基本气象要素
第三节气象基本要素
第三节气象基本要素气象基本要素是指描述大气中各种物理性质的量测性指标，也是气象学的基础。
常见的气象基本要素包括温度、湿度、压力、风速和风向、降水和能见度等。
温度是气象中最基本的要素之一，用来衡量大气分子的热运动程度。
常见的温度单位有摄氏度、华氏度和开尔文。
温度数据对气象预报、农业、旅游、交通等方面具有重要意义。
湿度是空气中水汽含量多少的衡量指标，包括相对湿度和绝对湿度两种定义。
相对湿度指在其中一温度下，空气中所含水汽的实际含量与该温度下空气中所能容纳的最大水汽含量之比。
绝对湿度指在一定体积内所含水汽的质量。
湿度对气象、环境、农业、建筑等领域都有重要影响。
压力是空气分子对单位面积上的推力。
常见的压力单位有帕斯卡、毫巴和英寸汞柱等。
气压是天气变化的重要指标，通过气压的变化可以推测天气的变化趋势。
风速是衡量风的强度和速度的指标。
常用的风速单位有米/秒、千米/小时和节。
风速的变化对于气象和航海等领域具有重要意义，可以预测风向、气流、气候的变化。
风向指的是风吹来的方向。
风向的测量通常用8个主要方向表示，即东、南、西、北、东南、西南、西北和东北。
风向与气象预报、航海、农业等有着密切的关系。
降水是大气中水蒸气由气态转为液态或固态形式下降到地面的过程。
降水形式包括雨、雪、雾、露、霜等。
降水的变化对于气象、水文、农业等方面有重要影响。
能见度指的是能够看到并认识地平线和天空特征的最大距离，它是反映大气透明度的量度指标。
能见度对于交通、航海、气象预报等方面非常重要。
以上就是常见的气象基本要素。
通过对这些要素的测量和分析，可以对气象变化进行预测，了解大气环境的特征和行为，对人类社会的生产生活和环境保护有重要意义。
第二节基本气象要素
Aviation meteorology by: xieqian
4
一、气 温
1.气温的概念 2.气温变化的基本方式 3.气温的时空变化
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Aviation meteorology by: xieqian
5
1.气温的概念
表示空气冷热程度的物理量 是空气分子平均动能大小的宏观表现
摄氏温标(°C) 华氏温标(°F) 绝对温标(°K)
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1.气压随高度的变化
气压总是随高度而降低的
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静力方程
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3.气压与高度
气压式高度表:空盒气压表,只是把气压刻度 根据标准大气中的压高关系换成 了高度刻度,只要高度表所在高度 的气压不变,指针位置不变,所指 示的高度就是标准大气中与该气 压值对应的高度
气压高度:气压式高度表所显示的高度
2
第一章 大气的状态其运动
第一节 大气的成分及结构 第二节 基本气象要素 第三节 空气的水平运动 第四节 空气的垂直运动
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3
第二节 基本气象要素
一．气温 二．气压 三．湿度 四．密度 五．基本气象要素与飞行
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气象要素
气象要素的特征、 气象要素的特征、变化和分布
表示大气中物理现象和物理变化过程 的物理量，统称为气象要素。 的物理量，统称为气象要素。例如气 气压、湿度、 降水量、 温、气压、湿度、风、云、降水量、 能见度、日照、辐射等。 能见度、日照、辐射等。气象要素表 征着大气的宏观物理状态， 征着大气的宏观物理状态，是大气科 学研究的基础。 学研究的基础。
