗透流失而积聚在水平面上的水层深度。
虚温：在气压相等条件下，具有和湿空气相等的密度时干空气具有的湿度。
气团变性：气团只是在某时间与一定的地理区域相关，当气团移动到新的下垫面时，它的性质就会逐渐发生变化，而失去原有的特性。
填空1、相对湿度说明了同一气温条件下，水汽含量距离大气饱和程度，相对湿度越小，表示空气越不饱和，相对湿度越大，表示空气越饱和。
2、干洁大气是指不包含水汽和气溶胶的整个混合大气。
3、大气的铅直结构有地面向天空共分为对流层，平流层，中间层，热层，逸散层五层。
4、表征水汽的气象要素有很多，如比湿、水汽压、水汽密度等。
（相对湿度、露点）5、水的三相是指气态、液态_各固态。
6、一般温度越高、饱和水汽压则越大，在相同温度下，溶液面比纯水面的饱和水汽压越小。
7、降水可以有雨、雹、雪和霰四种形态。
8、相对湿度是空气中的实际水汽压与同温度下饱和水汽的比值。
9、大气中最主要的成分是氮气、氧气和氩三种气体。
10、相对湿度是指_空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽的比值。
11、平流层环流的特点是：中纬度地区夏季盛行东风，冬季盛行西风。
12、露点温度是指湿空气定压降温达到饱和时的温度。
13、在相同状态下，平液面饱和水汽压大于平冰面饱和水汽压。
14、对流层臭氧的一个主要来源是从平流层以扩散、湍流的方式输送来的，对流层顶的裂缝是平流层臭氧向对流层输送的主要通道。
15、温度越高，饱和水汽压越大。
16、按中性成分的热力结构，可以把大气分成若干层，其中对流层的特点是温度随高度升高而降低、有强烈的垂直混合、气象要素分布不均匀。
17、臭氧主要分布在10-50km高度的平流层大气中，极大值在20-30km之间，它对有强烈的吸收作用。
大气科学概论
1．气候的定义：气候是指在影响天气的各因子（太阳辐射、下垫面性质、大气环流和人类活动等）长期相互作用下所产生的天气综合，不仅包括某些多年经常发生的天气状况，还包括某些年份偶然出现的极端状况。
2.简述气候变化和气候突变的区别前者:气候从一种稳定状态跳跃到或转变为另一种稳定状态的现象.后者：气候变化是指气候平均状态随时间的变化，即气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。
离差值越大，表明气候变化的幅度越大，气候状态越不稳定。
突变是气候突然的变化很快，很明显;而气候变化是一个季度的气候变化，比较慢不明显3.气候变化的原因（书p353）外部因子：地球轨道参数，太阳活动，火山活动，大陆板块漂移，造山运动，人类活动内部因子：⑴太阳辐射的变化。
⑵地球轨道因素的变化。
⑶火山活动。
⑷宇宙——地球物理因子。
⑸下垫面地理条件的变化。
⑹大气环流的变化。
⑺大气化学组成的变化。
4．简述云的微观形成（书p47）：云是潮湿空气在上升过程中膨胀冷却，使空气中的水汽达到饱和及过饱和时，在凝结核上凝结成云滴，或（和）由冰核作用经冻结和凝华生成冰晶而形成的。
当云中的云滴增长到足够大时，就会从空中降落而产生降水。
5.按照云的外形特征，结构特点和云底高度将云分为哪几族哪几属？（书p48）三族:高云族（高云形成于6000m以上的高空，对流层较冷的部分在此高度上的水都会凝华或冻结为冰晶，所以这族云都是由冰晶组成。
高云高云一般成纤维状，薄薄的并多数为透明。
）中云族（中云于2500~6000m的高空形成，它们多由过冷小水滴组成）低云族（云底高度通常在2500m以下）十属：卷云，卷积云，卷层云（高云族）高层云，高积云（中云族）层积云，层云，雨层云，积云，积雨云（低云族）6.绘出雨，雪，冻雨，冰粒四种降水产生的大气温度随着高度分布的草图7.如何区分雾和霾这两类视程障碍？书p558.什么叫视程障碍现象及其种类？定义：云，雾，降水，风沙等液体或者固体杂质造成能见度降低的天气现象；种类：雾，轻雾，吹雪，雪暴，烟幕，霾，沙尘暴，扬沙，浮尘9.描述大气垂直结构的主要特征书p2810.请简述大气成分CO2,O3对地球辐射平衡和全球气候变化产生的影响书p2311.表征大气的基本要素有哪些？并解释p35温度，气压湿度风12.微波辐射计的定义，种类以及我们学校有哪两种微波辐射计，种类以及我们学校有哪两种微波辐射计（p221\\为了测量物质的微波辐射的高敏度接收机）总结为以下五种基本类型：全功率型微波辐射计，Dicke型微波辐射计［1］，负反馈零平衡Dicke型微波辐射计［2］，双参考温度自动增益补偿型微波辐射计［3］，数字增益自动补偿型微波辐射计［4］。
