气象学基础

第一章
名词解释
1、大气：由于地球引力作用，地球周围聚集着一层深厚的空气层，
称为大气。

2、气象要素：定性或定量描述大气物理现象和大气状况特征的物理
量。

3、天气：一定区域短时间内大气状态和大气现象及其变化的综合称
为天气
4.、气候：是一个地区多年的天气状况，它包括平均状态也包括极
端状态。

5、干洁空气：大气中除水汽和杂质外的整个混合气体。

6、气压：单位水平面积上所承受的大气压强，其大小等于单位水平
面积上大气柱的重量。

7、水汽压：大气中所含水汽的分压力称为水汽压。

8、绝对湿度：单位容积湿空气中所含水汽的质量。

空气中水汽的密
度。

9、比湿：单位质量湿空气中所含水汽的质量。

10、露点：当空气中水汽含量不变，且气压一定时，使气温降低到
达水汽饱和时的温度称为露点。

11、相对湿度：空气中的实际水汽压与同温下的饱和水汽压之百分
比。

12、饱和差：在某气温下的饱和水汽压和实际水汽压之差，用来表
示空气达到饱和时所需要的水汽量。

13、风：空气的水平运动，它包括风向和风速。

简答题
1、天气和气候有什么区别和联系？
天气：一定区域短时间内大气状态和大气现象及其演变规律。

天气是代表一个较短时间，一般具有多变性，在同一时间内不同地区的天气不完全一样，同一地区不同时间内的天气也常常不同。

气候：一个地区多年（30年以上）的天气状况，它既包括平均状态，也包括极端状态。

气候是代表一个较长时间，一般比较稳定，而且一个地方的气候特征受它所在的纬度、高度、海陆位置等影响较大。

2、臭氧和二氧化碳各有哪些作用？
臭氧：大量吸收太阳紫外线，使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布。

使地面上的生物免受过多紫外线伤害
二氧化碳：植物进行光合作用制造有机物不可缺少的原料，它的增多也会对提高植物光和效率产生影响。

CO2是温室气体。

它能强烈吸收和放出长波辐射，对空气和地面有增温效应。

3、为什么大气中臭氧的含量在20~25km处最大？
臭氧一般是由氧分子与氧原子结合而成，在大气上层太阳辐射很强，氧分子解离多，使氧原子很难遇到氧分子，不能现成臭氧，所以高层空间臭氧逐渐消失；相反，在低层大气中太阳紫外线辐射大为减少，氧分子不易被分解，氧原子量极少，也不能形成臭氧。

在20~25km的高度，即有足够的氧分子，又有足够的氧原子，是形成臭氧的最适宜环境。

所以，在这一层大气中臭氧含量最大。

4、水汽在大气中含量虽少，但它是天气变化的重要角色，为什么？（1）水气在大气中能产生一系列天气现象，如云、雾、雨、雪等；（2）强烈地吸收和放出长波辐射，水相变化伴随着巨大的潜热转换，从而影响空气和地面的温度分布
5、大气在垂直方向上分为哪几层？
对流层平流层中间层热成层外层
6、对流层具有哪些基本特征？
随高度的增加，气温降低(平均0.65℃/百米)，空气具有强烈的对流运动，空气的温湿度水平分布不均匀
7、为什么对流层中温度随高度的升高而降低？
由于对流层与地面接触，空气从地面获得热量，随着高度的增加，从地面获得的热量减少，所以，对流层的温度是随着高度的增加而降低。

三、计算：
已知空气的相对湿度为80%，气压为1000hPa，气温为20℃，求空气的绝对湿度、比湿和虚温？
第二章
1、辐射：物质以电磁波的形式放射能量，称为辐射。

