气象学复习资料

1/21气象学复习资料1气象学复习思考题纲第一章引论一、简答题：1、气候和天气有什么不同？天气：一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合成为天气气候：一个地方多年间发生的天气状态，既包括平均状态又包括极端状态2、大气垂直分层的依据是什么？各层的主要特点有哪些？大气垂直分层依据：大气温度和水气铅直分布，大气扰动的程度，电离现象等各层特点：对流层：气温随高度的升高而降低，上升100m降低0.65度空气具有强烈的对流运动温度和湿度水平分布不均平流层：平流层下层层，气温虽高度不变或略有上升；25-30KM，气温升高较快；空气潜质运动远比对流层弱，以水平运动为主气流平稳、天气晴好，适宜飞机飞行水汽、尘埃含量极少，基本无云中间层：气温随高度又迅速降低。出现铅直运动顶部逆温热成层：（热层、暖层、电离层）空气稀薄空气处于高度电离状态随高度增加气温迅速升高极光现象外层：温度高，空气粒子运动速度很快地球引力小，因而大气质点不断向星级空间散逸。3、气温之间率的定义。气温直减率大于零、小于零、等于零分别表示什么？2/21草坪10班—龚宇羚、应向宁气温垂直递减率(γ)：在垂直方向每变化100m气温的变化值。γ0:表示气温随高度升高而降低；γ0:表示气温随高度升高而升高，种气层称为逆温层；γ=0:表示气温随高度不变，这种气层称为等温层。二、名词解释：气温直减率：在垂直方向每变化100M气温的变化值。饱和水汽压：在一定温度下，空气中水汽达到最大含量时的水汽压力。相对湿度：空气中实际水汽压与同温下饱和水汽压的百分比。露点：当空气中水汽含量不变时，且气压一定时，使气温降低到达水汽饱和时的温度。饱和差：在某一温度下空气的饱和水汽压与空气中实际水汽压之差。云：是悬浮在大气中的水滴或冰晶混合的聚合体。底部不接触地面，并有一定的厚度。降水：从云中降落到地面的液态或固态水称为降水。三、计算题：4、饱和水汽压、相对湿度与温度有何关系？E0（0℃时饱和水汽压）=6.1hPa；t为蒸发面温度。b=273；a=8.5。公式表明：在气压一定条件下，饱和水汽压随温度升高而很快增大。U=e÷E×100%公式表明：当e不变时，气温升高，E上升，导致U下降；反之，气温下降，导致U上升。5、如何用饱和差、露点温度来判断空气距离饱和的程度？（饱和差）d=E-ed0，未饱和。d0，过饱和。d=0，饱和。（露点温度）ttd，未饱和。ttd，过饱和。t=td，饱和。6、已知气温（t）和相对湿度（f）后，如何得出饱和水汽3/21气象学复习资料3压（E）、水汽压（e）、饱和差（d）、露点温度（td）？详见课本P8-9公式1-41-51-8露点温度第二章辐射能；第三章温度一、名词解释太阳常数：在日地平均距离条件下，地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受到的太阳辐射通量密度，成为太阳常数，以S0表示。大气透明度（P）：当太阳在天顶时，即m=1时，到达地面与太阳光直射面上的太阳辐射通量密度S与大气上界太阳常数S0之比，可表示为：P=S/S0太阳高度：是太阳高度角的简称。太阳高度是太阳光线和观测点地平线间的夹角，以h表示。大气逆辐射：大气辐射朝向四方，其中向下的部分，称为大气逆辐射。大气之窗：地球辐射中波长为8.5-11微米波段的辐射几乎没有为大气所吸收而能全部透过并进入太空，像大气为这个波段长开了一个窗子，故名为“大气之窗”二、为什么地面和大气的辐射是长波辐射？为什么说地面辐射是大气的主要能量的来源？1、地面平均温度约为300K（≈10μm），对流层的大气平均温度约250K（≈15μm），其辐射最大短波长在10—15μm范围内。因为地气系统热辐射中95％以上的能量集中在3—120μm的波长范围内，所以我们把地面和大气的辐射称为长波辐射。2、①对流层大气能吸收的太阳辐射是很少的。