大气科学概论知识梳理(大气基础知识)
大气科学概论知识梳理〔大气的全然知识〕一、地球大气成份由三个局部组成①干洁大气〔即干空气〕Clean Air【没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气】②水汽〔滴〕 Moisture③悬浮在大气中的固液态杂质 Impurity二、低层大气的各类要紧成份①氮气〔N2)：存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。
作用：是有机体的全然组成局部，也是合成氮肥的全然原料。
②氧气〔O2〕：是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体；踊跃参加大气中的许多化学进程；对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。
③臭氧〔O3〕：时空转变：最大值出此刻春天，最小值出此刻夏日。
空间转变：水平：由赤道向两极增加。
垂直：55～60km，含量极少。
20～25km，达最大值，形成臭氧层；12～15km以上，含量增加专门显著；从10km向上，慢慢增加；臭氧的作用：a.对紫外线有着极为重要的调操纵作用。
b.对高层大气有明显的增温作用。
④二氧化碳〔CO2)空间转变：水平：城市大于农村；垂直：0～20km，含量最高；20km以上，含量显著减少。
作用：a.绿色植物进展光合作用不可缺少的原料。
b.强烈吸收长波辐射〔地面辐射、大气辐射〕，使地面维持较高的温度，产生“温室效应〞。
三、水汽①来源：要紧来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发和植物外表的蒸腾。
②时空转变：时刻：夏日多于冬季③作用：a.在天气气候转变中扮演了重要角色。
b.能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放出长波辐射，对大气起着“温室效应〞。
四、大气中的杂质在大气中悬浮着的各类固体和液体微粒〔包括气溶胶粒子和大气污染物质两大局部〕。
气溶胶的作用：①吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也减弱了抵达地面的太阳辐射；②缓冲地面辐射冷却，局部补偿地面因长波有效辐射而失去的热量；③降低大气透明度，阻碍大气能见度；④充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有重要意义。
五、气温、①概念：表示大气冷热程度的物理量，反映必然条件下空气分子平均动能大小。
大气科学概论复习
大气科学对于人类生产生活、天 气预报、气候变化研究等方面具 有重要意义，是地球科学的重要 组成部分。
大气科学的研究领域
气象学
研究大气中各种气象现象和过程的形成、演变和预测。
气候学
研究地球气候系统的形成、演变和变化，包括大气、 水圈、生物圈等多个圈层的相互作用。
大气物理学
研究大气中各种物理现象和过程，如云雾形成、降水 机制、大气辐射传输等。
飞机起降与气象条件
飞机起降对气象条件要求较高，大气科学通过提供准确的天气预报和气 象数据，保障飞机安全起降。
03
气候变化对交通的影响
气候变化可能导致极端天气事件增多，如暴雨、洪涝等，对交通基础设
施造成威胁，大气科学通过研究气候变化规律，为交通基础设施建设和
维护提供科学依据。
大气科学与健康
空气质量与健康
大气的组成与结构
02
大天 气现象的基础。
详细描述
大气主要由氮气（约78%）、氧气 （约21%）、氩气（约1%）等组成， 还有少量二氧化碳、水蒸气、甲烷等。 这些气体共同作用，影响地球的气候 和天气。
