气象学-试题-答案

气象学试题答案题型：一：名词解释（2*10=20）二：填空（1*10=10）三：简答题（6*8=48）四：计算题（7*1=7）五：论述题（15*1=15）绪论名词解释：1.气象学：研究大气中所发生的各种物理现象和物理过程的发生、发展、时、空分布和变化规律的学科。2.天气：一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合。3.气候：一个地方多年间发生的天气变化，包括平均，极端。4.大气污染：由于自然过程和人类活动的结果，直接或间接地把大气正常成分之外的一些物质和能量输入大气中，其数量和强度超出了大气的净化能力，以致造成伤害生物，影响人类健康的现象称大气污染。5.气象要素：用来表示大气属性和大气现象的物理量。6.比湿：一团由干空气和水汽组成的湿空气中的水汽质量与湿空气的总质量之比。7.露点：水汽不变，气压一定，降低温度，使空气冷却，达到饱和水汽压时的温度。问答题：1.大气中O3的作用是什么？答：能强烈吸收紫外线由于紫外线对人类和动植物有杀伤作用，因此，臭氧的存在，对地球上有机体的生存起了保护作用。另外，臭氧层因吸收紫外线而引起的增暖，可影响大气温度的垂直分布。2.大气在垂直方向上分为几个层次？每个层次各有何特点？答：①对流层，特点：温度随高度升高而降低，有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动，气象要素水平分布不均；②平流层，特点：垂直气流显著减弱，气流多呈水平运动，水汽和尘埃等很少，下层气温随高度几乎不变，上部气温随高度升高而显著降低；③中间层，特点：温度随高度升高而迅速降低，气流有强烈的垂直运动；④暖层，特点：空气密度小，空气质点在太阳紫外辐射和宇宙高能粒子作用下，产生电离现象，此层有很强的反射无线电波的能力，对无线电通讯有重要意义。气温随高度增加而迅速升高；⑤散逸层，特点：此层内空气受地球引力作用很小，运动较快的空气分子，常可挣脱地球重力场作用而扩散到太空中去，但同时也有宇宙空间的气体分子闯入大气，二者可保持动态平衡。第一章辐射名词解释：1.辐射：自然界中一切物体，只要其温度在绝对温度零度以上，都时刻不停地以电磁波或粒子的形式向外放射能量，这种放射能量的方式称为辐射。2.辐射能：放射的能量称为辐射能。3.辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量。4.太阳常数：垂直于太阳光线1cm所获太阳能量。5.大气逆辐射：大气向地面发射的长波辐射。问答题：1.为什么太阳辐射是短波辐射？答：太阳辐射波长较短，故称之为短波辐射。2.太阳辐射光谱穿过大气后发生了哪些变化？（3个）并说明发生变化的原因（3个）答：变化：①总辐射能有明显的减弱②辐射能随波长的分布变得极不规则③波长短的辐射减弱得更为显著原因：①大气对太阳辐射的吸收②大气对太阳辐射的散射分子散射漫射或粗粒散射③大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射作用3.影响太阳直接辐射的主要因素是什么？并说明与太阳直接辐射的关系答：影响因素：①太阳高度角，关系：光线与地面夹角，角度越小，单位面积获得太阳辐射能量越少；②大气透明度，关系：大气中水汽，水汽凝结度，尘埃，越大，辐射越强。4大气中长波辐射特点？答：①漫射辐射；②不仅考虑大气对长波辐射的吸收，还考虑大气本身放出的长波辐射；③可以不考虑散射作用。计算题：（7*1=7）1.已知大气温度为30℃，σa=0.05，求大气辐射能值和大气辐射的最大波长（维恩）第二章气温名词解释：1.对流：空气在垂直方向上大规模的升降运动。2.潜热转移：气象学上把因为水的相变引起的热量转移的现象称为潜热转移。3.热容量：单位体积的物质温度变化1℃所吸收或放出的热量。4.返浆：在土壤刚开始解冻时，由于土壤尚未完全化冻，上层融化后的水分不能下渗，造成地面泥泞，成为返浆。5.温度层结：气温随高度的分布叫做温度层结。6.气温直减率：高度增加100米，气温下降的数值。7.逆温：在一定条件下，有时可出现气温随高度增加而增加的现象，叫做逆温。