太阳辐射有各种波段，主要集中在紫外线、可见光、红外线，其中被对流层水汽二氧化碳吸收的红外线的辐射能力较弱，紫外、可见的辐射能力较强，但是紫外线大部分被平流层的臭氧吸收，而辐射能力较强的可见光基本能透过大气直接射向地面，使地表增温。②地面辐射主要是长波辐射，大部分被对流层大气吸收，使大气增温。所以说地面辐射是对流层大气的直接热源。三、太阳高度角计算公式中都包括哪些要素？如何计算到达地面的直接辐射、总辐射、反射率、大气透明度、地4/21草坪10班—龚宇羚、应向宁面吸收的总辐射？太阳高度角公式：sinh=sinф·sinδ+cosф·cosδ·cosω式中：ф是纬度，δ是赤纬，ω是时角直接辐射：Sb=S•sinh=Pm•S0•Sinh式中：S0是太阳常数1367W/m2，h是太阳高度角，p是大气透明系数，m是大气质量数。总辐射：直接辐射与散射辐射之和称为总辐射。St=Sb+Sd-Sr反射率：指某一表面上的反射辐射与投射到该表面的总辐射之比值。r=Sr/St大气透明度：指当太阳在天顶时，即m=1时，到达地面与太阳光垂直面上的太阳辐射通量密度S和大气上界太阳常数S0之比。、地面吸收的总辐射：St=Sb+Sd-Sr四、影响直接辐射、散射辐射的因子有哪些？影响直接辐射因子：太阳高度角、大气透明度影响散射辐射因子：太阳高度角、大气透明度、海拔高度五、到达地面的太阳总辐射由哪两部分组成？试比较二者的异同。到达地面的太阳总辐射为太阳直接辐射和散射辐射之和。二者异同点比较：太阳直接辐射太阳散射辐射定义太阳以平行光的方式投射到与光线相垂直的面上的辐射。通过大气的散射作用，其中射向地面的辐射。影响因子异与海拔高度成正相关；与云量厚度成负相关。与海拔高度成负相关；与云量厚度成正相关。同二者与太阳高度角呈正比。测量仪器直接辐射表填空辐射表（加挡板）六、什么叫地面有效辐射？地面有效辐射的概念和公式。有哪些影响因子？0SSP5/21气象学复习资料5地面有效辐射：地面放射的辐射（L0）与地面吸收的大气辐射（δEa）之差称为地面有效辐射，以Ln表示。Ln=L0－La式中L0、ε、T分别为地面辐射能力、地面相对辐射能力、地面温度。影响因子：地面温度、空气湿度、空气温度和云况1）地面温度越高，有效辐射越大；反之，有效辐射则减小；2）空气湿度越大，有效辐射越小；3）云层越低，云量越多，则有效辐射越小；4）海拔高的地方有效辐射大；有逆温时有效辐射小，甚至可出现负值。湿热＜干冷，云覆盖＜晴朗天空，空气混浊＜空气干洁。七、地面净辐射的概念，公式及各项的意义。地面净辐射：地面吸收太阳辐射获得的能量与地面有效辐射失去的能量之差。以B表示。上式中(Sb+Sd)太阳直接辐射和散射之和，是太阳到达地面的总辐射，r为地面对总辐射的反射率，Ln为地面的有效辐射。B＞0时地面有热量积累，B＜0时热量亏。八、土壤温度的铅直变化类型有哪些？画图并说明。1）日射型：白天出现（13：00）2）辐射型：夜间出现（1：00）3）早上过渡型：夜间辐射型向日射型过渡类型（7：00）4）晚上过渡型：傍晚出现（19：00）Ln-r)-Sd)(1(SbLn-r)-St(1B0L-Sr-LaSdSbB6/21草坪10班—龚宇羚、应向宁九、写出地面（土壤）热量平衡方程和解释各项的意义。地面的热量收支用地面热量平衡方程表示：B=LE+P+Qs式中：B为净辐射，P为感热通量，LE为潜热通量，E为蒸发或凝结量，L为蒸发或凝结耗热量，约等于2.5×106J/kg，Qs为土壤热通量。白天：净辐射B为正值，一部分热量消耗于LE上，一部分热量消耗于P上，余下的热量进入土壤。夜间：净辐射B为负值，由LE、P、Qs来补偿，土壤热通量方向与白天相反，即地面失去热量。十、逆温的定义。辐射逆温形成的条件是什么？逆温：在一定条件下，出现气温随高度升高而升高，气温直减率为负值，这种现象称为逆温。辐射逆温形成的条件：（辐射逆温：由于地面强烈冷却而形成的逆温）天气---晴朗无风或微风的夜晚，无云或云层很薄很高；7/21气象学复习资料7地形---在山谷或凹地、干燥地区有利于辐射逆温的形成。十一、什么叫土壤日较差、气温日较差？影响土壤日较差、气温日较差的因子有哪些？