氣象學與氣候學

1、氣象學與氣候學第1頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四g第2頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四凝凍災害：直接經(jīng)濟損失達110多億元（摘自貴陽晚報）袁周：在災害天氣來到后，貴陽市有50%的電表被破壞，大量的城市基礎設施受到破壞，對城市群眾生活工作造成了很大不便。而在農(nóng)業(yè)方面，受災土地有100萬畝左右，大量的牲畜被凍死；在電力方面，農(nóng)村80%的電網(wǎng)被摧毀，整個貴陽市成為一個“孤網(wǎng)”，獨立運行；在工業(yè)方面，除了卷煙廠之外其他很多企業(yè)全面關閉停產(chǎn)，數(shù)十萬工人無班可上，每天損失三千萬元的財政收入。從貴陽市受災以來，直接經(jīng)濟損失大概在110多億元以上。第3頁，共5

2、7頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四讓我們了解一下凝凍災害 什么叫“凝凍”“凍雨”？并不是人人都知曉的。例如從未見識過這種特殊天氣現(xiàn)象的一些北方人士就不知道它的厲害。近來常聽見有人說：北方零下幾十度如何如何，貴州零下幾度有什么值得大驚小怪、如臨大敵？ 那讓我們看一下什么是“凝凍”和“凍雨”: “凍雨”是在特定氣象條件下產(chǎn)生的一種很特殊的雨。它是很小很小的水滴，溫度在攝氏零度以下。一般的水在零下就會結成冰，但它的體積太小了，表面曲率很大，由于物理的原因，不能凝成固態(tài)，仍然保持液態(tài)，叫做“過冷水”。貴陽人把它形象地稱為“凝毛”。它一旦碰上低于零度的固體，物理條件滿足，立即就會凍結起來，

3、挨著什么就粘住不放，而且不斷積累增厚，用我們貴陽話說，就是“凝起了”。 第4頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四凍雨是一種嚴重的災害性天氣。同固態(tài)的降雪相比，它既有低溫冷害等共同性，還有其獨特的危害性。它會一層層地包裹在懸空的電線表面，大量積累后能壓斷輸電線和電話線，甚至壓塌電桿、鐵塔。它會一層層地覆蓋在路面上，堅硬而且濕滑，造成交通困難。凝在機場跑道上，會造成飛機不能起降；如果飛機穿過過冷水層，螺旋槳和機翼就可能結冰而引起事故。單說這幾方面，就足以對人們的生產(chǎn)和生活造成嚴重的后果。 凝凍天氣伴隨著陰冷，不像北方雪后多晴，容易緩解。目前我省的凝凍天氣之強度和長度，面積和造成

4、的災害，是幾十年未遇的。我們正真實地鏖戰(zhàn)兇猛的強敵。萬眾一心的貴州人，一定能夠取得這場歷史性戰(zhàn)斗的完全勝利！ 第5頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四第6頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四第7頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四重慶百年一遇特大旱災為歷史罕見新華社特稿 2006-08-31 重慶市副市長陳光國介紹說，今年月中旬以來，重慶市遭受了總體上百年一遇的特大旱災。此次旱災是自年重慶有氣象資料記錄以來最嚴重的一次。 據(jù)介紹，重慶此次特大旱災呈現(xiàn)出“五個歷史罕見”的特點：一是干旱持續(xù)時間之長歷史罕見。今年發(fā)生在重慶市東北部的夏旱月

5、中旬開始露頭，持續(xù)至天。夏旱連伏旱，大部分地區(qū)總旱天數(shù)超過天，渝東北地區(qū)超過天，巫溪縣已長達天。 二是干旱強度之大歷史罕見。干旱期間，各地日平均氣溫較常年同期偏高，降水大部分地區(qū)偏少成，蒸發(fā)量偏多成到倍。月日，綦江縣日極端氣溫達，刷新了重慶保持年的日極端氣溫紀錄。各地以上的高溫天數(shù)普遍為至天，氣溫、降水、蒸發(fā)量等主要干旱指標均為歷史同期極值。第8頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 三是抗旱水源之少歷史罕見。大江大河出現(xiàn)“洪水不洪”、“汛期枯水”的現(xiàn)象。嘉陵江內(nèi)載重船已經(jīng)禁航。全市有的溪河斷流，座水庫水位處于死水位。個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）中有出現(xiàn)供水困難。截至目前，全市水利工程蓄水

