第1章 大气科学概论(南京信息工程大学 大气概论)
南京信息工程大学大气探测复习资料
南京信息工程大学大气探测复习资料第一章大气探测⒈大气探测学研究的定义、范围和特点是对表征大气状况的气象要素、天气现象及其变化过程进行系统的、连续的观察和测定；并对获得的记录进行整理。
这种探测即包括目测，也包括器测；即包括直接测量，也包括间接测量。
地面气象观测：对近地面层的大气状况进行观察和测定。
包括云、能见度、天气现象、温度、湿度、气压、风、降水、蒸发、辐射能、日照时数、冻土深度、积雪和电线积冰。
高空气象观测：利用气球、无线电探空仪、气象探测飞机、气象火箭、气象雷达和卫星等对自由大气的温、压、湿、风等要素进行探测。
专业性气象探测：根据不同的专业要求需要进行，如大气污染监测、农业气象观测特点：理论与实践相结合，基础性、前沿性⒉直接测量和间接测量指什么？直接测量：感应元件置于待测介质之中，根据元件性质的变化，得到描述大气状况的气象参数。
间接测量：根据电磁波在大气传播过程中信号的变化，反演出大气中气象要素的变化。
可以分为主动遥感和被动遥感两种方式。
⒊大气探测仪器的性能包括哪几个？惯性（滞后性），灵敏度，准确度和精密度，分辨率（力），量程。
⒋气象业务组织分哪几类？基准气候站：300-400，24次。
基本气象站：150，8次。
一般气象站：50，3次或4次。
高空气象站：300，2次或3-4次。
⒌地面观测场地要求及仪器布置。
25*25平方米；四周空阔平坦，能代表本地较大范围；四周10m 内不能种植高杆作物均匀草坪，草高不超过20cm，不准种植作物；设1.2m高稀疏围栏，内设0.3-0.5m宽小路，且只准在小路上行走，小路下建线缆沟或埋设线缆管。
⒍大气探测的三性要求指什么？代表性、准确性、比较性。
第二章云的观测⒈掌握3族10属29类云的特征和符号简写（主要是会识别云）⒉云量、云高的定义及观测方法云量是指云遮蔽天空视野的成数。
云量观测包括总云量（观测时天空被所有的云遮蔽的总成数）、低云量（观测时天空被低云族的云遮蔽的总成数）。
南京信息工程大学大气科学概论考前复习题
大气科学概论考前复习题一、地球大气1、简述大气科学包括哪些分支学科。
2、简述大气科学的主要研究方法。
3、简述大气垂直结构的主要特征。
4、简述对流层和大气边界层结构特征。
5、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。
6、表征大气的基本要素有哪些？请简要解释。
二、大气现象1、简述云的微观组成。
2、我国气象行业标准根据云形态的国际分类，将云分为几族、几属，分别是什么？3、简述云中水凝物粒子的相态分布与云内温度随高度分布的关系。
4、试比较典型云滴和典型雨滴的大小差异。
5、简述连续性、间歇性和阵性降水的判别特征。
6、当雨很小时如何与毛毛雨区分？7、决定冰雪晶形状的最主要大气要素有哪些？8、霰、冰粒、冰雹的主要区别是什么？9、试绘出雨、雪、冻雨、冰粒4种降水产生的大气温度随高度分布的草图。
10、冻雨和雨淞的关系是什么？11、如何区别雾和霾两类视程障碍现象？12、简述大气中逆温层的作用。
三、大气系统的能量收支与平衡1、大气中有哪些能量形式？2、举例说明大气中能量传递的三种方式。
3、黑体有哪些基本性质？黑体辐射有哪些基本性质？4、比较地球和太阳的黑体辐射光谱差异。
5、什么是大气对辐射的选择性吸收？原因是什么？6、蓝天白云的原因是什么？7、简述大气层温度的垂直分布与大气辐射过程的关系。
8、简述大气上界太阳辐射日总量分布的特点。
9、简述晴天时大气上界与地面太阳辐射光谱的差异。
10、什么是辐射平衡、辐射平衡温度？为何无大气的地球辐射平衡温度低于0摄氏度？11、比较温室的能量收支与大气保温效应。
12、大气中主要温室气体有哪些？13、大气系统能量平衡主要包括哪些物理过程？14、人类活动对全球热量平衡产生了怎样的影响？四、天气系统1、下面不属于地球大气受到的真实作用力的是（）。
