气象学与气候学 复习重点

大气圈概述：

? 大气的组成 大气是由多种气体混合组成的气体及浮在其中的液态和固态杂志

组成（干洁空气 定义：大气中，除了水汽和液体、固体杂质外的整个混合气体。组成：氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等稀有气体；氧气、臭氧、氮气的来源及作用：大气中的氧是一切生命所必须的，这是因为动物和植物都要进行呼吸，都要在氧化作用中得到热能以维持生命；大气中的氮气能够冲淡氧气，使氧气不至太浓，氧化作用不过于激烈，大量的氮气可以通过豆科植物的根瘤菌固定到土壤中，成为植物体内不可缺少的养料；大气中的臭氧主要是由于在太阳的短波辐射下，通过光化学作用，氧分子分解成氧原子后再和另外的氧分子结合而成的，另外有机物的氧化和雷电的作用也能形成臭氧，臭氧可以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，从而对地球大气环流和气候的形成起着重要的作用。） ? 大气的结构

1. 对流层

气温随高度增加而降低；垂直对流运动；气象要素水品分布不均匀 2. 平流层

自对流层顶到55Km左右为平流层。在平流层内，随着温度的增高，气温最初保持不变或者微有上升，大约到30km以上，气温随着温度增加而显著提高，在55km高度可达-3摄氏度。平流层的这种气温分布特征是它受地面温度影响很小，特别是存在大量的臭氧能够直接吸收太阳辐射有关。虽然30km以上臭氧额的含量已逐渐减少，但这里的紫外线辐射很强烈，故温度随高度增加迅速增加，造成显著的暖层。平流层内气流比较平稳，空气的垂直混合作用显著减弱

3. 中间层；热层；散逸层 有关大气的物理性状： 主要气象要素

? 气温；气压 ? 湿度

水汽压和饱和水汽压：大气中水汽所产生的那部分压强称为水汽压，在温度一定的情况下，单位体积空气的水汽量有一定的限度，如果水汽含量达到此限度，空气就呈饱和状态这是的空气称为饱和空气，其水汽压称为饱和水汽压； 相对湿度；饱和差；比湿；水汽混合比；露点 ? 降水；风；云量；能见度 空气状态方程 大气的热能和温度： 太阳辐射

? 辐射的基本知识

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物体通过电磁波的方式向四周放射能量，这种能量传播方式称为辐射。通过辐射传播的能量称为辐射能，也简称辐射 ? 太阳辐射

太阳辐射穿过大气后的变化 原因： 特点： 地面和大气的辐射

? 地面和大气长波辐射的特点 长波辐射在大气中的传输过程与太阳辐射的传输有很大的不同。第一，太阳辐射中的直接辐射是作为直接的定向的平行辐射进入大气的，而地面和大气辐射是漫射辐射。第二，太阳辐射在大气中传播时，仅考虑大气对太阳辐射的消弱作用，而未考虑大气本身的辐射影响。第三，长波辐射在大气中传播时，可以不考虑散射作用 大气的增温和冷却

? 海陆的增温和冷却的差异 ? 空气的增温和冷却

? 空气的绝热过程 ? 干绝热 ? 湿绝热

? 干湿绝热直减率

? 湿空气的位温和假相当位温

? 空气温度的个别变化和局地变化（区别） ? 大气静力稳定度

概念：大气稳定度是指气块受任意方向扰动后，返回或者远离原来平衡位置的趋势和程度。

判断大气稳定度的基本方法（用湿度来判断）

大气中的水分

? 蒸发和凝结

了解水相变化；饱和水汽压的概念，与温度的，蒸发面性质，蒸发面性状的关系

? 地表面的大气中的凝结现象

露和霜；雾凇和雨凇（晶状雾凇和粒状雾凇）；云和雾；霜和霜冻；辐射雾、平流雾。 积状云的形成：积状云多形成于夏季午后，孤立分散，云底平坦和顶部凹起的外貌形态。积状云的形成总是与不稳定大气中的对流上升云底相联系。有对流能否形成积云，除了取决于凝结的条件外，还取决于对流上升所能达到的高度。如果对流上升所能达到的高度高于凝结高度，则积状云形成。对流越强，对流上限高于凝结高度的差值就越大，积状云的厚度就越大。对流上升区的水平范围愈大，则积状云的水平范围也愈大。

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层状云的形成：层状云是由于空气大规模的系统性上升运动而产生的，主要是锋面上的上升运动引起的。通常水平范围大，上升速度只有0.1-1m/s，因持续时间长，能使空气上升好几千米。例如暖空气向冷空气一侧移动时，由于二者密度不同，稳定的暖湿空气沿冷空气斜坡缓缓滑升，绝热冷却形成层状云。 ? 降水

