第一单元绪论
1、天气学发展史，取得了哪些重要成就？
（1）、单站预报方法阶段——气压计的发明
大气科学研究开始由单纯定性的描述进入了可以定量分析的阶段。
（2）、地面天气图阶段（1860～1900）
历史上第一张天气图，开创了近代天气分析和天气预报方法，为大气科学向理论研究发展开辟了途径。
（3）、单站与天气图预报方法结合阶段（1900 ～1920）
随后他们又将低压中心的暖锋和冷锋结合起来，创立了近代锋面-气旋模式，并一直被沿用至今。
（4）、高空天气图的引入与波动理论的建立阶段（1920 ～1950）
由于无线电探空技术的发展使人们对高空气象资料的获取成为可能，对高空气象状况有了进一步了解。（完成了点平面空间；一维二维三维）。
（5）、开展数值天气预报的研究与应用阶段
随着计算机的发展，使得利用动力气象中的偏微分方程来定量预报大气要素与状况成为可能，同时使天气学和动力学更加紧密地结合起来。
（6）、数值预报与卫星、雷达等先进探测技术综合应用阶段
由于科技进步，卫星、雷达和自动监测站的进一步应用，已使天气预报的方法有了很大的变化。在概念上也发生了改变。如近年来提出的临近预报或现时预报（Nowcasting），就是利用先进的观测手段和通讯卫星以及各种统计方法作出及时的短期（0～6h）天气预报。
2、大气科学的发展有哪些新趋势，有何规律（可以发挥）？
（1）、新世纪初大气科学发展的一个显著特点是学科交叉
大气科学的研究已从大气圈、水圈、生物圈、冰雪圈和岩石圈的相互作用来理解全球气候，理解发生在大气中的各种运动和过程。
（2）、重视观测系统的建设和新观测技术的应用
更多地运用气象卫星、海洋观测卫星、多普勒雷达和各种特殊装备的飞机等多种探测手段，以及新的大气化学观测和分析方法，进行各种特殊项目的观测。
（3）、年际和年代际的气候变化及其预测将是大气科学研究的重要前沿问题人类是否正在改变着地球的气候？人类的影响相对于气候的自然变化来说有多大？未来的气候在多大程度上可以被预测？人类应当如何应对地球气候的重大变化。
（4）、全球和区域环境变化及其影响、预测和控制问题日益为大气科学界所瞩目随着环境问题的日益突出,全球环境变化的区域响应已成为全球变化研究的优先领域和热点问题之一。
（5）、灾害天气和气候等高影响天气气候动力学的研究日益受到重视
开展我国重大气候和天气灾害的预测理论研究，解决特大暴雨气象灾害的预警、预报模式和方法的科学性，客观性和准确性以及与强暴雨系统有关的大尺度天气系统如副热带高压短期异常变化的时间和条件，既是气象科学领域面临的重大课题，也是防御和减轻气候和天气灾害所造成的损失的关键，是国民经济建设的当务之急。
（6）、在新世纪中全球将更重视温室气体的监测和大气化学的研究
目前，人们对温室气体及其对全球气候变暖影响的关注主要在二氧化碳方面，而对甲烷却了解太少。其实甲烷是仅次于二氧化碳的重要温室气体。但是在导致气温升高方面，甲烷的危害比目前最主要的温室气体二氧化碳高20倍。如果北极永久冻结带开始融化，那么大气中甲烷的含量将持续升高，全球气温也将会加速变暖
（7）、边界层与天气、气候相互作用为边界层动力学主要研究内容之一
（8）、大气科学综合探测系统向以空基为主的方向发展
我国已初步形成天基、空基和地基相结合、门类较为齐全、布局较为合理的基本气象观测系统。它们由大气观测、海洋观测、水文观测、冰冻观测、农业与生态观测、卫星观测等系统组成。
（9）、气象综合探测获得各种资料将会得到最佳应用
中国有步骤地积极参与该组织的各项活动。如今，中国参加了世界气象组织世界天气监视网计划、世界气候计划、大气研究和环境计划、水文和水资源计划、教育培训计划、区域计划、技术合作计划等各项计划和活动，发挥了中国在国际气象事务中的应有作用。
第二单元 锋生的近代理论和气旋
1、锋生公式中各项的物理意义？并会判断锋生锋消。
（1）锋生函数可以表示为（Ninomiya ，1984）：
22
22
1
1211 2 h h h h h h d
d F dt dt u v x y x y u v v u x y x y x y x y θθθθθθθθθθθθ=?=????????-++?????????????---++????????????? ??????????????? ??? ? ???