大气的垂直结构
总结词
理解大气的垂直分层是理解气候和天气变化的关键。
地理环境也对大气污染物的传输和扩 散产生影响，如地形、地貌、城市规 划等。例如，山谷地区容易受到污染 物在山谷中累积的影响；而城市地区 由于建筑物密集、交通拥堵等因素， 污染物容易在城市中累积。
大气污染的防治措施
排放控制
通过安装废气处理装置、加强排放标准和 法规的执行等措施，控制污染物排放。
A 减少污染物排放
气象灾害与农业
气象灾害如暴雨、干旱、冰雹等对农 业生产造成巨大损失，大气科学通过 监测和预警气象灾害，帮助农民采取 应对措施，减少损失。
第二章大气科学概论
二、气 温 Temperature
气温：
表示空气冷暖程度的物理量
温标：
摄氏温标：℃ ，摄氏温度t，以标准气压1013.25hPa下
纯水的冰点为零点，沸点为100度。 绝对温标：K，绝对温度T，T=t+273.16 华氏温标：℉，水的沸点为212℉，冰点为32℉， F=9/5 t+32
20
三、湿 度 Humidity
3
表2-1 干洁大气的成分（高度25km以下）
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。
氧气（O2）：
作用：
是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体；
积极参加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。
26
比湿（q）、混合比（S）、绝对湿度（a） 比湿：湿空气中水汽的质量与湿空气总质量的比值。
Specific himidity
mw q m w md
混合比：湿空气中水汽的质量与湿空气中干空气质量的比值。 m水汽 Mixing ratio S＝———— m干空气
比湿和混合比具有保守性 绝对湿度（水汽密度）：单位体积湿空气中水汽的质量。
4
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。 空间变化：
水平：由赤道向两极增加。
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；
5
这幅地图显示的是
高纬地区：平均为8～9km； 时间：夏季大于冬季。
大气科学概论PPT课件
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三 大气科学的学科分支
❖ 大气探测、 ❖ 气候学、 ❖ 天气学、 ❖ 动力气象学、 ❖ 大气物理学、 ❖ 大气化学、 ❖ 人工影响天气、 ❖ 应用气象学等。
大气科学概论
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1
❖ 绪论 ❖第一章 地球大气的成分及分布 ❖第二章 大气的分层和结构 ❖第三章 大气静力学 ❖第四章 大气的热力学过程 ❖第五章 地面和大气中的辐射过程 ❖第六章 空气的水平运动 ❖第七章 大气边界层 ❖第八章 空气污染气象
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2
绪论
❖一 现代大气科学的研究内容 ❖二 大气科学的研究特点 ❖三 大气科学的学科分支 ❖四 大气科学与其他学科的关系 ❖五 大气科学发展概略
7
1934
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8
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1930
9
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1936
10
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11
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2、大气科学的研究对象
