发布时间 : 星期三 文章气象学与气候学更新完毕开始阅读
第一章 引论
1、气候学：专门研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，并直接或间接用之于指导生产实践为人类服务的科学。 研究内容：
①把大气作为研究的物质客体来探讨其特性和状态，如大气的组成、范围、结构、温度、湿度、压强密度等；
②研究导致大气现象发生，发展的能量来源，性质及其转化；
③研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发生、发展和变化的规律 ④探讨如何应用这些规律，通过一定的措施，为预测和改善大气环境服务(如人工影响天气、人工降水、消雾、防雹等)，使之能更适合于人类的生活和生产的需要。 2、气候学：气象学的分支科学，着重解决气候发展史、气候变化的规律，气候预报和气候变化与人类关系的科学。 研究内容： ① 气候形成。 ② 气候形成。 ③ 气候变迁。 ④ 气候与其他自然因素的关系。 ⑤ 应用气候。 ⑥ 气候与人类的关系。
3、大气：由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态、固态杂质所组成。
4、气候系统：包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内，能决定气候形成、分布和变化的统一的物理系统。
5、大气分层依据：根据温度、成分、电荷等物理性质，考虑大气垂直运动等情况，将大气分为五层。
6、对流层特征：
①气温随高度升高而降低
②垂直对流运动：地表不均匀加热，产生垂直对流运动。强度随纬度、季节变化（低纬较强、高纬较弱，夏季较强、冬季较弱。17-18km 10-12km 8-9km
③气象要素水平分布不均：受地表影响大，海陆分异、地形起伏—温度、湿度
7、平流层特征：对流层顶—55km 随高度增高气温最初不变或微有上升；约到30km以上，随高度增高而升高——受地面温度影响小、臭氧吸收太阳辐射。
气流较平稳、水汽含量极少，天空晴朗。高纬20km以上 早晚-贝母云。 火山尘影响能见度、气温。 8、气象要素：
①、气温：大气的温度,,表示大气冷热程度的量。它是空气分子运动的平均动能。 ②、气压：大气压强。空气分子运动与重力场综合作用结果。 ③、湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量。
1) 水汽压：大气中水汽产生的压力（e）。
2) 饱和空气：水汽含量达到一定程度，呈饱和状态的空气。 3) 饱和水汽压：饱和空气的水汽压（E）。（也叫最大水汽压） 随温度升高而增
大。
4) 相对湿度：空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压比值。（用百分数表示）
直接反映空气距饱和的程度。
饱和差：饱和水汽压与实际水汽压之差（d）。 比湿：水汽质量与该团空气总重量的比值（q）。 水汽混合比：水汽质量与干空气质量比值（γ）。
露点：水汽含量不变，气压一定，使空气冷却达饱和时的温度，称露点温度，简称露点（Td）。
水汽压、比湿、水汽混合比、露点表示水汽含量多寡，相对湿度、饱和差、温度露点差表示空气距饱和的程度。
④ 降水：指从天空降落到地表液态或固态水,如雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒、冰雹等。
降水量：降水落到地面后，未经蒸发、渗透、流失而在水平面上积聚的深度，mm为单位。表征气候干湿状态的重要要素。
⑤ 风：空气的水平运动。 地面方向16方位表示，高空用方位度数表示。风速m/s、
km/h、knot（海里/小时、节）。 ⑥ 云量：云遮蔽天空视野的成数。
云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不接触地面，且有一定厚度。
⑦ 能见度：视力正常的人在当时天气条件下，能从天空背景中看到和辨出目标物的
水平距离。m、km。
9、空气状态方程：空气状态常用密度（ρ）、体积（V）、压强（P）、温度（T）表示。对一定质量的气体，其P、V、T之间存在函数关系。
理想气体的状态方程。
标准状态下，1mol气体，体积约等于22.4L。R*≈8.31J/(mol·K)普适气体常数。
5) 6) 7) 8)
第二章 大气的热能和温度
1、太阳辐射：太阳向宇宙发射的电磁波和粒子流，其能量主要集中在短于4μm波长范围内的辐射。
2、太阳常数：地球在日地平均距离处与太阳光垂直的大气上界单位面积上在单位时间内所接收太阳辐射的所有波长总能量。
3、辐射：自然界一切物体都以电磁波形式向外传送能量，这种传送能量的方式称为辐射。
4、辐射定律：
① 基尔荷夫定律:KλT=eλT
在一定波长、一定温度下，物体吸收率等于该物体同温度、同波长的放射率。 下标λ表示在一定温度下，不波长的Kλ、eλ及Iλ的数值不同。 ② 斯蒂芬-波耳兹曼定律：ETb=σT
黑体总放射能力与其本身绝对温度四次方成正比。σ=5.67×10 W/(m·K )为斯蒂芬-波耳兹曼常数。
③ 维恩位移定律：λmT=C 波长一微米为单位，则常数C=2896μm·K 物体温度愈高，其单色辐射极大值所对应的波长愈短；反之。
三个定律把黑体温度与其辐射光谱联系起来，非绝对黑体知道其温度、吸收率，用基尔荷夫定律，确定其辐射能力。
