大气物理学考点

大气物理学考点1.绪论1.1大气演化三个阶段及其特点1.2大气上界：物理现象上界为1200km(极光出现高度）；大气密度上界为2000~3000km1.3常用的分层方法：热力结构，大气化学成分，大气电磁性按热力结构分层：对流层，平流层，中间层热层1.4对流层特点：大气温度随高度降低，大气垂直混合强，集中了80%的大气质量和几乎全部水汽，云雾降水均发生在此层(通常称天气层)，气象要素水平分布不均匀;1.5对流层高度：典型地区典型季节；1.6平流层的特点：25km以下温度递减率接近零25km以上温度随高度明显增加；平流层气流运动主要以水平运动为主；水汽极少，颗粒物极少，能见度极好，大气污染物进入平流层后能长期存在。1.7臭氧加热原因；平流层高度：12km~55km1.8中层的特点：层内温度随高度增加而下降，空气的垂直对流运动强,故又称之为高空对流层或上对流层。1.9热层：温度随高度增加而上升，高度电离带，电粒子运动受地球磁场的作用明显。1.10按电离状况分：中性层（60km以下)电离层（60km以上）1.11按地磁场对带电粒子运动作用：非磁层（500km以下）磁层（500km以上）2.大气的组成2.1大气的基本特点：干洁大气、湿空气2.2大气组成的两种分类方法：浓度、停留时间2.3重要的气体成分:CO2浓度，臭氧空洞概念及其形成原因，光化学污染，酸雨2.4气溶胶：概念和分类方法、作用；3.大气要素3.1温度：温标3.2湿度：混合比、比湿、水汽压、饱和水汽压（基本特点）、克拉柏龙－克劳修斯方程物理意义（图形和规律）、相对湿度、水汽密度、露点/霜点（零度以下两者的差异），湿度参量之间的关系。3.3风：三维风速和风向、极坐标和直角坐标下的风向差别3.4状态方程：理想气体方程、干/湿空气状态方程（推导和计算），虚温。4.大气静力学4.1大气静力学方程推导4.2气压阶、气压标高和海平面气压4.3等温大气，多元大气，均质大气压高公式推导及应用4.4自由对流垂直温度递减率概念，数值范围4.5标准大气：对流层垂直分层的每一段如何确定4.6位势高度概念4.7气压场的几种类型及其随高度的变化5.大气热力学基础5.1气块模型。（易）5.2内能、显热、潜热、静力能、膨胀功。（易）5.3干绝热过程：热力学第一定律（热流量方程）到泊松方程，干绝热递减率，位温，抬升凝结高度5.4湿绝热过程：可逆湿绝热过程与假绝热过程，湿绝热减温率，假相当位温与相当位温5.5焚风（应用）5.6大气层结曲线与状态曲线5.7大气（层结）静力稳定度的概念。（中）1)气层的不稳定能量。（中）2)条件性不稳定的类型。（难）3)对流性不稳定。（难）4)对流性稳定。（难）5)温度对数压力图（T-lnp图）的结构（基本线条）。（中）6)相当温度的概念。（易）7)湿球温度的概念。（易）8)条件性不稳定的类型：capecin9)对流凝结高度的概念。（易）10)热雷雨的定义。（易）11)对流性不稳定或位势不稳定的定义。（易）12)绝热等压混合（水平）、绝热混合（垂直混合及湍流混合）、等压冷却过程的物理意义及其相关大气现象13)逆温层的概念及成因热力学基本原理考点：1）主要温湿参量在绝热过程中的守恒性。（难）2）大气（层结）静力稳定度的概念、判据及应用：稳定度分类判据（气块法、薄气层法），条件性不稳定概念和类型（不稳定能量的提出），垂直运动（对流行不稳定和判据）和相变。3）位温、假相当温度、湿球温度、温度、相当温度等温湿参量的大小比较。（中）4）4.T-lnp图应用：位温、饱和比湿和实际比湿、相对湿度、等压面间厚度、饱和水汽压和实际水汽压、判断抬升凝结高度、假相当位温、判断薄气层静力稳定度、不稳定能量、判断对流凝结高度、判断当天可能发生热对流的下限温度。5）热力学过程的几个高度：LCL/LFC/CCL/D平衡高度，对流上限、CAPE/CIN及判断6.地面和大气中的辐射过程1)掌握辐射基本物理量：立体角；辐射能、辐射通量（t）、辐射通量密度（t和A）、辐射强度（t、A、ST）。注意：大家都以Liou的大气辐射导论中的定义为准。2)结合辐射基本物理量，了解各类辐射源以及与相关物理量之间的关系，需要熟悉以下概念：点辐射源（基本性质、反平方率）、面辐射源、平面平行大气、余弦辐射体及公式；3)掌握黑体概念、吸收率、反射率和透射率；4)掌握普朗克定律及其物理意义、普朗克函数、亮温、极限近似；5)掌握斯蒂芬－波尔兹曼定律和有效温度；6)掌握维恩位移定律和色温；7)掌握基尔霍夫定律及其物理意义；8)理解太阳辐射和地球辐射各地特点和区别（分界4um，中心波长）；9)吸收、散射、消光：截面、散射效率因、体积吸收系数、质量吸收系数；光学厚度、光学质量、透过率10)熟悉常见大气成分的吸收光谱：大气窗11)掌握散射：与吸收的区别（光谱选择性）、无量纲尺度数（散射的分类）；12)理解瑞利散射基本特征、米散射，天空颜色解释、曙暮光等相关大气光学现象；13)布格-朗伯-Beer定律及其应用；14)太阳常数概念15)大气上界单位面积上接收到的太阳辐射日总量分布特点（纬度和季节）；16)相对大气质量17)阳伞效应，地面反照率（长波和短波），行星反照率概念及组成比例18)长波辐射的基本特点。19)漫射辐射、漫射辐射透过率概念；20)理解大气顶射出长波辐射的概念；21)利用地气系统辐射平衡（有效温度）；22)大气温室效应及两层辐射平衡模式；23)大气逆辐射，地面有效辐射概念24)大气变温率推导与计算；25)理解地气系统总的辐射平衡框图（要求物理过程相对大小）