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。即有方向又有大小

第一章

1辐射定义：自然界中的一切物体，只要其温度在-273℃以上，都在不停地以电磁波的方式向外放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。

2波长范围：10-14μm——几 km（1μm= 10-14cm）可见光:0.4——0.76 μm (七色光)太阳光:0.15——4.0 μm (短波辐射)地面(大气)：3——120 μm（长波辐射）

3太阳常数定义：当日、地间处于平均距离时，垂直于太阳入射光表面的太阳辐射的辐照度称为太阳常数（S0）。常用S0＝1367.7W/m2

4太阳高度角（h⊙）：太阳高度角又叫太阳高度，太阳平行光线与水平面的交角称为太阳高度角。

5太阳方位角（A）：指的是太阳光在水平面上的投影与当地子午线间的夹角。

6太阳辐射在大气中的减弱：a吸收作用：主要吸收体:水汽、臭氧、二氧化碳、固体杂质、氧气、氮气共占太阳能的24% 。b散射作用：大气中的散射体：空气分子、尘粒、云滴，但它们只改变运动方向不改变辐射能量的大小。c反射作用

7直接辐射（Sb）：太阳以平行光方式投射到与光线相垂直面上的辐射，称为太阳直接辐射。

8直接辐射影响因素：①太阳高度角②大气透明度③云量④海拔高度⑤纬度

9散射辐射（Sd）：大气粒子对太阳辐射的散射,一部分从天空到达地面的辐射。

10散射辐射影响因素：1、太阳高度角2、大气透明度3、下垫面反射率4、海拔高度

11太阳总辐射（St）：同时到达地面（水平面）的太阳直接辐射（Sb）和散射辐射（Sd）之和。

12太阳总辐射影响因素: ①太阳高度角②大气透明度③云量等

13太阳总辐射变化规律：①日变化②年变化③纬度④海拔

14地面辐射（L0）：地面吸收太阳辐射能后不停地向外放射辐射，称为地面辐射。属于长波辐射(3-120 m)。15大气辐射（Li）：大气吸收地面辐射后不地向外放射辐射，称大气辐射。属于长波辐射。

16大气的主要吸收体：水、CO2、臭氧等。

17地表的有效辐射：地面辐射与地面所吸收的大气逆辐射之差。

18影响地面有效辐射的因素：①地面温度②大气温度③空气湿度④云况⑤CO2的影响⑥地表性质⑦风⑧海拔高度

19地面辐射差额（B）：地面吸收太阳总辐射与地面有效辐射之差。

20影响因子：总辐射、地面有效辐射和地面反射辐射率等。

第二章

1热量交换方式：(1).辐射热交换（空气与地面、空气与空气）(2).分子传导（土壤中、贴地气层）(3).流体流动热交换a.对流（空气在垂直方向）①热力对流②动力对流b.乱流（摩擦层）c.平流（空气在水平方向）(4).潜热交换（蒸发、升华、凝结、凝华）

2.土壤热特性：a. 热容量（J·m－3℃－1）单位体积的土壤温度变化1℃时所吸收或放出的热量，以Cv 表示，b.导热率表示物体传递热量的能力。c.导温率（ m2•s－1）表示土壤因热传导而消除层间温度差异的能力。

3土壤温度的日变化：影响因子：①太阳高度角②土壤热特性③土壤颜色④地形⑤天气

4土壤温度变化的规律：①定律一：若土壤深度按算术级数增加，则土壤温度的振幅按几何级数减小。②定律二：最高温度和最低温度出现的时间，随深度的增加而落后，其落后的时间与土壤深度成正比。③定律三：不同周期的温度振幅随深度的减小不同，若使振幅缩小到同样的倍数，它们的深度与其周期的平方根成正比。

5土壤温度的垂直分布：①日射型②辐射型③过渡型

6影响气温变化的因素：a.太阳高度角和日照时间b. 海陆热力性质不同c. 地形d. 大气环流不同

7空气温度的变化：a.气温的日变化b.气温的年变化c.气温的非周期变化d.气温的垂直分布

8绝热冷却过程：气块上升的过程中，外界气压减小，气块体积膨胀，气块对外界做功，气块内能减少，气温降低的过程。

9绝热增温过程：气块下降的过程中，外界气压增大，气块体积被压缩，外界对气块做功，气块内能增加，气温升高的过程。

10大气稳定度：大气层结使气团具有远离或返回原来位置的趋势或程度。

11气块的垂直加速度：若T’＞T，则a＞0，气块具有向上的加速度；若T’=T，则a＝0，气块的加速度为零；若T’＜T，则a＜0，气块具有向下的加速度。

12未饱和湿空气的判据：r < rd时，大气层结稳定r = rd时，大气层结为中性r > rd时，大气层结不稳定

13饱和湿空气的判据：r > rm时，大气层结是不稳定的；r < rm时，大气层结是稳定的；r = rm时，大气层结是中性的

14积温的种类：活动积温、有效积温、负积温、地积温、净效积温和危害积温等。

15造成积温不稳定的原因：影响植物生长发育的外界环境因子较多，它们与生育速度的关系，各自遵循特定的规律。积温学说是建立在假定条件下，在自然条件下，这一假定是难以满足的。

第三章

1大气水分来源：海洋、湖泊、河流、潮湿土壤的蒸发以及植物的蒸腾。

2大气中水分的作用：形成云、雾、雨、雪等天气现象，参与地球表面的水分循环。

3空气湿度的变化：①绝对湿度的日变化a.单波型 b.双波型②绝对湿度的年变化③相对湿度的日变化④相对湿度的年变化⑤空气湿度的垂直分布