大氣物理學題庫答案

大氣物理學題庫答案

選擇題

12345

BDECD

678910

AACBA

1112131415

AACCD

1617181920

BDABC

2122232425

AAABC

2627282930

BCBAA

3132333435

DCCBA

3637383940

BEBEA

4142434445

CDABD

4647482950

CDCBB

5152535455

DCBAB

5657585960

DBABA

6162636465

DCEDD

6667686970

ADCAB

7172737475

AADBC

7677787980

BCBBA

8182838485

CBBAA

8687888990

BDABA

9192939495

CDCAC

96979899100

DBCDB

101102103104105

cBACA

106107108109110

ABADB

111112113114115

AAADC

116117118119120

BFECA

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DABCC

141142143144145

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BCABDBB

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CDEAB

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196197198199200

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ADCCD

266267268269270

BCACC

271272273274275

DADBD

276277278279280

BDACA

281282283284285

AABAA

286287288289290

CCABA

二、填空題

1.氮氣、氧氣、氮氣（或Nz、。2、Ar）

2.原始大氣、次生大氣、現代大氣

3.基爾霍夫定律、普朗克定律、斯蒂芬-玻爾茲曼定律、維恩定律。

4.核化（或填異質核化）、凝結、碰并、連鎖；

5.水云、冰云、混合云；

6.色：

7.愛根核，大核，巨核；

8.增加空氣中的水汽、降溫。

9.82、03：

10.瑞利散射，米散射，幾何光學散射；

11.宇宙射線地殼aBY射線作用大氣中放射性元素

12.低氣壓、高氣壓、低壓槽、高壓脊、鞍型氣壓場

13.Kirchhoff（或基爾霍夫）

14.紫外光、紅外光

15.輻射平衡、熱量平衡，潛熱、感熱，太陽輻射，大氣。

16.高壓、低壓

17.冷卻、增濕、冷卻、增濕

18.日地平均距離大氣上界

19.比濕、混合比、水汽密度、露點、相對濕度。

20.狀態(tài)（變化）、層結。

21.對流層、平流層、中層、熱層、外層。

22.絕熱上升膨脹冷卻、輻射冷卻、平流冷卻、混合冷卻。（降溫過程很多，寫出其中四種即可）

23.

