NJU大气科学概论复习资料2014版 - 图文

NJU GEO大气科学概论复习资料 2015.1修订

（2）太阳常数：假设在大气上界日地平均距离处，放一块与太阳光垂直的平面，在这个平面上，每单位时间、单位面上所接收的太阳辐射能,称为太阳常数，用符号So表示。根据实测和计算表明：So=1367瓦／米2

（3）大气对太阳辐射的吸收：大气中吸收太阳辐射的主要成分是O2，O3和H2O，其次是CO2、CH4、N2O等，其它成分吸收很小 大气对太阳辐射吸收的基本特征：

大气对太阳辐射的吸收具有明显的选择性

大气对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小的区域，对可见光的吸收很小 在红外区域有很多很强的吸收带

（4）到达地面的太阳辐射种类：包括太阳直接辐射和天空辐射(即太阳散射辐射)两种

（5）大气的加热：从大气的受热过程来看，地球大气对太阳短波辐射吸收较少，大部分能够透过大气层射到地面；大气对地面长波辐射吸收较多，因此大气增温的最主要方式是辐射热交换。

（6）辐射热交换：自然界的一切物体都能以电磁波的形式放射能量，同时也在不断吸收外界辐射，各物体之间通过辐射来交换热量，称为辐射热交换。

2、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）

（1）大气温度：通常是指在野外空气流通、不受太阳直射下测得的空气温度。 测量：气象台站用来测量近地面空气温度的主要仪器是装有水银或酒精的玻璃管温度表。因为温度表本身吸收太阳热量的能力比空气大，在太阳光直接曝晒下指示的读数往往高于它周围空气的实际温度，所以测量近地面空气温度时，通常都把温度表放在离地约1．5m处四面通风的百叶箱里。气象部门所说的地面气温，就是指高地面约1．5m处百叶箱中的温度。 （2）气温日变化：特点：一天中有一个最高值和一个最低值，最高值出现在午后2点左右，最低值出现在清晨日出前后。

气温日较差：一天中气温最高值与最低值的差 （3）海平面气温分布的基本特征：

等温线大部分趋向于接近东西排列，同时温度从赤道向极地降低

海陆加热率差异和洋流影响使冬季北半球等温线在大陆上向赤道方向凸出，海洋上向极地方向突出，而夏季则相反

热赤道：各经度上具有最高气温各点的连线；1月份热赤道位于5-10N，7月份北移至20N。 赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化的幅度也增大。

附加：

湿度（大气中水汽的来源，水的相变）

水汽来源：蒸发：液态水因吸收辐射能量而转变成气态水

蒸腾：地表的水被植物吸收，然后经植物的叶片气孔释放到大气中 蒸散：蒸发和蒸腾的和

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水的相变：

相平衡：相变过程中，常常会发生一种稳定状态，其中相的转变完全停止，于是系统中便 出现了相平衡。在相平衡状态下，物质分子的交换仍可以不断地进行，但是物质从一种态 到另一种态的转变不再发生了。 稳定度（静力稳定度的概念）

静力稳定度是指处于静力平衡状态的大气中，一旦空气团块受到外力(动力或热力)因子的扰动，离开原来位置，产生垂直运动.当除去外力后，空气能保持它的原位、或上升或下降的这种趋势，称为大气静力稳定度。

第三章 大气运动（20分）（预测三道计算题 20）

1、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）

（1）气压梯度力：我们把单位距离间的气压差叫做气压梯度，促使大气由高气压区流向低气压区的力，这个力称为水平气压梯度力。

（2）科氏力：由于地球自转运动而作用于地球上运动质点的偏向力。 2、大气运动方程（了解）

大气运动方程: ma=F 单位质量下：a=F

du1?p?Fx??2?(vsin???cos?)dt??xdv?Fy?1?p?2?usin?dt??y1?pd??Fz??2?ucos??g??zdt 3、静力平衡的概念

静力平衡指铅直方向的气压梯度力和重力的平衡。 4、地转风平衡（概念、计算）

地转风平衡：气压梯度力与地转偏向力平衡，此时空气块沿等压线作匀速直线运动，这种风称为“地转风”，这种平衡称为“地转平衡”。 5、梯度风平衡（概念、计算）

自由大气中，当空气作曲线运动时，水平气压梯度力、地转偏向力、惯例离心力三个力的矢量和若为0，则这个平衡为梯度风平衡。 6、地转偏差（概念、计算）

地转偏差，指实际风与地转风的矢量差

7、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）

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三圈环流：指低纬环流、中纬环流和高纬环流。 海陆风：因海洋和陆地受热不均匀而在海岸附近形成的局地大气环流。白天风从海上吹向陆地，夜晚风从陆地吹向海洋。前者称为海风，后者称为陆风，合称为海陆风。

山谷风：由于山谷与其附近空气之间的热力差异而引起。白天风从山谷吹向山坡，这种风称“谷风”；到夜晚，风从山坡吹向山谷称“山风”。山风和谷风总称为山谷风。

第四章 大气云、雾和降水（10分）

1、云

（1）云的概念：云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、或冰晶微粒或二者混合的可见聚合物；有时也包含一些较大的雨滴及冰、雪粒；底部不接触地面。 （2）（了解）云的分类：

按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为三族（低云族，中云族，高云族）、十属，二十九类。

发生学分类：按云形成的物理过程和形态特征分为积状云（积云，积雨云，卷云），层状云（卷层云，高层云，雨层云，层云），波状云（卷积云，高积云，层积云）。 （3）（了解）形成云的基本过程：