6、量不足億立方米，只占應蓄水量的。 四是干旱范圍之廣歷史罕見。除秀山、酉陽、石柱為嚴重干旱外，其余個區(qū)縣為特大干旱。受災人口突破萬人，農(nóng)作物受災面積近萬畝，萬人、萬頭牲畜出現(xiàn)飲水困難。 五是旱災損失之重歷史罕見。全市秋糧作物將減產(chǎn)至成，煙葉、藥材、商品菜等高附加值經(jīng)濟作物大面積減產(chǎn)甚至絕收；萬畝柑橘不同程度受災，其中有萬畝絕收；近兩年退耕還林的萬畝在土苗木死亡率超過，江津市萬畝花椒基地死亡花椒樹余萬株；全市發(fā)生森林火災起，過火面積畝；受災畜禽余萬頭（只）；潼南縣瓊江流域網(wǎng)箱養(yǎng)魚近日出現(xiàn)“翻塘”現(xiàn)象，一次性死魚多噸；因高溫、限電、供水困難等造成企業(yè)限產(chǎn)停產(chǎn)減少產(chǎn)值億元。旱災直接經(jīng)濟損失達到億元，其

7、中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟損失億元。 陳光國披露，在重慶特大旱災中，中央和市級財政安排的救災資金累計達到億元，市政府社會捐助接收辦公室接收捐贈資金億元（含認捐資金），各區(qū)縣接收多萬捐贈資金，共計億多元。第9頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四第10頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四第一章引論第一節(jié)氣象學、氣候學的研究對象、任務第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述第三節(jié)有關大氣的物理性狀第11頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四第一節(jié)氣象學、氣候學的研究對象和任務第12頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四一、氣象學與氣候學的研究對象和任務1、氣象學

8、人類在長期的生產(chǎn)實踐中不斷地對它們進行觀測、分析、總結，從感性認識提高到理性認識，再在生產(chǎn)實踐中加以驗證、修訂、逐步提高，這就產(chǎn)生了氣象學,及：專門研究大氣現(xiàn)象和過程，探討其演變規(guī)律和變化，并直接或間接用之于指導生產(chǎn)實踐為人類服務的科學。 氣象學領域廣，其基本內(nèi)容是：把大氣當作研究的物質(zhì)客體來探討其特性和狀態(tài)，如大氣的組成、范圍、結構、溫度、濕度、壓強和密度等等；研究導致大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來源、性質(zhì)及其轉化；研究大氣現(xiàn)象的本質(zhì)，從而能解釋大氣現(xiàn)象，尋求控制其發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律；探討如何應用這些規(guī)律，通過一定的措施，為預測和改善大氣環(huán)境服務（如人工影響天氣、人工降雨、消霧、防雹等），使

9、之能更適合于人類的生活和生產(chǎn)的需要。第13頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四2、氣候學研究的對象是地球上的氣候。氣候和天氣是兩個既有聯(lián)系又有區(qū)別的概念。從時間尺度上講，天氣是指某一地區(qū)在某一瞬間或某一短時間內(nèi)大氣狀態(tài)（如氣溫、濕度、壓強等）和大氣現(xiàn)象（如風、云、霧、降水等）的綜合。天氣過程是大氣中的短暫過程。而氣候指的是在太陽輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類活動在長時間相互作用下，在某一時段內(nèi)大量天氣過程的綜合。它不僅包括該地多年來經(jīng)常發(fā)生的天氣狀況，而且包括某些年份偶爾出現(xiàn)的極端天氣狀況。第14頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 天氣變化快，變化的

