大氣科學(xué)概論知識梳理大氣基礎(chǔ)知識

/大氣科學(xué)概論知識梳理（大氣的基本知識）地球大氣成分由三個部分組成干潔大氣（即干空氣）【沒有水汽和懸浮物的空氣稱為干潔空氣】水汽（滴）懸浮在大氣中的固液態(tài)雜質(zhì)低層大氣的各種主要成分氮氣（N2)：存在方式：以蛋白質(zhì)的形式存在于有機體中。作用：是有機體的基本組成部分，也是合成氮肥的基本原料。氧氣（O2）：是人類和動植物維持生命活動的極為重要的氣體；積極參加大氣中的許多化學(xué)過程；對有機物質(zhì)的燃燒、腐敗和分解起著重要的作用。臭氧（O3）：時空變化：最大值出現(xiàn)在春季，最小值出現(xiàn)在夏季?？臻g變化：水平：由赤道向兩極增加。垂直：55～60，含量極少。20～25，達最大值，形成臭氧層；12～15以上，含量增加特別顯著；從10向上，逐漸增加；近地面，含量很少；臭氧的作用：對紫外線有著極其重要的調(diào)控制作用。對高層大氣有明顯的增溫作用。二氧化碳（2)空間變化：水平：城市大于農(nóng)村；垂直：0～20，含量最高；20以上，含量顯著減少。作用：綠色植物進行光合作用不可缺少的原料。強烈吸收長波輻射（地面輻射、大氣輻射），使地面保持較高的溫度，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”。水汽來源：主要來自江、河、湖、海、潮濕陸面的水分蒸發(fā)以及植物表面的蒸騰。時空變化：時間：夏季多于冬季空間：一般低緯多于高緯，下層多于上層。作用：在天氣氣候變化中扮演了重要角色。能強烈吸收地面放射的長波輻射并向地面和周圍大氣放出長波輻射，對大氣起著“溫室效應(yīng)”。大氣中的雜質(zhì)在大氣中懸浮著的各種固體和液體微粒（包括氣溶膠粒子和大氣污染物質(zhì)兩大部分）。氣溶膠的作用：吸收太陽輻射，使空氣溫度增高，但也削弱了到達地面的太陽輻射；緩沖地面輻射冷卻，部分補償?shù)孛嬉蜷L波有效輻射而失去的熱量；降低大氣透明度，影響大氣能見度；充當(dāng)水汽凝結(jié)核，對云、霧及降水的形成有重要意義。氣溫、定義：表示大氣冷熱程度的物理量，反映一定條件下空氣分子平均動能大小。通常指距地面1.5m高處百葉箱中的空氣溫度。單位：攝氏度（℃）溫標(biāo)；絕對溫標(biāo)，以K表示；華氏溫標(biāo)：℉，水的沸點為212℉單位換算：百葉箱的設(shè)置條件：1.全為白色2.四周全為百葉3.離地面1.5m4.窗扇向北（因為太陽東升西落，以避免開窗時溫度計受到陽光直接照射，使得溫度計的讀數(shù)失真）氣壓定義：單位面積上所承受到的整個空氣柱的質(zhì)量——大氣的壓強。實質(zhì)：氣壓的大小決定于整個空氣柱質(zhì)量的多少。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：在緯度為45的海平面上，溫度為0℃時，所測得的水銀柱高高為760的大氣壓強，為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1＝1013.25）。單位：112，—毫巴，—帕斯卡11001（百帕）；1＝101325＝1013.25760氣壓的垂直分布由于大氣層的厚度隨高度的增高而變薄，空氣密度也隨高度增高而迅速減小，所以，氣壓隨高度增高而急劇減小。大氣總質(zhì)量：由于地表大氣平均壓力為1個大氣壓，相當(dāng)于每2地球表面包圍103g空氣。地球總表面積為5.1×1082，故大氣總質(zhì)量約為5.2×1015噸(5.2×1021g)，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的10-6倍（百萬分之0.86）。濕度1、定義：表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。2、意義：大氣濕度狀況直接影響了云、霧、降水等天氣現(xiàn)象的形成。3、濕度的表示方法水汽壓(e)及飽和水汽壓(E)：水汽壓（e）：水汽和其它氣體一樣也有壓力，大氣中水汽產(chǎn)生的那一部分壓力。單位：(百帕)飽和水汽壓(E)：溫度一定，單位體積空氣中的水汽含量是有一定限度，空氣達到此限度時為飽和濕空氣，飽和濕空氣中的水汽所產(chǎn)生的那部分壓力，即最大水汽壓。相對濕度（f）：表示空氣中的實有水汽壓（e）與同溫度下飽和水氣壓（E）的百分比。*100%意義：直接反映了空氣距離飽和的程度。f越大，越接近飽和，當(dāng)達到f=100%時，空氣就達飽和狀態(tài)，此時水汽就要開始凝結(jié)。飽和差（d）：在一定溫度下，飽和水汽壓（E）與實際空氣水汽壓（e）之差。即：意義：d越大，越不飽和；0，空氣達飽和狀態(tài)；d＞0，說明不飽和；d＜0，過飽和。比濕（q）：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，水/(m干+m水)，其單位是。水汽混合比（γ）：相對濕一團濕空氣中，水汽質(zhì)量與干空氣質(zhì)量的比值稱水汽混合比。水干，其單位是。露點（）：在空氣中水汽含量不變，氣壓一定下，使空氣冷卻達到飽和時的溫度。意義：氣壓一定時，露點的高低只與空氣中的水汽含量有關(guān)，水汽含量越多，露點越高，所以露點也是反映空氣中水汽含量多少的物理量。在實際大氣中，空氣常處于不飽和狀態(tài)，此時露點要比氣溫低，即露點溫度差（）＜0。當(dāng)時，空氣飽和；當(dāng)＜0時，空氣不飽和；當(dāng)≥0，空氣過飽和。降水定義：指從天空降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夾雪、霰、冰粒和冰雹等。