北半球中高纬度气温的季节变化
Monthly variations in net radiation and average monthly temperature for Albuquerque, USA (Albuquerque, USA - 35° North, 107° West ) ° °
Monthly variations in net radiation and average monthly temperature for Fairbanks, USA (Fairbanks, USA - 65° North, 148° West )
四、气温的空间变化
热带地区温度高， 热带地区温度高，中高纬度地区温度低 夏季海洋比陆地温度低， 夏季海洋比陆地温度低，冬季海洋比陆地温度高 海洋上温度分布相对均匀 由于下垫面的不均匀， 由于下垫面的不均匀，形成了许多的冷暖中心 西伯利亚、格陵兰等是冷中心；澳大利亚、 （如：西伯利亚、格陵兰等是冷中心；澳大利亚、 非洲等地形成暖中心） 非洲等地形成暖中心） 山脉南麓气温高， 山脉南麓气温高，北麓气温低
α
α
vh
cold
T2 T3 T4
cold warm
warm
如果风向与水平温度梯度 的交角小于90 暖平流 的交角小于 0→暖平流
vh
气象专业名词
气象专业名词气象学是一门研究大气现象的学科，涉及到许多专业名词。
这些名词可以按照不同的类别进行划分，以便更好地理解和学习气象学知识。
一、气象要素气象要素是指描述大气状态和变化的基本量。
其中，温度、湿度、气压、风速和降水量是最基本的气象要素。
温度是指空气分子的平均动能，通常用摄氏度或华氏度来表示。
湿度是指空气中水蒸气的含量，通常用相对湿度来表示。
气压是指空气对地面的压力，通常用帕斯卡或毫巴来表示。
风速是指空气运动的速度，通常用米每秒来表示。
降水量是指单位时间内降水的量，通常用毫米或英寸来表示。
二、气象现象气象现象是指大气中出现的各种现象，如气旋、台风、龙卷风、雷暴等。
其中，气旋是指大气中的低压系统，通常伴随着阴雨天气。
台风是指热带海洋上形成的强烈气旋，通常伴随着强风暴雨。
龙卷风是指强烈的旋转气流，通常伴随着破坏性的风暴。
雷暴是指大气中的电荷分布不均所引起的闪电和雷声。
三、气象预报气象预报是指根据气象观测资料和气象模型预测未来天气的过程。
其中，天气预报是指对未来24小时内天气的预测，通常包括温度、湿度、气压、风速和降水量等要素。
气象预警是指对可能出现的强降水、强风、雷暴等天气灾害进行预警，以便人们采取相应的措施。
四、气象仪器气象仪器是指用于测量气象要素的各种仪器。
其中，温度计是用于测量温度的仪器，通常有水银温度计和电子温度计两种。
湿度计是用于测量湿度的仪器，通常有干湿球湿度计和电子湿度计两种。
气压计是用于测量气压的仪器，通常有水银气压计和气压计两种。
风速计是用于测量风速的仪器，通常有风速杆和风速计两种。
降水计是用于测量降水量的仪器，通常有雨量计和雪深计两种。
以上是气象学中的一些基本名词，它们构成了气象学的基础知识。
在学习气象学的过程中，我们需要熟练掌握这些名词的含义和用法，以便更好地理解和应用气象学知识。
第 三 节 基本气象要素
气压与 高度关 系
气压表：根据气压随高度变化原理可以表示飞机相对高度的高低
气压突变会影响高度测量的精确性
思考题：
1.相对湿度，是指： A.空气中水汽含量与饱和水汽含量的百分比 B.空气中水汽压与饱和水汽压的百分比 C.空气中水分占空气总量的百分比 答案：B
思考题：
2.空气中容纳水汽的数量随气温变化，气温越高，则： A.可以容纳的水汽就越少 B.可以容纳的水汽就越多 C.当空气不能再容纳更多的水汽时，温度就会变化 答案：B