A、气压梯度力；B、重力；C、柯里奥利力；D、摩擦力2、西太平洋副热带高压的范围是用500hPa等压面（）位势什米线来表示。
A、577B、588C、599D、10003、下面四类热带气旋中近中心地面风力最大的是（）。
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大气科学概论复习资料版
《大气科学概论》考试说明一、选择（30分，30题，每题1分）二、填空（15分，15题，每题1分）三、名词解释（15分，5题，每题3分）四、综合题（40分），包括计算题（3题，20分）和问答题（4题，20分）第一章大气概述地球系统（了解概念）地球大气的成分（干洁大气的概念）大气的重要性（酸雨、温室效应以及主要的温室气体）空气状态方程（表征气体状态的宏观量、理想气体状态方程）主要气象要素气温：温标、不同温标之间的转换气压：气压的概念、标准大气压湿度：饱和水汽压的计算、相对湿度、露点温度的概念风：风向定义和判定，风速的计算大气垂直结构大气垂直分层（重点是对流层）垂直气压和温度变化第二章大气辐射、温度（10分）辐射（辐射的概念、太阳常数、大气对太阳辐射的吸收，到达地表的太阳辐射的种类，大气的加热，辐射热交换的概念）温度（概念及测量、气温日变化及日较差，海平面气温分布特征）第三章大气运动（20分）空气团所受到的力（气压梯度力和科氏力的概念、作用和计算）大气运动方程（了解）静力平衡的概念地转风平衡（概念、计算）梯度风平衡（概念、计算）地转偏差（概念、计算）大气环流（三圈环流的概念，海陆风与山谷风环流的形成及概念）第四章大气云、雾和降水（10分）云：云的概念、了解云的分类，形成云的基本过程（概念、基本条件、三种云的形成过程）雾：了解雾的分类和形成云滴、冰晶的形成和增长：主要的概念降水：云滴增长的基本途径，暖云和冷云降水的概念，冰晶效应人工影响天气：影响暖云降水的原理第五章天气系统和天气预报（10分）天气系统了解地面和高空天气图气团的概念、影响我国境内的气团锋的概念、分类以及对应的天气特征气旋和反气旋的概念、特征和对应的天气状况副热带高压的概念、副高的移动与中国雨带天气预报天气预报的步骤和主要方法数值天气预报的概念第六章气候与气候变化（20分）气候概述：气候的定义，气候系统的概念，主要反馈过程，气候类型：了解气候分类方法柯本气候分类法的概念及优缺点了解全球气候类型（温带海洋性气候、温带季风气候）城市气候的主要特征下垫面对气候形成的影响海洋在气候形成中的作用海气相互作用的概念，沃克环流的概念，厄尔尼诺的概念、周期及其对我国气候的影响地形对降水影响，青藏高原对气候的影响气候变化气候变化的主要原因人类活动对气候的影响第七章大气化学与大气污染（选择、填空）控制大气化学成分的关键过程对流层臭氧（对流层臭氧的形成机制、危害）气溶胶（的概念，来源，组成）空气污染指数（了解不同指数的意义）形成空气污染的有利条件（包括哪些）第一章大气概述1、地球系统(了解概念)由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈共同构成一个综合体，称之为“地球系统”2、地球大气的成分（干洁大气的概念）干洁大气指不含水汽和悬浮颗粒物的大气，简称干空气，其平均分子量为。
南京信息工程大学832大气科学概论2021年考研专业课初试大纲
南京信息工程大学研究生招生入学考试考试大纲科目代码：832科目名称：大气科学概论第1部分课程目标与基本要求一、课程目标大气科学概论课程通过介绍大气科学的基本概念和基本知识，对专业课程中详细讨论的大气现象及其本质进行初步的描述和解释，重点在于解析一些基本的大气现象和大气运动的基本规律以及相关的科学问题，讲述常规气象探测以及遥感气象探测的方法，介绍基本的天气预报思路和方法，并通过大气环流及季风等气候知识的讲述，使学生能够初步且较为全面的了解大气科学这本学科所涵盖的主要内容以及研究手段。
通过这些基本知识的学习，将科学性和趣味性相结合。
使学生们初步建立起大气科学的理念，以培养并激发他们学习大气科学相关课程的兴趣。