???????????????? ??? ? ? ??
????????1 1234
h p x x y y FG FG FG FG θθωθωθ?????-+??????=+++??????????? ???????
FG1、FG2、FG3、FG4项分别表示非绝热加热、水平汇合/疏散、水平变形和倾斜的作用。
（2）锋生函数可以表示为（Ogura 和 Portis ，1982 ）：
2cos 22
2
1234
y x
r x x p y
y p
Q Q d
dQ dQ Q dt Q x dt Q y dt Q
def Q
Q D Q Q Q Q Q F F F F βωω???=+?????+??--?-?=+++ F1、F2、F3、F4项分别是非绝热项、变形项、辐合项和倾斜项。式中Q 为某物理量，β角为伸长轴至该物理量等值线的角度，D 是水平散度。
2、半地转近似、准地转近似、非地转运动
（1）概念、数学表达式，其运用
（2）引入准地转的意义（2点）
（1）概念:在一个方向上，风速呈准地转近似，而在另一方向上，则地转风关系不成立，通常把具有这种特征的运动称之为半地转运动。
被平流的风是地转风，平流它的风并非地转风，而包含有非地转风分量。这种平流的风为非地转，被平流的风为地转，有人称之为地转动量近似，也有人泛称为半地转运动。
（2）半地转运用:主要用于研究大气锋生、研究斜压不稳定理论，另外其它比如气流过山，尤其是陡峭地形、Ekman 边界层动力学、锋带中的强迫垂直环流等。
（3）引入地转坐标系的优点：
①保持了原空间中的地转静力学、热成风关系
②在引入地转动量坐标后，在（x,y,z,t ）坐标系中的半地转（或地转动量近似），在（X ，Y ，Z ，T ）坐标系中就成为准地转运动。
3、推导半地转运动方程
证明：物理坐标系中的动量近似或（半地转运动），在地转动量坐标系中就成为准地转运动。 地转动量坐标系为: g
g
v u X x Y y Z z f f =+=-=，，，T=t 将上式对时间微分，有：11g g dv dX dX dx dt dT dt f dt
du dY dY dy dt dT dt f dt
==+==-
上式中f 的个别变化是忽略不计的，也就是说，考虑的f 平面上的运动是地转动量近似的条件，在这一限制下，可以得到物理上相应的守恒律。 由于dx dy u v dt dt ==，，上式可简化为：11g g dv dX dX u dt dT f dt du dY dY v dt dT f dt
==+==- 利用运动方程式和地转风平衡关系，可以得到：
X g g d dY u v dT dT
==， 在新坐标中有：g g d dX dY dZ u v w dt t X dt Y dt Z dt T X Y Z ????????=+++=+++???????? 可见在（X,Y,Z,T ）坐标中，平流的风速分量是地转风，即准地转近似，也就是说在(x,y,z,t)坐标中的半地转运动或者地转动量近似，在（X,Y ,Z,T ）坐标中形式上就成为准地转运动了。
4、Sawyer-Eliassen 锋面-急流次级环流方程各项的物理意义，会用该方程非奇次项（地转变形项、切变项）判别次级环流的性质。次级环流与基本环流的关系。
一、 锋面-急流次级环流方程的特点以及应用（Sawyer-Eliassen 锋面-急流次级环流方程各
项的物理意义）。
1、Sawyer-E1iassen 锋面-急流次级环流方程：
层结稳定度 风垂直切变 惯性稳定度 地转变形强迫
（1）、如果假定m 和θ以及方程右边的强迫项已知，边值条件规定在（y,p ）内处处满足椭圆性条件，并设,,m m A r