10、周期短。氣候變化的周期相對于天氣來講是較長的，它的時間變化尺度有季際、年際、十年際、百年際、千年際、萬年際等等。第15頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四現(xiàn)代氣候學從概念上已經(jīng)不再是氣象學或地理學的一個分支的經(jīng)典氣候學，而是大氣科學、海洋學、地球物理和地球化學、地理學、地質(zhì)學、冰川學、天文學、生物學以至有關社會科學相互滲透，共同研究的交叉科學。第16頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四在地理系、環(huán)境科學系等系科開設的氣象學與氣候學是以普通氣象學為基礎，以氣候學為重點的專業(yè)基礎課程，也是基礎技術訓練課程，它的基本任務是：通過實踐，掌握氣象觀測，氣候統(tǒng)計分析

11、和氣候調(diào)查的方法，來記敘所觀測到的氣候現(xiàn)象，從定性和定量兩方面說明它們的特征。探討它們的正確解釋和研究它們的發(fā)展規(guī)律，特別要掌握天氣演變和氣候形成的規(guī)律性，了解和解釋各不同地區(qū)的氣候特征，弄清氣候資源及其地理分布，進行氣候分類和氣候區(qū)劃，研究氣候變遷的原因及其規(guī)律。第17頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四應用已發(fā)現(xiàn)的規(guī)律，采取有效的措施，充分利用氣候資源，減少人類活動對氣候的不利影響，防御或減少氣候災害，為有關的生產(chǎn)建設服務。氣象學、氣候學與自然地理學、環(huán)境生態(tài)學和區(qū)域地理等有密切的依存關系，在教學中應注意為這些有關后續(xù)課程奠定必要的基礎。第18頁，共57頁，2022年，

12、5月20日，8點24分，星期四二、本課程特點 1、理論性強 氣象學是研究大氣的物理現(xiàn)象和物理過程的發(fā)生、發(fā)展和變化規(guī)律的學科，以許多物理概念和原理為基礎 2、綜合性強 大氣中所發(fā)生的一切物理現(xiàn)象都是大氣中熱力和動力因素綜合影響的結果，大氣中各個要素之間是相互影響、相互制約的。因此，必須建立起大氣是一個有機整體的概念 3、實踐性強 氣象學是一門實踐性很強的學科，如：要了解大氣的特性，就必須進行氣象觀測；要了解大氣變化，就需進行天氣分析。在本課程的學習中，要參加觀測和天氣預報實踐，以增強對大氣屬性和天氣變化規(guī)律的理解。第19頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四三、學習本課程的要

13、求和目的要求1、了解大氣的組成和結構，認識大氣圈在地理環(huán)境中所起的作用2、掌握大氣中物理現(xiàn)象、物理過程產(chǎn)生的能量來源和大氣運動的基本原理3、了解天氣變化和分布的基本規(guī)律，初步識別各種天氣系統(tǒng)的特點和伴隨的天氣4、初步熟悉氣象觀測方法和天氣預報過程，增強指導中學生開展課外氣象活動的能力5、了解氣候分類的方法，熟悉各種氣候的特點、形成原因及分布第20頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四目的1、能勝任中學地理教學中有關氣象、氣候部分的教學任務2、為學習后繼課程，如水文地理、土壤地理、植物地理和區(qū)域地理等提供必要的基礎3、有利于培養(yǎng)學生辨證唯物主義世界觀第21頁，共57頁，2022