气象要素
表示大气状态的物理量和物理现象通称为气象要素。 气温、气压、湿度等物理量是气象要素，风、云、降水等天气现 象也是气象要素
三大气象要素
气温 空气湿度
气压
三种温标
气体状态方程
P =ρRT
ρ为空气密度 R 气体常数
• 空气密度与气压成正比 • 空气密度与气温成反比
水汽含量越大空气密度越小
气温对飞行的影响
相对湿度的物理意义
相对湿度的大小直接 反映了空气距离饱和 状态的程度（ 空气的 潮湿程度）
影响相对湿度的因素
相对湿度的大小取 决于两个因素： 空气中的水汽含量 和温度
露点：
当空气中水汽含量不变且气压一定时，气温降低到使空 气达到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点。
气压
标准大气压 = 101.325kPa
气温对升限的影响：气温升高，所有飞机升限减小 气温对滑跑距离的影响：气温升高，滑跑距离增长 气温对最大平飞速度的影响：气温升高，最大平飞速度减小(推力小) 气温对飞机载重的影响：气温升高，飞机载重减小
空气湿度
空气湿度:用来量度空气中水汽含量多少或空气 干燥潮湿程度的物理量。
表示方法：相对湿度、露点
航空气象1 基本气象要素
温度（C）
－30
－25
－20
－15
－10
－5
0
5
10
15
20
25
30
E（hPa）
0.5
0.8
1.3
1.9
2.9
4.2
6.1
8.7
12.3
17.0
23.4
31.7
42.4
相对湿度的物理意义
• 相对湿度的大小直接反映了空气距离 饱和状态的程度（ 空气的潮湿程度） • 相对湿度的大小取决于两个因素： 空气中的水汽含量和温度
2.露点（td）
当空气中水汽含量不变且气压一 定时，气温降低到使空气达到饱 和时的温度，称为露点温度，简 称露点。
3.气温露点差（t-td）
• 气温减去露点就是气温露点差
• 气温露点差表示了空气的干燥潮湿程度
• 气温露点差越小，空气越潮湿。
（二）空气湿度的变化
1.空气中水汽含量的变化 白天大于晚上，夏季大于冬季 2.空气饱和程度的变化 早晨大午后小，冬季大夏季小
0.76
0.69ห้องสมุดไป่ตู้
0.62
0.56
0.48
0.47
0.41
0.38
0.33
实际大气中的温度变化
• 当气块作水平运动或静止不动时， 非绝热变化是主要的， • 当气块作垂直运动时，绝热变化 是主要的。
（三）局地气温的变化
１.局地气温的周期变化 日较差 --- 一日中气温最高值与最 低值之差 年较差 --- 最热月的平均温度与最 冷月的平均温度之差
三、空 气 湿 度
空气湿度就是用来量度空气中水 汽含量多少或空气干燥潮湿程度 的物理量。
气象要素及其测量
气象要素及其测量气象是大自然中一种重要的自然现象，涉及到各种气象要素的变化。
气象要素是指气象现象中的基本物理量，常用来描述大气状态和变化。
了解和测量气象要素对于预测天气、研究气候变化以及环境保护等方面至关重要。
本文将介绍几种常见的气象要素及其测量方法。
一、温度温度是气象要素中最常见的一个，用来描述空气的热力状态。
温度的测量通常使用温度计或温度传感器进行，常见的温度单位是摄氏度（℃）和华氏度（℉）。
温度计的测量原理是根据物质的热胀冷缩特性来确定温度，广泛应用于气象观测站、气象卫星等。
二、湿度湿度是指空气中水蒸气的含量，也是气象中的重要要素之一。
湿度的测量常用湿度计进行，湿度通常用相对湿度百分比表示。
相对湿度是指单位空气中所含水蒸气的实际含量与饱和含量之比，测量湿度对于预测降雨、确定天气条件非常重要。
三、气压气压是指空气对单位面积的压力，是气象中的另一个重要要素。
气压的测量通常用普通气压计或数字气压计进行，单位通常使用帕斯卡（Pa）或百帕（hPa）。
气压的变化对于推测天气情况有很大的参考价值，也是天气预报中的重要参考因素。