B C p p p
θ???=-==-???，对于方程的椭圆性条件是Δ=AC-B>0。利用热成风关系，有：
P 2是P 坐标系中Ertel 位涡。
（2）、对方程的非齐次项进行讨论，有两种形式：
地转变形强迫项：
代表由于地转风场的会和作用加强正交于锋面的温度梯度的作用；
地转切变项：
表示由地转风切边把锋面的温度梯度旋转成正交于锋面的温度梯度的作用；
二、用Sawyer-E1iassen 方程判断次级环流特征（给出公式和图，温度槽）（会用该方程非奇次项（地转变形项、切变项）判别次级环流的性质）。
1222g g u u Q r Q r x y y x
θθ????=-=????， 5、高空急流入口区及出口区的次级环流及这种次级环流对低层天气系统可能的影响。 动能在急流入口区出现正的最大值，而在急流出口区为负的大值区。
前者表明位能向动能转换，后者是动能向位能转换。
在入口区辐散的气流向量表现地一单圈的直接力管环流，冷空气下沉，暖空气上升。 这支简单的环流与极锋和急流横交，厚度达整个对流层，它可以解释该区强的动能制造。 在急流出口区为明显的深厚间接力管环流圈，这说明动能向位能的转换很强。
6、爆发性发展气旋的定义及主要特征，海洋温带气旋爆发性发展的原因。
1、主要特征：
（1）爆发性气旋主要是海洋现象；
（2）频率发生最大值区在两大洋的西部；
（3）主要发生在冬半年；
（4）在墨西哥湾流和黑潮暖流区或以北。
2、原因：近年来，人们从天气学，诊断分析，数值模拟的角度做了一些工作，得到温带气旋的爆发性发展基本是一种斜压不稳定现象。其中：
（1）涡度平流，温度平流常常是气旋爆发性发展的一种启动因子；
（2）凝结释放潜热总是重要的；
（3）海气交换（感热，潜热输送）；
（4）高空急流，摩擦作用等因子对其形成也有重要贡献。
但至今不能肯定哪种或者哪几种物理因子是最重要的。
第三单元中尺度天气系统的发展
1、大气中中尺度系统产生的原因。
（1）主要由地面非均匀性强迫产生的（地形诱发的中尺度系统），包括地形的机械动力作用以及下垫面的热力作用。
（2）主要由移动性大尺度扰动不稳定性强迫产生的（天气尺度运动诱发的中尺度系统）。
2、对称不稳定（斜压不稳定）
（1）定义：所谓对称不稳定，从物理上看，就是在垂直方向上为对流稳定和在水平方向上为惯性稳定的环境中，空气作倾斜上升运动时可能出现的一种不稳定。
（2）有何重要性
在二维情况下，这种不稳定性沿热成风方向呈现滚轴状形式，在无限的静力平衡大气中，在等熵面上，这种不稳定状态可描述为惯性不稳定。
3、横波不稳定、Eady不稳定
（1）定义：横波型扰动是指扰动等位相面垂直于基本气流，即传播方向与基本气流平行的扰动，横波型扰动的不稳定机制也就是横波不稳定。
在研究大气长波的斜压不稳定时，给出斜压基流，通常选其指向东（即x方向），给出沿x方向传播的大气长波。为简单起见，往往设扰动与y轴无关，这样得到其不稳定波形是在天气尺度波形上，而且有短波和长波截断现象，这种天气尺度波形上的不稳定模态，一般称之为Eady模态。
（2）横波不稳定与Eady不稳定的主要差异
（空间尺度、能量转换、数值计算中对垂直分辨率的敏感性等）
（1）当风的较大垂直切变层很薄，而且在潮湿空气中层结稳定度及Ri减小，Eady模态向短波方向移动到中-α尺度尺度波形；
（2）而在几十～几百公里的惯性尺度上，则有中-β尺度横波不稳定波模态，它属于非地转重力惯性波模态；
（3）其增长率小于对流云，但为Eady模态的3.6倍。这和实际大气中，中尺度天气系统的生命史是3～十几个小时，其发展率比天气尺度系统大几倍是一致的。
