大气物理学复习资料

1/7大气物理学复习资料第一部分名词解释第一章大气概述1、干洁大气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干结大气，也称干空气。2、气溶胶：大气中悬浮着的各种固体和液体粒子。3、气团：水平方向上物理属性比较均匀的巨大空气块。4、气团变性：当气团移到新的下垫面时，它的性质会逐渐发生变化，在新的物理过程中获得新的性质。5、锋：冷暖性质不同的两种气团相对运动时，在其交界面处出现一个气象要素（温度、湿度、风向、风速等）发生剧烈改变的过渡带称为锋。6、冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。7、暖锋：锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。8、准静止锋：冷暖气团势力相当，锋面很少移动，有时冷气团占主导地位，有时暖气团占主导地位，使锋面处于来回摆动状态。9、锢囚锋：当三种冷暖性质不同的气团（如暖气团、较冷气团、更冷气团）相遇时，可以产生两个锋面，前面是暖锋，后面是冷锋，如果冷锋移动速度快，追上前方的暖锋，或两条冷锋迎面相遇，并逐渐合并起来，使地面完全被冷气团所占据，原来的暖气团被迫抬离地面，锢囚到高空，这种由两条锋相遇合并所形成的锋称为锢囚锋。10、气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升高而降低为正值。11、气温T：表示空气冷热程度的物理量。12、混合比r：一定体积空气中，所含水汽质量和干空气质量之比。r=mv/md13、比湿q：一定体积空气中，所含水汽质量与湿空气质量之比。q=mv/(mv+md)14、水汽压e：大气中水汽的分压强称为水气压。15、饱和水汽压es：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。16、水汽密度（即绝对湿度）ρv：单位体积湿空气中含有的水汽质量。17、相对湿度Uw：在一定的温度和压强下，水汽和饱和水汽的摩尔分数之比称为水面的相2/7对湿度。18、露点td：湿空气中水汽含量和气压不变的条件下，气温降到对水面而言达到饱和时的温度。19、风：指空气相对于地面的水平运动。20、云：悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒，或两者混合的可见聚合体，有时也包含一些较大的雨滴、冰晶或雪粒，它底部不接触地面，有一定的厚度。21、降水：指从云中降落到地面的液态或固态水。22、降水量：是指从天空降落到地面上的液态或固态（经融化后）的降水，未经蒸发、渗透、流失而积聚到水平面上的水层深度，它以mm为单位。23、气象能见距：指视力正常的人，在当时的天气条件下，能从天空背景中看到和辨认出目标物（黑色、大小适度）的最大水平距离。能见距的记录以km单位。24、能见度：透过大气能分辨远处目标物的程度，分为10个等级25、虚温Tv：同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应具有的温度。第二章大气压力1、大气压强或气压：物体表面单位面积所受的大气分子的压力称为大气压强或气压。2、大气流体静力平衡：大气处于静止时垂直气压梯度力和重力相平衡。3、重力位势：单位质量的空气通过任意路径由海平面上升到某一高度时克服重力所作的功。4、大气标高：气压、密度随高度的变化趋势。气压标高：指使气压减少到初始气压1/e倍时所需要的高度增量。5、等温大气：大气层的虚温（或温度）不随高度变化，称为等温大气。6、多元大气：指气温（或虚温）是高度的线性函数的大气层。7、均质大气：大气密度不随高度变化，而是整层都保持其海平面值的等密度大气模式，称为均质大气。8、标准大气：就是能够粗略地反映出周年、中纬度状况的，得到国际上承认的，假定的大气温度、压力和密度的垂直分布。