dzdz

24.大氣溫度直減率，干絕熱遞減率，海絕熱遞減率。

25.TSP、降塵、PM10o（任意寫出其中的三種）（可在TSP、降塵、PM10、PM2.5、塵粒、粉塵、灰、

飛灰、總灰等中任選三個）

26.虛溫。

27.8,等溫。

28.長波輻射。

29.a=手散射（或瑞利散射）c

30.波長、紅外光、紫外光。

31.太陽散射輻射.，瓦/米2。

32.行星反照率。

33.熱流量。

34.1000

35.大氣壓力是指單位面積上直至大氣上界整個空氣柱的重量,是氣象學中極其重要的一個物理量。常

用的單位有：Pa、hPa、毫巴（標有大氣壓）等c標準大氣狀態(tài)下，我們假設海平向氣壓

為lOOOhPa,1.5km高度氣壓為850hPa,5.5km高度氣壓為500hPa。

36.水汽混合比是指水邕的質量與王寶冬的質量比，比濕是指水汽的質量與退窒名的質量比。

37.絕熱過程指系統(tǒng)與外界沒有熱量交換的過程。干絕熱過程指沒有相變發(fā)生的的絕熱過程.位溫指把

空氣塊十絕熱膨脹或壓縮到標準氣壓時應有的溫度。

38.大氣窗區(qū)是指8-12um波段的長波輻射。

39.光學厚度是指沿輻射傳輸路徑上，單位截面積上所有吸收和散射物質產生的總削弱。

40.大氣按照溫度隨高度的變化分為雙遮層、平流層、中間層、熱和外層，其中極光出現在數層。

41.氣象要素是表征大氣狀態(tài)和現象的物理量。例如溫度、濕度、氣壓、

區(qū)都是常規(guī)氣象要素。

42.大氣靜力學方程的導數形式是一dD/dz=o2，該方程適用于靜止大氣大氣,和一股大氣,不

適用于垂直運動強的大氣。

43.地面天氣圖是等高面圖,在地圖上繪制等壓線圖:高空天氣圖是等壓面,其上繪制等高線。（填空

選項：等高面，等壓面，等高線，等壓線）

44.位溫是氣塊經過干絕熱過程，氣壓變?yōu)?000時,氣塊所具有的溫度。

45.由于大氣對8-12微米的每射的吸收很弱,因此地面發(fā)出的該波段范圍的長波輻射可順利地被發(fā)送

到宇宙空間。

46.地球外表的輻射差額（凈輻射）就是地面所吸收的太陽短波輻射和地面放出的直型輻射之差。在夜

間，外表的幅射差額是魚值，那么地面降溫。

47.譜線增寬的因素有自然增寬、壓力增寬、多普勒增寬，苴中在實際大氣中增寬中壓力增寬和多普勒增

寬同時存在，在大氣低層，譜線的增寬主要由壓力增寬決定。高層的譜線增寬由多普勒增寬。

48.使空氣到達飽和的途徑有隆溫、增遢。在自然界中形成云霧的主要降溫過程主要以絕熱膨脹降溫為

主。

49.在討論大氣的壓強隨高度的變化關系時，根據應用的需要將溫度和密度作了一些假設，進而產生了

三種具有廣泛應用的大氣模式，分別為等溫大氣模式、多元大氣模式、均質大氣模式。

50.世界氣象組織對標準大氣的定義是，能夠粗略地反映出周年、中緯度狀況,得到國際上成認的，假

定的大氣溫度、密度和氣壓的垂直分布。

51.大氣對輻射的吸收具有選擇性，吸收長波輻射的主要氣體是水汽，其次是二氧化碳和臭氧。

52.按照尺度數可以將散射分為三類，分別是瑞利度射、米散射和幾何光學散射,其中氣溶歧粒子對可

見光的散射屬于米散射。

53.在T—1nP中，氣塊溫度隨高度的變化曲線稱為狀態(tài)曲線，周圍大氣溫度隨高度的變化曲線稱為

層結曲線。

名詞解釋

1.大氣氣溶膠：含有分散、懸浮的固態(tài)和液態(tài)粒子的大氣稱為大氣氣溶膠，

2.大氣窗：大氣中主要吸收氣體對長波輻射的吸收有明顯的選擇性，在某些波段有強的或較強的

吸收帶，二者這些吸收帶之間有些很弱的準透明區(qū)，稱為“大氣窗”，為8-12微米波段。地

面發(fā)生的長波輻射可以透過大氣射向太空。

3.位溫：位于任意溫壓狀態(tài)(P,T)卜的空氣，干絕熱移動到P=1000hpa處具有的溫度稱為位溫。

4.梯度風：在水平面上沿曲線運動的空氣，在水平氣壓梯度力、科里奧利力和離心力的平衡下的

風稱為梯度風。

5.峨眉寶光：在多霧的山上早晨或黃昏，當觀測者站在山上，日光從他背后射向他前面的密云或

濃霧時，他可能看到云霧幕上出現一個人影，且圍繞在人影四周有一圈的彩色光環(huán)。這種光象

常出多在四川峨眉山，故稱為峨眉寶光。

6.以穗太氣上界在日地平均里離陽。時，與FI光垂直平面上的太陽分光輻照度，此時的太陽積

分輻照度稱為太陽常數。亍。

/.輻射通量密度：單位時間內通過單位面積的輻射能，單位為W.m4

8.由于云和氣溶膠(特別是火山灰)對太陽輻射的強散射作用，導致到達地面的太陽輻射能減少，

稱為陽傘效應或反射效應。

9.焚風效應：潮濕的氣流經過山脈時被強迫抬升，到達凝結高度后水汽就凝結而形成云。氣流繼

續(xù)上升后其溫度將按假絕熱減溫率變化，凝結出的水分局部或甚至全部降落。氣流越過山頂以

后，由于水分已全部降落或局部降落，將干絕熱下沉或先濕絕熱下沉待剩余水分蒸發(fā)完后再干

絕熱下沉。因此，在山前山后的同一高度上，氣流的溫度、濕度都不同，背風面出現了溫度高、

濕度小的干熱風。

10.假相當位溫：空氣由原來的狀態(tài)沿干絕熱過程上升，到達抬升凝結高度LCL后再沿假絕熱過程

上升到水汽全部凝結脫離，再按干絕熱過程下降到lOOOhPa處所具有的溫度。

11.大氣透明窗：在地氣輜射中的8~12um波段，大氣的吸收作用很弱，地面長波輻射可以透過此

窗口發(fā)送到宇宙空間。

12.光學厚度：沿輻射傳輸路徑，單位截面上所有吸收和散射物質產生的總削弱。是元因次量。

13.GPS測濕原理：如果GPS接收機所在位置是事先測定*J,只要知道各顆GPS星的軌道參數，地

面接收機和各衛(wèi)星之間的直線距離L是可以算出的，通過計算L和所測偽距之差即可得到由于

大氣影響所帶來的延遲。延遲的大小包含有大氣結構的信息，可用來作為大氣探測的一種方法,

尤其是用于測量大氣水汽含量。

14抬升凝結高度：未飽和濕空氣塊被外力強迫抬升時，因為上升速度快，可以認為是絕熱的。此

時氣塊內的水汽壓隨著環(huán)境氣壓的減小而減小，與此對應，露點也降低。氣塊上升時的干絕熱

減溫率遠大于它的露點遞減率，氣塊的溫度和露點將逐漸接近，在某一高度到達飽和并發(fā)生凝

結。這個濕空氣塊因絕熱抬升而到達飽和的高度稱為抬升凝結高度。

15.在絕熱過程中，假設討論的是未飽和濕空氣〔無相變)，這樣的過程稱為干絕熱過程。干絕熱