二、基本要求要求学生掌握有关内容的基本概念、基本理论和基本方法。
要求掌握大气的热力结构分层；太阳与地气系统辐射过程；地气系统能量平衡；云的分类；雾的形成与分类；气温、气压、湿度、风速及降水的观测仪器与方法；天气雷达的概念与系统组成；气象卫星遥感图像，卫星云图的基本特征；天气系统及天气过程的形成；大气运动是不同尺度波动叠加的结果。
第2部分课程内容与考核目标第一章绪论1、掌握地球大气演化过程、地球大气主要成份2、理解垂直结构与分层特征3、熟悉表征大气的基本气象要素4、了解气象及其历史第二章能量与辐射1、掌握电磁辐射基本定义2、理解太阳、地球大气辐射平衡3、熟悉太阳、地球和大气辐射基本规律第三章云、雾、降水1、掌握云、雾、霾基本定义2、熟悉云、雾的分类3、理解云、雾、降水的形成原因第四章常规气象观测1、理解地面观测与高空探测概念；2、掌握气温、气压、湿度、风、降水的观测仪器与方法；初步理解地面观测中云、能见度、天气现象等参数的观测方法；3、了解自动气象站的主要功能及信号处理；4、了解高空气象探测中风、温度、湿度、气压的探测方法。
第五章天气雷达1、掌握天气雷达的概念与系统组成；2、了解雷达气象方程及其物理意义；3、了解多普勒雷达探测；4、了解回波分类与识别、以及降水回波强度分析等概念。
大气科学概论第一章1-4
度哪个最大？
§4 空气状态方程
V1 P0、 P1、T1 T0 V0 F
理想气体 状态方程
PV
m M
R *T nR*T
大气科学概论
§4 空气状态方程
一、干空气状态方程 P=ρ RdT
二、水汽状态方程
e= ρ wRwT 三、湿空气状态方程与虚温
大气科学概论
§4 空气状态方程
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
§3.1 大气与生存环境
2、环境问题：温室效应与全球气候变暖， 臭氧层破坏， 酸雨， 城市空气污染
温室效应示意图
大气科学概论
CO2, CH4, N2O, H2O…
地表吸收
增温效应
温室效应：地球表面平均温度是15℃ 无温室效应：地球表面平均温度是－18℃
大气科学概论
360
340
CO2 浓 320 度 (ppmv)
大气科学概论
§3.2 天气与气候
问题：以下何为天气，何为气候？
今天白天到夜间，成都地区睛，气温为25—30℃， 预计明天白天睛间多云，气温为22—25℃； 气候变暖； 厄尔尼诺、拉尼娜。
大气科学概论
第一章 大气概述
§4 空气状态方程
大气科学概论
习题：
1、由理想气体状态方程推导湿空气状态方程。 2、说明虚温的目的和意义。 3、在同样的温压条件下，湿空气密度与干空气密
§3.2 天气与气候
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 的总和。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。
大气科学概论
§3.2 天气与气候
大气科学概论-ENSO
收，因此海表面温度高于海洋内部。
混合层与温跃层
海洋上层的温度受到大气影响，在海洋表面
向下的几十米的水层里，风浪和海流引起的
湍流混合十分强烈，海水温度的垂直变化很
小，因此被称为混合层。但到某一个高度以
后，很快遇到一个较薄的水层，其海水温度 随深度的变化特别剧烈，这一区域被称之为 温跃层。
混和层
温跃层
层海水向东移，低层营养
盐的涌升流不会上升。
1960s 美国气象家雅各布· 皮叶克 尼斯（Jacob Bjerknes）发现：
南方涛动与厄尔尼诺事件和拉尼娜事件
Jacob Bjerknes将厄尔尼诺（El Niñ o）与
南方涛动（Southern Oscillation）合并为
ENSO（音：恩索）。 厄尔尼诺+南方涛动= ENSO
？
2、海温的垂直分布
170E
2004年6月沿赤道太平洋次表层月平均海温深度－经度剖面
1、请判断三 个测站纬度 的高低，并 说明理由？
2、你发现海 水温度垂直 变化的什么 规律?