14、年，5月20日，8點24分，星期四第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述 氣候系統(tǒng)是一個包括大氣圈、水圈、陸地表面、冰雪圈和生物圈在內(nèi)的，能夠決定氣候形成、氣候分布和氣候變化的統(tǒng)一的物理系統(tǒng)。太陽輻射是這個系統(tǒng)的能源。 在氣候系統(tǒng)中的大氣、水、陸地表面、冰雪圈、生物圈不是彼此孤立的，而是互相影響、制約、保持密切的依賴關系的。第22頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四大氣圈與水圈運動變化過程的關系大氣圈與巖石圈運動變化過程的關系大氣圈與生物圈運動變化過程的關系 結論：大氣過程與水圈、巖石圈、生物圈運動變化過程之間存在密切的內(nèi)在相互聯(lián)系、相互制約、相互影響、并處于不斷的發(fā)展狀態(tài)中。 在氣候系統(tǒng)的五

15、個子系統(tǒng)中，大氣圈是主體部分，也是最可變部分。第23頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四一、大氣圈概述大氣的組成 1、多種氣體的混合物三大類物質(zhì)組成:干結空氣、水汽、氣溶膠離子 2、干潔空氣為主體 其中氮（N）氧（）和氬（r）三者合占大氣總體積的99.96，其它氣體含量甚微。除水汽外，這些氣體在自然界的溫度和壓力下總呈氣體狀態(tài)，而且標準狀況下（氣壓1013.25hpa溫度0）。密度約為1293g/m。 從地面開始，向上直到90km處，空氣主要成分（除水汽臭氧和若干污染氣體外）的比例基本上是不變的。因此，在90km以下可以把干潔空氣當成分子量為28.97的“單一成分”來處理。

16、在90km以上，大氣的主要成分仍然是氮和氧，但平均約從80km開始由于紫外線的照射，氧和氮已有不同程度的離解，在100km以上，氧分子已幾乎全部離解為氧原子，到250km以上，氮也基本上都離解為氮原子。 第24頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 3、易變成分,含量不定 易變成分在空氣中所占比例隨時間、空間而有變化，含量不定。 CO2、水汽、臭氧、氣溶膠粒子等屬易變成分。 如：CO2的含量是低空多于高空，城市上空多于鄉(xiāng)村上空；O3含量是在某一高度較集中。 水汽在不同下墊面的上空，不同天氣情況下，大氣中水汽含量不一樣。 這些易變氣體成分在大氣中含量雖少，但對于天氣的形成和變化

17、起著十分重要的作用。 第25頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四二、各種成分的作用1、氮、氧等主要成分生命必需2、二氧化碳光合作用所必需 增溫作用 來源 ：有機物的燃燒、動植物的呼吸 分布 ： 集中在近地20千米的低空中 作用 ：影響地面和大氣的溫度（增溫作 用、保溫作用）第26頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四3、臭氧含量少、作用大 大氣中的臭氧主要是由于在太陽短波輻射下，通過光化學作用，氧分子分解為氧原子后再和另外的氧分子結合而形成的。 0+0203 大氣中的臭氧分布是隨高度、緯度等的不同而變化的。在近地面曾臭氧含量很少，從10km高度開始逐漸增加

18、，在1215km以上含量增加得特別顯著，在2030km高度處達最大值，再往上則逐漸減少，到55km高度上就極少了。 造成這一現(xiàn)象的原因？ 第27頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四臭氧的作用：臭氧對太陽紫外線輻射的吸收能力很強，單是臭氧層最上面的一部分臭氧就可以吸收掉投射到它上面的紫外線輻射全部能量的90%以上。 這一事實具有兩重意義：一是使得4050千米高度上的氣溫顯著增高，形成一暖區(qū)；二是對地面生物起著保護作用。查閱資料：解釋臭氧空洞為什么在兩極上 空形成？第28頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四4、大氣中水汽的作用含量少，變化大，天氣變化的主要角

