第一节 大气的组成和热能

　　1、什么是干洁空气？（P82）

　　通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体称为干洁空气，简称干空气。

　　2、什么是一个大气压？（P86）

　　气象学把温度为0℃、纬度为45°的海平面气压作为标准大气压，称为1个大气压，相当于1013.25 hPa。

　　3、气压随高度的变化与气温和气压条件的关系。(P87)

　　气压随高度的实际变化与气温和气压条件有关。

　　从下表3-3可以看出：

　　①在气压相同条件下，气柱温度愈高单位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈小，即暖区气压垂直梯度比冷区小；

　　②在相同气温下，气压愈高单位气压高度差愈小，气压垂直梯度愈大。

　　因此，地面高气压区，气压随海拔上升而很快降低，上空往往出现高空低压。地面暖区气压常比周围低，而高空气压往往比同高度的邻区高；地面冷区气压常比周围高，而高空气压往往比周围低。

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　　4、什么是“标准大气”？（P90）

　　人们根据高空探测数据和理论，规定了一种特性随高度平均分布的大气模式，称为“标准大气”或“参考大气”。标准大气模式假定空气是干燥的，在86km以下是均匀混合物，平均摩尔质量为28.9644kg/kmol，且处于静力学平衡和水平成层分布。

　　5、太阳辐射能由哪些组成？（P91）

　　太阳辐射能主要是波长在0.4一0. 76 um的可见光，约占总能量的50%；其次是波长大于0.76 um的红外辐射，约占总辐射能的43%；波长小于0.4 um的紫外辐射约占7%。

　　6、什么是太阳辐射强度？（P91）

　　表示太阳辐射能强弱的物理量，即单位时间内垂直投射在单位面积上的太阳辐射能，称为太阳辐射强度。

　　7、什么是太阳常数？（P91）

　　在日地平均距离（D= 1.496×108 km）上，大气顶界垂直于太阳光线的单位面积上每分钟接受的太阳辐射称为太阳常数（用S0表示）。

　　8、为什么天空有时候是蔚蓝色的，有时候又是灰白色的？（必考）（P91-92）

　　散射和反射作用受云层厚度、水汽含量、大气悬浮微粒粒径和含量的影响很大。晴空时起散射作用的主要是空气分子，波长较短的蓝紫光被散射，使天空呈蔚蓝色；阴天或大气尘埃较多时起散射作用的主要是大气悬浮微粒，散射光长短波混合，天空呈灰白色。

　　9、到达地面的太阳辐射包括哪些？什么是散射辐射？什么是总辐射？（P92）

　　（1）经大气削弱后到达地面的太阳辐射包括两部分：

　　一是直接辐射，二是散射辐射。

　　（2）经大气散射后到大地面部分的太阳辐射，称为散射辐射。

　　（3）直接辐射和散射辐射之和即是太阳辐射总量，称为总辐射。

　　10、总辐射的日变化和年变化是什么？（P92）

　　总辐射有明显的日变化和年变化。

　　一天之内，夜间总辐射为零，日出后逐渐增加，正午达最大值，午后逐渐减小。但云的影响可改变正常的日变化。

　　一年之内，夏季总辐射最大，冬季最小。总辐射的纬度分布，一般是纬度愈低总辐射愈大；纬度愈高总辐射愈小。因为赤道附近多云，总辐射最大值并不出现在赤道，而是出现在20°N附近。

　　11、什么是“大气窗”？（P93）

　　波长为8.5一12 um的辐射称为“大气窗”。

　　12、什么是大气辐射？什么是大气逆辐射？（P94）

　　（1）大气获得热能后依据本身温度向外辐射，称为大气辐射。

　　（2）大气辐射中一部分向下投向地面，即是大气逆辐射。

　　13、什么是“花房效应”（即温室效应）？（P96-97）

　　大气逆辐射的存在使地面实际损失的热量略少于以长波辐射放出的热量，因而地面得以保持一定的温暖程度。这种保温作用，通常称为“花房效应”或“温室效应”。

　　14、为什么气温下午2时最高，日出前后气温最低？（思考题）（必考）（P96-97）

　　①大气主要因吸收地面长波辐射而增温，地面辐射又取决于地表面吸收并储存的太阳辐射量。太阳辐射有日变化，气温也相应出现日变化特征。正午太阳高度角最大时太阳辐射最强，但地面储存的热量传给大气需要一个过程，所以气温最高值不出现在正午而是在午后2时前后。