1）大气科学的研究对象主要是覆盖整个地球的大 气圈。
2）由于人类越来越认识到大气圈与水圈、冰雪圈、 岩石圈和生物圈之间相互作用和相互影响的重要 性，要了解大气变化过程就不能不深入到其他圈 层变化过程的研究。因此，大气科学的研究内容 越来越广泛，与其他学科之间的相互渗透也越来 越深入。
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大气科学概论重点
大气科学概论重点
1.大气的构成与结构
大气主要由干燥空气、水蒸气和微小气溶胶组成。
干燥空气的主要成分是氮气和氧气，氮气占据大气的78%，氧气占据大气的21%。
大气的结构可分为以下几层：对流层、平流层、中间层、热层和外层等。
2.大气的物理过程
大气物理过程是指大气中的热力学和动力学过程。
其中，热力学过程主要包括大气中的温度、压力、湿度和稳定性等方面的变化规律。
动力学过程主要研究大气中的动量传递和能量传递的机制，包括各种气象现象的起源和发展规律。
3.大气的化学过程
大气化学过程是指大气中的气体、气溶胶和微生物之间的相互作用过程。
大气中的化学反应主要涉及氧氮化物、有机物、臭氧等物质的生成与消耗。
这些化学过程对大气污染物的形成和传输，以及气候变化等方面都具有重要的影响。
4.大气的动力学
大气动力学主要研究大气中的气流运动和天气系统的演变。
气流运动可以分为水平运动和垂直运动两个方面。
水平运动主要包括控制大气环流和风向风速的水平风场，垂直运动主要包括对流、边界层混合和垂直运动的不稳定性等。
5.大气的辐射学
大气科学概论是研究大气现象和气候变化的基础，它不仅对于揭示大气运动和气候变化的机制具有重要意义，而且对于预测天气和评估气候变化的影响也有重要的参考价值。
因此，深入理解大气科学概论的重点概念对于探索地球大气的奥秘和人类社会的可持续发展具有重要的意义。
第1章 大气科学概论(南京信息工程大学 大气概论)
卡 西 尼 " 首 次 近 访 土 卫 六
研究手段和方法
观测是大气科学研究的基础 分析和诊断是大气科学的基本研究方法 数值模拟对于大气科学研究发展的作用
生病了 看医生 诊 断
有过程 做预报 诊 断
体温 血压 心率 打针 吃药 死了
体液 生化 病理 做手 术 癌症
透视 B超 CT
天气 经验 特征 常规经 验预报
沙尘天气过程（上） 平流层大气物理（下）
温度、海平面和北半球 积雪变化（右）
▲大气科学的学科分支
大气探测、 气候学、 天气学、 动力气象学、 大气物理学、 大气化学、 人工影响天气、
天气动力学和气 候动力学
卫星气象学
雷达气象学
应用气象学等。
（一）大气探测：
是一门研究探测地球大气 中各种现象的方法和手段 的学科。按探测范围和探 测手段划分，大气探测有 地面气象观测、高空气象 观测、大气遥感、气象雷 达、气象卫星等次一层分 支。探测手段的飞跃往往 带来以往难以预计的重大 发现,在大气科学的发展进 程中,大气探测起了十分重 要的作用。
云中冰／水的 CloudSat 质量 MLS AMSR 云微物理特性 MODIS CloudSat PARASL 降 水 CloudSat AMSR
极 地
温室气 体
太阳辐 射
赤 道
冰原
涌 升
侵 蚀 风 化
降 水
蒸 发
地球气候系统及其各分量间的相互作用
一.研究对象1──大气圈
2.地球大气的组分 地球大气的组分以氮、氧、氩为主， 它们占大气总体积的 99.96％。其 他气体含量甚微，有二氧化碳、氪、 氖、氦、甲烷、氢、一氧化碳、氙、 臭氧、氡、水汽等。大气中还悬浮 着水滴、冰晶、尘埃、孢子、花粉 等液态、固态微粒。
大气科学概论
大气科学概论1.什么叫气候？（即气候的定义）气象要素经过长时间的平均的状态。
气象学常取30年左右。
2.区分气候突变和气候变化气候突变：气候从一种稳定状态跳跃到或转变为另一种稳定状态的现象。
气候变化：气候变化是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。