19、色（1）大氣中水汽的來源：地球表面的蒸發(fā)（廣闊洋面的蒸發(fā)、潮濕陸面的蒸發(fā)、植物的蒸騰）。（2）水汽的分布：垂直分布水汽含量隨高度的增高而 減少，在十千米高度以下的水 汽約占全部水汽量的99%。水平分布緯度越高，含量越少；地勢越 高，含量越少；海洋上多，陸地上 少。第29頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四（3）大氣中水汽的作用： 天氣變化的主要因子云、雨、雪、霜、露等天氣現(xiàn)象，都是水汽在一定條件下發(fā)生相變所形成。影響大氣和地面的溫度水汽能強烈吸收地面輻射，也能吸收小部分太陽輻射，從而使大氣獲得熱量；同時它又向地面放射長波輻射，使地面獲得熱量。第30頁，共57頁，2022年，

20、5月20日，8點24分，星期四5、氣溶膠粒子的作用氣溶膠粒子懸浮在空氣中的液態(tài)和固態(tài)粒子，包括水滴、冰晶、懸浮著的固體灰塵、煙粒、微生物、植物的孢子花粉等。（1）來源：自然源和人工源兩種（2）分布：與排放量和空氣穩(wěn)定度有關。陸地大于海洋，城市大于鄉(xiāng)村，冬季大于夏季。（3）作用：吸收小部分太陽輻射和地面長波輻射，增加大氣溫度；降低大氣透明度，影響能見度，削弱到達地面的太陽輻射；阻擋地面散熱，延緩地面冷卻，具有保溫作用；是最好的凝結核，助長云雨的形成。第31頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四總結： 綜上所述，組成大氣的主體是干潔空氣，但它對天氣的影響作用不大，水汽和氣溶膠粒子

21、在大氣組成中所占比重雖然很小，但它們在天氣變化的過程中起著重要作用。如果我們把對流層比作天氣現(xiàn)象活動的舞臺，那么，水汽和氣溶膠粒子就是這個舞臺上兩個必不可少的重要角色。第32頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四（二）大氣的結構大氣結構是指大氣在垂直方向上的分層和水平方向上氣象要素分布的不均勻性。1、大氣的上界密度高度：根據(jù)氣象衛(wèi)星探測資料，把大氣的上界定在20003000km，這個高度上，大氣的密度接近于星際空間密度。物理高度：在實際運用中，一般把大氣頂界取為10001200km，這個高度是大氣中物理現(xiàn)象出現(xiàn)的最大高度（極光出現(xiàn)的高度）。第33頁，共57頁，2022年，5月

22、20日，8點24分，星期四第34頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四2、大氣的分層 （1）對流層 對流層是地球大氣中最低的一層。云、霧、雨雪等主要大氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層。對流層是人類生產(chǎn)、生活影響最大的一個層次，也是氣象學、氣候學研究的重點層次。 對流層有三個主要特征：氣溫隨高度增加而降低：由于對流層主要是從地面得到熱量，因此氣溫隨高度增加而降低。平均而言，高度每增加100m ,氣溫則下降約0.65，這稱為氣溫直減率，也叫氣溫垂直梯度，通常以r表示：r = -dT/dZ = 0.65/100m第35頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 垂直對流運動：由于地

23、表面的不均勻加熱，產(chǎn)生垂直對流運動。對流運動的強度主要隨緯度和季節(jié)的變化而不同。一般情況是：低緯較高，高緯較弱；夏季較強，冬季較弱。因此對流層的厚度從赤道向兩極減少。在低緯地區(qū)平均為1718km，在中緯地區(qū)為1012km，在高緯度地區(qū)為89km。 氣象要素水平分布不均勻：由于對流層受地表的影響最大，而地表面有海陸分異、地形起伏等差異，因此在對流層中，溫度、濕度等的水平分布是不均勻的。第36頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 在對流層的最下層稱為行星邊界層或摩擦層。其范圍一般是自地面到12km 高度。邊界層的范圍夏季高于冬季，白晝高于夜晚，大風和擾動強烈的天氣高于平穩(wěn)天氣。