降水量：指降水落至地面后（固態(tài)降水則需經(jīng)融化后），未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上積聚的深度，單位為毫米（）。在高緯度地區(qū)冬季降雪多，還需測量雪深（從積雪表面到地面的垂直深度，單位：）和雪壓（單位面積上的積雪重量，單位：2）。意義：降水量是表征某地氣候干濕狀態(tài)的重要要素，雪深和雪壓還反映當(dāng)?shù)氐暮涑潭?。風(fēng)定義：空氣的水平運動稱為風(fēng)，是一個表示氣流運動的物理量。它不僅有數(shù)值的大小（風(fēng)速），還具有方向（風(fēng)向：指風(fēng)的來向），因此風(fēng)是向量（矢量）。地面風(fēng)向用16方位表示；在16方位中，每相鄰方位間的角差為22.5。高空風(fēng)向常用方位度數(shù)表示；即以0(或360)表示正北，90表示正東，180表示正南，270表示正西。風(fēng)速單位常用、（海里/小時，又稱“節(jié)”）和表示，其換算關(guān)系如下:13.6；11.852；10.28；11/2。風(fēng)尾長劃風(fēng)速為4，即風(fēng)力為2級，短劃風(fēng)速為2。一個風(fēng)旗，表示風(fēng)力為8級。風(fēng)尾和風(fēng)旗均放在風(fēng)桿的左側(cè)。（東南風(fēng)10級；西南風(fēng)5級）將熱帶氣旋分為四類，根據(jù)中心附近平均最大風(fēng)力等級劃分：熱帶低壓：7級及其以下；熱帶風(fēng)暴：平均最大風(fēng)力8～9級；強熱帶風(fēng)暴：10～11級；臺風(fēng)：12級。

云量云：是懸浮在大氣中的小水滴、冰晶微?；蚨呋旌衔锏目梢娋酆先后w，底部不接觸地面（如接觸地面則為霧），且具有一定的厚度。云量：是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。將地平以上全部天空劃分為10份，為云所遮蔽的份數(shù)即為云量。例如，碧空無云，云量為0，天空一半為云所覆蓋，則云量為5。低云（2500m以下）中云（2500-5000m）高云（5000m以上）能見度定義：視力正常的人在當(dāng)時天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨出目標(biāo)物的最大水平距離（單位：米（m）或千米（））。注意：能見度通常由于大氣污染以及濕氣而有所降低。出現(xiàn)降雨、霧、霾、沙塵暴等天氣時，大氣透明度較低，因此能見度較差?？諝鉅顟B(tài)方程空氣狀態(tài)常用密度（ρ）、體積（V）、壓強（P）、溫度（T）表示：干空氣的狀態(tài)方程為：ρ濕空氣的狀態(tài)方程為：ρ（1+0.3）e為水汽壓對于一團干空氣而言，即干空氣的比氣體常數(shù)為0.287。大氣的垂直結(jié)構(gòu)對流層（,自地面到10左右）定義：大氣的最下層，它的下界為地面，集中3/4大氣，90%水汽，云、霧、雨雪等主要大氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層，也是對人類生產(chǎn)、生活影響最大的一個層次，也是大氣科學(xué)研究的重點層次。主要特點：①氣溫隨著高度而降低，每升高100m平均降溫0.65℃②空氣具有強烈的對流、亂流運動，大氣污染主要發(fā)生在該層③溫度和濕度等氣象要素水平分布不均勻平流層（,自對流層頂?shù)?5）溫度隨高度升高而增加由于越往上臭氧越少，以至于30以上的上空紫外線輻射無法被吸收，導(dǎo)致層內(nèi)升溫水汽、塵埃含量很少平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時間天空是晴朗的。但有時在20-30處可看到貝母云，它常出現(xiàn)在冬季極區(qū)。平流層中的微塵遠較對流層中少，但是當(dāng)火山猛烈爆發(fā)時，火山塵可到達平流層，影響能見度和氣溫。（火山灰進入大氣層引起全球氣溫下降——“陽傘效應(yīng)”）沒有強烈的對流運動平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn)，空氣的垂直混合作用顯著減弱，不利于空氣對流運動發(fā)展。所以叫平流層。大部分的臭氧分布在地球表面上空10到50處（平流層中）。其中距地表25附近高空臭氧的濃度最大，稱為臭氧層(O3)，由此向上、向下臭氧逐漸減少。中間層（,平流層頂?shù)?5）氣溫隨高度增加而迅速下降頂界溫度可降至-83℃113℃，幾乎成為大氣層中的最低溫。其原因是這里沒有臭氧吸收太陽紫外輻射，而氮和氧等氣體所能吸收的波長更短的太陽輻射又大部分被更上層的大氣吸收了。有相當(dāng)強烈的垂直運動這種下暖上涼的氣溫垂直分布，有利于導(dǎo)致空氣的垂直運動，又稱“高空對流層”。水汽含量很少，又稱為電離層中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒有云層出現(xiàn)；在中間層的60—90高度上，有一個只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。暖層（,從中間層頂?shù)?00）溫度隨高度增加迅速上升其增溫程度與太陽活動有關(guān)，當(dāng)太陽活動加強時，溫度隨高度增加很快升高。據(jù)探測在300高度上，氣溫可達1000℃以上?？諝馓幱诟叨入婋x狀態(tài)由于空氣密度極少，暖層中的N2、O2、