3．气候变化的原因①太阳辐射的变化; ②宇宙沙尘浓度的变化; ③地球轨道的变化;④大陆漂移;⑤山地隆升对大气环流和环境的影响;⑥洋流的改变;⑦海冰的变化; ⑧大气温室气体的变化;⑨大气气溶胶浓度的变化;⑩极地同温层云量的变化; 11、极地植被的变化; 12、同大陆沙尘气溶胶相联系的“铁假说”; 13、大陆C3 植物向C4 植物的转化;14、天体撞击; 15、火山爆发; 16、地核环流作用4.云的微观组成云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和雪晶；其底部不接触地面。
5.按照云的外形特征；云底的高度，大概将云分为哪几族，哪几属哪几类，并简要分析每一族的特征3族，10属，29类。
高云族：高云形成于6000米以上的高空，对流层较冷的部分。
在此高度上的水都会凝华或冻结为冰晶，所以这族云都是由冰晶所组成。
高云一般呈纤维状，薄薄的并多数会透明。
中云族：中云于2500~6000米的高空形成，它们多由过冷小水滴组成。
低云族：包括层积云，层云，雨层云，积云，积雨云五类，其中层积云，层云，雨层云由水滴组成，云底高度通常在2500米以下。
大部分低云都有可能下雨，雨层云还常有连续性雨雪。
而积云，积雨云由水滴，过冷水滴，冰晶混合组成，云底高度一般也常在2500米以下，但云顶很高。
积雨云多下雷阵雨，有时伴有狂风，冰雹等。
6．绘出雨、雪、冻雨、冰粒这四种降水所产生的大气温度随高度的分布草图！（不确定！！！！）7、什么是视程障碍现象？有哪些种类？答：视程障碍现象是指空气中因存在水汽凝结物，干质悬浮物等而使空气变得浑浊，并造成能见度下降的一种天气现象。
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《大气科学概论》试卷（A）姓名评分一、名词解释（5*4=20）1、虚温——2、静力平衡——3、大气逆辐射——4、位温——5、梯度风——二、填空（12*2=24）1、地球大气经历了原始大气、次生大气和三个演化阶段。
2、大气的垂直结构分为对流层、、中层、热层和外逸层。
3、据观测，对流层大气的的温度垂直递减率（γ）约为℃/100M。
4、大气中吸收红外辐射的成分主要是和液态水。
5、太阳和大气的辐射光谱都与波长和有关。
6、常见的大气温度极值有和极端极值两种。
7、未饱和湿空气上升达到饱和的高度称为。
8、在假绝热过程中，为保守量。
9、在层结曲线位于状态曲线的侧时，大气具有不稳定能量。
10、当与地转偏向力相平衡，大气沿等压线作匀速运动。
11、三圈经向环流是指、弗雷尔环流和极地环流。
12、北半球的四个气压带是极地高压带、副极地低压带、和赤道辐合带。
三、选择（8*2=16）1、大气圈中水的更新周期大约为（）A 一周B 一个月C 一个季度D 一年2、观测表明，在1.5－２ｋｍ高度上，水汽含量为地面的（）A 1/2B 1/3C 1/4D 1/53、大气的降水显弱酸性，酸雨的PH值则小于（）A 6.6B 6.5C 5.6D 5.54、大气中对太阳直接辐射的紫外线吸收最多的成分是（）A O2B O3C H2OD CO25、气温日较差随季节变化最大的地区是（）A 极地B 高纬度C 中纬度D 低纬度6、决定饱和湿空气稳定度的是（）A γB γdC γmD γAC7、在纬度和气压梯度相同的情况下，气旋的风速相比于反气旋要（）A 较大B 较小C 相同D 不确定8、热成风方向与之一致的是（）A 等压线B 等高线C 等温线D 等变温线四、计算（2*8=16）1、若甲气象站的海拔高度为100米，测得气压为998百帕，气温为3℃，邻近的乙气象站气压为990百帕，气温为1℃，求乙气象站的海拔高度？2、在700百帕等压面图上，在北纬30度处，相距1000公里二点的的高度差为50米位势，试问：①该处等压面坡度等于多少？②该处的地转风速为多少？五、作图说明（3*8=24）1、有温压场如图配置（实线代表等压线，虚线代表等温线），作出低层和高层的地转风T0T1P 0 P12、根据图中温压场分布，作出：①A、B、…各点风随高度的变化；②沿BD铅直剖面上的气压分布。