8.干绝热过程：干空气或饱和湿空气，在做绝热上升和下降运动中，既没有发生谁的相变也没有与外界交换热量的过程。9.湿绝热过程：始终保持饱和状态的湿空气在做绝热升降运动中，既有内能变化也有水相变化的过程。10.大气稳定度：气层稳定的程度。问答题：1.简述土温垂直变化类型及各特点。答：①日射型：日间地面获得大量的辐射热，温度急剧上升，热量由上向下传递，此时土温垂直分布由地表向下垂直递减，而且降低的速度很快，成为日射型。（土壤温度随深度的增加而降低）②辐射型：夜间地面辐射冷却，温度降低，热量由上向下传递，土温随深度的增加而递增，这种土温的垂直分布，成为辐射型。（土壤温度随深度的增加而增加）③过渡型：土壤上层、下层温度的垂直分布分别具有日射型和辐射型的特征。2.水层温度变化特点？答：①谁的热容量大，大约是土壤的一倍，在土壤收支相同的情况下，水层升温和降温的幅度比土壤小一倍。②水是半透明体，太阳辐射可以透入相当深的水层中，所以水面升温降温比土壤表层小得多。③水面消耗于增发的热量大于陆地，水面升温因而缓和。④水是流体，具有流动性，通过乱流和平流，可以把热量传到相当深的水层中去，所以水面温度变化比土壤小得多。3.气温日变化的特征？答：①一天正午太阳辐射最强，但气温的最高值出现在14时左右。②气温的日较差大小与纬度、季节和各种自然地理条件有关。4.根据温度年较差大小及最高最低值出现的时间，气温按纬度划分为哪几种？答：①赤道类型②热带类型③温带类型④极地类型5.常见的逆温有哪几种类型及其特点？答：①辐射逆温：在晴朗，微风或无风的夜间形成，地面因辐射冷却而降温，与地面接近的气层冷却降温最强烈，而上层空气冷却降温缓慢，因而产生逆温现象。②平流逆温：多出现在秋冬季和春季，一天中的任何时刻都可能出现，平流逆温的形成是由于暖空气流到冷的下垫面上，使接近地面的空气冷却而产生的。第三章水分名次解释：1.过冷却水：水通常在0℃时结冰，但实验和云雾的直接观测发现，有时水在0℃以下，甚至-20℃~-30℃时仍不结冰，处于这种状态的水叫过冷却水。2.冰晶效应：在云中，冰晶和过冷却水滴共存的情况很普遍，如果当时实际水汽压介于两者饱和水汽压之间，就会产生冰水之间的水汽转移现象，水滴会因为不断地蒸发而变小，冰晶会因为不断地凝华而增大，这就是冰晶效应。3.凝结：水汽由气态变为液态的过程。4.凝华：水汽直接变为固态的过程。5.绝热冷却：空气在上升过程中，因气体体积膨胀对外做功而导致空气本身的冷却。6.辐射冷却：晴朗无风的夜间，由于地面的辐射冷却导致近地面的空气降温。7.平流冷却：暖湿空气流经冷的下垫面时将热量传给冷的地表，造成空气本身温度的降低。8.霜冻：农作物生长季节里，地间和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受上海或者死亡的低温。9.雾：悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1000米的物理现象。10.降水量：降落到地面上的液态水或溶化后的固态水，未经蒸发、渗透和流失而积聚在地面上的水层深度，以毫米为单位。11.降水相对变率：降水绝对变化率与多年平均降水量的百分比称相对变率。12.连锁反应：云中雨滴增大、破碎、再增大、再破碎的循环往复过程。问答题：1.在不同情况下，水汽压具有那些日变化？答：①空气湍流与交换不十分旺盛的地区和季节：水汽压和气温成正比，水汽压随气温升高而增大，随气温降低而减小。出现与气温日变化一致的单波形日变化，最大值出现在14~15时，最小值出现这日出前后，这种日变化多发生在温度不大而又比较潮湿的海洋，海岸，寒冷季节的大陆以及暖季潮湿地区。②空气湍流与交换十分旺盛的地区和季节：早晚时刻的水汽压仍与气温变化趋势相同，而中午前后水汽压则与气温变化趋势相反，出现了一天中有两个最高值和两个最低值的双波形日变化曲线。两个最高值分别出现在8~9时和20~21时，两个最低值出现在日出前后或14~15时，这种双波形变化多发生在高温干燥的地区或季节里。2.水的两相变化和平衡的饱和水汽压的判据是什么？答：水相变化：由一中状态变为另一种状态叫做水相变化。