太平洋170E 3个不同纬度的测站水温随深度分布曲线
深层海水温度变化规律
海温随深度增加而递减： 1000m以内，降温快； 1000m以下，变化小。 原因：太阳辐射入海的光能被表层海水吸
诺事件出现了15次，拉尼娜事件出现了11次。
1951－2001年期间Nino3区海表面温距平
1991年12月太平洋海表面温距平分布
1998年12月太平洋海表面温距平分布
第三节 ENSO形成机制及其 对气候的影响
一．ENSO形成机制 二．ENSO事件对全球气候的影响
三．ENSO事件对我国气候的影响
（El Niñ / Southern Oscillation） o
南信大-大气科学概论-必过复习题
选择题、填充题、简述题1．通常北半球各个纬度地区盛行风。
0°~30°低纬:东北信风，30°~60°中纬：盛行西风（西南风），60°~90°高纬：极地东风（东北风）2．地球的冷热极。
冷极在南极，为－90 ℃（乔治峰），热极在索马里境内，为63 ℃。
3.干洁大气中的成份干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，简称干空气。
它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99％以上。
其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。
（书P20）4．一天中太阳高度角变化，最小、最大。
太阳光线与地表水平面之间的夹角。
(0°≤h≤90。
）一天中，正午的太阳高度角最大。
5.通常一天中相对湿度最值最有可能出现时间。
白天温度高，蒸发快，进入大气的水汽多，水汽压就大；夜间相反。
每天有一个最高值出现在午后，一个最低值出现在清晨，在海洋上，或大陆上的冬季，多属于这种情况。
但是在大陆上的夏季，水汽压有两个最大值，一个出现在9~10时，另一个出现在21~22时。
在9~10时以后，对流发展旺盛，地面蒸发的水汽被上传给上层大气，使下层水汽减少；21~22时以后，对流虽然减弱，但温度已降低，蒸发也就减弱了。
与这个最大值对应的是两个最小值，一个最小值发生在清晨日出前温度最低的时候，另一个发生在午后对流最强的时候。
而相对湿度的大小，不但取决于水汽压，还取决于温度。
气温升高时，虽然地面蒸发加快，水汽压增大，但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些，使相对湿度反而减小。
同样的道理，在气温降低时，水汽压减小，但是饱和水汽压随温度下降得更多些，使相对湿度反而增大。
所以相对湿度在一天中有一个最大值出现在清晨，一个最小值出现在午后。
6．大冰期一般持续时间全球已出现过3次大冰期和2次大间冰期。
大冰期持续时间约1,000万～2,000万年，气温和雪线下降；大间冰期持续时间约3亿年，气候变暖，冰川退缩，气温和雪线上升，中纬度温度变化幅度高达10℃。
南京信息工程大学(真题题库) 大气概论 复习题new供参习
一.判断正误1.冷气团移到暖的地区，暖气团移到冷的地区都会变性，他们变化的快慢一样吗？2.冷锋和暖锋中，是暖气团沿着冷气团斜坡爬升？还是冷气团沿着暖气团斜坡爬升3.低气压和气旋的区别？低气压和气旋是一种天气系统的两种不同称谓。
在北半球，低气压内的空气必然呈逆时钟旋转；在南半球则呈顺时钟旋转。
4.什么是锋面气旋？5.什么是涡旋运动？升为主，这样就形成一个闭合的东西向环流圈，称为沃克环流。
3.气旋的定义？气旋：气旋是占有三度空间的，在同一高度上中心气压低于四周而其周围是逆时钟旋转气流的大尺度涡旋称为气旋。
4.什么是地转风？在自由大气中，水平气压梯度力与水平科氏力平衡下形成的水平匀速直线运动称为地转风。
5.什么是静力平衡？静力平衡是指大气中垂直方向的水平气压梯度力和重力的平衡。
6.拉尼娜的定义？拉尼娜（La Niña）现象，是指赤道中东太平洋海表温度大范围持续异常偏冷的现象7.什么是梯度风平衡？8.什么是锋面天气？锋面天气主要是指锋面附近的云和降水，它们是随季节、时间和地点的不同而变化的。
9.什么是冷锋？冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧运而呈现倾斜状态6.气团的形成条件是什么？.气团的形成①下垫面性质均匀的广阔的地球表面（大沙漠、大平原、大洋、冰障覆盖），为气团源地。
②稳定的环流（下沉辐散，如较少移动的反气旋）四.论述题1.台风生成的必要条件如何？台风经常在热带洋面生成，确保足够的水汽,且都是由热带扰动发展起来的，但热带扰动并不都能发展成台风。
台风生成必须具备特有的条件•（1）热力条件：台风发生、发展必须要有足够大的海面或洋面，同时海面水温必须在26~27℃以上。
这是扰动形成暖心结构的基础。
•（2）初始扰动：要使条件不稳定大气的不稳定能量得以释放，使其转变为发展台风的动能，必须有一个启动机制，这就是低层的初始扰动。
低空像这样的扰动有赤道辐合带涡旋、东风波等。
•（3）垂直方向风速不能相差太大：上下层空气相对运动很小，才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构。
F12大气科学导论
