气象学复习题-补充

第二章辐射

1、名词解释

辐射：物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式。

*任何温度在绝对零度以上的物体，都具有辐射的本领。

*辐射具有波粒二象性。其传播过程表现为波动性，与物质间相互作用表现为粒子性。辐射强度：单位时间内通过单位面积的辐射能量，即辐射通量密度。

太阳常数：日地平均距离上投射到垂直于太阳光线平面上的太阳辐射强度。

太阳高度角：太阳光线与地表水平面之间的最小夹角。

可照时数：不受任何遮蔽时每天从日出到日落的总时数。

实照时数：地面上用日照计实际测量的日照时数。

光照时间：可照时数与曙暮光时间之和。

曙暮光：太阳光线在地平线以下0°-6°时，光通过大气散射到地表产生的光照度。大气质量：太阳光通过大气路径的长度与大气铅直厚度之比。

地面有效辐射：地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差。

地面净辐射：在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，也称为地面辐射差额。

生理辐射（PAR）：能被植物吸收用于光合作用、色素合成、光周期现象和其他生理现象的太阳辐射波谱区。

光合有效辐射：在PAR区内量子能量使叶绿素粉紫呈激发状态，并将自身能量消耗在形成有机化合物上，这段波谱成光合有效辐射。波长在380-710nm之间。

2、定律理解

基尔霍夫定律：在一定温度下，任何物体对于某一波长的放射能力与物体对该波长的吸收率的比值，只是温度和波长的函数，而与物体的其他性质无关。

推论：1、不同性质的物体，放射能力较强的，吸收能力也较强，反之亦然。

2、对同一物体，如果在温度T时它放射某一波长的辐射，那么在同一温度下它也吸收这一波长的辐射。

斯蒂芬-波尔兹曼定律：黑体的总放射能力与它本身的绝对温度的四次方成正比。

推论：物体温度越高，放射能力越强。

维恩位移定律：绝对黑体的放射能力最大值对应的波长与其本身的绝对温度成反比。推论：物体的温度越高，放射能量最大值的波长越短。

3、吸收率α+反射率r+透射率d=1

对于绝对黑体：α=1，r=d=0 ；对于灰体：d=0 . α=(1-r)，α不随波长而变。

4、太阳高度角的影响因素：观测点纬度，太阳直射点纬度，

正午太阳高度角的计算：

广州（23N）上海（31N）北京（40N）

5、、北半球昼长的变化规律：夏季昼长夜短，夏至日最长，北极圈出现极昼；冬季昼短夜长，冬至日最长，北极圈出现极夜。

北半球日出日落太阳方位角的变化规律：夏半年内日出东偏北方向，日没西偏北方向，越近夏至日越偏北，冬半年日出东偏南方向，日没西偏南方向，且越近冬至日月偏南。春分秋分时日出正东，日没正西。

6、大气对太阳辐射的减弱作用有吸收、散射和反射。影响大气对太阳辐射减弱作用的因素有大气质量数和大气透明系数。

7、大气对太阳辐射的吸收具有选择性的特性，其吸收光谱主要是紫外线和红外线。

8、晴朗的天空呈蓝色：波长短，被空气分子散射出来；

旭日和落日呈橘红色：波长长，能穿越云层不被大量吸收。

9、到达地面的太阳总辐射强度取决于太阳高度角、大气质量数和大气透明系数（还有纬度、海拔、坡度和云量）。太阳总辐射与太阳高度角呈正相关。

10、太阳辐射能主要集中在波长 150~400nm之间，其中，可见光区的能量占总能量的 50% ，红外线占 43% ，紫外线占 7% 。

11、温室气体：在地球大气中，能让太阳短波辐射自由通过，同时吸收地面和空气

放出的长波辐射，从而造成近地层增温的微量气体，主要有CO

2、H

2

O、CH

4

等。

12、影响地面有效辐射的因素有地面温度、空气温度、空气湿度、云况、风力、海拔、地面状况和植被等。

为什么多云的夜间地面温度比晴朗的夜间高？（大气逆辐射）

13、植物光合作用中最有效的光谱成分是红橙光和蓝紫光。光合有效辐射的波长范围是 380~710nm 。

14、根据植物对白昼长短的反应，植物可分为长日照植物、短日照植物和日中性植物。长、短日照植物的光周期特性。

第三章温度

1、名词解释

热容量：在一定过程中，物体温度变化1°C所需吸收或放出的热量。

导热率：当物质不同部位之间存在温差时，就会借分子热传导的方式产生热能的传递，热流方向总是向高温指向低温。

导温率：由热量得失产生的温度升降的快慢。与热容量成反比，与导热率成正比。温度年较差：一年中最热月平均温度和最冷月平均温度之差。

干绝热变化：干空气或未饱和的湿空气与外界之间无热量交换时的状态变化过程。湿绝热变化：未饱和的湿空气上升时，先按干绝热过程降温，到达凝结高度后水汽达饱和时就开始出现凝结。如果饱和气块继续上升，其凝结出来的水滴或冰晶不脱离原气块，始终跟随气块上升或下降。由于气块水分总量不变，凝结释放的潜热又全部保留在气块内部，因此，过程沿相反方向进行时，气块的垂直增温率与上升时的递减率相同。