第四单元大地形的作用
1、各种尺度地形的一般作用有哪些？
1、地形影响气流的一般机制
（1）抬高的加热作用
（2）山脉波和背风波引起的上升和下沉运动
（3）对气团的阻挡作用
（4）空气的偏转
（5）地形对降水的控制
2、不同尺度和外形的山脉会产生不同的山脉作用
2、东亚大气环流季节性突变的四个基本事实。
1、从春到夏，高原南支西风急流突然消失，北跳到高原北部，南部转为东风急流；
2、在对流层高层，南亚高压自东南上高原；
3、印度季风开始爆发；
4、华南前汛期雨季结束，长江流域梅雨开始。
3、冬、夏季高原大地形动力作用的差异。
1、高原地形的动力作用对于冬夏环流的影响是不同的。
在夏季，高原的动力作用对其北侧的高压带有着重要的作用和影响。在冬季，高原上的高压脊、拉萨的温度脊等系统与动力作用有密切的关系。与气候平均相比，冬季的模拟结果比夏季的要更符合实际。冬季高原的动力作用应比夏季的更为重要；夏季高原的影响可能主要表现为热力作用上。
2、由于冬夏模拟结果的差异来自初始的纬向平均场，因此，说明高原地形的纯动力影响与环流条件存在着相互作用。
3、在夏季，高原的作用主要表现在对气流的绕流作用上，而在冬季，高原的作用在爬流和绕流两个方面都比较重要。这表现为弱气流流过高原是以绕流为主，强气流通过高原时，爬流也很重要。
4、高原的动力作用无论是冬夏在高原地区主要表现在对流层中、下部，但高原作为一个整体对大气所产生的动力影响可以向上传播的甚高。
4、青藏高原对亚洲夏季风的影响。
高耸的青藏高原对大气的加热，对夏季环流的形成和维持起着重大作用。
高原加热可使其上大气柱每天增温3℃左右，引起空气上升以及周边大气向高原的汇合。这有利于热带暖湿气流北上，最终引起季风爆发。
另外，高原持续的感热加热以平流方式导致高原东部的升温，低层气流向高原东部的辐合为亚洲夏季丰最早在孟加拉湾东北部爆发提供了有利的背景条件，青藏高原的热力和机械强迫作用是导致亚洲夏季风首先在孟加拉湾地区爆发的重要原因。
《气象学与气候学》要点及试题 *教学要点及试题： 绪论 重点： 1.气象学、气候学、天气学的概念及所研究对象 2.本学科与其他部门地理、区域地理学的关系 ●气象（meteor）: ●气象学（meteorology）运用物理学原理和数学物理方法，研究发生于大气中一切物理性质、物理现 象和物理过程的大气学科。 ●气象学主要研究内容是什么?1）大气一般的组成、范围、结构及各种要素等； ●（2）大气现象的发生、发展及能量来源； ●（3）探求大气现象的本质及其变化规律； ●（4）将大气现象中的规律应用于实践。 ● ●气候：某地气候—在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间的相互作用下，某时段内（一 般指30年以上）大量天气过程的综合。 ●。 ●天气与气候简析。某一地区在某一瞬间或某一段时间内大气状况和大气现象的综合 ● 1.气候和天气关系密切，却是既有联系又有区别的二个不同概念： ● a. 天气:一个地区短时间内大气的具体状态。 ●例如：三亚市某日的最高气温30°C，最低气温20°C ，午后有雷阵雨 ● ● b. 气候：指一个地方多年的天气平均状况。 ●例如：在中国，东部地区7月较为闷热；北方地区1月和2月多严寒天气；某市年平均气温为25°C， 昆明四季如春，这些都属于气候现象。 ● ●气候学研究任务: ●气候系统及其组成： ●大气的物质组成：（1）干洁空气、（2）水汽、（3）固态、液态颗粒