四、风速和风向风速和风向是描述空气运动情况的重要要素，对于了解大气环流、天气形成及风能利用等领域具有重要意义。
风速的测量通常用风速计进行，常用的风速单位是米每秒（m/s）或千米每小时（km/h）。
风向的测量通常使用风向标或风向传感器，常用的风向表示方法有方位角度或方位名称。
五、降水量降水量是指单位面积内某段时间内降落在地表的水的总量，也是气象要素的重要指标之一。
降水量的测量常用雨量计或降水量传感器进行，常用的降水量单位是毫米（mm）。
降水量的测量对于了解降水的分布规律、水文循环等具有重要意义。
六、辐射辐射是指太阳光或地球辐射通过空气传送到地球表面的能量。
辐射的测量通常使用辐射计进行，常用的辐射单位有瓦特每平方米（W/m²）或千焦耳每平方厘米（kJ/cm²）。
辐射的测量对于研究气候变化、太阳能利用等具有重要意义。
基本气象要素
基本气象要素气象要素（meteorological element）表示大气状态的物理量和物理现象通称为气象要素。
主要有：气温、气压、风、湿度、云、降水、蒸发、能见度、辐射、日照以及各种天气现象。
（一）气温气温: 是表示空气冷热程度的物理量。
它实质上是空气分子运动的平均动能。
我国常用摄氏度，英美等国常用华氏温度，而理论工作常用绝对稳定。
摄氏度与华氏度的换算：F=9/5C+32 C=5/9(F-32)一般生活中所说的气温是气象观测所用的百叶箱中离地面1.5米高处的温度。
气温的分布1、等温线世界各地冷热不同，气温的分布有很大差别。
通常用等温线来表示气温的水平分布。
在同一条等温线上，各点的气温相等。
①等温线疏---气温差别小②等温线密---气温差别大2、气温的分布规律及原因①低纬度气温高，高纬度气温低。
（因为随着纬度的升高，地面获得的太阳光照逐渐减少）②同纬度地带，夏季陆地气温高，海洋气温低；冬季相反（由于海陆的物理性质不同造成的，陆地吸热快，放热也快，海洋吸热慢，放热也慢，因此，吸收（或放出）同样的热量，陆地和海洋的温度不一样，因此，海陆上空大气的温度也不一样。
③在山地，气温随海拔升高而降低。
大致每升高100米，气温约下降0.6℃。
气温的变化特征气温的变化→分子动能的变化→空气内能的变化日平均气温：一天中观测气温的平均值。
月平均气温：一月内各日平均气温的平均值。
年平均气温：一年内各月平均气温的平均值。
1、气温的时间变化规律日变化：最高温出现在午后2时，最低温出现在日出前后。
年变化：热带气温年变化小，温带寒带气温年变化大。
北半球（陆地）七月平均气温最高，一月平均气温最低。
气温变化的基本方式1.气温的非绝热变化非非绝热变化：指空气块通过与外界的热量交换而产生的温度变化。
变化的方式主要有：辐射、乱流、水相变化、传导。
辐射：指物体以电磁波的形式向外放射热量的方式。
（空气块之间、地气之间、云之间大气层白天由于太阳辐射而增温，夜间由于向外放出辐射而降温）乱流：空气无规则的小范围涡旋运动，乱流使空气微团产生混合，气块间热量也随之得到交换。
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传导的概念
传导： 依靠分子的热运动将热量从 高温物体直接传递给低温 物体的现象
2.气温的绝热变化
绝热变化： 空气块与外界没有 热量交换，仅由于 其自身内能增减而 引起的温度变化。
绝热变化过程
绝热变化过程有两种情况 （1）干绝热过程
（2）湿绝热过程
干绝热过程
•在绝热过程中，如果气块内部没有 水相的变化，叫干绝热过程（ 即干 空气或未饱和空气的绝热过程） •干绝热直减率 γd≈1℃/100m
三、空 气 湿 度
空气湿度就是用来量度空气中水 汽含量多少或空气干燥潮湿程度 的物理量。
（一）常用的湿度表示方法
• 1.相对湿度 • 2.露点（td） • 3.气温露点差（t-td）