2、辐射通量密度：单位时间内通过单位辐射体表面的辐射能。

3、太阳辐射光谱：太阳辐射能随波长的分布。

4、太阳常数：在日地平均距离条件下，地球大气上界垂直于太阳光
线面上的辐射通量密度。

5、分子散射：空气分子的直径小于射入辐射的波长并遵循蕾利散射
定律，其散射能力与波长的四次方成正比。

6、太阳高度：太阳光线与观测点地平线间的夹角。

（h）
7、昼长：日面中心从地平线（日出）至入地平线（日没）的时间间
隔。

8、时角：从主点起沿天赤道量到天球上的一点的赤道圈与天赤道交
点的弧长为经向坐标称为时角。

9、单位气质：太阳位于天顶时，以单位面积太阳光束所穿过的大气
柱的质量作为一个单位。

10、大气透明系数：当太阳位于天顶时，到达地面与太阳光垂直面上的太阳辐射通量密度S与大气上界太阳常数之比，即P=S/S0。

11、太阳直接辐射：在与太阳辐射方向相垂直的面上所接收到的直接来自太阳的那一部份太阳辐射通量密度。

12、太阳漫射辐射：来自整个天穹向下的散射辐射和反射的太阳辐射之和
13、地面有效辐射：地面发射的长波辐射与地面吸收的大气逆辐射之差
14、净辐射：是指某一作用面或作用层辐射能收入和支出之差。

15、地面净辐射：单位时间单位面积的水平地表面吸收的辐射能与失去的辐射能之差。

二、问答题：
1、为什么早晨的太阳呈红色，晴朗的天空呈蓝色？
由于大气的吸收作用和分子散射作用是有选择性的，且随波长不同而异，因此P与波长有关，波长短的P小于波长长的P。

h小时，短波散射多，余下的多为红橙光，所以早上太阳呈红色
分子散射：空气分子的直径小于射入辐射的波长并遵循蕾利散射定律，其散射能力与波长的四次方成反比。

分子散射与波长有关，波长短的散射能力强，它对蓝紫光的散射能力比红光大9倍，所以晴朗无云的天空呈淡蓝色
2、太阳辐射在大气中的减弱方式有哪些？
吸收作用；散射作用（大气散射，分子散射，粗粒散射）：反射作用
3、掌握太阳高度、昼长及可能太阳辐射日总量的计算？
太阳高度h：太阳光线与观测点地平线间的夹角。

4、直接辐射、漫射辐射、有效辐射、净辐射变化的一般规律？
第三章
1、对流：空气在铅直方向上的大规模升降运动。

分为动力和热力两类
2、平流：大范围空气的水平运动
3、乱流：空气的不规则运动，分为动力、热力和混合三类
4、热容量：重量热容量(比热c)：单位质量的物质温度变化1℃所
吸收或放出的热量，单位为J·kg-1·℃-1
容积热容量(热容量cv)：单位体积的物质温度变化1℃所吸
收或放出的热量，单位为J·m-3·℃-1
5、导热率：物体内部传导热量快慢的能力，它是指1m深度内温度
差为1 ℃，1秒钟通过1m2横截面的热通量，单位为J·m-
1·s-1·℃ -1。

6、导温率：表示物体传递温度和消除层次间温度差异的能力，即单
位体积的物体，由于流入(或流出)数量为λ的热量后，温度
升高或降低的数值，单位为m2·s-1
7、土壤热通量：单位时间、单位面积上的土壤热交换。

8、土壤冻结：在寒冷的冬季，当土壤温度降低到0°以下时，土壤
中的水分冻结成冰，使土壤变得非常坚硬，这叫做土壤冻
结。

9、感热通量：地面与大气间，在单位时间内，沿铅直方向通过单位
面积流过的热量。

10、逆温：气温随高度的升高而增加的现象
11、空气的绝热变化：气块在铅直运动中所发生的绝热冷却和绝热
增温的变化。

这个变化过程称为绝热过程。

12、干绝热过程：一团干空气或未饱和的湿空气在作绝热上升或下
降运动时，气块内部既没有发生水的相变，又没有与外界交
换热量的过程，它是一种可逆的绝热过程。

13、湿绝热过程：始终保持饱和状态的湿空气，在作绝热升降运动
时，既有内能的变化，又有水相变化的过程，它也是一种可
逆过程。

14、大气稳定度：是指气层稳定的程度
15、生物学温度：所有对生物生命活动起作用的温度
16、界限温度：对植物(农作物和林木)的生长发育有指示和临界意
义的温度，在农、林业上也称指标温度。

