气象学与气候学

第一章引论

名词解释

1、气象：大气的物理现象（冷热，干湿，大气运动）

2、气候：多年天气的综合表现

3、天气：一定区域短时间内的大气状况及其变化的总称

4、气温垂直递减率：一般而言，高度每增加100m，气温则下降0.6℃，这称为

气温垂直递减率，也叫气温垂直梯度

5、大气污染：也叫空气污染，指由于人为或自然原因，导致空气中的有害物质

的浓度超过一定限度、维持一定的时间，直接或间接地对人类正常生活、动植物正常生长以及对气候和各类物品、材料造成危害的现象

6、标准大气压：指在纬度45°，0℃时，海平面的大气压，一般1个标准大气

压=760mmHg=1013.3HPa

问答题

1.何谓气象学？气候学？天气学？气候与天气有什么区别？

气象学是专门研究大气物理现象的一门学科；气候学是研究气候形成过程，描述各地区气候条件以及气候变迁及原因的一门学科；天气学是研究天气形成、变化规律、预测未来天气的一门学科。

天气是指某一地区短时间内大气状况的综合，而气候是指在各个气候因子的长期相互作用下，在某一个较长时间段内所表现出来的大量天气过程的综合。

2.大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用？

二氧化碳在大气中的垂直分布是从低到高逐渐减少的，其功能一是能吸收地面长波辐射，是低空大气变暖，二是具有“温室”作用；

臭氧主要分布在平流层，其功能一是吸收紫外线，保护地球上的生物不受其危害，二是增温，在高空形成一个暖区，影响气温的垂直分布；

水汽主要分布在对流层大气中，随高度升高而递减，水汽是大气变化的重要参与者，一能成云致雨，形成各种天气现象，二是善于吸收和放射长波辐射，加其三相变化有热量转化，所以对地面和空气的温度有一定影响

3.大气在垂直方向分为哪几层？分层原则？对流层和平流层的特征？

大气由低空到高空依次分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层；

分层原则：大气在垂直方向上的物理性质是有显著差异的，根据温度、成分、电荷、等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况进行分层；

对流层：①高度在平均12km以下；②一般情况下，气温随高度升高而降低；

③空气垂直对流运动显著；④气象要素水平分布不均匀；⑤天气现象复杂多

变；⑥从低到高有可以分为摩擦层、中层、上层

平流层：①高度从对流层顶到55km左右；②气温最初保持不变或微变，在大约30km以上，气温随高度增加而显著升高，形成一个暖层；③气流平稳，水平运动为主；③水汽、尘埃含量少，能见度好，多晴朗天气，偶尔有积雨云冲入

4.同温度下干湿空气那个重，为什么？虚温的意义和原理？

5.为什么城市地区二氧化碳浓度要高一些？

①城市是人口聚居地，人口密度大，且车辆多，释放的尾气多；②城市工厂

比较多，产生的废气多；③城市多高楼，空气流通不畅

第二章大气的热能和温度

名词解释

1、辐射：自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能

量的方式称为辐射，通过辐射传播的能量称为辐射能，也简称为辐射

2、辐射光谱曲线：根据一定温度下不同波长上该物体所放射出的辐射是通量密

度绘出的一条连续的曲线称为辐射光谱曲线

3、太阳常数（I。）：就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm

²面积内，1min内获得的太阳辐射能量，称为太阳常数

4、大气逆辐射：指大气辐射指向地面的部分

5、地面有效辐射：地面放射的辐射与地面吸收的大气逆辐射之差

6、辐射差额：物体收入辐射与支出辐射的差值

7、

8、热赤道：指连接每一条子午线上每个月最高温度的各点的一条线，热赤道上

的平均温度1月和7月均高于24℃，并在5°N至20°N之间移动

9、等温线：地面上气温相等的各点的连线

10、水平温度梯度：垂直于等温线，单位距离的温差

11、大气稳定度：指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势

和程度

12、干绝热直减率（γd）：干空气或未饱和的湿空气绝热上升单位距离时的温

度降低值

13、湿绝热直减率（γm）：湿空气或接近饱和的干空气绝热上升单位距离时

的温度降低值

思考题

1、太阳辐射和地气辐射的区别？

太阳辐射的能量主要集中在短波，地气辐射的能量主要集中在长波区域，所以太阳辐射又叫短波辐射，地气辐射又叫长波辐射

2、太阳辐射在大气中是如何被减弱的？

太阳辐射在穿过大气的过程中会被大气吸收、散射和反射。

大气会选择性的吸收太阳辐射，水汽对太阳辐射吸收最强的是红外区，吸收能力弱，氧的吸收主要在紫外区，吸收能力较弱，臭氧在紫外区和可见光区各有一个吸收带，而太阳辐射能主要集中在这个波段，所以臭氧吸收的太阳辐射很多，但总体来说，大气对天阳辐射的吸收减弱作用并不大。

大气对太阳辐射的散射作用主要是通过分子散射和粗粒散射，分子散射主要针对波长较短的部分，粗粒散射对各波长同等散射。

大气中云层和尘埃对太阳辐射都有反射作用，其中云的反射量最为显著，太阳辐射遇到云时被反射一部分或是大部分，云层越低、越厚，反射能力就越强。

综上所述，大气对太阳辐射的反射作用最强，散射次之，吸收最弱。

3、为什么说对流层的主要直接热源不是太阳而是地面？

因为大气中的大部分物质对长波辐射的吸收能力较强，对短波辐射的吸收能力较弱，而太阳辐射的能量主要集中在短波处，地面辐射的能量主要在长波波段，所以大气直接从太阳辐射中吸收的能量不多，反而从地面辐射中吸收的能量更多，所以大气的直接热源是地面辐射而不是太阳辐射。

4、分子散射和粗粒散射有何差异？

分子散射指太阳辐射遇到直径比波长小的分子，则辐射的波长越短，散射能力越强，比如雨后天晴，天空呈青蓝色，就是因为太阳辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射的原因；

粗粒散射指太阳辐射遇到的直径比波长大一些的质点时，辐射的各种波长都同样的被散射，例如当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。

5、到达地面的太阳辐射是怎样一种情况？总辐射的分布怎么样？

到达地面的太阳辐射有两部分：一是太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射：一是经过散射后自天空投射到地面的，称为散射辐射，两者之和称为总辐射。

总辐射的分布，就一天当中来说，中午最大，早晚最小；就纬度来说，一般