AB 冷高 DC3、分析图中P1P2等压面间气层的大气稳定度度状况和不稳定能量类型（AB为层结曲线，CD为状态曲线）。
P1 B DEP2 C A T《大气科学概论》试卷（B）姓名评分一、名词解释（5*4=20）1、露点——2、太阳常数——3、大气效应——4、假相当位温——5、地转风——二、填空（12*2=24）1、地球系统包括岩石圈、、水圈、大气圈和生物圈。
2、干洁大气的主要成分是氮、氧和。
3、大气垂直方向的静力平衡是与大气重力相平衡。
4、到达地面的太阳辐射包括直接辐射和。
5、在干绝热过程中，保持不变。
6、当整层大气中正的不稳定能量多于负的不稳定能量时称为。
7、在北半球，科氏力的作用使水平运动的物体偏向。
8、在北半球，背热成风而立，温度场左右。
9、垂直涡度的表达式是ζz= 。
10、近地面的三个纬向风带是极地东风带、中纬度西风带和。
11、气团雾可以分为、蒸发雾和地方性雾。
12、冷云催化采用的方法是在云内播撒致冷剂或。
三、选择（8*2=16）1、下列大气成分中不属于温室气体的是（）A CO2B CH4C N2OD O32、被称为“高空对流层”的是（）A 平流层B 中层C 热层D 电离层3、均质大气的高度大约是（）A 8千米B 9千米C 10千米D 11千米4、大气吸收的辐射主要来自于（）A 太阳辐射B 地面辐射C 云辐射D 有效辐射5、气温日较差最明显的区域是（）A 热带B 温带C 寒带D 极地6、能用于表示干空气稳定度的是（）A TB θC γ D7、地转偏差在摩擦层的表现是使实际风（）A 偏向高压B减速且偏向高压C偏向低压 D 减速且偏向低压8、人类排放气体污染物的最主要方式可能是（）A 呼吸过程B 耕作过程C 燃烧过程D 放牧过程四、计算（2*8=16）1、某日登山活动中测得山脚、山顶的气压和温度分别为1000百帕，10℃和950百帕，5℃，试问山有多高（M）？2、700百帕和500百帕气层间的平均温度向东每100千米降低3 ，若是700百帕的地转风风向为SE，风速为20米/秒，试求500百帕上的地转风及风向（取地转参数f=10-4.s-1）五、问答（3*8=24）1、试用环流公式解释海陆风的成因。
2、什么是层结稳定度？对于干空气和饱和湿空气分别采用的判据是怎样的？3、根据图中温压场分布，作出：⑴A、B、C、D各点风随高度的变化；⑵沿BD铅直剖面上的气压分布。
AB 暖 D低C《天气学》试卷（A）姓名评分一、名词解释（20）气团——气旋——大气环流——阻塞高压——切变线——二、填空（36）1．大气运动受到的真实作用力有、引力和摩擦力，由于地球转动产生的虚拟力有惯性离心力和。
２．按照水平尺度的大小，大气运动系统大体上可分为三类即、和小尺度系统．３．北半球地面的三个纬向风带是、和东北信风带。
４．根据锋伸展的不同高度，可将锋分为：对流层锋、和。
５．有锋面时，探空曲线上应有存在，且上界湿度一般下界。
６．地面锋线处于气压场的中，附近风场具有切变，气流。
７．在暖锋前有暖平流，故有变压，在冷锋后有冷平流，故有变压。
８．温度平流的表达式为，当表达式的值为正时，表示有平流，气温沿风向。
一般而言，温度平流自地面向高空是逐渐的。
９．动力因子(涡度平流)使高空系统，地面系统；热力因子(冷暖平流)使高空系统，地面系统。
１０．气旋可分为锋面气旋和，台风属于。
１１．在天气图上辨别长波可以制作时间平均图、或。
１２．根据长波移速公式C=U—β(L/2π)2，大气长波在其它因素相同的情况下，西风越强，移速越；波长越长，移速越；纬度越高，移速越。
１３．槽线沿变高(变压) 方向移动，移速与槽的深度成比。
１４．冷空气从从关键区入侵我国有四条路径：西北路(中路)、东路、和。
１５．外推法分为等速外推和，前者需要两个时次的观测资料，后者至少需要个时次的观测资料。
三、选择（24）１．锋面坡度与锋两侧温差成(1) 比，与平行于锋的两侧风速差成(2) 比，与锋附近平均温度成(3) 比。
当锋面自北向南移动时，坡度逐渐(4) 。
２．在稳定层结的大气中，有上升运动，自暖向冷一侧(5) 时，或有下沉运动，自暖向冷一侧(6)时，有锋生作用；非绝热加热自暖向冷一侧(7) ，有锋生作用。