它的典型用途是作为压力高度计校准、飞机性能计算、飞机和火箭设计、弹道制表和气象制图的基准，假定空气服从使温度、压力和密度与位势发生关系的理想气体定律和流体静力学方程，在一个时期内，只能规定一个标准大气，3/7这个标准大气，除相隔多年做修正外，不允许经常变动。第三章大气热力学基础1、干绝热过程：在绝热过程中，气块内的水汽始终未达到饱和，没有相变发生的过程。2、位温：就是把空气块干绝热膨胀或压缩到标准气压（常取1000hpa）时应有的温度。3、抬升凝结高度：湿空气块因绝热抬升而达到饱和的高度称为抬升凝结高度。4、湿绝热过程：未饱和湿空气干绝热上升达到凝结高度以后，假如在上升过程中是绝热的，全部凝结水都保留在气块内，当气块下沉时凝结的水分又会蒸发，仍然沿着绝热过程回到原来的状态，这个过程是可逆的。5、假绝热过程：如果在饱和气块上升过程中，凝结物一旦形成便全部从气块中降落，并带走一些热量（不过此热量极少），在气块下沉时必然会沿着干绝热过程变化，无法再回到原来的状态，这是一个开放系的不可逆过程，严格来说也不是绝热的。6、焚风：气流过山后形成的干而暖的地方性风。7、（掌握焚风形成原理，教材P139最后一段）8、大气层结：一个地区上空大气温度和湿度的垂直分布。9、路径曲线（状态曲线）：空气块温度随气压（或高度）的变化曲线。10、相当温度Te：系统经等压绝热蒸发过程成为湿空气（p，T，r）以前，绝对干燥的空气所应具有的温度。是这个等压绝热蒸发过程中可能有过的最高温度。11、湿球温度：在等压绝热过程中，系统内的液态水蒸发使空气降温而达到饱和时空气所具有的温度，是这个过程中最低的温度。12、假湿球温度：空气由原来的状态沿干绝热线上升，达到抬升凝结高度后再沿假绝热线下降到原来的气压处，这时的温度。13、假湿球位温：将假湿球温度沿假绝热线降到1000hpa处所具有的温度。14、假相当位温：气块沿干绝热线上升，到达抬升凝结高度后按假绝热线上升，直到所有水汽耗尽，再沿该假绝热线的渐近线——干绝热线下降到1000hpa处所应具有的温度。15、假相当温度：令气块干绝热上升，达到凝结高度后又按假绝热过程上升，直到所有水汽耗尽，再沿干绝热过程下降到原来气压处所应有的温度。16、静力稳定度（也称层结稳定度）：层结大气所具有的影响空气团块垂直运动的特性。4/7第四章大气动力学1、气压梯度力：单位质量的空气在气压场中由于气压分布不均而受到的力。2、地转偏向力：因地球自转而使空气质点运动方向发生改变的现象。3、惯性离心力：是物体做曲线运动时产生的，由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径向外的作用在物体上的力。4、摩擦力：两个相互接触的物体再做相对运动时，接触面之间产生的一种阻碍相对运动的力。5、内摩擦力：气层之间产生的一种牵制力，它通过湍流交换作用使空气流速发生改变，也称湍流摩擦力。6、外摩擦力：下垫面对空气运动的阻力，方向与空气运动方向相反。大小与空气运动的速度和摩擦力系数成正比。7、热雷雨：指气团内因下垫面（森林、沙地、湖泊等）受热不均匀，由热力抬升作用形成的雷雨。8、地转风：在自由大气中，平直等压线情况下，水平气压梯度力与地转偏向力达到平衡时，空气的等速直线水平运动。9、梯度风：在自由大气中，不计摩擦力的影响，水平气压梯度力、水平地转偏向力及惯性离心力，三里达到平衡时，空气的等速水平的圆周运动。10、旋转风：在忽略科氏力的情况下，（当大气梯度力大，惯性离心力大（旋转半径小）），对于自由大气中的匀速曲线运动水平气压梯度力与离心力二者的平衡称为旋转平衡，相应的空气运动称旋转风。或旋衡风。11、热成风：地转风在铅直方向上的速度矢量差。计算题可能出处：1、（切记哈，可能考原题哦）重点复习例题：P33例3.1P41例3.2P163例6.22、课后所做的习题及补充题。5/7第二部分章末小结第一章小结1、大气演化的三个阶段及各自组分1）干结大气的的定义及组成成分2）CO2、臭氧的来源和作用3）气溶胶的定义、来源、作用2、大气垂直分层（成分、压力、电离、温度）1）气温垂直递减率γ的定义和计算2）气团、气团变性、锋、冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋3、温湿参量定义及计算风、云、降水量、气象能见距的定义4、能独立推导湿空气状态方程。