過程是可逆過程。如果在飽和氣塊上升過程中，凝結物一旦形成便全部從氣塊中降落，并帶走

一些熱量(不過此熱量極少)，在氣塊卜沉時必然會沿著干絕熱過程變化，無法再回到原來的

狀態(tài)。這是一個開放系的不可逆過程，嚴格來說也不是絕熱的，所以稱為假絕熱過程。

16.濕球溫度是在等壓絕熱蒸發(fā)過程中，系統(tǒng)內的液態(tài)水蒸發(fā)使空氣降溫，到達飽和時空氣所具有

的溫度，是這個過程中的最低溫度,這是理論上的濕球溫度，也稱等壓濕球溫度。

17.低層大氣是一個干絕熱氣層，此時只要低層有一點擾動，空氣就能上升，假設水汽含量較大，

上升到某一高度就會發(fā)生凝結。這個凝結高度稱為對流凝結高度。

18.維恩位移定律：1893年維恩從熱力學理論推導出黑體輻射光譜極大值對應的波長入max和溫度

的乘積為一常數。由此可知，假設黑體溫度越高，那么入max愈小，故稱維恩位移定律。

19.相對大氣質量的準確定義，是指日光自0角傾斜入射時與自天頂入射時的光學厚度之比。

20.假設要把漫射輻射當作平行輻射處理，應當將其光學厚度加大1.66倍。其原理是清楚的，因

為(30-3)是這一層大勺的垂直光學厚度，垂直方向輻射的光學路徑最短，而其它方向的路徑都

要加長，其吸收當然也增加了。作為對各個方向的積分，其最終效果是加大1.66倍，因此也

有人把。稱為漫射囚子。

21.空中如有薄云存在，而且這種云主要由冰晶組成，由于冰晶對日光或月光的折射，就會引起一

系列光學現象，統(tǒng)稱為暈。

22.散射效率因子是粒子的散射截面與粒子幾何截面之比。

23.輻射差額：系統(tǒng)或物體收入輻射能與支出輻射能的差值。

24.濕空氣定壓降溫到達飽和時的溫度稱為露點Td,

25.氣層的溫度直減率小于干絕熱直減率而大于濕絕熱直減率時的狀態(tài)。即對未飽和空

氣，大氣層結是穩(wěn)定的。

26.根據正負面積的大小，可將潛在不穩(wěn)定型再分成真潛不穩(wěn)定和假潛不穩(wěn)定兩種。假設大氣低層

的濕度大，那么氣塊能很快到達凝結高度，并容易被抬升到自由對流高度LFC以上，此時LFC

以上的正面積大于LFC以下的負面積，即對流有效位能CAPE大于對流抑制能量CIN,有利于對

流開展甚至雷暴的形成，這是真潛不穩(wěn)定型。

27.LFC高度以下的負面積區(qū)稱為對流抑制能量CIN。CIN的物理意義是：處于大氣底部的氣塊要能

到達自由對流高度，至少需從其它途徑獲得能量的下限。

28.異質核化：水汽在氣溶膠粒子和離子上的汽一粒轉化。

29.假絕熱過程：如果在飽和氣塊上升過程中，凝結物一旦形成便全部從氣塊中降落，在氣塊下沉

時必然會沿著干絕熱過程變化，無法再回到原來的狀態(tài)。這是一個開放系的不可逆過程，稱為

假絕熱過程。

30.水汽同質核化：在純潔的空氣中，靠水汽分子隨機碰撞、相互結合而生成云的胚胎，這種過程

稱為水汽同質核化。

31.大氣壓強：某高度的大氣壓強是指在該盲度單位截面積的垂直空氣柱的重量；

32.露點溫度：在水汽含量不變的條件下，使?jié)窨諝獾葔豪鋮s到相對于平的純水面為飽和時的溫度。

33.假濕球位溫:空氣由原來的狀態(tài)A沿干絕熱線上升，到達抬升凝結高度C后再沿假絕熱線下降

到原來的氣壓處B,那么B處的溫度即為假濕球溫度,從假濕球溫度Tsw沿著假絕熱線降到

lOOOhPa處所具有的溫度。

34.靜力能：氣快的焰與重力位勢之和。即靜力能=h+(D=CpT+gz。

35.播種云一供給云降水機制：高層播種的云，一般是卷層云，在氣旋云系中，高空對流泡是一種

典型的播種云。供給云，i般指濃密的層狀云，如高層云、雨層云、層積云或層云,當供給云

受到冰雪晶粒子的播種后,云內會通過云水碰凍一云冰碰連一雪晶的有效轉化以及碰并等過程.

使其降水強度明顯增加。

36.干潔大氣：不含水汽和懸浮顆粒物的大氣稱為干潔大氣

37.標準大氣：所謂標準大氣，就是能夠粗略地反映出周年、中緯度狀況的，得到國際.上成認的，

假定的大氣溫度、壓力和密度的垂直分布。

38.凈幅射：系統(tǒng)或物體收入輻射能與支出輻射能的差值

39.比濕：水汽與濕空氣的質量比。

40.比輻射率：物體的放射能力片,「和黑體的輻射能力凡倍,7)之比為比輻射率

41.逆溫層：某些氣層的溫度會隨高度而增加，即〃<0,這些氣層稱為逆溫層。

42.多元大氣：氣溫隨高度線性變化的大氣。

43.瑞利(Rayleigh)散射：分子散射的光的強度(決定于體積散射系數)與波長的4次方成反比。

波長短的光散射多，波長長的波散射少。

44.混合比：水汽與干空氣的質量比。

45.輻亮度：單位立體角、單位時間、單位面積所通過的輻射能量，單位為W/m?sr。

46.大氣電導率：在單位電場作用下，因大氣離子運動而形成的大氣電流密度值。

47.霜點：濕空氣在水汽含量不變的條件下，等壓降溫到達相對于純冰平面飽和的溫度，

48.光學質量：輻射傳輸路徑上單位截面氣柱內所包含吸收或散射氣體的質量。

49.行星反照率：地球-大氣系統(tǒng)的反照率稱為行星反照率，它表示射入地球的太陽輻射被大氣、

云及地面反射回宇宙空間的總百分數。

50.海陸風：在晴朗小風的氣象條件下，海岸邊界層內常觀測到向岸風和離岸風的交替變化。白天

邊界層下部的氣流來自海面，稱為海風；夜間那么風向相反，稱為陸風。

51.輻射通量：是指單位時間內通過某曲面的幅射能，單位為W

52.大氣逆輻射?：大氣輻射一局部向上進入太空，一局部向下到達地面，向卜到達地面的大氣輻射

稱為大氣逆輻射

53.蒸發(fā)霧：冷空氣流經暖水面上，由于暖水面的蒸發(fā)，使冷空氣到達飽和，產生凝結而形成的霧。

54.水汽的均質凝結核化：在純潔的空氣中，靠水汽分子隨機碰撞、相互結合而生成云滴的胚胎，

這種過程稱為水汽同質凝結核化。

55.散射：是指微粒把人射到其上的輻射重新向各方向輻射出去的一種現象。

56.地面有效輻射：地面輻射和地面所吸收的大氣逆輻射之差。

57.平流霧：由暖濕空氣平流到冷的下墊面上，經冷卻而形成的霧

58.冰晶的異質凍結核化：以氣溶膠粒子為核心，過冷水滴凍結成冰晶的過程。

59.虛溫：虛溫是關于溫度、水汽壓和壓強的函數。為了能在濕空氣狀態(tài)方程中使用Rd,并且使

TV=T(1+0.378-)