17、活动积温：作物或林木在某一生长发育期或整个生长发育期内
全部活动温度的总和
18、有效积温：作物或林木在某一生长发育期或整个生长发育期内
全部有效温度的总和
简答题
1、土壤和空气中的热量交换方式主要有哪几种？
分子热传导：以分子运动来传递热量的过程
辐射：
对流：空气在铅直方向上的大规模升降运动。

分为动力和热力两类平流：大范围空气的水平运动
乱流：空气的不规则运动，分为动力、热力和混合三类
潜热转移：水相变化产生的热量转换。

蒸发潜热为 2.5×106J/kg，升华潜热为2.834×106J/kg
2、试用净辐射方程和热量平衡方程论述影响土温变化的可能因子？
3、试述土温和气温的变化规律？
土温日变化：
土温在一昼夜内随时间的连续变化。

地表：Tmax在13时(落后Qmax)，Tmin出现在日出前后；低纬>高纬，
内陆> 沿海，夏季>冬季(春季最大)，凹地>平地>凸地，阳坡>阴坡，干土>湿土，裸地>覆盖地，晴天>阴天，敝塞地>通风地；随深度的增加，土温日较差减小，位相逐渐落后，到1米左右，土温无日变化
土温年变化：
地表：中高纬最高在7月，最低在1月；低纬(云和降水的影响，变化复杂)，海南岛最高在6月，昆明最高在5月，赤道附近有两高(两分后)两低(两至后)；年较差随纬度升高
而增大，随天气条件、下垫面状况的变化同日较差；
气温日变化：
Tmax在14~15时，Tmin在日出前后；夏季大于冬季，春季最大；盆地>高原>平原>山地；陆地>海洋，裸地>覆盖地，空旷地>林内；晴天>阴天和多云天气。

随高度升高，地面影响减小，日较差减小，位相落后
气温年变化：
Tmax；陆上在7月，海上在8月
Tmin：陆上在1月，海上在2月
气温直减率(r)：高度每升高100米的气温降低值，单位为℃/100米，r=－T/ z
4、土壤冻结和解冻有哪些利弊？
冻结后，冰晶使土块破裂，土壤变疏松；解冻后，提高土壤透气性和水分渗透力，地下水位不深的地方，冻结使下层水向上输送，增加土壤含水量，增加浅根树种的抗风性，这些对春季植物生长有很大意义；另一方面，春季未解冻时，不能供给植物足够水分，但蒸腾已开始，植物失水，发生枯萎现象，出现生理干旱；冻结使体积膨胀，幼小植物根抬高，解冻后，土壤下落，幼小植株的根暴露在土层外，造成植物死亡，即所谓的冻拔害，东北及华北地区常发生。

5、乱流热交换系数的物理意义是什么？
KT的物理意义：当温度梯度为1℃，单位时间，单位质量空气中所含热量，因乱流作用而沿铅直方向转移的数量，单位为cm2·s-1或m2·s-1，其大小为0~1m2·s-1。

6、为什么气块在作绝热升降运动的过程中会有温度的变化？
书72-73
7、为什么湿绝热直减率小于干绝热直减率？
在湿绝热过程中，一方面因绝热膨胀气块对外作功消耗内能，使气温降低；同时又因绝热冷却作用，使气块中部份水汽凝结放出潜热，对气块有升温作用，缓和了气块上升的绝热作用；下降过程则反过来。

因此湿绝热直减率小于干绝热直减率。

8、为什么高温时rm小，而高压时rm大？
T↑，rm↓：这是因为温度较高时，饱和湿空气中所含水汽量比温度低时多，在绝热上升发生凝结时所释放的潜热多
9、掌握活动积温和有效积温的计算？
书85
第四章
1、等压线：同一等高面上气压相等的各点连成的线
2、高压：中心气压最高，向四周气压逐渐降低的闭合等压线区域，形如山丘。