24、行星邊界層以上的大氣層稱為自由大氣。在對流層的最上層，介于對流層和平流層之間，還有一個厚度為數(shù)百米到12km的過度層，稱為對流層頂。第37頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 (2).平流層 自對流層頂?shù)?5km左右為平流層。在平流層內(nèi)，隨著高度的增高，氣溫最初保持不變或微有上升。大約到30km以上，氣溫隨高度增加而顯著升高，在55km高度上可達 -3。平流層這種氣溫分布特征是和它受地面溫度影響減少，特別是存在著大量臭氧能夠直接吸收太陽輻射有關。平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn)，空氣的垂直混合作用顯著減弱。平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時間天空是晴朗的。第38頁，共57頁，2022年，5

25、月20日，8點24分，星期四 ( 3).中間層 自平流層頂?shù)?5km左右為中間層。該層的特點是氣溫隨高度增加而迅速下降，并有相當強烈的垂直運動。在這一層頂部氣溫降到-11383，其原因是由于這一層中幾乎沒有臭氧，而氮和氧等氣體所能直接吸收的那些波長更短的太陽輻射又大部分被上層大氣吸收掉了。水汽含量更極少，幾乎沒有云層出現(xiàn)。在中間層的6090km高度上，有一個只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。第39頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 (4). 熱層 熱層又稱熱成層和暖層，它位于中間層頂以上。該層中，氣溫隨高度的增加而迅速增高。增溫程度與太陽活動有關，當太陽活動加強時，溫度隨

26、高度增加很快升高，這時500km處的氣溫可增至2000k；當太陽活動減弱時，溫度隨高度的增加增溫較慢，500km處的溫度也只有500k。第40頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 熱層沒有明顯的頂部。通常認為在垂直方向上，氣溫從向上增溫至轉為等溫時，為其上限。在熱層中空氣處于高度電離狀態(tài)，其電離的程度是不均勻的。其中最強的有兩區(qū)，即E層（約位于90130km）和F層（約位于160350km）。F層在白天還分為F1和F2兩區(qū)。 據(jù)研究高層大氣（在60km以上）由于受到強太陽輻射，迫使氣體原子電離，產(chǎn)生帶電離子和自由電子，使高層大氣中能夠產(chǎn)生電流和磁場，并可反射無線電波， 第4

27、1頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 從這一特征來說，這種高層大氣又可稱為電離層，正是由于高層大氣電離層的存在，人們才可以收聽到很遠地方的無線電臺的廣播。 此外，在高緯度地區(qū)的晴夜，在熱層中可以出現(xiàn)彩色的極光。這可能是由于太陽發(fā)出的高速帶電粒子使高層稀薄的空氣分子或原子激發(fā)后發(fā)出的光。這些高速帶電粒子在地球磁場的作用下，向南北兩極移動，所以極光常出現(xiàn)在高緯度地區(qū)上空。第42頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 5. 離散層 這是大氣的最高層，又稱外層。這一層中氣溫隨高度增加很少變化。由于溫度高，空氣粒子運動速度很大，又因距地心較遠，地心引力較小，所以這

28、一層的主要特點是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間，本層是大氣圈與星際空間的過度地帶。 第43頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四討論飛機一般在什么高空中飛行？臭氧層作為人類生存環(huán)境的天然屏障，一般在什么高度？無線電短波通信一般依靠哪一層？為什么對流層厚度低緯度大而高緯度??？對流層頂?shù)臏囟葹槭裁吹途暥鹊投呔暥雀?？作業(yè)：1、大氣中的可變成分是哪些？它們在大氣中起何作用？2、為什么大氣中各種天氣現(xiàn)象都發(fā)生在對流層？第44頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四第三節(jié) 有關大氣的物理性狀 一、主要氣候要素 氣溫表示空氣冷熱程度的物理量 氣溫的單位：目前我國規(guī)定用攝氏度（