其與干空氣狀態(tài)方程具有類似的簡單形式所引入的參量。定義式為P

60.不穩(wěn)定能量：如果氣塊在不穩(wěn)定氣層里做垂直運動，那么其垂直速度會不斷增大，也就是氣塊

的垂直運動動能會不斷增加，氣塊所增加的這局部動能可看作由不穩(wěn)定大氣對氣塊作功而來。

轉化為氣塊運動動能的那局部能量稱為氣塊的不穩(wěn)定能量。

61.位勢高度：重力位勢與標準重力加速度的比值。

62.干絕熱溫度直減率：氣塊在干絕熱升降過程中，其溫度隨高度的變化率?dT/dz稱為干絕熱遞減

率。

63.輻射平衡：物體的輻射收入與支出相等。

64.濕絕熱過程：有相變發(fā)生的絕熱過程。

65.地面總輻射?：到達地面的太陽直接輻射與散射輻射之和稱為地面總輻射(>

66.均質大氣：密度不隨高度變化的大氣。

67.假絕熱遞減率：氣塊在假絕熱升降過程中，其溫度隧高度的變化率-dT/dz稱為假絕熱遞減率。

68.酸雨：pH值小于5.6的降水

69.超絕熱減溫率：超過干絕熱減溫率的大氣溫度隨高度的降低率。

70.光化學煙霧：由汽車、工廠等排放的碳氫化合物和氮氧化合物等一次污染物在陽光的作用下發(fā)

生復雜的光化學反響，生成臭氧、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯等二次污染物，這些一次污染

物和二次污染物混合形成有害的光化學煙霧。

71.大氣可降水量：單位面積空氣柱中所有水汽都凝結成液態(tài)水時所具有的厚度。

72.大氣勻和層［均質層）：86~90km高度以下，包括對流層、平流層、中層在內，由于湍流擴散

作用使大氣均勻混合，大氣中各種成份所占的比例，除臭氧等可變成份外，在垂直方向和水平

方向保持不變。

73.大氣混合層；大氣邊界層中，湍流受熱對流控制的近地面層以上局部。特點是層結不穩(wěn)定，對

流旺盛，位溫和風向風速都變化甚小，常發(fā)生于晴朗的白天，其高度較層結穩(wěn)定的邊界層高，

一般為廣2km,主要由熱對流的高度決定，與地面的垂直湍流熱通量和大氣層結穩(wěn)定度有關,

邊界層以下的大尺度下沉運動和平流作用對其高度也有所影響。

74.大氣流體靜力平衡：大氣處于靜止時垂直氣壓梯度力與重力相平衡。

75.大氣邊界層：又稱摩擦層。是指從地面至離地500~2000m以下的氣層。（本層氣流受地面摩擦

作用的影響大，故風速隨高度增加而變大。空氣受地面的冷熱影響大，故氣溫具有較明顯的口

變化。摩擦層內的對流運動與亂流運動都很強烈。低云、霧、窈出現在這一層中J

76.PM10：懸浮在空氣中，空氣動力學直徑W10微米的顆粒物，又稱為可吸入顆粒物或飄塵）。

77.熱島效應：城市地區(qū)由于人口稠密，工業(yè)集中，造成溫度高于周圍地區(qū)的現象。

78.絕對不穩(wěn)定大氣：環(huán)境溫度遞減率大于干絕熱減溫率的大氣狀態(tài)，此時氣塊抬升后溫度高于環(huán)

境空氣溫度。

79.輻射霧：由于地面輻射冷卻，致使貼近地面的空氣層中水汽到達飽和而凝結形成的霧。一般發(fā)

