大气科学概论-习题

第一章

1.地球大气是如何演变的？

原始大气：氢气、甲烷、氨气、水汽

次生大气：二氧化碳、一氧化碳、水汽、甲烷

现代大气：氮气、氧气

2.何为地球系统？

岩石圈、水圈、生物圈、大气圈

3.何为干洁大气？它由哪些主要成分组成？

干洁大气指不含水汽和悬浮颗粒物的大气，其平均分子量为28.966。

（1）按浓度分类：

主要成分：浓度为百分之几，如N2，O2，Ar。

微量成分：浓度在1ppm到0.1%，如CO2， CH4， He ，Ne，Kr，H2O 。

痕量成分：浓度在1ppm以下，如H2，O3，Xe，N2O，NO，NO2，NH3，SO2，CO，人为污染气体等。

（2）按生命时间分类：

定常成分：寿命在100年以上，如N2，O2，和惰性气体。

可变成分：寿命在几年到十几年，如CO2，H2，CH4 等。

快变成分：寿命在1年以下。如H2O，……

4.试述二氧化碳、臭氧的源及作用。

CO2来源：有机物燃烧，腐烂和生物呼吸；作用：温室气体，植物光合作用原料；

O3来源：20-30km(臭氧层) ；作用：吸收紫外辐射，影响大气温度垂直分布，保护生物；促进大气增温。

5.水汽和气溶胶的来源和作用是什么？

水汽来源：蒸发和蒸腾作用；作用：云和降水的源泉，影响地面、空气温度及大气垂直运动，水循环，联系四圈；

气溶胶来源：自然源和人为源；作用：形成云、雾，降水条件；改变辐射平衡；大气污染，能见度降低；造成光学现象。

6.说明天气和气候的定义和区别，并指出下列问题中哪些是天气性的，哪些是气候性的。

1）室外棒球赛因雨而被取消；

2）今天下午最高气温25℃；

3）我要移居昆明了，那里阳光明媚，四季如春；

4）本站历史最高气温为43 ℃；

5）南京明日天气部分有云。

天气与气候的关系

1. 概念不同:a、天气：某地在某一瞬间或某一段时间内大气状态和大气现象的综合；b、气候：在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。不仅包括该地多年的平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。

2.变化周期不同:a、天气：变化快，周期短；b、气候：变化慢，周期长。

7.试列出与大气相关的四个环境问题，并说明哪些是全球尺度的，哪些是区域尺度的？

8.由理想气体状态方程推导湿空气状态方程。

9.说明虚温的目的和意义。

引入虚温的目的是将大气中所含水汽对比气体常数的影响包含到温度中去，其意义在于同一压强下干空气密度等于湿空气密度时干空气所应具有的温度。

10.在同样的温压条件下，湿空气密度与干空气密度哪个最大？

同温通压下，T )T P e 0.378(1T v >+=，则有d d

d T R P P

e 0.378T(1R P ρρ=<+=） 所以，湿空气密度小于干空气密度。

11. 试列出表示空气湿度的七种参量，并简述其含义。

水汽压e 与饱和水汽压E （水汽压e ：空气中所含水汽的分压力；饱和水汽压E ：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。单位为hPa 。）

绝对湿度a ：单位体积空气中所含的水汽的质量，即水汽的密度ρw ，单位为g ·m -3 。

相对湿度f ：空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比，常用百分比表示。

饱和差d ：某温度下饱和水汽压与实际水汽压之差。

比湿q ：湿空气中所含水汽质量与湿空气总质量之比，单位为g/g ，g/kg 。（饱和比湿qs ）

混合比r ：湿空气中所含水汽质量和干空气质量之比，单位为g/g ，g/kg 。

露点温度Td ：在空气中水汽含量和气压不变的条件下，当气温降低到对水面而言空气达到饱和时的那个温度，简称露点。

12. 比较e 和E 、q 和qs 、T 和Td 的区别。

13. 试说明露点温度为什么可以表示空气中湿度的大小。

在气压一定时，露点高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量愈多，露点愈高，所以露点也是反映空气中水汽含量的物理量。

14. 风向、风速如何表示？

风向：16方位（地面）360º方位（高空）；风速：m ·s-1 ， km ·h-1 ， mile ·h-1

15. 云如何分类？

三族十属二十九类

云 型

低云（<2000m ） 中云(2000—6000m) 高云(>6000m) 层状云

雨层云(Ns) 高层云(As) 卷层云(Cs)卷云(Ci) 波状云

层积云(Sc)层云(St ） 高积云(Ac) 卷积云(Cc) 积状云 积云(Cu)积雨云(Cb)

16. 什么是水平能见度？

水平能见度指视力正常的人，在当时的天气条件下，能从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色，大小适度）的最大水平距离。单位为km ，是判断大气浑浊程度的物理量。

17. 大气按温度结构如何垂直分层，试给出每层上下限的高度。

对流层0-10km 、平流层10-50km 、中层50-90km 、热层90-800km 、外层800km 以上。

18. 对流层的主要特征？

气温随高度增加而降低；垂直对流运动；气象要素水平分布不均匀。

19. 什么是气温垂直递减率？试写出它的表达式，并分别指出当γ＞0 、 γ＜0和γ=0时、气温随高度

的分布情况（在温度—高度图上画出示意图）。

气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升高而降低为正值。γ＞0 表示气温随高度的升高而降低；γ＜0表示气温随高度的升高而升高，这种气层称为逆温层；γ=0表示气温随高度不变，这种气层称为等温层。

第二章

20. 什么是辐射？

自然界中的一切物体，只要其温度在-273℃以上，都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。

辐射是能量的一种形式，指物质以电磁波的形式放射的能量。

21. 什么是黑体和灰体？