29、）溫標，在理論研究上常用絕對溫標，以K表示，這種溫標中一度的間隔和攝氏度相同，但其零度稱為“絕對溫度”，規(guī)定為等于攝氏-273.15。 兩種溫度標之間的換算關系如下第45頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 T=t+273.15t+273 （1.2） 大氣中的溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表。 氣壓 氣壓指大氣的壓強，既單位面積上所承受的大氣柱的重量，其數(shù)值等于從單位底面積向上，一直到大氣頂界的垂直氣柱的重量。 顯然，海拔越高，大氣柱越短，氣壓就越低。 第46頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 氣象學中，常用的氣壓單位有毫米和百帕兩種，且毫米和百帕可以

30、換算： 1毫米汞柱=1、333百帕=4/3百帕 1百帕=0、75毫米汞柱=3/4毫米汞柱 當選定溫度為0，緯度為45的海平面作為標準時，海平面氣壓為1013.25hPa，相當于760mm的水銀柱高度，曾經(jīng)稱此壓強為1個大氣壓。第47頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 濕度 表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。大氣濕度狀況與云、霧、降水等關系密切。大氣濕度常用下述物理量表示： 水汽壓和飽和水汽壓 大氣壓力是大氣中各種氣體壓力的總和。水汽和其它氣體一樣，也叫壓力。大氣中的水汽所產(chǎn)生的那部分壓力稱水氣壓（e）。它的單位和氣壓一樣，也用hPa表示。 在溫度一定情況下，單位體積

31、空氣中的水汽量有一定限度，如果水汽含量達到此限度，空氣就呈飽和狀態(tài)，這時的空氣，稱飽和空氣。第48頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 飽和空氣的水汽壓（E）稱飽和水汽壓，也叫 最大水汽壓，因為超過這個限度，水汽就要開始凝結。實驗和理論證明，飽和水汽壓隨溫度的升高而增大。在不同的溫度條件下，飽和水汽壓的數(shù)值是不同的。 相對濕度 相對濕度（f）就是空氣中的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的比值（用百分數(shù)表示），即 f = e/E100 （1.8） 相對濕度直接反映空氣距離飽和的程度。第49頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 當其接近100時，表明當時空氣

32、接近于飽和。當水汽壓不變時，氣溫升高，飽和水汽壓增大 ，相對濕度會減少。 飽和差 在一定溫度下，飽和水汽壓與實際空氣中水汽壓之差稱飽和差（d）。即d = E - e,表示實際空氣距離飽和的程度。在研究水面蒸發(fā)時常用到d，它能反映水分子的蒸發(fā)能力。 比濕 在一團濕空氣中，水汽的質(zhì)量與該團空氣總質(zhì)量（水汽質(zhì)量加上干空氣質(zhì)量）的比值，第50頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 稱比濕（q）。其單位是g/g，即表示每一克濕空氣中含有多少克的水汽。也有用每千克質(zhì)量濕空氣中所含水汽質(zhì)量的克數(shù)表示的即g/kg。 q = mw / md+mw （1.9） 式中，mw 為該團濕空氣中水汽的質(zhì)

33、量；md為該團濕空氣中干空氣的質(zhì)量。據(jù)此公式和氣體狀態(tài)方程可導出 q = 0.622 e / p （1.10） 注意式中氣壓（P）和水汽壓（e）須采用相同單位（hPa），q的單位是g/g 。第51頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 由上式知，對于某一團空氣而言，只要其中水汽質(zhì)量和干空氣質(zhì)量保持不變，不論發(fā)生膨脹或壓縮，體積如何變化，其比濕都保持不變。因此在討論空氣的垂直運動時，通常用比濕來表示空氣的濕度。 水汽混合比 一團濕空氣中，水汽質(zhì)量與干空氣質(zhì)量的比值稱水汽混合比(r) 即 ( 單位：g/g ) r =mw /md （1.11） 第52頁，共57頁，2022年，5月20日，8點24分，星期四 露點 在空氣中水汽含量不變，氣壓一定的情況下，使空氣冷卻達到飽和時的溫度，稱露點溫度，簡稱露點(T