●什么是气溶胶（Aerosols），其分布特征和作用是什么？ ●大气的圈层组成及各圈层特点 ●饱和水汽压（E）与温度（t）按指数规律变化。 ●绝对湿度： ●相对湿度： ●比湿（q） ●混合比（γ） ●露点（T d）当 ●风（wind） ●云： ●降水变率 ●空气状态方程： ●虚温:T v， ●思考题： 1.某气象台站测得某日某时f=40%，t=15℃，p=1000hPa， 求该时段的e、d、a、q、γ值。 2.北纬30°处有一座海拔1000m高的山，试分析该山地坡麓与山顶在上、下午不同时间各气象要素（T、p、 e、E、 f、t d）的分布及山南与山北的差别。 3.简介大气主要成分在大气层中的作用及微量气体（CO2、O3）影响气温垂直分布的原因及机制。 4.人类用什么方法来限制大气系统中二氧化碳含量的增加和 臭氧层遭到破坏？ 5.对流层的三个基本特征是怎样形成的？对人类生存自然环 境有何影响？ 6.对流层顶气温分布为何高纬高,低纬低? 7.说明状态方程物理意义. 8.说明各气象要素定义及单位. 9.干湿空气哪个重,为什么? 10.一块湿空气,P=1000hpa,e=23.4hpa,t=20°, 求该湿空气密度. 一、填空题： １.气象学是研究发生于（）中的一切（）和（）的科学，以（）为研究对象。用（）表示。 2.天气是指在某一地区，（）或（）内大气中的（）和天气现象的综合。
《气象学与气候学》教案 第一章绪论 气候学历经经典、天气气候到现代气候学的发展过程是科学观念的革命，它包括认识和研究方法的根本变革，启示我们从系统中学习气候，学习气候又是为了更好的认识这个地球表层系统。 一、现代自然地理学与气象气候学 1、人类赖以生存的地球——地球表层系统——个相互作用的整体 任何子系统的变化都会影响其他子系统 2、气候系统与地球表层系统——几乎相互覆盖的研究客体，但重点不尽相同。 3、气候系统也包括了地球表层系统中的几个子系统 4、其中，大气圈与自然地理系统其他圈层相互作用中，大气圈最为活跃，是联系各子系统相互作用的重要纽带，是形成自然地理要素地 带性与非地带性分布特点的主要背景之一，也是构成地球表层系统重要圈层 二、大气圈——是处于特定条件下及具有特定成分的气圈 1、气候系统如何起动与运动，其中的热力、动力过程 2、气候系统中各部分的联系，相互作用与耦合的整体过程以及对气候的影响 3、气候的综合性与地域的差异性，以及气候系统的稳定性与敏感性等 三、特定成分及其影响： 1、主要及微量成分 2、微量成分及其特殊作用：—温室气体 —平流层与臭氧层--生命保护层，
—三态共存，参与能量，辐射，及天气 过程 四、重力场对大气层的约束及影响： —在重力的作用下，以地面为下边界，绕地球旋转的圈层。 —影响之一：垂直层结的形成——大气分层： 水平尺度>>垂直尺度。 五、对流层： 是深受下边界(热力及动力)影响的大气最底层，集中了80％的大气质量，也是大气圈层与其它圈层相互作用的主要场所。 六、水汽对大气状态影响之——湿空气状态方程 七、微量气体： 在气候系统中存在着短周期的微循环，成分可变。含量虽少，但对热辐射非常敏感，因而对大气热状态影响很大，人类活动参与了微循环一可造成对大气行为有意或无意的干扰。 影响举例：臭氧层 问题：地面条件如何影响大气活动(热力及动力)—相互作用 第二章大气的热能和温度 ——气候系统物理过程之一 太阳能启动气候系统的物理过程—形成全球温度差异的地带性与非地带性分布以及周期和非周期变化。地气间的热能交换过程是地表系统中最基本的相互作用和影响过程，它从能量上把几个圈层连接在一起。 一、太阳能进入气候系统 1、主要途径：太阳辐射能地面大气 太阳短波辐射经大气削弱到达地面，吸收成为地面热能