饱和水汽压判断依据：E＞e蒸发，不饱和E＝e动态平衡，饱和E＜e凝结，过饱和3.饱和水汽压与蒸发面形状的关？答：温度相同时凸面＞平面＞凹面凸面曲率越大，E越大凹面曲率越大，E越小大水滴E＜小水滴E4大气中水汽凝结或凝华的一般条件是什么？答：①凝结核或凝华核存在；②大气中的水汽达到饱和或过饱和。5.减小饱和水汽压主要靠空气冷却，大气冷却的方式主要有哪几种？答：①绝热冷却：空气在上升过程中，因气体体积膨胀对外做功而导致空气本身的冷却。②辐射冷却：晴朗无风的夜间，由于地面的辐射冷却导致近地面的空气降温。③平流冷却：暖湿空气流经冷的下垫面时将热量传给冷的地表，造成空气本身温度的降低。6.形成辐射雾和平流雾的有利天气条件是什么(各4个)答：形成辐射雾的有利条件：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。形成平流雾的有利条件：①暖湿空气与冷下垫面温差大；②暖湿空气湿度大；③有适宜的风向和风速（2~7m/s）④大气层结稳定。7.形成云的大气上升运动主要有哪几种方式，各自特点是什么？答：①热力对流：由地表受热不均和大气层结不稳定引起的对流上升运动，由热力对流所形成的云多数是积状云；②动力抬升：暖湿气流受锋面、辐和气流的作用所引起的大范围上升运动，这种运动形成的云多为层状运；③大气波动：大气流经不平的地面，或在逆温层以下所产生的波状运动，形成的云多为波状云；④地形抬升：大气运行中遇到地形阻挡而被迫抬升而产生的上升运动，形成的云有积状云、层状云、波状云，统称为地形云。8.论述云滴增大的物理过程答：使云滴增大的过程有两个：一为云滴凝结或凝华增长，二为云滴相互冲并增长，实际上云滴增长是这两种过程同时作用的结果。①凝结凝华增长：是指云滴依靠水滴分子在其表面上凝聚增长的过程。在云的形成和发展阶段，由于云体继续上升绝热冷却或云外不断有水汽输入云中，使云内空气中的水汽压大于云滴饱和水汽压，因此云滴能够由水汽凝结或凝华增长，要使这种凝结或凝华增长不断进行，还必须有水汽的扩散转移过程。即当云层内部存在着冰水云滴共存、冷暖云滴共存或大小云滴共存的任一条件时产生水汽由一中云滴转化为另一种云滴上的扩散转移过程，但是不论是凝结增长过程或凝华增长过程，都很难使云滴迅速增大到雨滴的尺度，而且它们的作用都将随云滴的增大而减弱，可见，要使云滴增长成为雨滴势必还有另外的过程，这就是冲并增长过程。②云滴的冲并增长：云滴经常处于运动之中，这就可能使它们发生冲并，大小云滴之间发生冲并而合并增大的过程成为冲并增长过程，云内的云滴大小不一，相应的具有不同的运动速度，大云滴下降速度比小云滴快，因而大云滴在下降过程中很快追上小云滴，大小云滴相互碰撞而粘附起来，成为较大的云滴，在有上升气流时，当大小云滴被上升气流向上带时，小云滴也会追上大云滴并与之合并，成为更大的云滴，计算和观测表明，对于半径小于20μm的云滴其冲并增长作用可忽略不计，但对于半径大于30μm的大水滴，却在很短的时间内就可通过冲并增长作用达到半径为几个毫米的雨滴，大水滴越大，冲并增长越迅速，也就是说水滴的冲并增长是一种加速过程。上述两种云滴增大过程，在由云滴转化为降水的过程始终存在，但观测表明，在云滴增长的初期，凝结或凝华增长为主，冲并其次，当云滴增大到一定阶段后，凝结或凝华增长居次要地位，而冲并为主。9.简述链锁反应的条件答：①上升气流的速度大于6m/s；②云中水量达到2g/m3；③要有一定的云厚。第四章气压与空气运动名词解释：1.气压场：气压的空间分布叫做气压场。2.气压系统：气压的空间分布不均匀，有的地方气压高，有的地方气压低，气压场呈现出各种不同的气压形式，这些不同的气压形式统称为气压系统。3.位势高度：单位质量的物体从海平面抬升一定高度时，克服重力所做的功，又成为重力位势，单位是位势米。4.气压梯度力：在气压梯度存在时，单位质量的空气所受的力，成为气压梯度力，用G表示。5.惯性离心力：物体在做曲线运动时所产生的由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径，向外作用在物体上的力。6.外摩擦力：空气贴近下