生在晴朗無云有微風水汽較充分的夜間。

80.貝吉隆過程：在有冰晶和過冷卻水滴共存的云中，由于冰面的飽和水汽壓比過冷卻水面的飽和

水汽壓小，當空氣中的實有水汽壓介于兩者之間時，過冷卻水滴會因蒸發(fā)而減小，水分子不斷

由水滴向冰晶上轉移，冰晶那么因凝華而增大。

81.大氣保溫效應：簡稱“大氣效應"。大氣具有允許太陽短波輻射透入大氣低層，并吸收地面和

低層大氣的長波輻射，從而阻止地面和低層大氣長波輻射逸出大氣層，使大氣溫度保持較高的

水平。

82.日周光:當散射過程以米散射為主時，在太陽周圍的天空表現出很強的散射光強

83.自由對流高度：起始高度以上狀態(tài)曲線和層結曲線第一次交點，該高度以下，空氣塊只能在沖

擊力的作用下作強迫抬升,超過此高度，空氣塊就可以在大氣中獲得自由上升的不穩(wěn)定能量。

四、簡答題

1.請簡述水成云降水形成的機制。

水成云中，云滴的增長主要通過凝結過程和重力碰并過程來完成。水成云形成之后，水汽在凝

結核上凝結成云滴并繼續(xù)由凝結過程增大，但其增長速度隨著云滴增大而變慢。當云滴長大到

10um以上時，凝結過程根本就不起作用了。這是重力碰并過程開始啟動，而且隨著云滴的長

大，其增長速度越來越快。當云滴增大到一定程度，上升氣流無法托住云滴時，大云滴就會脫

離云滴而降落成雨。

2.晴天的天空為什么是藍色的？在什么情況下它會變成乳白色或灰白色，為什么？

晴空呈蔚藍色，可以用瑞利散射理論來解釋。

晴天的天空中，大氣中的粗粒子少，我們看到的天空顏色主要是大氣分支對太陽光的散射光。

根據瑞利散射理論，分支散射的光的強度（決定于體積散射系數）與波長的4次方成反比。波

長短的光散射多，波長長的波（為紅、黃、橙光）散射少，所以我們看到天空呈蔚藍色。

當天空中粗粒子（為浮沉、霧滴等）較多時，主要為米散射。其散射光對波長無選擇性，所以

天空呈乳白色或灰白色。

3.什么是氣旋？什么是反氣旋？在我國境內通常有哪幾種氣旋？他們對我國天氣有何影響？

在北半球的低氣壓區(qū)附近，空氣圍繞低氣壓中心成反時針方向流動（旋轉），稱為氣旋。而在

高氣壓區(qū)附近空氣圍繞高壓中心成順時針方向旋轉，稱為反氣旋。在我國境內通常有華北氣旋、

東北低壓、江淮氣旋和西南低渦。它們常常帶來大風、降水等天氣。

4.什么是晴天大氣電場？請說明它能維持的原因。

晴天大氣電場一一地球-大氣系統(tǒng)是一個球形電容器，其正極在電離層和磁層，負極在地面，

中間是導電性能差的大氣形成一個電場，稱為晴天大氣電場。

由于大氣有弱導電性，所以晴天大氣電場中有從上向下的傳導電流，它會使地面負電荷減少。

如果沒有其他電流的補償，晴天電場就會逐漸消失。晴天電場之所以能夠維持，主要是因為地

球-大氣系統(tǒng)中存在著一種充電機制-雷暴。當雷爆發(fā)上時，雷暴云下引地面的電場方向與晴天

大氣電場相反。通過云地閃電，將云底的負電荷傳到地面，同時地面的物體向云底的尖端放電，

把正電荷傳向上方，使地面負電荷得以維持，也就維持了晴天大氣電場。

5.何謂條件不穩(wěn)定氣層？這氣層穩(wěn)定度的性質取決于什么條件？

溫度直減率Y滿足力＜丫V凡的氣層稱為條件不穩(wěn)定氣層。其中汽和片分別是干絕熱和濕絕熱

過程的溫度遞減率。此氣層的不穩(wěn)定性質決定于：1.氣層中是否有充足的水汽，2.氣層中是

否有液態(tài)水，3.氣層中有上升運動還是下沉運動。

如果氣層中水汽充足乂有上升運動，那么，在上升過程中還未到達飽和時是穩(wěn)定的，到達飽和

后就不穩(wěn)定了。如果氣層中有液態(tài)水，那么無論上升或下沉都是不穩(wěn)定的。如果無液態(tài)水，那

么下沉運動時是穩(wěn)定的。

6.地球上的南北溫度梯度一方面決定于不同緯度帶地氣系統(tǒng)吸收的太陽輻射量，放射的紅外輻射

量，感熱通量和潛熱通量，另一方面還受到大氣環(huán)流和海洋環(huán)流的影響。由于經向環(huán)流不斷把

低緯度獲得的較多的熱量向高緯度和極地區(qū)域輸送，所以使地球上南北溫度梯度比由輻射平衡

算出的值小得多。

7.鋒面定義：（1）冷、暖兩種不同性質氣團之間的狹窄過渡帶。（2）大氣熱力學場和風場具有顯

著變化的狹窄傾斜帶。

鋒面分為：冷鋒、暖鋒、準靜止鋒和錮囚鋒。他們是根據峰在移動過程中冷、暖氣團所占有的

主次地位來劃分的。在鋒面移動過程中，如果冷氣團起主導作用，冷氣團推動暖氣團向暖氣團

一側移動，這類鋒面稱為冷鋒。如果鋒面移動過程中，暖空氣團起主導作用，暖氣團推動冷氣

團向冷氣團一側移動，這類鋒面稱為暖鋒。當冷、暖氣團的勢力相當時，鋒面的移動十分緩慢

或相對靜止，這種鋒面稱為準靜止鋒。有冷鋒趕上暖鋒或者兩條冷鋒迎面相遇疊并而成的鋒面

稱為錮囚鋒。

8.冷云中存在著溫度低于0C的過冷卻水滴，在有凍結核的情況下，他們很容易凍結為小的冰晶，

這時如果環(huán)境水汽壓對冰面來說是過飽和的，那么小冰晶將由凝華過程而進一步增長，而且其

凝華增長很快，比水滴的凝結增長快得多。這樣就做云內建立起一個水汽擴散場，使水份從水

滴面上蒸發(fā)而凝華到冰晶上去，進而導致水滴的逐漸消失和冰晶的迅速長大。這就是冰晶效應。

冰晶效應為冷云提供較大的冰晶，然后這些較大的冰晶通過與過冷卻水滴的碰凍和與別的冰晶

的碰粘過程進一步長大稱為降水質點而降落。這就是冷云降水的機制。

9.聲波在大氣中傳播經過不同聲速的氣層時會發(fā)生折射，其折射角與聲速成正比。夏季晴天的夜

晚和清晨由于地面附近放射大量紅外熱輻射，使近地層大氣溫度降低而形成逆溫層，即溫度隨

高度增加而增加。

因為聲速與大氣溫度的平方根成正比，所以聲速也隨高度的增加而增大。在這種情況下，聲波

向上傳播時，折射角逐漸變大，即聲波傳播時，聲線逐漸向卜.彎曲。如下圖；

10.在天空有卷層云時?，有可能觀測到暈.因為卷層云中有大量的冰品，太陽（或月亮：的光通過

冰晶時會發(fā)生折射而產生色散，使得地面上的觀測者看到H（月）周圍出現以日（月）為中心

的彩色光圈、光弧、光柱或光斑。這就是暈。

11.對臭氧洞成因的研究目前主要在兩個方面：

（1）大氣動力學原因：南極冬季環(huán)極渦旋的作用。天氣動力學過程本身不會破壞臭氧，但它

能將臭氧重新分布；另外，特殊的氣象條件（極渦、叫寒、平流層云等）能促進化學原因對臭

氧的破壞。（2）大氣化學原因：氟氯燃（CFC）等化合物對臭氧的破壞作用。大氣污染物質如氟氯