南京信息工程大学2010年硕士研究生入学考试《大气科学导论》考试大纲科目代码：F12科目名称：大气科学导论第一部分课程目标与基本要求一、课程目标：大气科学导论课程主要介绍大气科学的研究对象、研究内容和研究方法以及大气科学领域的基本知识，并重点解析一些基本的大气现象和大气运动的基本规律以及相关的科学问题，并介绍一些基本的天气预报思路和方法。
使学生们初步建立起大气科学的理念，以培养他们学习的兴趣，为今后专业课的学习打下基础。
二、基本要求：要求学生掌握有关内容的基本概念、基本理论和基本方法，以便提高综合分析及解决问题的能力。
第二部分课程内容与考核目标第一章概述（引言）1、掌握大气科学的研究对象和内容2、理解大气科学的学科体系3、了解大气科学的发展历史及现状4、了解大气科学在生产建设中的应用第二章关于大气的基本知识1、掌握大气的主要成分及其在天气、气候变化中的作用（干洁大气成分、水汽、杂质）2、掌握表征大气的基本要素（气温、气压、空气湿度、风）3、掌握大气的垂直分层（对流层、平流层、中间层、热层、外层）4、掌握温度的全球分布特征5、掌握大气中湿度的分布特征第三章关于大气运动的基本规律1、掌握研究大气运动的主要坐标系2、掌握决定大气运动的主要因子和作用力3、掌握大气运动的若干基本规律（大气静力方程、大气运动方程、大气连续方程、热力学能力方程）4、掌握风场和气压场的关系（地转风、梯度风、热成风地转偏差）第四章气旋和反气旋1、掌握气旋和反气旋的基本概念2、掌握气旋和反气旋的天气学特征及其分类3、掌握涡度的基本概念、物理本质4、了解台风的基本概念（定义、结构和天气、生命史和台风灾害）第五章关于气团、锋和锋生的概念1、掌握气团的定义（气团的概念、源地、形成的物理过程及气团的分类）2、掌握锋和锋生的定义（锋的概念、锋的分类、锋生和锋消的概念）3、掌握锋与天气的联系（暖锋天气、冷锋天气、准静止锋天气、锢囚锋天气）第六章关于天气预报的基本方法和技术1、了解天气预报技术的历史发展、大气科学理论研究的深入和发展2、了解天气预报的基本思路和方法（天气图预报法、长期天气预报）3、了解天气预报的新技术（数值天气预报、综合集成方法、中小尺度气象学的研究和临近预报、天气预报业务自动化）第七章海气相互作用的产物——厄尔尼诺1、掌握ENSO的定义2、了解厄尔尼诺的生命期及其特征3、了解厄尔尼诺对世界及中国气候的影响4、了解有关厄尔尼诺的理论和推测第八章大气遥感探测1、了解人类探测大气的历史、常规探测的局限性2、掌握大气遥感探测基础知识，电磁波谱和大气信号、遥感的分类和特点3、了解气象雷达探测系统、常用气象雷达、雷达气象学的发展4、了解气象卫星遥感技术、气象卫星云图及其分析和应用、气象卫星的发展现状和展望第三部分有关说明与实施要求1.考试目标的能力层次的表述本课程对各考核点的能力要求一般分为三个层次用相关词语描述: 较低要求——了解一般要求——理解、熟悉、会较高要求——掌握、应用一般来说,对概念、原理、理论知识等,可用“了解”、“理解”、“掌握”等词表述；对应用方面，可用“会”、“应用”、“掌握”等词。
涡度
x
顺时针
1. 涡度的定义： vorticity
涡度就是用来描述大气旋转程度（旋度）的 一个物理量（矢量）。 涡度——流体质点块的涡旋特征，微观 涡旋运动——大尺度环流的旋转特征，涡旋
运动是流体的一种基本运动形式，它表示了
流体的转动性质。
当水平速度分布不均匀时，就有水平涡旋运 动存在，也就是说空气质块在运动过程中存 在着绕垂直轴的旋转运动。因此，旋转速度 可以用水平速度的切变来加以描述。 由于大气基本作水平运动，所以在气象上着
重讨论水平面上的旋转。
u 0 y
v 0 x
图c中：当
v v 0逆时针；当 0 顺时针 x x
2 垂直涡度的表达式
v 0 x 逆时针 u 0 y
v u 0 x y
如果 >0 ，空气质块作逆时针旋转，
无旋有散场
(1) u ax ( a const ) (2) v ay u v D D 2a x y
天气图上定性判断涡度
复习思考题
1. 气旋与反气旋的定义及分类
2. 气旋和低压、反气旋与高压的关系
3. 气旋和反气旋对应的天气各是什么？ 4. 涡度的定义及物理意义 5. 写出垂直涡度的表达式
大气科学概论
主讲人：王美蓉
南京信息工程大学/大气科学学院
课程内容
第一章 概 述 第二章 大气的基本知识
第三章 大气运动的基本规律
第四章 气团和锋的介绍
第五章 气旋与反气旋
第六章 台风简介 第七章 天气预报的基本方法和技术 第八章 厄尔尼诺简介 第九章 中国天气
第五章 气旋与反气旋
第一节 气旋与反气旋 第二节 涡度的概念
课程内容
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。
大气科学概论第一章5-6
大气科学概论
§5.3 空气湿度(2)
4,混合比r 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.
mw r= md
e r =0.622 P - e
e r =622 P - e
大气科学概论
§5.3 空气湿度(3)
5,比湿q 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.