1.相对湿度
相对湿度定义为空气中的实际水 汽压与同温度下的饱和水汽压的 百分比，即 ƒ=e/E×100%
不同温度下的饱和水气压
主要内容
（一）气压随高度的变化 （二）航空上常用的几种气压 （三）气压与高度 （四）气压的水平分布特点 ——水平气压场
（一）气压随高度的变化
• 静力学方程 dp=-ρgdz
• 气压总是随高度而降低的 • 高度越高，气压随高度降低得越慢
（二）航空上常用的几种气压
• • • • 本站气压 修正海平面气压 场面气压 标准海平面气压
4.标准海平面气压
• 大气处于标准状态下的海平面气 压称为标准海平面气压 • 标准海平面气压值为1013.25hPa 或760mmHg
（三）气压与高度
1、飞机上常用的测高方法及特点 2、飞行中常用的气压高度
飞机上常用的测高方法及特点
• 无线电高度表测高 较精确地测得飞机距地表的距离 • 气压式高度表测高 根据气压随高度 变化原理可以表 示飞机相对高度 的高低。
干 绝 热 过 程
湿绝热过程
•在绝热过程中，如果气块内部存在 水相变化，叫湿绝热过程 •湿绝热直减率，用γm表示 γm= 0.4～0.7℃/100m
不同温度、气压下的γm值（℃/100m）
t
γm
-20 0.86
-10 0.76
0 0.63
10 0.54
20 0.44
p 1000
700
500
0.81
（一）气温的概念
气温：
是表示空气冷热程度的物理量 它实质上是空气分子平均动能 大小的宏观表现
三种温标的关系
摄氏度与华氏度的换算：
9 F C 32 5
5 C ( F 32) 9
（二）气温变化的基本方式
• 1.气温的非绝热变化 • 2.气温的绝热变化
1.气温的非绝热变化
非绝热变化： 指空气块通过与外界的热量交换 而产生的温度变化
四、基本气象要素与飞行
（一）气体状态方程 （二）基本气象要素变化对空气 密度的影响 （三）密度高度 （四）基本气象要素变化对飞行 的影响
（一）气体状态方程
实际大气常用的状态方程
P=ρR比T ρ为空气密度 R比是比气体常数
（二）基本气象要素变化对 空气密度的影响
• 空气密度与气压成正比 • 空气密度与气温成反比 • 水汽含量越大空气密度越小
湿度对飞行的影响
• 由于湿度高空气的密度小，所以飞机起 飞滑跑距离增长，爬升率下降，着陆速 度增大，载重量减小。
（三）密度高度
• 密度高度是指飞行高度上的实际 空气密度在标准大气中所对应的 高度 • 低密度高度能增加飞机操纵的效 率，而高密度高度则降低飞机操 纵的效率。
（四）基本气象要素变化对飞行 的影响 1.对高度表指示的影响 2.对空速表指示的影响 3.对飞机飞行性能的影响
水平气压场常见的基本形式 • • • • • 低压 低压槽（槽线） 高压 高压脊（脊线） 鞍形气压区
图1-10 水平气压场的基本形式
天气图实例
水平气压梯度
• 大小：Gn= -ΔP/ΔN
• 方向：垂直于等压线，从高压指 向低压。
水平气压梯度
水平气压梯度的识别
• 在天气图上，等压线越密 的地方，气压梯度越大
1.本站气压
• 本站气压是指气象台气压表直接 测得的气压 • 由于各测站所处地理位置及海拨 高度不同，本站气压常有较大差 异。
2.修正海平面气压
• 修正海平面气压是由本站气压推算 到同一地点海平面高度上的气压值 • 海拨高度大于1500米的测站不推算 修正海平面气压
3.场 面 气 压
• 场面气压指着陆区（跑道入口端） 最高点的气压 • 场面气压是由本站气压推算出来 的
2.露点（td）
当空气中水汽含量不变且气压一 定时，气温降低到使空气达到饱 和时的温度，称为露点温度，简 称露点。
3.气温露点差（t-td）
• 气温减去露点就是气温露点差
• 气温露点差表示了空气的干燥潮湿程度
• 气温露点差越小，空气越潮湿。
（二）空气湿度的变化