3、低压：中心气压最低，向四周气压逐渐升高的闭合等压线区域，形如盆地。

4、高压脊：高压向外延伸出来的狭长区域或一组不闭合等压线向气
压低的一方突出的部份，脊线附近形如山脊
5、低压槽：低压向外延伸出来的狭长区域或一组不闭合等压线向气
压高的一方突出的部份，槽线附近形如山谷。

6、气压阶(h)：单位气压高度差。

7、水平气压梯度：在水平面上垂直于等压线由高压指向低压单位距
离内的气压改变值。

即－P/n，n为水平法向距离。

8、地转风(Vg)：在自由大气中，空气沿着平直等压线作匀速直线运动
9、梯度风：在自由大气中，空气沿着圆形等压线作匀速圆周运动
10、行星风系：是指全球范围内带状分布的气压带和风带。

11、海陆风：在沿海地区发生的昼夜间有风向转换现象的风
12、山谷风：山地中，风随昼夜交替而转换方向。

白天风从山谷吹
向山坡称为谷风；夜间风从山坡吹向山谷称为山风，山风和
谷风合称为山谷风。

13、焚风：由于空气在作绝热下沉运动时，因温度升高，湿度降低
而形成的一种干热风，一般形成于背风坡或高压区中。

简答题
1.掌握拉普拉斯压高公式和气压阶公式，并能熟练地使用它们？
2、水平气压梯度表示的意思是什么？
水平气压梯度：在水平面上垂直于等压线由高压指向低压单位距离内的气压改变值。

即－P/n，n为水平法向距离。

它不仅表示水平方向上气压分布的不均匀程度，而且还表示由于水平气压分布不均匀而作用于单位体积空气上的力。

3、水平地转偏向力有哪些性质？
(1)水平地转偏向力的方向与空气运动的方向相垂直，在北半球偏向空气运动方向的右方，南半球偏向左方，只改变空气运动方向；(2)水平地转偏向力只在空气相对于地面有运动时才产生；(3)水平地转偏向力的大小与纬度有关，赤道为零，极地最大。

4、风压定律是指什么？
风压定律：在北半球，风平行于等压线吹，背风而立，高压在右，低压在左，南半球则相反。

5、地转风的性质是什么？
地转风(V g)：在自由大气中，空气沿着平直等压线作匀速直线运动。

由上式可知，地转风的大小与水平气压梯度成正比，与空气密度成反比，与纬度的正弦成反比。

6、梯度风有哪些特点？
梯度风的特点：在同一气压梯度时，气旋区的梯度风速大于反气旋区；在反气旋区内存在着气压梯度的极限值；在接近赤道的低纬度地区，反气旋不易存在；在赤道附近或是在小范围的涡旋(龙卷风、台风中心附近)，因r小，离心力很大，这时小的偏向力与离心力相比较是可以略去不计的。

7、摩擦层中的风具有哪些特征？
摩擦层中风的特征：在摩擦层中，风速随高度增加而逐渐增大，风向则随高度增加而逐渐右偏，到摩擦层顶，风几乎沿等压线吹了；在同一气团控制下，近地层中风还存在着有规律的日变化，在同一天中，日出以后，风速逐渐增大，午后达到最大值，夜间风速减小，在高层大气中则相反；在近地层中，由于空气的乱流作用，使得风具有阵性的特征，风的阵性是指风向变化不定，风速时大时小的特性。

9、试述热力环流的形成过程？
随着纬度的增加，地球偏向力作用逐渐增大，到30°N附近，地球偏向力增大到与气压梯度力相等，这时在北半球的气流几乎成沿纬圈方向的西风，它阻碍气流的向极地流动。

故气流在30°N上空堆积并下沉，使低层产生一个高压带，称为副热带高压带，赤道则因空气上升形成赤道低压带，这就导致空气从副热带高压带分别流向
赤道和高纬地区。

其中流向赤道的气流，受地转偏向力的影响，在北半球成为东北风，在南半球成为东南风，分别称为东北信风和东南信风。

这两支信风到赤道附近辐合上升，形成一个低纬地区的环流圈，称为信风环流圈或热带环流圈。

8、试述三圈环流模式的形成过程及各气压带天气特点？
受太阳辐射和地球自转影响所形成的环流圈成为三圈环流。

形成过程见书60页
赤道低压带对流旺盛，云量较多，降水充沛；副热带高压带空气干燥，降水稀少，多沙漠；副极地低压带多极锋，在极锋地带有频繁的气旋活动；极地高压带辐射冷却，大气层结稳定，晴朗无云，温度极低，形成冷空气的源地。