大气科学概论
§5 主要气象要素
§5.1 气温 §5.2 气压 §5.3 空气湿度 §5.4 风 §5.5 云 §5.6 降水 §5.7 水平能见度
大气科学概论
§5.1 气温(1)
概念:表示空气冷热程度的物理量. 1,温标: 单位 ℃ K ℉ 符号 t T F 冰点 0 273.16 32 沸点 100 373.16 212
mw q= mw + md
mw mw md r e e 0 q =m + m = m =1 + r =0.622 P - 0.378e ≈ .622 P w w d 1+ m d
大气科学概论
§5.3 空气湿度(3)
6,饱和差:某温度下饱和水汽压与实际水汽压之 差.
d=E-e
大气科学概论
§5.3 空气湿度(4)
4 温度结构(2)
外 层
热 层
大气科学概论
5 气压的垂直结构
气压随高度升高而减小,且减小的速率随高度的增加而 变小,愈到高空,气压降低的速度愈慢. 大气模型: (1)均质大气 密度不变 (2)等温大气 气温不变 (3)多元大气 气温随高度呈线性变化 (4)标准大气 干洁,均匀,理想气体 Z<11km,γ=0.65℃/100m 11—20km,γ=0 20—32km,γ=-0.1℃/100m
南京信息工程大学 大气概论
一、教材：盛裴轩,毛节泰等. 大气物理学, 北大出版社, 2003二、参考书目：1.[美] J、M 华莱士，P.V.霍布斯著.大气科学概观.上海科学技术出版社，19812. 许绍祖主编. 大气物理学基础. 气象出版社, 19913. 周秀骥等编著. 高等大气物理学.气象出版社,1991三、研究内容研究对象：地球大气的各种现象与过程如：大气中流体运动、光象、电象、热现象、相变过程、辐射过程分支：大气动力学、大气光学、大气电学、大气热力学、云降水学、大气辐射学我们要做的工作：研究地球大气各种现象与过程的物理机制和规律地球科学包括：大气科学、海洋科学、地理学、地质学等大气科学基础学科：大气物理学、大气化学、大气动力学、天气学、气候学、大气探测学应用学科：农业气象学、水文气象、医疗气象、污染气象、人工影响天气等1）近代大气物理学起始阶段（18世纪中叶~20世纪中叶）一、大气物理学发展简史1752，美国Franklin第一次用风筝探明雷击的本质就是电。
1871，英国物理学家Rayleigh 解释了天空兰色的现象1908，德国物理学家G.Mie解决了球形粒子的散射问题1859-1901，两位德国物理学家开创了辐射定律Max Karl Ernst Ludwig Planck （1858-1947）德国物理学家，量子力学的开创人G.R.Kirchhoff （1824-1887）德国物理学家1880-1881，英国物理学家J.Aitken等指出了凝结核在雾滴形成中的重要作用。
1911，T.R.Wilson发明云室，因此获1927年诺贝尔物理学奖。
2）大气物理学高速发展阶段（20世纪中叶以来）1）1946年，美国物理学家ngmuir, V.J.Schaefer发现干冰可以催化云产生降水后来，B.Vonnegut发现碘化银可作为人工冰核大大激励了科学家们进行人工影响云雨的勇气与信心，促使云降水物理学获得了重大发展。
2）需要掌握大气环境演变规律，促使大气边界层与大气湍流学科的发展3）卫星、雷达等遥感技术的发展，推动了大气辐射学的研究地球大气和行星大气是怎么产生的？宇宙的形成银河系中心1千亿个星系100亿年前形成由1000-1500亿颗恒星组成距离，大小，公转自转是1000-1500亿颗恒星之一距银河系中心3万光年为什么太阳系各行星大气不一样？2、次生大气火山喷发=>80%H2O,10%CO 2、H 2，H 2S,SO 2水汽形成降水，成为地表水CO 2溶于水形成碳酸盐沉积A cross-section of an oceanic ridge/rise shows its general features (above).Oceanic ridges/rises are called spreading centers because this is where two plates are moving apart. It is an area of plate divergence where new crust is added to the diverging plate edges. /ocean/marinesci/02ocean/mgtectonics.htm图7-3-1 过去10000年来的活火山分布图（引自Textor, 2004）3、现代大气1）水汽光解成氢气和氧气2）越来越多的氧气溶于水==>水生物出现==>光合作用3、现代大气 1）水汽光解成氢气和氧气 2）越来越多的氧气溶于水==>水生物出现 ==> 光合作用 3）氧气越来越多 氧气+紫外线==>臭氧==>地球生物生长 4）光合作用氧气和二氧化碳平衡 5）氮气化学惰性，慢慢积累因此，生态过程、生物的光合作用在地球大 气形成中起重要作用。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
