气候与气象学专业前景,应用气象学专业前景-精品珠宝-聚鸿饰品网

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查看气象学和气候学的基础知识

第一章简介

1天气和气候的区别

2气象发展史气象仪器、无线电报、无线电探空仪、遥感探测、自动气象站

第二章大气基本条件

1大气成分

空气干燥、水分、空气中的杂质

2大气垂直结构

a对流层（1）温度随高度升高而降低（2）垂直对流运动（3）气象要素水平分布不均匀（4）主要大气现象发生层

层数粘附层、摩擦层、中对流层、上对流层、对流层顶

b平流层25公里以下，温度没有变化，但25公里以上，温度随海拔高度明显升高。臭氧层可以吸收大量的太阳辐射

热量导致温度显着升高

空气运动主要是水平运动，没有明显的垂直运动。

水汽和灰尘含量很低，无云，大气透明，气流比较稳定，适合飞机航行。

c中层随着海拔升高，气温下降很快，垂直波动剧烈。

d热层随着温度升高，温度迅速升高，发生电离。

外逸层

3气象要素温度、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度

a比湿度潮湿空气团中水蒸气的质量与空气总质量的比率。

b露点当空气中水蒸气量一定、大气压力一定时，空气达到饱和时的温度称为露点温度。

在恒定大气压下，露点仅与空气中的水蒸气量有关；水蒸气越多，露点越高。

在真实大气中，空气往往是不饱和的，露点温度低于空气温度。

第三章辐射系统

1辐射通量和辐射通量密度的定义

辐射通量单位时间内穿过给定区域的辐射能量

辐射通量密度单位面积的辐射通量

2辐射法

a基尔霍夫定律选择吸收定律辐射能力强，吸收能力强

黑体的吸收最强

同一物体在温度T下发射一定波长的辐射，并在相同温度下吸收该波长的辐射。

b斯蒂芬-玻尔兹曼定律物体越热，辐射越强。

c维恩位移定律物体的温度越高，最大辐射能量的波长越短，并且随着物体温度的继续升高，最大辐射波长向更短的长度移动。

太阳辐射是短波辐射，地面和大气辐射是长波辐射。

3太阳辐射

u太阳辐射光谱可见光区、红外区、紫外区

u太阳常数指太阳与地平均距离下，大气上边界处单位面积、单位时间内垂直于太阳光线获得的太阳辐射能量。值为1370W/m

1大气上边界太阳辐射

a影响因素日地距离、太阳高度角、日长

b天文辐射对热量分布的影响

世界上太阳辐射量最高的地区在赤道附近，太阳辐射量随着纬度的增加而减少。它们形成热带、温带、寒冷和其他气候带。

半夏天文辐射最大值出现在纬度2025范围内，向两极递减，在两极达到最小值。

冬半年，北半接收到的天体辐射最大出现在赤道附近。它随着纬度的增加而减小，在极端情况下达到零。冬季，高低纬度地区温差较大。

(4)由于太阳与地距离的影响，南北半天体辐射总量不对称。

每日总辐射剂量。反之，南半冬季各纬圈的太阳辐射总量小于北半冬季相应圈的太阳辐射总量。

2太阳辐射穿过大气层

主要变化

总辐射能明显减弱

辐射能的波长分布变得极不规则

波长越短，辐射的能量越弱

b散射效应

分子散射直径小于太阳辐射波长的空气分子引起的散射。波长越短，散射越强（例如蓝天）

(2)粗颗粒散射长波长的灰尘和水滴。粗粒散射没有选择性，光是可见光，即灰色的天空。

为什么太阳在日出和日落时呈现红色？

由于太阳的高度不同，阳光穿过的大气层的厚度也不同。

大气层越厚，大气的吸收、散射和反射作用越强，到达地表的太阳辐射就越少。

太阳的高度越低，垂直投射时阳光穿过的大气质量就越大。

日出和日落时，阳光穿过大部分大气团，增加了短波长光的散射，增加了阳光中红光的比例。

因此，太阳在日出和日落时呈现红色。

3到达地面的太阳辐射量

a影响因素

太阳高度角越小，相同量的太阳辐射传播的面积就越大，因此地表面单位面积获得的太阳辐射量就越小。

太阳高度角越小，穿过大气层的太阳辐射越粗、越弱，到达地面的直接辐射越少。

b大气透过率通过大气质量m=1后的太阳辐射强度S1与通过前的太阳辐射强度S0的比值。

c太阳总辐射强度太阳直接辐射+太阳散射辐射

影响因素太阳高度角太阳总辐射量与太阳高度角呈正相关。

大气透明度大气透明度差会减少到达地面的直接太阳辐射量，从而减少太阳辐射总量。

空气质量空气质量越高，到达地面的总太阳辐射越少。

纬度、海拔、坡度、云量

4地面和大气辐射

a地面辐射从地面发射到大气中的辐射。

b大气辐射

(1)定义大气向外辐射

大气对长波辐射的吸收是有选择性的

大气窗

(3)影响因素温度、绝对湿度和云状况、海拔高度

c大气辐射与地面辐射的差异及特点

区别前者是选择性的，前者是全向的，后者是向上的