大气稳定度：在静力平衡状态的大气中，空气团受到外力因子的扰动后，大气层结（温度和湿度垂直分布）有使其返回或远离原来平衡位置的趋势或程度。

逆温：在一定条件下，气温随高度的增加而增加，气温直减率为负值的现象。

活动积温：高于生物学下限的日平均温度。

有效积温：活动温度与生物学下限温度的差值。

三基点温度：最高温度，最低温度，最适温度。（五基点：+最高和最低致死温度）2、影响土壤热容量、导热率的主要因素是：土壤中水分和空气所占的比例。

潮湿紧密的土壤，水分多空气少，热容量大，孔隙度小（导热率大），白天升温和夜间降温都比较缓和，日较差较小，干燥疏松土壤则相反。

3、热量收支的主要方式有辐射热交换（土壤与近地气层）、传导热交换（土壤中，贴地气层与地面，层流或片流气层）、流体流动热交换（大气中）和潜热交换（相态变化时）。

4、一天中，一般地面温度的最高值出现在午后13时左右*，气温最高值出现在 13~15时，最低值出现在日出前后。

*因为12时以后，太阳辐射开始减弱，但地面吸收的太阳辐射与通过其他方式所得的热量之和仍比支出热量多，地面贮存热量继续升高。直到太阳辐射进一步减弱和其他方式失热增多，地面累积热量才开始由正值变为负值。

5、土壤温度的垂直分布类型有日射型、辐射型、清晨过渡型和傍晚过渡型。各类型的代表时间分别是 13时、 01时、 07时和 19时。

6、为什么水面温度的变化比土壤表面要小得多？

①水的热容量大，热量收支相同的情况下，温度变化幅度比土壤小一倍；

②水是半透明体，太阳辐射可透入相当深的水层中，所以水面升温更小；

③水面消耗于蒸发的热量大于陆面，水面升温因而缓和；

④水是流体，具有流动性，通过乱流和对流，能将水面的热量迅速传递到相当厚的水层中。而平流运动能让热量水平输送。

7、影响土温变化的因素：温度，颜色，机械组成和腐殖质，覆盖物，地形和天气。

8、气温日较差大小的影响因素：纬度，季节，地形，下垫面形制，天气状况。

9、绝热增温：因空气下沉而使温度上升的现象。

绝热冷却：因气体绝热上升而使温度下降的现象。

10、（大气稳定度）空气受外力作用，产生垂直运动，当外力去除后——

稳定：气块逐渐减速，趋于回到原位；

不稳定：气块仍按原方向加速运动；

中性：气块既无回到原位，又无继续向前的趋势。

11、按形成原因，逆温可分为辐射逆温、平流逆温、湍流逆温和下沉逆温等。

辐射逆温：夜间由地面、雪面或冰面、云层顶部等辐射冷却造成的逆温。空气越靠近地表，受地表影响约达。形成了自下垫面开始的逆温，通常在后半夜形成，黎明前最强，日出后逐渐减弱小时。冬季最强，夏季最弱。

湍流逆温：由于空气的湍流混合而形成的逆温。

平流逆温：暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会产生逆温。

下沉逆温：空气下沉而形成的逆温

其他逆温：包括封面你问、溶雪逆温、地形逆温。

第四章大气中的水分

1、名词解释

水汽压：空气中由水汽所产生的分压强。

饱和水汽压（E）：一定体积的空气中，水汽含量恰好达到一定温度下的最大限容，此时的水汽压。

相对湿度：空气中的实际水汽压与同温下饱和水汽压的比值，用百分数表示

比湿：水汽质量与所在湿空气的总质量之比。

饱和差：同温下的饱和水汽压和实际水汽压之差。

露点温度：在空气中水汽含量不变和气压一定的条件下，通过降低温度而使空气达到饱和时的温度。

凝结核：水汽凝结过程中起凝结核作用的固态、液态和气态的气溶胶质粒。

露：地面或地物表面经辐射冷却，使贴地气层温度下降到露点温度以下时，如果露点在0°C以上，水汽凝结成水滴即为露。露点在0°C一下，水汽凝华成疏松结构的白色冰晶，称为霜。