雨滴增长的物理过程： 云滴凝结（或者凝华）增长：凝结(或凝华)增长过程是指云滴依靠水汽分子在其表面上凝聚而增长的过程。在云的形成和发展阶段，由于云体继续上升，绝热冷却，或云外不断有水汽输入云中，使云内空气中的水汽压大于云滴的饱和水汽压，因此云滴能够由水汽凝结(或凝华)而增长。但是，一旦云滴表面产生凝结(或凝华)，水汽从空气中析出，空气湿度减小，云滴周围便不能维持过饱和状态，而使凝结(或凝华)停止。因此，一般情况下，云滴的凝结(或凝华)增长有一定的限度。而要使这种凝结(或凝华)增长不断地进行，还必须有水汽的扩散转移过程，即当云层内部存在着冰水云滴共存、冷暖云滴共存或大小云滴共存的任一种条件时，产生水汽从一种云滴转化至另一种云滴上的扩散转移过程。例如，在冰晶和过冷却水滴共存的混合云中，在温度相同的条件下，由于冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，当空气中的现有水汽压介于两者之间时，过冷却水滴就会蒸发，水汽就转移凝华到冰晶上去、使冰晶不断增大，而过冷却水滴则不断减小。当冷暖云滴共存或大小云滴共存时，同样也可发生这种现象，使冷(或大)的云滴不断增大。 云滴的冲并增长：云滴经常处于运动之中，这就可能使它们发生冲并。大小云滴之间发生冲并而合并增大的过程，称为碰并增长过程

雨和雪的形成 雨的形成：由液态水滴（包括过冷却水滴）所组成的云体称为水成云。水成云内如果具备了云滴增大为雨滴的条件，并使雨滴具有一定的下降速度，这是降落下来的就是雨或者毛毛雨。有冰晶组成的云体称为冰成云，而有水滴和冰晶共同组成的云称为混合云。从冰成云或者混合云中降下的冰晶或者雪花，下落到零度以上的气层内，融化以后也成为雨滴下落到地面，形成降雨 雪的形成：在混合云中，由于冰水共存使冰晶不断凝华增大，称为雪花。当云下温度低于零度时，雪花可以一直落到地面而形成降雪

人工影响暖运降水

大气运动

? 气压随高度和时间的变化

气压随高度的变化 变化规律及原因：根本原因是其上空大气柱中的空气质量的增多或减少。大气柱的质量的增减是大气柱厚度和密度改变的反映。当空气柱增厚、密度增大是，则空气质量增多，气压就升高。反之，气压则减小。因而，任何地方的气压值总是随着海拔高度的增高而递减.

静力学基本方程；单位高度气压差；单位气压高差；压高方程

气压随时间的变化（简单描述）

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气压场

等压线:等压线是同一水平面各个气压相等的点的连线；等压面：是空间气压相等的点组成的面。定量表示法：气压梯度和等压面坡度

气压场的基本型式 低气压：是由闭合等压线构成的低气压区。气压值由中心向外逐渐增高，空间等压面向下凹陷，形如盆地。 低压槽：是低气压延长出来的狭长区域。在低压槽中，各等压线弯曲最大处的连线称为槽线。气压值沿槽线向两边递增。槽线附近空间等压面类似地形中狭长的山谷，呈下凹状。 高气压；高压脊 鞍形气压场：是由两个高压和两个低压交错分布的中间区域，鞍形区空间等压面形似马鞍。

气压系统的空间结构

温压对称系统：由于温压场配置重合（温度场的高温、低温中心分别与气压场的高压、低压中心重合），所以该系统中的水平面上等温线和等压线是基本平行的。系统中包括 暖性高压、冷性低压和暖性低压、冷性高压。 温压不对称系统

大气的水平运动和垂直运动

作用于空气的力：气压梯度力；地转偏向力；惯性离心力；摩擦力

自由大气中风随高度的变化；摩擦层中空气的运动（看书P100，P102）

空气的垂直运动

对流运动：对流运动是由于某团空气温度与周围空气温度不等而引起的。当某空气团的温度高于周围空气温度时，气团获得了上浮力产生上升运动，升至上层向外扩散，而底层四周空气便随之辐合以补充上升气流，这样便形成了空气的对流运动，这种热力对流的水平尺度多在0.1-50km，是温度的低中纬度地区和温暖季节经常发生的空气运动现象。它的规模较小，维持时间短暂，但对大气中的热量水分固体杂质的垂直输送和云雨形成、天气发展演变具有重要作用。

系统性垂直运动：是指由于水平气流的辐合、辐散、暖气流沿锋面滑升以及气流受山脉的机械、阻滞等动力作用所引起的大范围的较规则的上升或者下降运动。这种运动的垂直速度很小，但是范围很广，并能维持较长时间，对天气的形成和演变产生重大影响。 大气环流

大气环流形成的主要因素：

太阳辐射作用 形成经向环流；地球自转作用 形成纬环流 形成纬向高压带和低压带 ；海陆分布作用 海洋和陆地的热力性质有很大差异，夏季，陆地上成为相对热源而冬季陆地成为相对冷源，这样直接影响到海陆间的气压分布，形成一个个闭合的高低压。对温度场的影响；地形作用：动力作用，当大规模气源爬到高原和高山时，常常在高山迎风侧受阻，造成空气质量辐合，形成高压脊，在高山背风侧，则有利于空气辐散，形成低压槽；热力作用：比如青藏高原相对于四周自由大气来说，夏季时高原面是热源，冬季时是冷源，这种热力效应对南亚和东亚季风环流的形成、发展和维持有重要影响。

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