5、大气对太阳辐射的作用：
①大气对太阳辐射的吸收：大气中某些成分具有选择吸收一定波长辐射能的特性。水汽、氧、臭氧、二氧化碳及固体杂质等。
②大气对太阳辐射的散射：太阳辐射通过大气，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。波长较短的光被散射得较多。
③大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射：大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射中的一部分能量反射到宇宙空间去。反射无选择性 6、大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分。
7、地-气系统的辐射差额：把地面和大气看成一个整体，其辐射能的净收入为
Rs=(Q+q)(1-a)+qa-F∞
Qa、F∞分别为大气所吸收的太阳辐射和大气上界的有效辐射。
对个别地区而言地气系统的辐射差额可正可负。就整个地气系统辐射差额多年平均值应为零。南、北半球地气系统的辐射差额在纬度30o处是一转折点。北纬35o以南差额为正以北负。将低纬盈余热量输送至高纬—大气、海水流动完成。 8、海陆增温和冷却的差异：
i. 同样太阳辐射强度下，海洋吸收的太阳能多于陆地吸收的，陆面对太阳光的反
射率大于水面。 ii. 陆地吸收的太阳能分布在很薄的地表面上，海水吸收的太阳能分布在较厚的水
层中。
iii. 海面有充分水源供应，蒸发量较大，失热较多，水温不易升高；空气因水分蒸
发有较多水汽，以致空气本身有较大吸收热能能力，使气温不易降低。
iv. 岩石、土壤比热小于水的比热。 9、气温非绝热变化形式： ①传导：空气依靠分子热运动将能量从一个分子传递给另一个分子，从而达到热量平衡的传热方式。
②辐射：物体间依各自温度以辐射方式交换热量的传热方式。
③对流：暖而轻的空气上升，周围冷而重的空气下降补充，这种升降运动称对流。 ④湍流：空气不规则运动，又称乱流。 ⑤蒸发（升华）和凝结（凝华）：蒸发时吸热，凝结时放出潜热。 10、泊松方程：
给出了干绝热过程气块初态（P0，T0）和终态（P,T）之间的内在联系，即绝热变化时温度随气压变化的具体规律。
11、空气温度的个别变化：指单位时间内个别空气质点温度的变化Dt/dt。 空气预报时考虑：1、空气的移动所造成某地温度变化称温度的平流变化； 2、空气本身温度的变化。
12、大气稳定度：气块受任意方向扰动后，返回或远离平衡位置的趋势和程度。
13、不稳定能量：气层中可使单位质量气块离开初始位置后作加速运动的能量。三种情况：不稳定型、稳定型、潜在不稳定型。 14、气温周期性变化： ① 气温日变化：
原因：大气边界层温度主要受地表面增热与冷却作用影响而发生变化； 大气水平、垂直运动会引起局地气温变化。
特征：一日一个最高值午后14时左右，一个最低值日出前后；最高最低值之差，气温日较差，大小反映气温日变化程度；
日较差大小与纬度、季节和其它自然地理条件有关。 ② 气温年变化：
由于地面存储热量，气温最高、最低值不是太阳辐射最强、最弱的一天（北半球夏至、东至），也不是太阳辐射最强、最弱的一天所在的月份（北半球6、12月）比其落后1-2个月，北半球陆地7、1月，海洋8、2月。
一年中月平均气温最高、最低值之差，气温年较差。气温年较差大小与纬度、海陆分布等有关，随纬度升高增大。
根据纬度年较差大小及最高、最低值出现的时间，按纬度分四种： ⑴赤道型：一年两个最高值，春秋分以后；两个最低值，冬夏至以后； ⑵热带型：一年一个最高值夏至以后，一个最低值冬至以后，年较差不大； ⑶温带型：一年一个最高值7月，一个最低值1月，年较差较大；
⑷极地型：一年一个最高值，一个最低值，冬季长而冷夏季短而暖，年较差很大。 15、气温的水平分布特征：
①赤道地区气温高，向两极逐渐降低；
②冬季北半球等温线在大陆上大致凸向赤道，海洋上大致凸向极地，夏季相反；
③ 最高温度带不在赤道上，冬季在5 o--10 oN处，夏季20 oN左右。这一带平均温度1、7月均高于24℃ ，称热赤道； ③ 南半球冬夏最低温都在南极，北半球夏季最低温极地附近，冬季最冷东西比利亚和格陵
兰地区。（绝对最低气温维尔霍扬斯克、奥伊米亚康分别为－69.8℃－73℃；南极－90℃；绝对最高气温索马里63℃）
第三章 大气中的水分
1、水相变化的判据：
E＞e 蒸发（未饱和） E＝e 动态平衡（饱和） E﹤e 凝结（过饱和） E水汽压 e水汽 2、饱和水汽压：
①、与温度的关系：随温度升高，饱和水汽压显著增大。
②、与蒸发面性质的关系：水分子欲脱出蒸发面，需克服周围分子引力。
冰面和过冷却水面的饱和水汽压：同温度下与过冷却水相比，冰面饱和水汽压小些；温度为0℃时相等；
溶液面的饱和水汽压：浓度愈高，饱和水汽压愈小。 ④ 与蒸发面形状的关系：不同形状的蒸发面，水分子受到的周围分子引力不同；温度相同
时饱和水汽压凸面＞平面＞凹面；凸面曲率愈大，饱和水汽压愈大；凹面曲率愈大，饱和水汽压愈小。
3、大气中水汽凝结条件：①凝结核
②空气中水汽的饱和或过饱和
使空气达到过饱和的途径：①通过蒸发，增加空气中的水汽，使水汽压大于饱和水汽压；
②通过冷却作用，减少饱和水汽压，使其少于当时实际水汽压。
使空气达到过饱和的过程：①暖水面蒸发；
②空气的冷却。