　　②其后，太阳辐射逐渐减弱，地面温度和气温也逐渐下降。清晨日出前地面储存热量减至最少，所以一日之内气温最低值出现在日出前后。日出时间随纬度和季节不同，因而最低温度出现时间也不同。日出后太阳辐射加强，地面储存热量又开始增加，气温也相应回升。

　　15、全球气温水平分布的特点。（P98）

　　①由于太阳辐射量随纬度变化，等温线分布的总趋势大致与纬圈平行。

　　（北半球1月等温线比7月等温线密集，表明冬季南北温差大，夏季南北温差小。南半球也有冬夏气温差别，但季节与北半球相反。）

　　②同纬度夏季海面气温低于陆面，冬季海面气温高于陆地，等温线发生弯曲。

　　（南半球因海洋面积较大，等温线较平直；北半球海陆分布复杂，等温线走向曲折，甚至变为封闭曲线，形成温暖或寒冷中心，亚欧大陆和北太平洋上表现得最清楚。）

　　③洋流对海面气温的分布有很大影响。

　　（1月太平洋和大西洋北部等温线向北极方向突出，表明黑潮和墨西哥湾暖流具有强大的增温作用，南半球因受秘鲁寒流和本格拉寒流影响，等温线突向赤道方向。7月寒流影响最显著，北半球等温线沿非洲和北美西岸转向南突出，南半球等温线在非洲和南美西安向北突出。）

　　④近赤道地区有一个高温带，月平均温度冬、夏均高于24℃，称为热赤道。

　　（热赤道平均位于5-10°N。冬季在赤道附近或南半球大陆上，夏季则北移到20°N左右。）

　　⑤南半球无论冬、夏，最低气温都出现在南极；北半球最低气温夏季出现在极地，冬季出现在高纬大陆。

　　（俄罗斯的维尔霍扬克和奥伊米亚康分别为-69.8℃和-73℃，被称为寒极。最高温度北半球夏季出现在低纬大陆上，如20°N-30°N的撒哈拉、阿拉伯半岛、加利福尼亚等地。世界绝对最高温度出现在索马里境内，为63℃。由此可见，地球表面气温的变化范围在-90℃-63℃之间。）

　　第二节 大气水分与降水

　　1、空气中水汽含量与温度的关系？（P102）

　　空气中水汽含量与温度关系密切。温度一定时，单位体积空气中容纳的水汽量有一定的限度，达到这个限度，空气呈饱和状态，称为饱和空气。饱和空气的水汽压，称为饱和水汽压(E)，也叫最大水汽压，超过这个限度水汽就开始凝结。饱和水汽压随温度升高而增大。若没有达到饱和水汽压，则可以用降温和增加水汽的方法达到饱和水汽压。

　　2、简述露点温度。（P103）

　　一定质量的湿空气，若气压保持不变而令其冷却，则饱和水汽压E随温度降低而减小。当E=e时，空气达到饱和。湿空气等压降温达到饱和的温度就是露点温Td ，简称露点。 露点完全由空气的水汽压决定，气压一定时它是等压冷却过程的保守量。空气一般未饱和，故露点常比气温低。空气饱和时露点和气温相等。根据露点差即气温T和露点Td之差，可大致判断空气的饱和程度。饱和空气T-Td=0;未饱和空气T-Td>0；T-Td差值越大说明相对湿度越低。气温降低到露点是水汽凝结的必要条件。

　　3、大气降温的过程包括哪四种？（P105-106）

　　①绝热冷却：

　　空气上升时，气压随高度升高而降低，因绝热膨胀而冷却，可使气温迅速降低，在较短时间内引起凝结现象，形成中雨或大雨。空气上升愈快冷却也愈快，凝结过程也愈强烈。这种绝热冷却是引起水汽凝结或凝华的最重要的过程，大气中很多凝结现象是绝热冷却的产物。

　　②辐射冷却：

　　地球表面或大气系统在接受辐射小于自身发射辐射的情况下所产生的温度降低的过程，称为辐射冷却。空气本身因向外放散热量而冷却。近地面夜间除空气本身的辐射冷却外，还受到地面辐射冷却的作用，使气温不断降低。如水汽较充沛，就会发生凝结。辐射冷却过程一般较缓慢，水汽凝结量不多，只能形成露、霜、雾、层状云或小雨。