1） 概念：云的形成过程是空气中的水汽由各种原因达到过饱和而发生凝结或凝华的过

程。

2） 基本条件：（水汽要凝结成水滴或凝华成冰晶而形成云，必须具备两个基本条件，

一是要有水汽凝结核，二是要有水汽过饱和，大气中一般不缺乏凝结核，因此，形成云的最关键问题，还在于应有水汽的过饱和），一般来说，空气中水汽达到过饱和的方式主要有三种：①在空气中水汽含量不变的情况下，空气降温冷却；②在空气温度不变的情况下，增加水汽含量；③既增加水汽，又降低温度。

3） 三种云的形成过程：①积状云：在不稳定层结的空气中，由于热力或动力原因而产

生对流作用所形成的云。②层状云：由稳定气层大范围缓慢斜升形成的均匀幕状的云幕。③波状云：主要由逆温层上下有风的切变（或密度大不连续层）形成波动造成的，在波动层内，若水汽充足，波峰处因空气上升冷却凝结成云，波谷处因空气下沉增温无云形成或使云蒸发变薄，形成波浪排列的云条或云层。

2、雾

1、 （了解）雾的分类：气团雾和锋面雾

1） 气团雾：冷却雾（根据冷却原因不同又分为辐射雾、平流雾、上坡雾），蒸发雾，

地方性雾；

2） 锋面雾：锋前雾，锋际雾，锋后雾 2、 （了解）雾的形成：

辐射雾：地面辐射冷却使得贴地层气层变冷而形成的雾。形成的有利条件：1）晴朗的夜间，有强烈的地面有效辐射；2）贴地层水汽含量充沛；3）低层有微风和一定强度的湍流；4）有稳定的温度层结。

平流雾：由暖湿空气平流到冷的下垫面上，经过冷却而形成的雾。形成的有利条件：1）移动过来的空气与下垫面之间存在较大的温度差别；2）移到冷下垫面的空气水汽含量多，相对湿度大；3）风速适中；4）层结比较稳定。

上坡雾：空气沿山坡上升，由于绝热冷却而形成的雾。

蒸发雾：冷空气流经暖水面上，由于暖水面的蒸发，使冷空气达到饱和、产生凝结而形成的雾。

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3、云滴、冰晶的形成和生长（主要概念）

（1）云滴\\冰晶的形成：云雾的形成过程实质是水汽转变为水滴或冰晶的相变过程，即新相形成和增大的过程；新相形成时，必须先产生新相的初始胚胎，这种初始胚胎的产生过程为核化过程；分为同质核化和异质核化。 （2）云滴的（凝结增长）：当大气中的水汽在凝结核上凝结，形成胚滴以后，如果环境水汽压仍大于胚滴表面的平衡水汽压时，胚滴就能继续因水汽凝结而增长。 4、降水

（1）云滴增长的基本途径：

1）水汽的凝结增长，由于凝结增长随着云滴半径的增大而减小，只能在云滴增长的前期起作用。

2）大小云滴之间的碰并（增长）过程，包括布朗运动碰并，电力碰并，湍流碰并和重力碰并。（对于云滴增长为云滴，最重要的过程是重力碰并） （2）暖云和冷云降水的概念：

暖云（*百度）云顶温度高于冻结温度，而且由水滴构成的云称为“暖云”。我国南方夏季的浓积云层积云多属于这种云。 冷云降水（*）

（3）冰晶效应：冰晶效应：由于同温度下冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，在三相共存的混合云中，当水汽接近水面饱和水汽压时，对冰面已经是过饱和状态，冰晶能很快增长。若云中没有外来水分补充，则冰晶表面上有水汽不断凝华，而水滴表面有水汽不断蒸发，直至液态水完全耗尽为止。这种水分从大量过冷水滴中不断转移至少数冰晶上去的效应称为冰晶效应。

5、人工影响天气（影响暖云降水的原理）

影响暖云降水的原理：基本原理是撒入大水滴或吸湿性核，改变云滴谱分布的均匀性，破环其稳定状态，促使碰并过程的进行，导致降水的形成。

第五章 天气系统和天气预报（10分）

1、天气系统 （1）（了解）地面和高空天气图

地面天气图：将地面气象要素按照统一的格式填写到天气底图上构成地面天气图。地面天气图的分析，可以了解地面天气系统和天气现象的分布状况，进而判断天气演变趋势。（分析项目通常包括海平面气压场、等三小时变压场、天气现象和锋等）

高空天气图：将各等压面的资料填写在天气图底图上，就构成了高空天气图。（高空天气图，在实际工作中普遍采用的是等压面图）。高空等压面图上一般分析等高线，等温线，槽线和切变线，它能清楚的反映高空气压系统和温度场的分布。 （2）气团的概念、影响我国境内的气团

气团：下垫面比较均匀的广阔地球表面上空停留或缓慢移动的空气，其物理属性（主要指温度、湿度、稳定度）的水平分布比较均匀，天气现象也大致相同，而且水平尺度可达到几千km，垂直尺度达几到十几km。这种水平方向上物理属性比较均匀的大范围空气称为气团。

影响我国境内的气团：

冬季：西伯利亚气团（绝大部分地区），热带太平洋气团（东南沿海），南海气团（云南） 夏季：热带太平洋气团（东部地区）、热带大陆气团 （西部地区）、赤道气团（长江以

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