复习思考题 第一章大气概述 1.名词解释：气温垂直递减率、饱和差、相对湿度、露点、饱和水汽压。 2.大气在垂直方向上可分哪几个层次？各层次的主要特征有哪些？ 3.简述臭氧、二氧化碳、气溶胶的气候效应。 4.如何用相对湿度、饱和差、露点温度来判断空气距离饱和的程度？ 5.已知气温和饱和差，如何得出饱和水汽压、水汽压、相对湿度和露点温度？ 第二章辐射能 1.名词解释：太阳常数、大气透明系数(P)、太阳高度、可照时间、日照时间、直接辐射、大 气逆辐射、大气之窗、地面有效辐射、地面净辐射、逆温、平流逆温、辐射逆温、活动积温、有效积温。 2.为什么地面和大气的辐射是长波辐射？为什么说地面辐射是大气的主要能量的来源？ 3.太阳高度角计算公式中都包括哪些要素？如何计算到达地面的直接辐射、总辐射、反射率、 大气透明度？ 4.太阳辐射在大气中减弱的一般规律是什么？贝尔减弱定律的公式。 5.到达地面的太阳总辐射由哪两部分组成？试比较二者的异同及影响因子。论述植物和太阳辐 射的关系。 6.地面有效辐射的公式。影响地面有效辐射的因子有哪些？ 7.写出地面净辐射公式和各项的物理意义。 第三章温度 1.名词解释：逆温、平流逆温、辐射逆温、生物学温度、活动积温、有效积温。 2.写出地面（土壤）热量平衡方程，解释公式中各项的意义。 3.什么叫土壤日较差、气温日较差？影响土壤日较差、气温日较差的因子有哪些？ 4.土温的日变化和年变化有何规律？它与太阳总辐射的日变化和年变化有何差异？ 5.近地层气温的铅直变化规律。 6.简述辐射逆温形成的条件。逆温对农林业生产有何影响？ 7.界限温度的概念，5个界限温度在林业上的作用。 8.如何计算活动积温、有效积温？简述积温在林业生产中的意义。 第四章大气中的水分 1.影响蒸发的气象因子有哪些？ 2.道尔顿定律、蒸散的概念。 3.大气中水气的凝结条件是什么？其达到凝结的途径有哪些？云、露、霜、雾分别是在哪些冷 却方式下产生的？ 4.辐射雾、平流雾的形成条件有哪些？ 5.降水量、降水强度、降水相对变率、降水绝对变率的定义。降水相对变率和绝对变率分别可 用来表示什么？ 6.简述降水形成的原因和种类。 7.从你所学知识说明植物与空气湿度的关系。
高等天气学 一、名词 1.大气活动中心（2003秋，2002秋） 由于地面地形及海陆差异的作用，平均海平面气压场环流分布表现为沿纬圈的不均匀性，而且呈现出一个个巨大的闭合高、低压系统，因每个高压或低压对广大地区的气候有巨大影响故称为大气活动中心。一年四季都存在的称为永久性大气活动中心，如北大西洋高压。只在冬半年或夏半年存在的称为半永久性大气活动中心，如西伯利亚高压、印度低压、澳大利亚高压及低压等。 2.锋面（2003秋） 一般将在热力学场和风场具有显著变化的狭窄倾斜带定义为锋面，它具有较大的水平温度梯度、静力稳定度、绝对涡度以及垂直风速切变等特征。从气团概念来看，锋面可定义为冷、暖两种不同性质气团之间的过渡带。锋 面的长度一般在1000－2000km，而宽度只有100－200km，因而锋面温度和风场的变化沿垂直锋面方向比沿锋面 方向要大得多。锋面是一个具有三维结构的天气系统，在空间是一个倾斜区，它的垂直厚度一般只有1－2km。 3.温带气旋（2003秋） 温度气旋能造成明显或激烈的天气。根据气旋发生发展时的环流和天气形势，气旋的发生发展可分为三种类型：（1）经典的锋面波动发展成气旋的过程。Petterssen理论。（2）气旋发生发展的启动机制主要在高空。 与第一类气旋发展的不同处在于，第二类气旋发展时低层不一定有锋面存在，高空涡度平流是气旋发展的主要因子。（3）中间尺度温带气旋的发展。这类气旋的水平尺度一般在1000－2000km，比上述气旋的尺度小。 