特点地表面平均温度约为300K，对流层大气平均温度约为250K，因此95%以上的热辐射能都是热辐射。

量集中在3120m范围内。由于辐射能的最大波长在1015m范围内，因此来自地面和大气的辐射为

辐射称为长波辐射。

d大气逆辐射

定义大气辐射发射到地面的部分

作用隔热、减少温差

第4章大气热力过程

1热交换方式

非绝缘的

传导当气团之间存在温差时，就会发生传导，进行热量交换。然而，地面和大气都是不良导体，因此通过传导交换的热量非常少。

辐射物体根据各自的温度通过辐射进行热交换。大气主要吸收并加热来自地表面的长波辐射，同时也吸收大气发出的长波辐射，继续与长波辐射进行热交换。气团也是如此。

对流当温暖、轻的空气上升时，周围的冷空气下降并补充它，这种向上运动就是对流。对流使上层和下层的空气混合，从而产生持续的热交换。对流层中热交换的主要方式。

湍流空气的不规则运动称为湍流，又称湍流。湍流交换是摩擦层中主要的换热方式。湍流交换也称为显热交换，因为传递的热量直接升高空气的温度。

蒸发和冷凝水蒸发时吸热，反之水蒸气冷凝放出潜热。地面、大气和气团之间通过蒸发和冷凝发生潜热交换。水的蒸发和冷凝之间的热交换称为潜热交换。

u一般来说，温度变化受多种因素影响。地面与空气的关系主要是辐射关系，气团主要依靠对流和湍流，其次通过蒸发和凝结进行潜热交换。

b.保温隔热

干绝热是指上升和下降的空气块内部没有水相变，不与外界进行热交换的过程。

防潮饱和湿空气上升

(3)绝热失效率空气块绝热上升单位距离时的温度下降值

干绝热递减率是气团本身的冷却速率，几乎恒定，而空气温度递减率代表周围大气随高度的温度分布，具有不同的值。

P78案例5

2确定大气稳定性

a大气稳定性的定义是指大气团受到任意方向的扰动后返回或远离平衡位置的趋势和程度，是衡量大气团是否倾向于垂直运动的量度。

b判断方法（1）相同气压条件下，冷气团重且稳定，而暖气团轻且趋于上升且不稳定。

如果加速度方向与向上方向一致，则空气块不稳定，否则，空气块稳定。

c反向

(1)定义大气层上层温度高于下层温度的现象。

作用阻止空气垂直运动的发展，大量靠近地面的烟雾、灰尘和水蒸气凝结物聚集在下方，使能见度恶化。

形成条件根据形成条件的不同，逆温层可分为辐射逆温、湍流逆温、平流逆温、沉降逆温、锋面逆温等。

3局部空气变化的原因

a原因空气平流导致局部温度变化，气温离散变化

b影响因素平流运动

(2)上下运动一般为dgt;，向上运动时变为lt;0，气压下降，温度下降。

当发生沉降时，>0，压力升高，温度升高。

d=，空气的垂直运动不会引起局部温度变化。

非绝热换热

第5章大气中的水分

1饱和蒸气压

a概念在一定温度条件下，单位体积空气中所能含有的水蒸气量有一定限度，当水蒸气量达到这个限度时，空气就达到饱和状态，称为饱和空气。饱和空气的蒸气压称为饱和蒸气压。

b影响因素温度

随着温度升高，饱和水蒸气压呈指数增加。

饱和水蒸气压随温度的变化在高温下比在低温下更大。

蒸镀表面特性

冰面和过冷水面的饱和水蒸气压

一般情况下，水在0摄氏度以下就会结冰，但通过实验和对云雾的观察，我们发现水甚至可以在0摄氏度以下存在而不结冰，这就是所谓的“过冷水”。

冰面和过冷水的饱和蒸气压也呈指数变化。

冰表面的饱和水蒸气压小于过冷水的饱和水蒸气压。

冰是固体，冰分子挣脱水的束缚比水分子挣脱水的束缚更困难。

冰晶效应冰晶效应是水滴随着蒸发不断而不断收缩，冰晶随着凝结不断而增大的现象，对于降水的形成具有重要意义。

冰晶和过冷水滴在云中聚集的机会很多，如果当时的实际水蒸气压介于两者的饱和水蒸气压之间，冰和水之间就会发生水蒸气传递。此时，实际水蒸气压小于水滴的饱和蒸气压，因此水滴不饱和，水滴蒸发。然而，实际的水蒸气压大于冰晶的水蒸气压，使其对于冰晶来说过于饱和，并且在冰晶上形成凝结。结果，水滴继续蒸发变小，随着升华的继续，冰晶的数量增加。这种水蒸气在冰和水之间移动的现象称为冰晶效应。

霜冻发生时，农作物不一定会遭受冻害；霜冻是指植物因气温骤降而结冰的现象。

有霜或无霜均可出现霜

c雾凇雾凇是水蒸气在树枝、电线和地面突出表面上凝结而成的，通常发生在寒冷、潮湿的天气条件下。

d雨雨是在地物表面或迎风表面形成的一层致密的透明或磨砂玻璃状水。

4、大气中水蒸气的凝结现象

多雾路段

定义悬浮在空气中的小水滴和冰晶，当水平能见度小于1公里时，称为雾。

有利条件近地面空气中水蒸气丰富、冷却过程、凝结核、微弱风、大气稳定

分类辐射雾、平流雾、蒸发雾、上山雾、锋面雾

乙云

定义悬浮在自由空气中的水蒸气的凝结物

产生条件充足的蒸汽、凝结核、绝热冷却