第七章
1、蒸发潜热：一千克的水蒸发变为同温度的水汽所需要消耗的热
量，用L表示，单位为J/㎏。

在一个标准大气压和0℃时，
L=2.5×106J/㎏。

2、蒸发速度：单位时间内、单位面积上水分蒸发的数量，单位为
kg/(m2·s)。

3、土壤蒸发：土壤中的水分以汽态形式扩散到大气中的现象。

4、雾：是近地层的空气温度降到露点以下时，空气中的水汽凝结成
小水滴或小冰晶，悬浮在大气中，使空气混浊，水平能见度
降低的一种天气现象。

5、露和霜：在晴朗微(无)风的夜晚，地面和地面物体因辐射冷却而
迅速降温，当温度下降到露点时，气层中的水汽便达到饱
和，再继续降温，多余的水汽就会在地面或地物上凝结。

若
露点高于零度，则凝结物为水滴，称为露；若露点低于零
度，则凝结物为白色的冰晶，称为霜。

6、雾凇：形成于地面物体迎风面呈针状或粒状的白色松脆结构的冰
晶层。

7、水量：
8、降水绝对变率：某地某一时期的降水量与该地多年同期平均降水
量之差。

9、降水相对变率：某地某一时期的降水绝对变率与该地多年同期平
均降水量之百分比。

10、降水保证率：某地某一时段的降水量高于某一界限降水量的频
率之和。

11、水分循环：水在太阳辐射作用下，由地球水陆表面蒸发变成水
汽，水汽在上升和输送过程中遇冷凝结成云，又以降水的形
式返回地表的这种不断的往复过程。

1、为什么在水相变化过程中伴随着巨大的能量转换？
2、影响蒸发的因素有哪些？
水源、蒸发面温度、饱和差、气压、风与湍流扩散强度、蒸发面的性质、蒸发面的形状。

3、试述土壤蒸发过程？
土壤蒸发：土壤中的水分以汽态形式扩散到大气中的现象。

可分为三个阶段：
第一阶段：土壤表层的水分保持饱和状态；蒸发主要受气象因子影响，可通过松土，以切断毛细管来减少蒸发。

第二阶段：蒸发面位于土壤中；蒸发速度受水分从土壤下层向上转移速度的限制，而受气象因子的影响减小；可采取镇压的方法保墒，减少土表的孔隙，改变土壤透气性，保持土壤含水量。

第三阶段：土壤含水量低于使植物发生萎蔫时的含水量，蒸发受扩散速度、土壤孔隙度和土粒大小的限制；必须采取灌溉才能满足植物对水分的需求。

4、试述水汽压和相对湿度的日、年变化特征？
水气压：
日变化：乱流交换不十分旺盛的地区和季节，呈现为与T日变化一致的单波型日变化，最大在14~15时，最小在日出前后，乱流交换比较旺盛的季节和地区，呈双波型变化，两高在8~9时和20~21时，两低在日出前后和14~15时
年变化：同气温年变化，最高在7月，最低在1月。

相对湿度：
日变化：一般与气温日变化反相，最大值出现在清晨，最小值出现在14~15时。

年变化：一般与气温年变化反相，最小在7月，最大在1月；但我国大部份地区的相对湿度最大在7月，最小在1月，这主要是因为这些地区是由季风气候控制的。

5、试述空气中水汽含量达到饱和或过饱和的途径？
空气中的水汽达到饱和或过饱和状态：有通过两条途径，一是增加大气中的水汽含量，另一则是降低大气的温度；后者是主要途径。

