海洋科學導論8氣象

1、海洋和氣象學，第二節(jié)大氣的結構，第二節(jié)大氣的氣體結構1，1。大氣垂直范圍1。上限可達3000公里。2.99%集中在35公里以下。大氣密度隨高度迅速減少。2 .大氣垂直分層1。(1)對流層在赤道附近16-18公里；是。中緯度地區(qū)是l0-12公里，兩極附近是8-9公里。夏天比較厚，冬天比較薄。特性：1。海拔越高，氣溫下降，每次上升約100米，溫度下降06。c；在垂直方向形成強烈的對流。3 .大氣總質量的34以上集中在牙齒層。4.在l-2公里以下，也稱為摩擦層或邊界層，低層大氣。1-2公里以上，被稱為自由大氣層。2 .平流層是對流層頂約50公里的大氣層是平流層。(3)中間層稱為中間層，從平流層頂部到

2、80公里高。牙齒層的空氣更稀薄，溫度隨著海拔的增加而降低。(4)熱層在80公里到500公里之間，稱為熱層。牙齒層的溫度隨著海拔的增加而迅速增加，層內溫度很高，晝夜變化很大。5 .出埃及層熱層以上的大氣層稱為出埃及層。第二章主要氣象要素，第一節(jié)氣溫，1。氣溫的定義和單位T=273 T=5/9 (F-32) T絕對溫標T攝氏度溫標；f華氏溫標。隊列的袁泉1，太陽常數(shù)被定義為光波導所詢問的平面上單位面積接收的光的總量。根據(jù)世界氣象組織1981年公布的數(shù)據(jù)，太陽常數(shù)的平均值為1368Wm2。2，大氣成分對太陽輻射的吸收太陽輻射通過大氣層通過到達地面時，大氣中的各種成分主要是能夠用N2，O2，O3，水蒸

3、氣，CO2，灰塵吸收特定波長的太陽輻射或反射，散射波長的輻射。如下圖所示。太陽輻射到達地面的各種過程，3，地球，大氣的能量平衡，4，根據(jù)空氣變暖和冷卻分子運動理論，空氣的冷熱程度只是現(xiàn)象，本質上是空氣中大小的表現(xiàn)?？諝馐軣釙黾觾炔磕芰浚瑲鉁匾矔?。相反，如果空氣失去熱量，內部能量就會減少，氣溫也會相應降低?？諝庵械淖兓赡苁怯煽諝夂屯獠康臒峤粨Q引起的。外部壓力的變化可能作用于空氣，使空氣膨脹或壓縮而引起。在以前的情況下，空氣與外界有熱交換，這稱為非熱變化。在后一種情況下，空氣與外部沒有熱交換，因此被稱為絕熱變化。(a)氣溫的非熱變化空氣與外部交換熱量的方法有傳導、輻射、對流、湍流、蒸發(fā)冷凝

4、(包括升華、冷凝)牙齒。(2)氣溫的絕熱變化，4，大氣靜態(tài)穩(wěn)定性，(1)大氣穩(wěn)定性的概念很多天氣現(xiàn)象的發(fā)生與大氣穩(wěn)定性密切相關。大氣穩(wěn)定度是指空氣塊在任意方向受到擾動后返回或離開原始平衡位置的趨勢和程度。這表明大氣中層的各個空氣塊是否位于原始層，垂直運動是否容易發(fā)生，即對流是否容易發(fā)生。如果空氣在對流沖擊力的作用下上下運動，就會發(fā)生三種茄子情況。如果氣團有受力移動后逐漸減速并返回原來高度的趨勢，此時氣層對該氣團是穩(wěn)定的。(威廉莎士比亞，風夏，空氣名言) (威廉莎士比亞，風夏)如果氣團一離開原地，就有逐漸加速運動，遠離起始高度的趨勢，此時氣層對該氣團來說是不穩(wěn)定的。如果氣團被推到一定高度后沒有加

5、速或減速，此時氣層就是該氣團中的中性氣體層。d時，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)；=d時，大氣處于中性平衡狀態(tài)。d，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。概括起來，可以得出以下結論。1.越大，大氣越不穩(wěn)定。越小，大氣越穩(wěn)定。極小或小于0(等溫)的情況可能是(逆溫)對流發(fā)電的障礙。所以習慣性地把逆溫、等溫和很小的空氣層稱為隔絕層。2.m點空氣是否達到飽和，大氣總是穩(wěn)定的，所以被稱為絕對穩(wěn)定。d是相反的，因此被稱為絕對不穩(wěn)定。3.對于在DM中進行垂直運動的飽和空氣，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。對于垂直運動的不飽和空氣，大氣又處于穩(wěn)定狀態(tài)。牙齒情況稱為條件不穩(wěn)定狀態(tài)。5，氣溫的周期變化，1，氣溫的周期變化，(1)氣溫的日變化氣溫日差異：一

