NJU大气科学概论复习资料2014版

NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订1《大气科学概论》考试说明一、选择（30分，30题，每题1分）二、填空（15分，15题，每题1分）三、名词解释（15分，5题，每题3分）四、综合题（40分），包括计算题（3题，20分）和问答题（4题，20分）第一章大气概述地球系统（了解概念）地球大气的成分（干洁大气的概念）大气的重要性（酸雨、温室效应以及主要的温室气体）空气状态方程（表征气体状态的宏观量、理想气体状态方程）主要气象要素气温：温标、不同温标之间的转换气压：气压的概念、标准大气压湿度：饱和水汽压的计算、相对湿度、露点温度的概念风：风向定义和判定，风速的计算大气垂直结构大气垂直分层（重点是对流层）垂直气压和温度变化第二章大气辐射、温度（10分）辐射（辐射的概念、太阳常数、大气对太阳辐射的吸收，到达地表的太阳辐射的种类，大气的加热，辐射热交换的概念）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）第三章大气运动（20分）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）大气运动方程（了解）静力平衡的概念地转风平衡（概念、计算）梯度风平衡（概念、计算）地转偏差（概念、计算）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）第四章大气云、雾和降水（10分）云：云的概念、了解云的分类，形成云的基本过程（概念、基本条件、三种云的形成过程）雾：了解雾的分类和形成云滴、冰晶的形成和增长：主要的概念降水：云滴增长的基本途径，暖云和冷云降水的概念，冰晶效应人工影响天气：影响暖云降水的原理第五章天气系统和天气预报（10分）天气系统了解地面和高空天气图气团的概念、影响我国境内的气团锋的概念、分类以及对应的天气特征NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订2气旋和反气旋的概念、特征和对应的天气状况副热带高压的概念、副高的移动与中国雨带天气预报天气预报的步骤和主要方法数值天气预报的概念第六章气候与气候变化（20分）气候概述：气候的定义，气候系统的概念，主要反馈过程，气候类型：了解气候分类方法柯本气候分类法的概念及优缺点了解全球气候类型（温带海洋性气候、温带季风气候）城市气候的主要特征下垫面对气候形成的影响海洋在气候形成中的作用海气相互作用的概念，沃克环流的概念，厄尔尼诺的概念、周期及其对我国气候的影响地形对降水影响，青藏高原对气候的影响气候变化气候变化的主要原因人类活动对气候的影响第七章大气化学与大气污染（选择、填空）控制大气化学成分的关键过程对流层臭氧（对流层臭氧的形成机制、危害）气溶胶（PM2.5的概念，来源，组成）空气污染指数（了解不同指数的意义）形成空气污染的有利条件（包括哪些）NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订3第一章大气概述1、地球系统(了解概念)由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈共同构成一个综合体，称之为“地球系统”2、地球大气的成分（干洁大气的概念）干洁大气指不含水汽和悬浮颗粒物的大气，简称干空气，其平均分子量为28.966。3、大气的重要性（酸雨、温室效应以及主要的温室气体）酸雨是指呈酸性的降水，通常把pH值小于5.6的降水称为酸雨。天然条件下的自然降水呈弱酸性，其pH值等于5.6。酸雨是区域尺度的环境问题，他是大气污染物（SO2，NO2）在远距离输送过程中经过化学转换和湿清除过程中形成的。温室气体：水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)、臭氧(O3)温室效应：大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。4、空气状态方程（表征气体状态的宏观量、理想气体状态方程）表征气体状态的四个宏观量：气压p，体积V，温度T和质量m主要气象要素理想气体状态方程:5、主要气象要素：（1）气温：温标、不同温标之间的转换温标：单位符号冰点沸点摄氏温标℃t0100绝对温标KT273.16373.16华氏温标℉F32212换算关系T=273.16+tF=9t/5+32（2）气压：气压的概念、标准大气压气压是指大气的压强，静止大气中某地的气压是指该地单位面积上大气柱的重量。气象上规定，在温度为0℃,北纬45°海平面上的气压为1标准大气压（3）湿度：饱和水汽压的计算、相对湿度、露点温度的概念饱和水汽压的计算hpaEEEtt11.6,10023545.70相对湿度f：空气的实际水汽压与同温度下饱和水汽压之比，常用百分比表示。%100Eef露点温度:在空气中水汽含量和气压不变的条件下，降温到相对水面而言空气达到饱和时NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订4的那个温度，简称露点。也就是说露点Td对应的饱和水汽压E等于湿空气中的实际水气压e.（4）风：风向定义和判定，风速的计算风向：风的来向，16方位（地面）6、大气垂直分层（重点是对流层）对流层、平流层、中层、热层、外层对流层:位于大气的最低层，集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17～18公里，在中纬度地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。四个特点：气温随高度增加而降低：1平均而言，每上升100m，气温约下降0.65C2大气密度和水汽随高度迅速递减3有强烈的垂直运动：对流和湍流4气象要素的水平分布很不均匀7、垂直气压和温度变化气压随高度升高而减小,气压随高度减小的速率随高度的增加而变小，愈到高空，气压降低的速度愈慢。因为空气的密度随高度而减小.对流层内气温随高度增加而降低;平流层内温度隋高度增大而增加.第二章大气辐射、温度、湿度和稳定度（10分）1、辐射（辐射的概念、太阳常数、大气对太阳辐射的吸收，到达地表的太阳辐射的种类，大气的加热，辐射热交换的概念）（1）辐射的概念：辐射是能量的一种形式，物质以电磁波的形式放射能量，称为辐射。宇宙中的任何物质，只要它的温度高于绝对零度，都能放射辐射。NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订5（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NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订6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=FdudtdvdtddtxFyFzF1px1py1pz2(sincos)v2sinu2cosug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）NJUGEO大气科学概论复习资料2015.1修订7三圈环流：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