大气中的降温过程主要有：辐射冷却、绝热冷却、接触冷却、混合冷却。

6、凝结核对水汽凝结有什么作用？
核的作用：增大曲率半径而降低饱和水汽压或增大吸附力。

7、霜和雾凇有什么区别？
出现时间不同，霜出现在夜间，而雾凇昼夜均可出现；
形成的部位不同，霜在辐射冷却的平面上，雾凇在物体的迎风面上或细长物体上；
出现的天气不同，霜出现在晴朗天气，雾凇出现在有雾的阴沉天气。

8、为什么有云不一定有降水？
降水的形成就是云滴增大为雨滴、雪花或其他降水物，并降至地面的过程。

一块云能否降水，则意味着在一段时间内（例如一个小时）能否使10*6个云滴转变成一个雨滴。

使云滴增大的过程有2个：一是云滴凝结（或凝华）增长，二是云滴相互冲并增长。

暖云不产生降水的主要原因是云滴大小均匀
由温度低于零度的过冷却水滴组成的冷云很稳定，是不能产生降水的，因缺少冰晶
9、试述森林对大气降水的两次再分配过程？
林冠层对降水的截留作用
林地层对降水的吸收作用
第八章
1、气团：占据广大空间，在水平方向上的物理属性(温、湿、稳定
度)比较均匀，铅直方向上各物理属性的分布比较相似，在
它的控制下有大致相同的天气特点的大块空气。

2、锋：两个不同性质的气团相遇时，在它们之间形成一个狭窄的过
渡带(宽度在近地层约数十公里，高层可达200~400公里)，
过渡带的宽度与气团范围相比显得很窄，可近似看成一个
面，称为锋面，锋面与地面的交线称为锋线，锋是锋面和锋
线的统称。

3、西风槽：在中纬度的高空西风带中，西风气流常常产生波动，即
槽和脊，波动中的槽线即为西风槽。

4、切变线：是指1500m或3000(850hPa或700hPa)风向、风速发生
气旋性变化的不连续线。

5、寒潮：凡一次冷空气侵入使长江中下游及其以北地区，在48小
时内最低气温下降10℃以上，长江中下游最低气温达4℃或
以下，陆上有相当三个大行政区出现了5~7级大风，沿海有
三个海区出现7级以上大风，称为寒潮。

6、台风：在热带洋面上形成的进中心最大风速大于或等于12级的
空气漩涡
7、干热风：高温低湿并伴有一定风力的综合天气现象
8、霜冻：在植物生长季节里，由于土壤表面、植物表面以及附近气
层的温度降到0℃或0℃以下，引起植物遭受冻害或死亡的
现象。

分为白霜和黑霜。

9、低温寒害：在植物生长季节里，当温度下降到植物生长发育所需
要的生物学最低温度(通常为5℃)以下，而高于0℃，使植
物生理活动受到障碍，严重时可使植物某些组织和器官坏死
的现象。

10、日灼：是指幼苗或树木因强烈日射和高温而产生的灼伤现象。

11、冻拔：在土壤水分较多的情况下，当地温降低到0℃以下时，
表层土壤产生冻结，而土壤中的不断上升的水汽在冻结层底
部凝华，形成垂直冰柱，使土壤膨胀抬升，当化冻时，土壤
下陷，而幼苗则仍留在地面，形成冻拔。

12、雨凇：过冷却液态降水碰到地面物体上冻结而成的透明或毛玻
璃状的坚硬冰层。

外表光滑或略有隆突，密度小时无光泽，
密度大时透明。

1、影响我国的气团有哪些？
主要气团：变性中纬度大陆气团、变性热带海洋气团、中纬度海洋气团、热带大陆气团和赤道气团
2、暖锋、冷锋、准静止锋、锢囚锋的定义及天气特点？
暖锋天气：暖气团向冷气团方向移动的锋称为暖锋；多为连续性降水，降水区300~400km；锋面下部形成少量的层积云和碎积云。

冷锋天气：冷气团向暖气团方向移动的锋称为冷锋；锋前形成浓积云和积雨云，有阵性降水，常伴有雷暴，但降水范围比较狭窄，仅限于锋附近的地带。