　　③平流冷却：

　　由冷空气或暖空气的水平运动所造成的地面或近地气层的降温,称为平流冷却。较暖的空气经过冷地面，由于不断把热量传给冷的地表造成空气本身冷却。如果暖空气与冷地表温度相差较大，暖空气温度降低至露点或露点以下时，就可能产生凝结。 ④混合冷却：

　　交替使用的自然冷却和强迫冷却来带走热量的冷却方法，称为混合冷却。温度相差较大且接近饱和的两团空气混合时，混合后气团的平均水汽压可能比混合前气团的饱和水汽压大，多余的水汽就会凝结。

　　4、云滴增长的两个过程。（P110-111）

　　①云滴凝结（凝华）增长：

　　在云的发展阶段，云体上绝热冷却，或不断有水汽输入，使云滴周围的实际水汽压大于其饱和水汽压，云滴就会因水汽凝结或凝华而逐渐增大。当水滴和冰晶共存时，在温度相同条件下，由于冰面饱和水汽压小于水面饱和水汽压，水滴将不断蒸发变小，而冰晶则不断凝华增大，这种过程称为冰晶效应（如图3-16）；大小或冷暖不同的水滴在云中 共存时，也会因饱和水汽压不同而使小或暖的水滴不断蒸发变小，大或冷的水滴不断凝结增大。

　　②云滴的冲并增长：

　　云滴大小不同，相应具有不同的运动速度。云滴下降时，个体大的降落快，个体小的降落慢，于是大云滴将“追上”小云滴，碰撞合并成为更大的云滴。

　　云滴增大，横截面积变大，下降过程中又能冲并更多的小云滴。云中含水量愈大，云滴大小愈不均匀，相互冲并增大愈迅速。低纬度地区云中出现冰水共存机会不多，所以对气温>0℃的暖云降水而言，云滴冲并增大显得尤为重要。

　　5、影响饱和水汽压的因素。（思考题）

　　①蒸发面的温度：

　　饱和水汽压随温度的升高而按指数规律迅速增大。

　　②蒸发面的性质（水面、冰面、溶液面）：

　　a.冰面和过冷却水面的饱和水汽压仍随温度升高而按指数规律变化。

　　b.溶液面的饱和水汽压小于纯水面的饱和水汽压；溶液浓度越大，饱和水汽压越小。 ③蒸发面的形状（平面、凹面、凸面）：

　　a.温度相同时，凸面的饱和水汽压最大，平面次之，凹面最小。

　　b.凸面的曲率越大，饱和水汽压愈大；凹面的曲率愈大，饱和水汽压愈小。

　　c.大水滴曲率小，饱和水汽压小；小水滴曲率大，饱和水气压大；从而出现大水滴“吞并”小水滴现象。

　　6、降水的类型有哪些？（P111-112）

　　有四种：①对流雨 ②地形雨 ③锋面（气旋）雨 ④台风雨

　　7、台风的形成条件有哪些？台风形成的地区？台风影响我国的情况？台风的结构包括什么？

　　（1）台风形成的（必要）条件：

　　①要有广阔的高温洋面。

　　海水温度要高于26.5℃，而且深度要有60米深。台风需要消耗的巨大的能量只有广阔的热带海洋释放出的潜热才能供应。另外，台风周围旋转的强风，会引起中心附近60米深的海水发生翻腾，为了确保海水翻腾中海面温度始终高于26.5℃，暖水层的厚度必须达60米。

　　②要有合适的流场。

　　台风的形成需要强烈的上升运动。合适的流场（如东风波，赤道辐合带）易产生热带弱气旋，热带弱气旋气压中间低外围高，促使气流不断向气旋中心辐合并作上升运动；上升过程中水汽凝结释放出巨大的潜热，形成暖心补给台风能量，并使上升运动越来越强。

　　③要有足够大的地转偏向力。

　　如果辐合气流直达气旋中心发生空气堆积阻塞，则台风不能形成。足够大的地转偏向力使辐合气流很难直接流进低气压中心，而是沿着中心旋转，使气旋性环流加强。赤道的地转偏向力为零，向两极逐渐增大，故台风发生地点大约离开赤道5个纬距以上，在5-20度之间。

　　④气流铅直切变要小，即高低空风向风速相差不大。

　　如果高低空风速相差过大，潜热会迅速平流出去，不利于台风暖心形成和维持。纬度大于20度的地区，高层风很大，不利于增暖，台风不易出现。