大气物理学复习资料

第二部分 章末小结

第一章小结

1、大气演化的三个阶段及各自组分 1）干结大气的的定义及组成成分 2）CO2、臭氧的来源和作用 3）气溶胶的定义、来源、作用

2、大气垂直分层（成分、压力、电离、温度） 1）气温垂直递减率γ的定义和计算

2）气团、气团变性、锋、冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋

3、温湿参量定义及计算

风、云、降水量、气象能见距的定义

4、能独立推导湿空气状态方程。虚温的概念、意义及相关计算

第二章小结

1、 通常可认为大气受到的重力和垂直方向的气压梯度力是平衡的，即处于静力平衡状态。

于是得到大气静力学方程：

dp

???g

dz

1zg2、 结合湿空气状态方程，可得到压高公式： P?P0exp(?dz) 0RdTv

3、将单位质量的单位质量物体通过任意路经径从海平面上升到某一高度克服重力所做的功称为重力位势， z?Z? ? ? g ? dz （J/kg） ' （gpm）

0g0

将位势高度代替几何高度，则压高公式简化成： 'RdP2Z2dZ??g0 Z?Z??Tv?dlnPP2?P1exp??21'P?1Zg0?Rd1Tv?

气压标高、密度标高与大气标高

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?lnp?1?ln??1 Hp??()H???()?Z?Z

4、引入三种大气模式，得到不同情况下大气的压强随高度的分布。 （1）等温大气Tv=C Rd?TvPP?Z2?Z1?11Z?Z?ln?HlnP?Pexp?21P' 21??g0P2P2HP??

将Tv替换成tv，ln替换为lg得拉普拉斯压高方程： tvP1Z?Z?18410?(1?)?lg21

273.15P2

它主要用于海平面气压的订正。 压高公式主要应用于几方面： (1)海平面气压订正。

(2)气压测高。根据不同高度两点的气压和它们之间的平均气温，来求两点的高度差。比如，已知山顶、山脚处的气压、气温即可求出山的高度。 (3)求气层的平均气温（压高平均气温）

'?g0P2?P1exp???Rd?Z2Z1

dZ??Tv?'?g0(Z2?Z1)?P?P1exp??? 2RTv?d?第三章小结

1、讨论大气中的热力过程时，以热力学第一定律的数学形式为基本出发点，并讨论了广泛应用热力学函数熵S、焓H和吉布斯函数G。

掌握：热力学第一定律在大气中的应用形式，熵、比熵、焓、比焓、吉布斯函数、化学势等的基本表达形式和式中各项物理含义。等熵过程为绝热可逆过程，等焓过程为绝热等压过程。

2、空气的多种热力过程中，以干绝热过程及湿绝热过程（可逆饱和绝热过程）最为重要，它们都是可逆过程。在假绝热过程中，凝结物一旦形成便完全降落，是不可逆的。空气块垂直上升时，湿绝热过程和假绝热过程的减温率差异很小，故常用假绝热过程的垂直减温率作为湿绝热减温率。

（1）概念：干绝热过程、湿绝热过程、假绝热过程、位温、假相当位温、焚风（包括解释原理）

（2）掌握：泊松公式应用，位温计算，位温垂直分布与大气垂直减温率关系，抬升凝结高度计算，干湿绝热减温率关系。

3、研究大气热力学问题常用图解法。我国台站上广泛使用的是温度对数压力图即埃玛图，它是用来分析预报雷雨、冰雹、飑线等强对流天气的一种基本图表。各种图解上都有等温线、等压线、干绝热线、湿（假）绝热线及饱和等比湿线五组基本曲线。

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（1）掌握：埃玛图的构造，利用埃玛图确定比湿、饱和比湿、水汽压、饱和水汽压、抬升凝结高度、求等压面厚度和虚温、位温、假相当位温等。

（2）概念：路径曲线、层结曲线、相当温度、湿球温度、假湿球温度、假湿球位温、假相当温度、假相当位温，各温湿参量的大小关系和保守性。

4、处于静力平衡的大气层中，其温度和湿度的垂直分布关系到对流运动是否发展，这种特性称为大气的静力稳定度。通常用“气块法”根据其垂直位移时气块温度的个别变化率和环境大气的垂直减温率判断薄气层的稳定度，分为绝对稳定、绝对不稳定及条件不稳定三种形态。

对于厚气层或整层大气的稳定度，根据不稳定能量的大小和正负，可将气层分成绝对不稳定、绝对稳定和潜在不稳定（包括真潜和假潜）三种类型。有外力抬升时，真潜不稳定的气层很快发展成对流运动。

（1）概念：气块法，静力稳定度，自由对流高度、平衡高度、潜在不稳定、真潜、假潜、对流凝结高度、CAPE、CIN

（2）薄层大气静力稳定度判据（γ与Γ，γd 和γs判据，θ与θse判据）分为绝对稳定、绝对不稳定及条件不稳定三种形态；厚气层或整层大气的稳定度（不稳定能量判据）分成绝对不稳定、绝对稳定和潜在不稳定（包括真潜和假潜）三种类型；热对流的预报；

5、影响气层稳定度的因子很多，整层气层的抬升和下沉，高空冷暖平流，垂直混合等作用都会使层结发生变化，改变稳定度。

整层气层的下沉伴随水平辐散将会趋向于稳定或不稳定度有所增加；而整层气层被抬升时，若气层下湿上干则下部先达到饱和，则会趋于不稳定。这种原来稳定的气层，由于被抬升到凝结高度以上而变成不稳定，称为对流性不稳定，它也是一种潜在的不稳定。若气层上湿下干，则会趋于稳定，称为对流性稳定。

（1）概念：对流性不稳定、对流性稳定、对流性中性

（2）对流性不稳定判据，下沉逆温判据，整层气层升降稳定度变化

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