虚温的概念、意义及相关计算第二章小结1、通常可认为大气受到的重力和垂直方向的气压梯度力是平衡的，即处于静力平衡状态。于是得到大气静力学方程：2、结合湿空气状态方程，可得到压高公式：3、将单位质量的单位质量物体通过任意路经径从海平面上升到某一高度克服重力所做的功称为重力位势，（J/kg）（gpm）将位势高度代替几何高度，则压高公式简化成：气压标高、密度标高与大气标高gdzdpzvddzTgRPP00)1exp(zdzg0'0gZ21'012expZZvdTdZRgPP21ln'012PPvdPdTgRZZ6/74、引入三种大气模式，得到不同情况下大气的压强随高度的分布。（1）等温大气Tv=C将Tv替换成tv，ln替换为lg得拉普拉斯压高方程：它主要用于海平面气压的订正。压高公式主要应用于几方面：(1)海平面气压订正。(2)气压测高。根据不同高度两点的气压和它们之间的平均气温，来求两点的高度差。比如，已知山顶、山脚处的气压、气温即可求出山的高度。(3)求气层的平均气温（压高平均气温）第三章小结1、讨论大气中的热力过程时，以热力学第一定律的数学形式为基本出发点，并讨论了广泛应用热力学函数熵S、焓H和吉布斯函数G。掌握：热力学第一定律在大气中的应用形式，熵、比熵、焓、比焓、吉布斯函数、化学势等的基本表达形式和式中各项物理含义。等熵过程为绝热可逆过程，等焓过程为绝热等压过程。2、空气的多种热力过程中，以干绝热过程及湿绝热过程（可逆饱和绝热过程）最为重要，它们都是可逆过程。在假绝热过程中，凝结物一旦形成便完全降落，是不可逆的。空气块垂直上升时，湿绝热过程和假绝热过程的减温率差异很小，故常用假绝热过程的垂直减温率作为湿绝热减温率。（1）概念：干绝热过程、湿绝热过程、假绝热过程、位温、假相当位温、焚风（包括解释原理）（2）掌握：泊松公式应用，位温计算，位温垂直分布与大气垂直减温率关系，抬升凝结高度计算，干湿绝热减温率关系。3、研究大气热力学问题常用图解法。我国台站上广泛使用的是温度对数压力图即埃玛图，它是用来分析预报雷雨、冰雹、飑线等强对流天气的一种基本图表。各种图解上都有等温线、等压线、干绝热线、湿（假）绝热线及饱和等比湿线五组基本曲线。1)ln(ZpHp1)ln(ZHPHZZPP1212exp2121'012lnlnPPHPPgTRZZPvd2112lg)15.2731(18410PPtZZv21'012expZZvdTdZRgPPvdTZZRgPP)(exp12'0127/7（1）掌握：埃玛图的构造，利用埃玛图确定比湿、饱和比湿、水汽压、饱和水汽压、抬升凝结高度、求等压面厚度和虚温、位温、假相当位温等。（2）概念：路径曲线、层结曲线、相当温度、湿球温度、假湿球温度、假湿球位温、假相当温度、假相当位温，各温湿参量的大小关系和保守性。4、处于静力平衡的大气层中，其温度和湿度的垂直分布关系到对流运动是否发展，这种特性称为大气的静力稳定度。通常用“气块法”根据其垂直位移时气块温度的个别变化率和环境大气的垂直减温率判断薄气层的稳定度，分为绝对稳定、绝对不稳定及条件不稳定三种形态。对于厚气层或整层大气的稳定度，根据不稳定能量的大小和正负，可将气层分成绝对不稳定、绝对稳定和潜在不稳定（包括真潜和假潜）三种类型。有外力抬升时，真潜不稳定的气层很快发展成对流运动。（1）概念：气块法，静力稳定度，自由对流高度、平衡高度、潜在不稳定、真潜、假潜、对流凝结高度、CAPE、CIN（2）薄层大气静力稳定度判据（γ与Γ，γd和γs判据，θ与θse判据）分为绝对稳定、绝对不稳定及条件不稳定三种形态；厚气层或整层大气的稳定度（不稳定能量判据）分成绝对不稳定、绝对稳定和潜在不稳定（包括真潜和假潜）三种类型；热对流的预报；5、影响气层稳定度的因子很多，整层气层的抬升和下沉，高空冷暖平流，垂直混合等作用都会使层结发生变化，改变稳定度。整层气层的下沉伴随水平辐散将会趋向于稳定或不稳定度有所增加；而整层气层被抬升时，若气层下湿上干则下部先达到饱和，则会趋于不稳定。这种原