雾：当近地气层的温度下降到露点温度一下，空气的水汽凝结成小水滴或凝华成冰晶，弥漫在空气中，使水平能见度小于1km的现象。

降水量：从大气中降落到地面后未经蒸发渗透和径流，而在水平面上聚积的水层（或固体降水溶化后的）厚度，通常以mm为单位。

降水距平：某地实际降水量与同期多年平均降水量之差。

降水相对变率：某时期内降水距平与多年平均降水量的百分比。

2、表示空气湿度的特征量有水汽压、相对湿度、比湿、饱和差和露点温度等。（还有绝对湿度、混合比）

3、影响饱和水汽压：温度：随温度升高呈指数增大。

蒸发面：过冷却水面＞冰面，纯净水＞溶液，凸面＞凹面

4、水面蒸发速率主要取决于饱和差。

土壤中的水分蒸发有两种方式。一种是蒸发。发生在潮湿土层表面；一种是水分蒸发以后，水汽通过土壤的空隙到达表层溢出土表。保墒措施：松土，切断毛细管+压平，减少表面孔隙度。

5、大气中水汽的凝结条件是：水汽达到饱和或过饱和+有凝结核存在。

使空气达到饱和或过饱和状态:一定温度下增加空气中的水汽含量，增加水汽压；

水汽含量不变时冷却空气，减小饱和水汽压。

6、可预兆晴天的凝结物有：露和霜（晴朗无风的夜晚或早晨利于形成）；辐射雾（多形成在晴朗有微风的清晨或夜间）；

7、辐射雾：由于夜间地面辐射冷却，使近地气层温度降到露点温度以下形成的雾。

平流雾：暖湿空气流经过冷的下垫面而逐渐冷却，气温降低形成的雾。

雾的影响：遮蔽太阳辐射，减小日照时数；增大空气湿度，减小蒸散；粘在植物表面，妨碍授粉；为病原菌包子提供水分，利于病菌繁殖；海雾造成盐害。

雾的利处：寒冷时减轻低温危害；对茶、麻生长有利；延长营养生长期，提高产量。

8、云形成的必要条件是大气在上升过程中冷却而达到饱和或过饱和。

根据上升运动的特点，云可分为以下几类：

积状云：暖而有浮力的空气在条件性不稳定的环境中局地上升形成的云。

层状云：稳定空气被强迫抬升可形成层状云。

波状云：大气波动时运动形成的云。

9、降水形成的宏观条件是充沛的水汽和空气的上升运动，微观过程是云滴增大为雨滴。暖云降水的物理基础是重力碰并增长；而冷云降水的物理基础是冰晶效应。大小不一的云滴其下降速度不同而发生，发生重力碰并增长，冰水共存时水滴不断蒸发，冰晶不断凝华增长，都更容易增大云滴。

10、降水强度的等级划分标准：

降水性质的划分。连续性，间歇性，阵性，毛毛状。

11、简述人工降水的原理和方法。

干冰法：液态二氧化碳释放时，一部分汽化迅速吸收热量，只是一部分凝固成粉末状干冰，在干冰表面形成卵翼区可产生大量冰晶胚胎。

碘化银法：碘化银是良好的成冰核，撒播于大气中能迅速以其为核心形成冰晶。

第二章、论述题

为什么长日照植物多起源于中高纬，而短日照植物多起源于低纬度？根据长日照植物和短日照植物的开花结实与光照时间的关系，分析中纬度地区长、短日照植物的开花结实时间。

第三章、计算题

（1）某地在200米处气温为19.9℃，在1300米处气温为7.8℃。试求200～1300米气层中干空气块的大气稳定度。

（2）某作物从出苗到开花需一定有效积温，其生物学下限温度为10℃，它在日均气温为25℃的条件下，从出苗到开花需要50天。今年该作物5月1日出苗，据预报5月平均气温为20.0℃，6月平均气温为30.0℃，试求该作物何月何日开花？所需活动积温及有效积温各是多少？

第四章、论述题

土壤中的水分是通过哪些方式蒸发的？试针对这些方式提出保墒措施。

第四章、计算题

当气温为15.0℃时，饱和水汽压为17.1hPa，在气温为26.3℃时，饱和水汽压为34.2hPa，现测得气温为26.3℃，水汽压为17.1hPa，试求相对湿度和露点是多少？

第五章、计算题

一登山运动员，从海拔500m，气温为25℃处开始登山。当他到达高度Z1 处时，气压比出发时减少了1/5，气温为13℃。他继续往上走，到Z2 处时，气压比Z1 处又减少了1/5，气温为-1℃。试问Z1 、Z2 处的海拔高度各为多少？

第六章、计算题

温度为20℃，水汽压为17.1hPa的一未饱和气块，从山脚海平处抬升翻越1500m的高山，凝结产生的水滴均降在迎风坡，求该气块到达山背风坡海平面处的温度和相对湿度(已知rd =1℃/100米，rm=0.5℃/100米，且温度为10℃，15℃，20℃，25℃时的饱和水汽压分别为12.3hPa，17.1hPa，23.4hPa，31.7hPa，忽略未饱和气块升降时露点的变化)。