煌（CFC）和溟化燃（halon$）等人造化合物中釋放的氯和澳對臭氧有破壞作用。因此平流層云有利

于氟氯煌（CFC）化合物對臭氧的破壞過程。

12.大氣氣溶膠概念及氣溶膠粒子在大氣過程中的作用

[1）氣溶膠是指懸浮在氣體中的固體和（或）液體微粒與氣體載體組成的多相體系。

（2）氣溶膠粒子在云霧降水、大氣輻射、大氣光、目等大氣物理過程中起著重要的作用：在

云霧降水中的作用，對大氣輻射過程的影響，對大氣光學特性的影響，對大氣電學特性的影響，

在大氣化學過程中的作用。

13.太陽幅射穿透大氣層到達地面前會受到削弱，試向根本的削弱因了?有哪些？

大氣總的距離衰減系數舊為M砥=砥刀+怎.p+怎.。+怎.v+怎.a

其中k%R和k人,p分別為氣體分子和氣溶膠粒子散射所引起的衰減；kA,。和k入,v分別為臭氧

和水汽吸收所引起的衰減；k人,a為其它氣體分子（主要是CO2和02）吸收所引起的衰減。

14.基爾霍夫定律的意義在于：它將物體的吸收能力和放射能力聯系了起來，只要知道了某種物體

的吸收率，也就知道了它的比輻射率；特別是它將各種物體的吸收、放射能力與黑體的放射能

力聯系了起來，這是很有意義的。普朗克定律揭示了絕對黑體輻射率隨波長變化的函數關系。

絕對黑體的輻射光譜對于研究一切物體的幅射規(guī)律具有根本的意義。

15.與太陽的短波輻射相比，長波輻射在大氣中的傳輸過程具有以下特點：

（1）地球與大氣都是放射紅外輻射的輻射源，通過人氣中的任一平面射出的是具有各個方向

的漫射輻射。而太陽直接輻射是主要集中在某一個方向的平行輻射。在紅外波段，到達地面的

太陽直接輻射能量遠小于地球與大氣發(fā)射的紅外輻射，常?？刹挥杩紤]。

（2）除非在云或塵埃等大顆粒質點較多時，大氣對長波輻射的散射削弱極小，可以忽略不計。

即使在有云時，云對長波的吸收作用很大，較薄的云層已可視為黑體。因而研究長波輻射時，

往往只考慮其吸收作用，忽略散射。

（3）大氣不僅是削弱輻射的介質，而且它本身也放射輻射，有時甚至其放射的輻射會超出吸

收局部，因此必須將大氣的放射與吸收同時考慮。

總之，長波輻射在人氣中的傳輸，是一種漫射輻射，是在無散射但有吸收又有放射的介質中的

傳輸。

16.在絕熱過程中，假設討論的是未飽和濕空氣（無相變），這樣的過程稱為干絕熱過程。假設在

上升過程中是絕熱的，全部凝結水都保存在氣塊內，當氣塊下沉時凝結的水分又會蒸發(fā)，仍然

沿著絕熱過程回到原來的狀態(tài)，這個過程就是可逆的，稱為可逆的飽和絕熱過程或可逆的濕絕

熱過程，又簡稱濕絕熱過程。與上述情況相反，如果在飽和氣塊上升過程中，凝結物一旦形成

便全部從氣塊中降落，并帶走一些熱量（不過此熱量極少），在氣塊下沉時必然會沿著干絕熱

過程變化，無法再回到原來的狀態(tài)。這是一個開放系的不可逆過程，嚴格來說也不是絕熱的，

所以稱為假絕熱過程。

17.黑體輻射根木定律及其意義：普朗克定律揭示了絕對黑體幅射率I值波長變化的函數關系.絕對

黑體的輻射光譜對于研究一切物體的輻射規(guī)律具有根本的意義?；鶢柣舴蚨桑鼘⑽矬w的吸

收能力和放射能力聯系了起來，只要知道了某種物體的吸收率，也就知道了它的比輻射率；特

別是它將各種物體的吸收、放射能力與黑體的放射能力聯系了起來，這是很有意義的。維恩位

移定律，在一定溫度下，絕對黑體的與輻射本領最大道相對應的波長人和絕對溫度T的乘積為

一常數。斯蒂芬波爾茲曼定律，絕對黑體的積分輻出度與其溫度的4次方成正比。

18.解答舉例：單位時間單位體積中形成活化核的數目稱為核化率或活化率。（可列舉云物理學中

任何概念）

19.形成、成熟和消散三個階段

形成：有組織上升氣流（關鍵點）

形成階段是指從淡積云向濃積云開展的階段。這個階段的主要特征是云頂呈現輪廓清晰的花椰

菜狀隆起，云下有潮濕空氣輻合進入云中，云內都是有組織的上升氣流。隨上升氣流入云的水

汽凝結而釋放大量潛熱，導致云內溫度高于環(huán)境溫度，并使云內上升氣流進一步增強。

成熟：上升氣流為主，產生下沉氣流；（關鍵點）

成熟階段是從濃積云向積雨云過渡的階段。這一階段的主要特征是，從云體的外形上看，由于

受對流層頂阻擋和高空風的作用，頂部向兩側延展而成砧狀。云的前部和上部仍以上升氣流為

主，但由于這個階段易形成降水，在降水粒子拖拽下開始出現了有組織的下沉氣流。下沉氣流

區(qū)溫度將低于環(huán)境溫度，以至在云下出現輻散氣流。這一階段約需時10~30分鐘，取決于地理

條件和氣團屬性等。一般高緯度地區(qū)要緩慢些。

消散：有組織的下沉氣流，至少低層全為卜沉氣流（關鍵點）

在云的低層，當下沉氣流阻礙了上升氣流，并最終切斷了上升氣流的來源后，單體就進入它的

消散階段。消散階段的特征是云中都為有組織的下沉氣流，至少在云的低層全力下沉氣流。此

階段歷時只有幾分鐘。

20.兩者的區(qū)別：瑞利散射，散射光強度和波長的4次方成反比，散射光強度和粒子體枳的平方成

正比；米散射，隨著粒子尺度數X的增大，前向散射光在總散射光中的比值迅速增大。解釋天

空顏色：大氣的散射系數是和波長有關的。分子大氣的散射系數和波長的4次方成工比。故大

氣對波長較短的光的散射能力大于波長較長的光，散射光的峰值波長就比入射光要偏向短波方

向，使天空散射光呈藍色。假設空氣中的氣溶膠含量較多，在構成天空散射光中所起的作用較

大時，由于其散射光波長依賴關系較小，天空的藍色就較淡甚至呈現灰白色。

21.用大氣不穩(wěn)定能量判刑。方法：1.點繪溫度層結曲線；2.點繪地面上升氣塊的狀態(tài)曲線（有地

面逆溫時氣塊取自逆溫層頂）；3.狀態(tài)曲線全部在層結曲線左邊為絕對穩(wěn)定型大氣，狀態(tài)曲線全

部在層結曲線右邊為絕對不穩(wěn)定型人氣，狀態(tài)曲線與層結曲線相交，交點以上為面枳、

以下為“一面積，稱潛在性不穩(wěn)定型大氣。

22.按溫度的垂直分布，對流層和平流層具有哪些變化特征？

對流層

1）、溫度隨高度的增加而降低，氣溫遞減率「為6.5°C/km；

2）、對流層中的垂直運動顯著。

3）、集中了80%的大氣質量和幾乎全部水汽

4）、云霧降水均發(fā)生在此層

5）、受地表影響最強烈，空氣屬性的水平分布很不均勻

平流層

l）25km以下溫度遞減率接近零，25km以上溫度隨高度明顯增加

2）平流層氣流運動主要以水平運動為主.