6、天中氣溫的最高值和最低值的差異，稱為氣溫一天，其大小反映溫度的日變化程度。(2)氣溫的年變化氣溫年差：一年中月平均氣溫有最高值和最低值。2節(jié)大氣壓、1、大氣壓的儀器通常有水銀氣壓計和空箱子氣壓計兩種。氣壓的單位一度以毫米(mm)水銀柱高度表示，但以國際單位制帕斯卡(Pa)表示，氣象上經(jīng)常使用白波(hPa)。1百波等于1平方厘米面積接收1000多人力時的壓力值，即1hPa=1000dyncm-2，1Pa=1Nm-2，即1波等于每個平方米1牛頓。柏忌類似于過去使用的毫巴(MB)單位。氣象上規(guī)定，溫度為0點，緯度為45度的海面氣壓為標準大氣壓，等于1大氣壓力。其值等于760mm汞柱高度或1013.2

7、5hPa。在標準情況下，隨著海拔的增加，氣壓值呈指數(shù)下降，距地面10公里的氣壓值只有地面的25%。由于表面的不均勻性、動力、熱量等因素，實際氣壓并不表示簡單的緯度分布。根據(jù)各地氣象臺觀察到的海平面氣壓值，地圖上有等壓線高氣壓的分布區(qū)域是水平氣壓場。圖8-3是示意圖。氣壓場一般可分為低壓、高氣壓、低壓罐、高壓脊、鞍形等。、1。氣壓的定義和單位1。大氣壓：一個地方的氣壓值經(jīng)常變化，變化的根本原因是上空大氣柱中空氣質量的增加或減少。單位：1標準大氣壓76 MMHG=101325 PA 1 MB=100 p A 1 MB=3/4 MMHG，氣壓隨海拔變化，2靜力學方程式假定大氣相對于地面處于靜止狀態(tài)。

8、一點的氣壓值等于該點的單位面積所接收的鉛柱的重量。參照圖42，在大氣柱上修剪面積為1cm2、厚度為Z的薄壁柱。將高度Z1的氣壓設定為P1，高度Z2的氣壓設定為P2，空氣密度設定為G。在靜力平衡條件下，Z1面的氣壓P1和Z2面的氣壓P2之間的氣壓差應該等于牙齒兩個高度之間的細柱重量。也就是說，P2-P1=-P=-g(Z2-Z1)=-gZ式的減號表示氣壓隨著高度的增加而減少，如果Z有無限小的傾向，常識可以寫成-dP=gdZ常識可以寫成氣象應用的大氣靜力學方程式。方程表明氣壓隨高度的變化而下降的速度取決于空氣密度()和重力加速度(G)的變化。重力加速度(G)高度的變化量一般很小，所以氣壓隨高度減少的

9、速度主要取決于空氣的密度。常識是氣象應用的大氣靜力學方程。方程表明氣壓隨高度的變化而下降的速度取決于空氣密度()和重力加速度(G)的變化。重力加速度(G)高度的變化量一般很小，所以氣壓隨高度減少的速度主要取決于空氣的密度。在密度大的基層，氣壓隨著高度迅速減少，反之，減少的話，減少的很慢。靜力學方程是靜止大氣的理論方程，但實踐證明，除了有強對流運動的部分區(qū)域外，誤差只有1，被廣泛使用。上轉換，代入狀態(tài)方程，單位氣壓高度差(H)，等溫氣壓高方程：2氣壓場(1)等壓線和等壓面(圖2-25)，空間等壓面向低地，看起來像盆地。2 .低壓槽是低氣壓延伸的狹窄區(qū)域。在低壓槽中，各等壓線彎曲程度最高的連接稱為

10、槽線。氣壓值沿凹槽線兩側增加。槽附近的空間背壓面類似于地形的狹長山谷，具有凹陷的形狀。3 .高氣壓被稱為高壓，由封閉的等壓線組成，中心氣壓升高，周圍逐漸降低，空間等壓面與山丘相似，呈凸起的形狀。4。高壓脊椎是從高壓延伸出來的狹窄區(qū)域，稱為背壓線彎曲度最大的脊椎線。其氣壓值沿山脊兩側下降，山脊附近的空間等壓面類似于地形的狹窄山脊。(阿爾伯特愛因斯坦，美國電視電視劇，季節(jié))，5。鞍型氣壓場稱為鞍，是兩個高壓和兩個低壓交錯的中間區(qū)域。鞍形空間等壓面呈鞍形。氣壓系統(tǒng)的空間結構等壓面與等高線的關系，、比較24h氣壓的變化量，高緯度地區(qū)可達10hPa，低緯度地區(qū)氣團屬性比較近，氣壓的非周期變化量較小，一般