起沙动力学条件分析
(引自：周秀骥等，2002)
（五）大气物理学： 是一门研究大气的物理现象、物理过程及其 演变规律的学科。 研究内容主要包括云和降水物理学、大气光 学、大气电学、大气声学、大气辐射学等。 大气物理学也是大气科学中的理论基础学科。 50年代以后，也有人把动力气象学包括在内 都称为大气物理学。
4.3.大气的温度、压力和密度 之间有密切的关系。大气压力 分布(即气压场)的不均匀会导 致大气的运动，大气的运动又 会引起气压场的重新调整。
21世纪后期（2090-2099） 预估的地表温度变化
一.研究对象1──大气圈
4.地球大气的运动非常复杂
4.4.大气运动 ：机械运动、热运动等多种进行水平方向和铅直方 向的物质和能量的传输和转换。大气圈通过各种机制相互紧密地 联系在一起，形成空间尺度从几米到上万公里，时间尺度从几秒 到数十天或更长时间的多种大气运动系统
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：
统计 动力 量场
雷达 飞机 探测 数值模 式预报
好了
准了
突变
不准
1.3大气科学的学科体系
大气科学传统上分为气象 学、气候学和高层大气物 理学3个领域。
气象学主要研究对流层和 低平流层每日甚至每小时 的天气变化。 气候学是对大气层某一区 域长期(1个月至数百万 年)的天气状况的统计描 述。 高层大气物理学主要研究 高层大气的物理状态及支 配过程，高层大气是指低 平流层以上的大气区域。
静止卫星观测到某一时刻地球大气水汽分布
一.研究对象1──大气圈
2.2.二氧化碳： 1.1含量：受植物的光合作用、 动物的呼吸作用、含碳物质 的燃烧以及海水对二氧化碳 的吸收作用所影响 1.2 二氧化碳含量与年俱增： 在工业发展、化石燃料（如 煤、石油、天然气）燃量增 加、森林覆盖面积减少的情 况下，观测到现象。 1.3 CO2和其它温室气体的 增加，已成为研究现代气候 变化的一个前沿课题。
甘肃省气象 局成人教育 兰州气象 学校教书 清水农业 1982学校教书 01-19 198209-01 198303-ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
寒旱所 南信大教 研究员 授/博导 博导 2007研究所总 第一次见到电脑！ 中心台研究员 2001 2020 工程师 1996气候中 台长 1999- -01 副研究员 04-20 心主任 1998- 06-20 1997- 01-01 南京气象学 1994做点力所 12-01 12-09 院读硕士 能及的事 工程师 1992202109-01 1988 2030 甘肃省气象 科学研究所 19861988-2008年,20年共发表学术论文194篇,其 01-01 中SCI论文12篇,出版专著2本
臭氧层分布及保护作用
一.研究对象1──大气圈
140
高度（千米）
3.地球大气的密度、温度、 压力、组分和电磁特性等 120 都随高度而变化，具有多 100 层次的结构特征。 80
60
D
C
大气的密度和压力一般随 40 高度按指数律递减；温度、 组分和电磁特性随高度的 20 变化不同，按各自的变化 特征可分为若干层次。
火山爆发对近地大气短波辐射的影响
研究对象二.太阳系其它行星的大气
土卫六（Titan，又称为泰坦星） 是环绕土星运行的一颗卫星。 它是土星卫星中最大的一个。 在1655年3月25日被荷兰物理学 家、天文学家和数学家克里斯 蒂安· 惠更斯发现，它也是在太 阳系内继木星伽利略卫星发现 后发现的第一颗卫星。由于它 是太阳系唯一一个拥有浓厚大 气层的卫星，因此被视为一个 时光机器，有助我们了解地球 最初期的情况，揭开地球生物 如何诞生之谜。
全球和大量气候变化
（二）气候学：