3）水汽極少，顆粒物極少，能見度極好。

4）大氣污染物進入平流層后能長期存在

23.按溫度的垂直分布特點可將地球大氣分成哪幾層？各層溫度隨高度如何變化？

對流層、平流層、中間層、熱層、外層。溫度變化：減小一增加一減小一增加一不變。

24.解釋說明以下圖中不同溫度時黑體輻射光譜的特點

1J理論上，任何溫度的絕對黑體都放射波長0~8[?m的輻射，但溫度不同，輻射能量集中的波段也

就不同。顯然，隨著溫度的卜降，輻射能量集中的波段向長波方向移動。

2）當溫度升高時，各波段放射的能量均加大，積分輻射能刀Fr也隨著迅速加大，且能量集中的波段

向短波方向移動。

25.焚風是氣流過山后在背風坡所形成的干熱風。用假絕熱過程說明焚風形成的原理，潮濕的氣流

過山時被迫抬升，到達抬升凝結高度后水汽凝結形成云。氣流繼續(xù)上升后溫度降按假絕熱減溫

率變化，凝結出來的水分局部或甚至全部降落。氣流過山頂后，由于水分已全部降落或者局部

降落，將干絕熱下沉或者先濕絕熱下沉待水分蒸發(fā)完后再干絕熱下沉。

26.對流層：1）、溫度隨高度的增加而降低，氣溫遞減率「為6.5'C/km；2）、對流層中的垂直運動

顯著；3）、集中了80%的大氣質量和幾乎全部水汽；4）、云霧降水均發(fā)生在此層；5）、受地表

影響最強烈，空氣屬性的水平分布很不均勻。平流層：l）25km以下溫度遞減率接近零，25km

以上溫度隨高度明顯增加；2）平流層氣流運動主要以水平運動為主；3）水汽極少，顆粒物極少，

能見度極好；4）大氣污染物進入平流層后能長期存在。

27.圖略。大小關系：Tsw<T<Tse

28.什么是壓高公式?討論壓高公式時通常使用哪三種模式大氣?說出三種模式大氣的定義，并畫出

三種模式大氣中氣壓隨高度變化曲線示意圖。

壓高公式；氣壓與高度的函數關系表達式

均質大氣：空氣密度不隨高度變化的大氣

等溫大氣：氣溫（或虛溫）不隨高度變化的大氣

多元大氣：氣溫（或虛溫）遁高度線性變化的大氣

示意圖：均質大氣-線性減小，有上界

等溫大氣-指數減小，無上界

多元大氣-幕函數減小，有上界，高于均質大氣的上界

29.農業(yè)上使用熏煙法防止霜凍，說明其道理。

熏煙可以增加大氣逆輻射，從而減小地面有效輻射，域小地面降溫率，防止夜間地面.氣溫低于

霜點，這就是農業(yè)上使用熏煙法防止霜凍的道理。

30.根據不穩(wěn)定能量，把厚氣層分為哪三種類型？分別畫出各類型的示意圖。

絕對不穩(wěn)定型、潛不穩(wěn)定型、絕對穩(wěn)定型

圖。。。

在厚氣層內，

絕對不穩(wěn)定型：狀態(tài)變化曲線在層結曲線的右側

潛不穩(wěn)定型：狀態(tài)變化曲線和層結曲線有交叉

絕對穩(wěn)定型：狀態(tài)變化曲線在層結曲線的左側

31.列舉穩(wěn)定邊界層的兩種成因，并簡述其一般特征。

穩(wěn)定邊界層的成因舉例：夜間地表輻射冷卻形成的逆〔位）溫層結：

暖平流流經冷的下墊面，其它

穩(wěn)定邊界層的一般特征：

（1）有逆溫層，因而湍流能量很弱，但因為還有切應力的作用，所以湍流不會完全消失，而是在弱

的水平上維持，湍流熱交換過程不占優(yōu)勢，輻射、平流、氣層的抬升及地形等的影響，與湍流熱交

換過程的影響相當。

（2）當浮力引起的湍流動能損失到達切應力產生動能的1/5左右，湍流結構在空間和時間上出現不

連續(xù)，形成所謂的間歇性湍流或波與間歇性湍流共存。

[3）因湍流很弱，湍渦尺度小，邊界層不同層次之間的相互作用減弱，地面強迫對邊界層的響應放

緩。

（4）各種特征量在邊界層頂沒有明顯的過渡特征，難于確定層頂的位置。

32.影響大氣污染的因子有哪些?它們是如何影響其散布的？

影響污染物散布的因子很多，主要有風、湍流、大氣穩(wěn)定度、溫度層結、云、輻射、天氣形勢、降

水以及下墊面條件和其它物理化學過程。

風的作用是整體的輸送和對污染物的沖淡稀釋作用：湍流運動會造成流場各局部之間強烈的混

合和交換，以致不斷將清潔空氣卷入污染的空氣，同時將污染空氣帶到周圍空氣中去，這就大大地

加快「污染物的散布速率。風和湍流是決定污染物質在大氣中稀釋擴散的最直接、最本質的因子。