11、只有1hPa。，水蒸氣壓力和飽和水蒸氣壓力測量水蒸氣或空氣濕度的所有方法基本上標準了相對于純水的平面中蒸發(fā)和凝結的量。在潮濕的空氣中，由水汽引起的那部分壓力稱為水蒸氣壓力，用E表示，表明該單位等于壓力。在溫度恒定的時候，從純凈水的水面向空氣中排出的水分與從空氣中進入水面的水分(即處于平衡狀態(tài))數(shù)量相同的情況下，水蒸氣引起的那部分壓力稱為飽和水蒸氣壓力，用E表示。飽和水蒸氣壓力是溫度的函數(shù)，溫度越高，飽和水蒸氣壓力就越大。在實際工作中，經(jīng)常使用馬格努斯經(jīng)驗公式來表示飽和水蒸氣壓力和溫度的關系，E0表示0的飽和水蒸氣壓力6.11hPa，T表示攝氏度，A和B是常數(shù)。對于水面：a=7.5，b=237.

12、3對冰：a=9.5，b=265.5冰飽和水汽壓低于相同溫度下的水面飽和水汽壓，差異最大，時間為-12點。在徐璐不同溫度下，水面和冰面的飽和水蒸氣壓力可以找到氣象常用表。2 .相對濕度空氣中實際水蒸氣壓力E等溫度的飽和水蒸氣壓力E的比率稱為相對濕度，以百分比表示。表達式為、3。露點對一定質量的潮濕空氣的氣壓保持不變，冷卻時濕度參數(shù)保持不變，但飽和水蒸氣壓力E(t)因溫度降低而減少。如果E(t)=e，則空氣到達飽和。濕空氣等壓冷卻達到飽和時的溫度是露點溫度Td。露點完全由空氣的水蒸氣壓力決定，是等壓冷卻過程的保守量。2。風的原因包括空氣的力作用于空氣的力以外，由于氣壓分布不均而產(chǎn)生的氣壓變化力，由

13、于地球自轉而產(chǎn)生的偏轉力，空氣層之間，空氣和地面之間相對運動而產(chǎn)生的摩擦力，以及空氣進行曲線運動時產(chǎn)生的慣性離心力等。，(a)氣壓梯度氣壓梯度垂直于等壓面，高壓指向低壓，數(shù)字等于二等壓面之間的氣壓差(p)除以其間的垂直距離(n)。用以下方式表示：(2)空氣質點起著使氣壓梯度力方向偏離的力的作用，是圍繞地球自身軸旋轉的非表觀力(水平偏轉力或科里奧利力)。為查明地球自轉偏轉力的原因，首先進行實驗。拿一個圓盤，逆時針旋轉(圖416)，拿一個小球，從鐵餅中心O點向OB方向滾動。如果沒有外力水平作用于球，球將沿著OB線以恒定速度滾動，同時保持慣性，并且圓盤旋轉不會影響球的方向和速度。但是，當球從O點到O

14、B方向滾動到圓盤邊緣時，站在鐵餅上的A點也與圓盤一起旋轉，從A移動到A位置。(David aser，Northern Exposure(美國電視電視劇，圓盤)觀測者站著的圓盤作為測量物體運動的參考標準，從他的角度來看，小球不會用直線運動來滾動他，而是偏移到曲線運動右側(沿著球運動的方向)圖416中虛線所示的位置。據(jù)牛頓運動定律說，牙齒似乎向右偏轉。好像球在直線運動時總是垂直于其運動方向，指向右側的作用力。圓盤旋轉引起的偏轉力，即和圓盤一起旋轉的觀察者觀察到的力。(威廉莎士比亞、視窗、鐵餅、鐵餅、鐵餅、鐵餅、鐵餅、鐵餅、鐵餅)這股力量是虛擬的。事實上，沒有任何物體對球起作用，產(chǎn)生牙齒力。只是為了

15、說明非相對論中用牛頓定律觀察到的現(xiàn)象而引入的虛擬力。OA=Vt，AOA=t代入，S=Vt2，加速度公式，(3)慣性離心力是物體做曲線運動時產(chǎn)生的力，是在運動軌跡的曲率中心沿曲率半徑作用于物體的力。牙齒力是為了保持物體沿著慣性方向運動而產(chǎn)生的，因此被稱為慣性離心力。慣性離心力垂直于運動方向，從曲率中心指向外邊緣，與物體旋轉角速度的平方和曲率半徑R的乘積成正比。對于單位質量，慣性離心力的表達式是，(4)摩擦力是兩個徐璐接觸的物體進行相對運動時，接觸面之間發(fā)生的一種阻礙物體運動的力。大氣運動中受到的摩擦力一般分為內摩擦力和外摩擦力。內摩擦力是在速度不同或方向不同的兩個空氣層之間產(chǎn)生的相互牽制的力，主要通過湍流交換來改變棋類速度。也稱為湍流摩擦。那個價錢很小，往