1、土壤（气温）日较差：一天中，同一地方的最高土壤温度（气温）与最低土壤温度（气温）之差。2、影响土壤日较差的因子1）纬度：纬度越低，太阳高度角越大，土壤日较差也越大；纬度越高，土壤日较差也越小。2）土壤的热性质：导热率大或容积热容量大的土壤其温度较差小。3）土壤颜色、地形、斜坡的方位：深色日较差浅色土地形主要影响湍流交换，凹地土壤温度日较差平地阳坡日较差阴坡日较差4）天气：晴天土壤表面温度日较差比阴天大3、影响气温日较差的因子1）纬度：高纬低纬2）季节：夏季冬季3）地表面性质a.地形与地势:凹地凸地b.植被：裸地植被c.土壤性质：沙土粘土d.海陆分布：陆地海洋4）天气情况：晴天阴天5）高度：高度越高，气温日较差越小十二、生物学下限温度、活动温度、活动积温、有效积温的定义。如何计算活动积温和有效积温？积温在林业生产中有何意义？1、生物学下限温度（B）：指植物有效生长的下限温度。ti：日平均温度。2、活动温度：指高于生物学下限温度的温度。3、活动积温（y）：指作物或林木某一生长发育或整个生长发育期内全部活动积温的总和。8/21草坪10班—龚宇羚、应向宁（式中y为活动积温，ti：日平均温度）4、有效积温（X）：作物或林木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。(式中X为有效积温；ti≥B-B为有效温度)5、在林业生产中的应用：在林业气候分析与区划中，积温被用作林业区划主要的热量指标。不同树种、或同一树种的不同生长发育期，要求不同的积温。积温可以作为树木物候期、发育期和病虫害发生期等重要依据。积温可以为植物引种和品种推广提供科学依据，以避免引种和推广的盲目性。第四章大气中的水分一、影响蒸发的气象因子有哪些？道尔顿定律。蒸散的概念是什么？温度、风速和气压。影响蒸发气象因子：温度、风速、气压；道尔顿定律：蒸发速率（W）=扩散速率（A）*饱和差（E-e）/气压（P）蒸散：植物蒸腾和植被下土壤表面蒸发是同时发生的，将植物蒸腾和植物下土壤表面水分输送到大气中去的总过程。二、水汽压和相对湿度随时间的变化特点是什么？水汽压的日变化：在空气乱流交换不十分旺盛的地区和季节，水汽压与气温成正相关，出现于气温日变化一致的单波型日变化，最大值出现在14-15时，最小值出现在日出前后；在空气乱流交换比较旺盛的地区和季节，出现了一天中有两个高值和两个低值的双波型日变化曲线，两个高值分别出现在8-9时和20-21时，两个低值分别出现在日出前后和14-15时。水汽压年变化：一般与气温年变一致，一年中有一个最高值和一个最低值，分别出现在7月和1月。相对湿度随气温升高而减小，一天中，相对湿度最大值出现在清晨温度最低时刻，最小值出现在午后温度最高时刻。一年中，最大值出现在冬季，最小值出现在夏季。三、大气中水汽凝结条件是什么？两个条件，即空气中的水汽达到饱和或过饱和，同时还需要有水汽凝结核9/21气象学复习资料9的存在；四个途径，即辐射冷却、绝垫冷却、接触冷却和混合冷却。四、云、露、霜、雾分别是在哪些冷却方式下产生的？云：绝垫冷却露：辐射冷却霜：辐射冷却雾：辐射冷却和接触冷却五、辐射雾、平流雾的定义和形成条件有哪些？辐射雾：由地面辐射冷却使贴地气层变冷而形成的。形成的条件：①、空气中有充足的水汽；②、天气晴朗少云；③、风力微弱（1~3m/s）④、大气层结稳定。平流雾：暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成的。形成条件：①、下垫面与暖湿空气的温差较大；②、暖湿空气的湿度大；③、适宜的风向（由暖向冷）和风速（2~7m/s）④、层结较稳定。六、根据上升运动的特点，云可分为哪几类型？云可分为高云族，中云族，低云族。七、降水量、降水强度、降水相对变率、降水绝对变率的定义。降水相对变率和绝对变率分别可用来表示什么？降水量：白天空降落到地面上的液态降水或融化后的固态降水，未经蒸发、渗透和流失而聚积在水平面上的水层深度。降水强度：指单位时间内的降水量。降水相对变率：某一时期的实际降