气象气候学作业

第一章：复习题

1气象学、天气学和气候学的概念、区别和联系？

P1~P2

区别：在日常生活中，常常会碰到“气象”、“天气”、“气候”这三个名词，然而，“气象”、“天气”和“气候”的确切含义，他们之间又有什么区别呢？气象，用通俗话来说，就是指发生在天空里的风、云、雨、雪、霜、露、虹、晕、闪电、等一切大气的物理现象。天气，是指影响人类活动瞬间气象特点的综合状况。气候，是指整个地球或其中某一个地区或一段时期的气象状况的多年特点。

2气候系统的组成，大气的组成

P7----P8

3大气垂直分层的主要依据是什么？共分哪几层？有何特点？

P10--P13

4臭氧及水汽分布特点是什么？大气中臭氧及水汽在气象学中有什么意义？

P9

5主要气象要素（定义、单位、意义）

P15---P18

6干（湿）空气状态方程

P18--P20

7虚温含义

P20

1辐射三大定律，太阳常数

P23--P24 P25

2什么是地面总辐射？与大气上界的太阳辐射相比有什么变化？大气保温效应？

P28 考虑晴天正常直射情况下：（分吸收、散射、反射三部分讨论）

1、大气的吸收：

水汽虽然在可见光区和红外区都有不少吸收带，但吸收最强的是在红外区，从0.93-2.85微米之间的几个吸收带。最强的太阳辐射能是短波部分，因此水汽从总的太阳辐射能里所吸收的能量是不多的。据估计，太阳辐射因水汽的吸收可以减弱4-15％。所以大气因直接吸收太阳辐射能而引起的增温并不显著。大气中的主要气体是氮和氧，只有氧能微弱地吸收太阳辐射。在波长小于0.2微米处为一宽的吸收带，吸收能力较强；在0.69和0.76微米附近，各有一个窄吸收带，吸收能力较弱。

臭氧在大气中含量虽少，但对太阳辐射的吸收很强。

0.2-0.3微米为一强吸收带，使小于0.29微米的太阳辐射不能到达地面。在0.6微米附近又有一宽吸收带，吸收能力虽然不强，但因位于太阳辐射最强烈的辐射带里，吸收的太阳辐射还是相当多的。

二氧化碳对太阳辐射的吸收比较弱，仅对红外区4.3微米附近的辐射吸收较强，但这一区域的太阳辐射很微弱，被吸收后对整个太阳辐射影响不大。

此外，悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质，也能吸收一部分太阳辐射，但其量甚微。只有当大气中尘埃等杂质很多(如有沙暴、烟幕或浮尘)时，吸收才比较显著。

大气对太阳辐射的吸收是具有选择性的，因而使穿过大气的太阳辐射光谱变得极不规则；由于大气主要吸收物质(臭氧和水汽)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，因而吸收对太阳辐射的减弱作用不大。也就是说，大气直接吸收的太阳辐射并不多，特别是对于对流层大气来说。所以，太阳辐射不是大气主要的直接热源。

二、大气的散射和漫射：

太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，

都要发生散射。但散射并不象吸收那样把辐射能转变为热能，而只是改变辐射方向，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播开来。经过散射之后，有一部分太阳辐射就到不了地面。如果太阳辐射遇到的是直径比波长小的空气分子，则辐射的波长愈短，被散射愈厉害。其散射能力与波长的对比关系是：对于一定大小的分子来说，散射能力和波长的四次方成反比，这种散射是有选择性的。例如波长为0.7微米时的散射能力为1，波长为0.3微米时的散射能力就为30。因此，太阳辐射通过大气时，由于空气分子散射的结果，波长较短的光被散射得较多。雨后天晴，天空呈青兰色就是因为辐射中青兰色波长较短，容易被大气散射的缘故。如果太阳辐射遇到直径比波长大的质点，虽然也被散射，但这种散射是没有选择性的，即辐射的各种波长都同样被散射。如空气中存在较多的尘埃或雾粒，一定范围的长短波都被同样的散射，使天空呈灰白色的。有时为了区别有选择性的散射和没有选择性的散射，将前者称为散射，后者称为漫射。

三、大气的反射：

大气中云层和较大颗粒的埃尘能将太阳辐射中的一部分能

量反射到宇宙空间去。其中反射最明显的是云。不同的云量，不同的云状，云的不同厚度所发生的反射是不同的。高云平均反射25％，中云平均反射50％，低云平均反射65％，很

厚的云层反射可达90％。笼统地讲，云量反射平均达50～55％。

假设大气层顶的太阳辐射是100％。那么太阳辐射通过大气后发生散射、吸收和反射(反射云量反射表示)，向上散射占4％，大气吸收占21％,云量吸收占3％,云量反射占23％。到达地面的总辐射比到达大气上界的总辐射要少的多，因为大气内有尘埃水汽等会削弱太阳的辐射。

P26--P27 P30 P32 P33

3海陆热力性质差异及其对增温和冷却的影响？

P36答案：1反射率不同，在同样的太阳辐射强度下，海洋所吸收的太阳能多与陆地所吸收得太阳能，这是因为大陆面对太阳光的反射率大于水面。2透射能力不同，陆地所吸收的太阳能分布在很薄得地表面上，而海水所吸收的太阳能分布在较厚的水层中。3传递能量方式不同，陆地所获得的太阳能主要依靠传导向地下传播，而水还有其他更有效的方式，如波浪、洋流和对流作用。4比热容不同海面上有充分水源供应，以致蒸发量大，失热较多，这也是水温不易升高岩石和水的比热小于水的比热。大陆受热快，冷却也快，温度升降变化大。而海洋上温度升降缓慢4气温非绝热变化（5

种方式及特点）、气温绝热变化（干/湿绝热过程）、干绝热（泊松）方程

P36--P40

5位温和假相位温的概念

P41

6大气稳定度

P45--P52

补充问题：为何湿绝热直减率小于干绝热直减率？Rm的大小与什么有关系？如何通过Rm,Rd,R判断大气稳定度？

P40 P46

温度为20度在r=-0.1度/100m的大气中绝热上升或下沉500m后的温度是多少？这时气块周围的气层温度是多少？气层是否稳定？

上升：19.5

下沉：20.5

周围：15 25

不稳定稳定

第三章复习题

1根据饱和水汽压的概念及影响因素，分析有利于水汽产生