电子计算机的采用，促进了 对气候变化物理因子和气候 模拟的研究，气候预测已不 再是虚无缥缈的难题，而已 成为一个具有战略意义的课 题了。
CABLE模式在NPP模拟(左)基础上对降水(右) 进行模拟研究
（三）天气学：
是一门研究大气中各种天 气现象发生发展的规律以 及如何应用这些规律来制 作天气预报的学科。
1.不可变气体成分：氮、氧、氩，这几 种气体成分之间维持固定的比例。 2.易变气体成分，以水汽、二氧化碳和 臭氧为主，变化最大的是水汽。
地球大气层
一.研究对象1──大气圈
2.1.水汽： 随着大气温度发生相 变，成云致雨，成为 淡水的主要资源。水 的相变和水文循环过 程不仅把大气圈同水 圈、岩石圈、生物圈 紧密地联系在一起， 而且对大气运动的能 量转换和变化有重要 影响。
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
项目 SCI 收录 SCI 引用 核心期刊收录 第一作者 2 20 25 第二作者 1 4 43 第三作者 2 6 29 第四以后 2 1 12 合计 7 31 109
核心期刊引用
310
246
117
53
726
主要内容
1.1大气科学的重要性、目的、意义
1.2大气科学的研究对象和内容
1.3大气科学的学科体系
1.4大气科学的发展历史及现状
1.5大气科学在生产建设中的应用
1.1大气科学的重要性、目的、意义
图 气候系统及其各圈层之间的相互作用
气象资料观测台站分布
1：10万 1990年和2000年土地利用数据
1：100万植被类型数据
1：100万土壤数据
1km人口空间化数据
对大气科学
您知道什么? 您不知道什么? 您知道你已经知道什么? 您知道你还不知道什么? 您知道你需要知道什么? 您知道了想干什么?
B A
温度（℃）
气温垂直分布图
一.研究对象1──大气圈
4.地球大气的运动非常复杂
4.1.季节变化：地球的自转和 公转运动以及地球自转轴的方 向产生了地球上的昼夜交替、 四季变化和温度自赤道向两极 递减的规律。
4.2.地表的温度分布：并不完 全按纬圈带分布，由于海陆分 布和地貌等的不均匀。
大气科学概论
第一讲
概述
主讲人:李栋梁教授 张杰副教授 lidl@
自我介绍
出生 1957腊八
上小学 196803-01
上初中 197103-01
上高中 197303-01
兰州 大学 197803-01 上山下乡 饲养员、 记工员、 保管员、 会计、民 办老师 197501-01
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。
一.研究对象1──大气圈
4.5.影响大气运动、变 化的因素1——自然条件： 大气的可压缩性、太阳辐 射、地球的形状和它的重 力、地球的公转和自转、 地球表面的海陆分布和地 形起伏、地球演化和生态 系统等造成地球大气特定 组成、结构和运动、变化 状态。
全球海陆分布图
一.研究对象1──大气圈
4.5.影响大气运动、变 化的因素2——人为条件： 人为的因素在变化着（如 温室效应的气体增加，大 面积森林砍伐等），自然 的因素也在变化着（如火 山爆发等引起辐射能的变 化，地球自转轴方向的变 化等）。
1.2大气科学的研究对象和内容
大气科学研究内容：研究大气 的各种现象及演变规律，以及 如何利用这些规律为人类服务. 大气科学研究对象:不仅限于大 气圈，也研究大气与地球表层 水圈、冰雪圈、岩石圈和生物 圈的相互作用和物化过程；太 阳系其它行星的大气。 研究大气运动的能源，大气中 的物质循环、能量转换和变化 过程、大气环流及天气、气候 的分布和变化，都与其它圈层 之间存在相互影响和相互作用。
气溶胶光 学特性
CALIPSO MODIS PARASOL OMI
CALIPSO, MODIS, and PARASOL TES, MLS, OMI
云光学特 性
化
学
多颗卫星观测系统
辐射通量
CERES
（二）气候学：
是一门研究气候的特征、形成和演 变以及气候同人类活动相互关系的 学科。研究内容主要包括气候特征、 气候分类、气候区划、气候成因、 气候变化、气候与人类活动的关系、 气候预报和应用气候等。 20世纪70年代以来，全世界发生 几次气候异常，不少地区粮食产量 大幅度下降，引起世人对气候的严 重关注。工业生产引起大气中CO2 和其他有温室效应的气体（如CH4、 N2O等）含量逐年增加，若干年后 对地球气候将发生什么影响，是非 常令人关切的问题。