1.空气中水汽含量的变化 白天大于晚上，夏季大于冬季 2.空气饱和程度的变化 早晨大午后小，冬季大夏季小
复 习 与 思 考 题
1. 说明 、 、 d 、 m 的物理含意 2. 飞机按气压式高度表指示的一定高 度飞行，在飞向高压区时，其实际 高度如何变化？飞向低压区时情况 又如何？
1.对高度表指示的影响
• 气压对高度表指示的影响 • 温度对高度表指示的影响 • 垂直运动对高度表指示的影响
气压误差示意图
温度误差示意图
2.对空速表指示的影响
• 空气密度对空速表指示的影响 • 温度对空速表指示的影响
3. 对飞机飞行性能的影响
• 实际大气密度大于标准大气密度时 ，飞 机飞行性能变好 。
飞行中常用的气压高度
1. 场面气压高度（QFE） 2. 标准海平面气压高度（QNE） 3. 修正海平面气压高度（QNH）
1.场面气压高度（QFE）
• 飞机相对于起飞或着陆机场跑道 的高度 • 按场压来拔正气压式高度表
用场面气压设定高度表
2.标准海平面气压高度（QNE）
• 指相对于标准海平面（气压为 760mmHg或1013.25hPa）的高度
温度（C）
－30
－25
－20
－15
－10
－5
0
5
10
15
20
25
30
E（hPa）
0.5
0.8
1.3
1.9
2.9
4.2
6.1
8.7
12.3
17.0
23.4
31.7
42.4
相对湿度的物理意义
• 相对湿度的大小直接反映了空气距离 饱和状态的程度（ 空气的潮湿程度） • 相对湿度的大小取决于两个因素： 空气中的水汽含量和温度
0.76
0.69
0.62
0.56
0.48
0.47
0.41
0.38
0.33
实际大气中的温度变化
• 当气块作水平运动或静止不动时， 非绝热变化是主要的， • 当气块作垂直运动时，绝热变化 是主要的。
（三）局地气温的变化
１.局地气温的周期变化 日较差---一日中气温最高值与最 低值之差 年较差---最热月的平均温度与最 冷月的平均温度之差
非绝热变化的方式
• 主要有以下几种： （1） 辐射 （2）乱流 （3）水相变化 （4）传导
辐射的概念 辐射： 指物体以电磁波的形式 向外放射热量的方式
乱流的概念
乱流： 空气无规则的小范围涡旋运动， 乱流使空气微团产生混合，气 块间热量也随之得到交换。
水 相 变 化
水相变化： 指水的状态变化，水通过相变 释放热量或吸收热量， 引起气 温变化。
• 飞机在航线上飞行 时使用
3.修正海平面气压高度（QNH）
高度表指示高度减去机场标高就 等于飞机距机场跑道面的高度
图1-9 各种气压高度示意图
（四）水平气压场
1. 水平气压场定义 2. 水平气压场常见的基本形式 3. 水平气压梯度
水平气压场
• 水平气压场指某一水平面上的气压分布
• 将海拔高度在1500m以下的各气象观测 站推算出的海平面气压填在一张图上， 绘出等压线，则可显示海平面上的气压 分布
第一章 大气的状态及其运动
第二节 基本气象要素
ห้องสมุดไป่ตู้
气象要素
• 表示大气状态的物理量和物理现象通称为 气象要素。 • 气温、气压、湿度等物理量是气象要素， 风、云、降水等天气现象也是气象要素
主要内容
一、气温 二、气压 三、空气湿度 四、基本气象要素与飞行
一、气 温
（一）气温的概念 （二）气温变化的基本方式 （三）局地气温的变化
图1-6 北京十月份气温平均日变化
图1-7 北京、广州气温的年变化
２.局地气温的非周期变化
• 由于大规模冷暖空气运动和阴雨天气的 影响 而产生的温度变化，没有周期性。
二、气
压
气压即大气压强，是指与 大气相接触的面上，空气 分子作用在每单位面积上 的力
气压的单位
• 百帕：hPa • 毫米汞柱：mmHg • 英寸：inches 1个大气压 = 1013.25 hPa = 760 mmHg = 29.92 inches