通常，風速越人，湍流越強，稀釋擴散的速率越高。彳日凡有利干增人?風速和增強湍流的氣象條件都

會有利于污染物的稀釋擴散。

大氣溫度層結影響湍流的強弱，因此，氣溫的垂直分布與大氣污染物的散布有十分密切的關系。

云、輻射和天氣形勢這些宏觀氣象特征影響支配著近池面能量與溫度層結的變化，從而也對大

氣污染物的散布有影響。太陽輻射是近地面層溫度隨高度分布周日變化的主導因素。云對輻射可起

到屏障作用，它既阻擋白天太陽向地面的輻射，乂阻擋夜晚地面向上的輻射，使得氣溫隨高度變化

的趨勢趨于緩和。從而影響大氣穩(wěn)定度，進而影響大氣的湍流強弱，一定的氣象條件與伴隨的大氣

現象都與相應的天氣形勢相聯系的，因而與大氣污染物散布有關的氣象因子也隨之相關聯。

降水的去除作用可能是降低大氣中污染物濃度最快速有效的因子。

機械湍流的能量來源于風隨高度的變化和地面粗糙度，氣流流過粗糙地而，將隨地形外表的起

伏而抬升或下沉，于是，湍流活動會由這種機械作用而產生或增強，風速愈大那么愈強。下墊

面不僅通過粗糙度和風隨高度的變化影響大氣污染物的散布，而且也會因?些特殊地形和下墊

面條件，如山谷地形，水陸交界，城鄉(xiāng)交界等形成一些特殊大氣過程和氣流分布形式;，從而直

接影響大氣污染物的散布。

33.按溫度的垂直分布特點可將地球大氣分成哪幾層？最下面一層的主要特點是什么？

按溫度的垂直分布特點可將地球大氣分成對流層、平流層、熱層、中層、外層共5層。

最下面一層對流層的主要特點為：

1）溫度隨高度的增加而降低，氣溫遞減率「的平均值為6.5C/km

2）對流層中空氣的垂直運動顯著

3）集中了80%的大氣質量和兒乎全部水汽

4）云霧降水均發(fā)生在此層

5）受地表影響最強烈，空氣屬性的水平分布很不均勻

34.未飽和濕空氣絕熱上升時為何會降溫？未飽和濕空氣絕熱上升時為何會發(fā)生凝結？

修塊上升時由于周圍大氣的氣壓越來越低，氣塊為了與周圍氣壓相平衡就不斷膨脹對外作功，消耗氣塊

自身的內能，這個過程會使氣塊降溫。氣塊上升過程中由于絕熱，除了當氣塊上升到凝結高度以上時凝

結潛熱釋放供給氣塊熱量外，沒有其他熱最供給，而凝結產生的熱量沒有氣塊所消耗的內能大，所以不

管是否發(fā)生凝結，氣塊溫度總是隨著高度的增加不斷降低的。

未飽和氣塊在起始高度處露點低于其溫度。未飽和氣塊絕熱上升時其溫度隨高度的增加不斷降低,而其

露點也隨高度的增加不斷降低，但后者比前者慢，所以必然在上升到某高度時氣塊溫度等于露點溫度，

到達飽和開始發(fā)生凝結現象。

35.簡述云霧形成的宏觀過程

形成云霧的宏觀過程實際上是使?jié)窨諝獾竭_飽和的宏觀過程，達飽和有降溫、增濕、既降溫又增濕三種

途徑，其中降溫是主要途徑。降溫達飽和的方式有上升絕熱膨脹冷卻、輻射冷卻、平流冷卻、湍流混合

冷卻、相變冷卻，其中上升膨脹降溫最為重要。增濕達飽和的方式主要是平流增濕。既降溫又增濕達飽

和的方式主要有濕空氣水平混合和垂直混合。展開說明略。

36.洵述暖衣形成和暖玄降水所涉及的微觀過程

水汽的異質凝結核化：以氣溶膠粒子為核心，水汽凝結形成初始胚滴的過程。

云滴的凝結增長：當大氣中的水汽在凝結核上凝結，形成胚滴以后，如環(huán)境水汽壓仍大于胚滴外表的平

衡水汽壓，胚滴就能繼續(xù)因水汽凝結而增長。這種凝結增長速度隨云滴半徑的增長而減小，只能在云滴

增長的前期起作用，要形成降水必須通過云滴的碰并。

云滴的碰并增長：大小云滴之間碰撞后，有一局部小云滴被大云滴所合并，使大云滴增長，從而有助于

雨滴的形成。

雨滴的繁生：雨滴通過自發(fā)破碎或碰撞破碎形成多個小滴的現象稱為雨滴的繁生。破碎形成的小滴可以

作為大云滴，參與云滴的碰并。對于較大雨滴，除了外表張力以外，還有兩個力作用于水滴，一個是四

周空氣的壓力，另一個是重力引起的水滴內部的靜壓力差。隨著水滴的增大，后兩個力也隨之增加，而

外表張力卻因曲率的減小而減小。這三個力的共同作用，使大雨滴降落時發(fā)生變形。雨滴越大，變形越

厲害，以至最終破碎。這種破碎稱為自發(fā)破碎。另外，降水粒子發(fā)生碰撞時也可能破碎成假設干小滴，

稱為碰撞破碎。

37.用“氣塊法〃