３．在北半球地转参数f=2ωsinφ自南向北增大，当吹北风(槽后)时，有 (8) 地转涡度平流，使局地涡度 (9) ，位势高度 (10) ；当吹南风(槽前)时，有 (11) 地转涡度平流，使局地涡度 (12) ，位势高度 (13) ，故该项因子使得系统 (14) 移。
高空槽前脊后有 (15) 相对涡度平流，槽后脊前有 (16) 相对涡度平流，该项因子则使得系统 (17) 移。
４．当有水平辐散时，水平速度散度为(18) ，局地涡度(19) ，位势高度将(20) 。
５．地面低压一般位于高空槽(21) ，其上空为(22) 涡度平流，则该处位势高度应(23) ，上下气层间的厚度(24) ，为维持静力平衡，气层内的温度应(25) ，则在地面低压中心之上，必须有(26) 运动。
6．在高空槽区，冷平流使等压面高度(27) ，相对涡度(28) ，由于槽线上涡度平流较弱，故需有水平辐合来实现，由此导致等到压面以下气层的(29) 运动。
以上各题选项:(1)(2)(3)(8)(11)(15)(16)(18)(22) A 正 B 负(反)(4)(5)(6)(7)(9)(12)(19)(24)(28) C 增大(强) D 减小(弱)(10)(13)(20) (23)(25)(26)(27)(29) E 上升F下降(沉)(14)(17)(21) G 东(前) H 西(后)7．以下将要发展的槽的形式是（）A 辐合对称B 辐散对称C 不对称辐合D 不对称辐散８．以下有利于锋生的空气水平运动是（）A B C Dθ 1 θ 2 θ 3 θ 1 θ 2 θ 3 θ 1 θ 2 θ 3 θ 1 θ 2 θ3四、综合（30）1．试述锋面气旋的形成和发展过程模式２．试对以下系统铅直剖面的垂直运动和上下层的水平散度作出图示说明槽线脊线10km5km 无辐散层G D３．青藏高原对越过高原的槽脊的移动速度影响如何？４．影响东亚季风形成的基本因子有哪些？５．江淮梅雨有哪些主要气候特征？《天气学》试卷（B）姓名评分一、名词解释（20）锋——反气旋——西风指数——行星锋区——梅雨——二、填空（36）1．大气重力是地心引力和的合成。
2．根据锋在移动过程中冷、暖气团所占的主次地位可将锋分为冷锋、暖锋、和。
３．北半球地面的四个纬向气压带是极地高压带、、和赤道辐合带。
4．锋附近风随高度的变化有明显特征，有冷锋时风向随高度转变，有暖锋时则转变。
5．气旋中心沿变压方向移动，移速与气旋强度成比；反气旋中心沿变压方向移动，移速与反气旋强度成比。
6．冷空气从从关键区入侵我国有四条路径：西北路(中路)、东路、和。
7．我国寒潮的中短期天气形势可以归为三个大类型：小槽发展型、和。
8．凡日降水量达到和超过毫米的降水称为暴雨，其中又分为暴雨、和三个量级。
9．一个叫做一个雷暴单体，每个雷暴单体的生命史大致可分为发展、和三个阶段。
10.对流性天气的常见触发机制有：系统性上升运动；和 .11.西太平洋台风的移动路径主要可分为：西移路径、和三种类型。
12.青藏高原的热力作用，主要是夏季起作用和冬季起作用。
13.由于高原的侧向摩擦作用，使得高原北侧多系统而南侧多系统。
14.热带季风特征主要表现为冬季盛行季风，夏季盛行季风；副热带季风区则冬季在北纬30度以北盛行季风，以南盛行季风，夏季盛行西南季风或季风。
15.高空急流中心最大风速在对流层的上部必须大于或等于米/秒，冬季急流的强度比夏季偏。
三、选择（24）１．当有水平辐合时，水平速度散度为(1) ，局地涡度(2) ，位势高度将(3) 。
２．在稳定层结的大气中，有上升运动，自暖向冷一侧(4) 时，或有下沉运动，自暖向冷一侧(5)时，有锋消作用；非绝热加热自暖向冷一侧(6) ，有锋消作用。
３．地面高压一般位于高空槽(7) ，其上空为(8) 涡度平流，则该处位势高度应(9) ，上下气层间的厚度(10) ，为维持静力平衡，气层内的温度应(11) ，则在地面高压中心之上，必须有(12) 运动。
４．在高空脊区，暖平流使等压面高度(13) ，相对涡度(14) ，由于脊线上涡度平流较弱，故需有水平辐散来实现，由此导致等到压面以下气层的(15) 运动。