4.CISK（2004秋，2002春） 第二类条件不稳定，简称CISK，是指低纬积云群与大尺度运动间的相互作用，从而使得大尺度扰动和热带 气旋处于不稳定发展的过程。其物理本质是：在对流层低层，由于摩擦的作用，产生向低压中心的大尺度水平辐 合，同时，伴有水汽堆积并通过Ekman抽吸作用，使处于条件不稳定的湿空气强迫抬升，产生有组织的积云对 流。由于水汽凝结潜热的释放，使低压上空温度比四周空气高，从而使有效位能转换为扰动动能使大尺度扰动处 于不稳定发展的过程；在低压上空温度增高的同时，地面气压下降，则增强指向低压中心的气流，又由于绝对角 动量守恒，也使切向风速加强，这就使低压扰动也处于不稳定发展的过程。这样，低层辐合，强迫抬升，凝结增 温，地面气压下降，往复循环，造成积云对流与低压环流间的正反馈，促使大尺度扰动和热带气旋同时发展。 5.ITCZ（2002春） 赤道辐合带出现在热带对流层低层，在流场上表现为一条连贯的南北两个半球的偏信风汇合区，在地面气压场上表现为一个低压槽，故又称“赤道槽”。它是热带环流中十分重要的行星尺度系统。 特征：（1）辐合带一般不在赤道上，常位于离赤道一定纬度的地方。1月位于17S－18N，7月在2N－27N 之间。在东半球辐合带的位置变化最大，这是由于北半球南亚和北非的夏季风和南半球夏季南非和澳大利亚的季 风造成。（2）辐合带在海洋地区纬向位置的季节变化比在大陆上要小。在海洋上约为10－15度，而在大陆上为20－25度。在大洋的东部辐合带位置变化最小。（3）在北太平洋，辐合带位于赤道与15N之间，在9－10月其位置最北。在北大西洋，辐合带位于赤道与10N之间，其最北位置也是9－10月。在印度洋，赤道辐合带位于 10S－10N之间。（4）陆地上的辐合带一般与太阳加热的季节进程一致。（5）海洋上的辐合带一般出现在暖SST （海表温度）区域。（6）所有变量分布对辐合带几乎是对称的，并且季节变化不明显，这表明辐合带的作用全 年不变。A、气压在辐合带槽线处最低，经向风吹向槽内的，相应出现辐合。气流的稳定度很小。B、暖心结构明显，最暖的层次在对流层中上部。与温度距平一致，比湿距平表现为明显的湿区。C、高压位于赤道辐合带上部，低压位于对流层下部。上部对应于流出层，下部对应于流入层，其间的无辐散层在500hPa左右。D、湿静力能量在对流层中部有最小值。在700hPa以下为位势不稳定层。 可能的形成机制：（1）海温的作用。ITCZ的位置几乎就是在赤道地区的海温最大轴线上。数值模拟也表明，ITCZ总是移向海温较高的区域。（2）CISK机制。与热带气旋发生类似，当低层辐合带南侧的西南风大，形成 辐合和气旋性涡旋时，在边界层摩擦辐合的作用下，出现上升运动，凝结潜热释放，加强了低层的辐合，可使对 流云系进一步发展，如此反复作用而形成辐合带。（3）边界层临界纬度机制，实际发生的扰动的角频率若与科 氏参数相同，则在该纬度处将产生很大的上升运动，有助于形成辐合带。 6.对流不稳定（2004秋）
开动脑筋认真思考锻炼自己的思维。 气象学思考题 第一章思考练习： 1、简要说明大气主要成分在大气层中的作用及微量气体（CO 2、O3）影响气温垂直分布的原因及机制。 2、人类用什么方法来限制大气系统中二氧化碳含量的增加和臭氧层遭到破坏？ 3、气候系统各要素间的相互作用是怎样的? 4、为何臭氧洞只出现在南极? 5、对流层的三个基本特征是怎样形成的？对人类生存自然环境有何影响？ 6、对流层顶气温分布为何高纬高，低纬低? 7、说明状态方程物理意义。 8、说明各气象要素定义及单位。 9、干湿空气哪个重，为什么? 第二章思考练习： 1、试分析青藏高原和长江流域平原地表接受太阳辐射总量的差别。 2、辐射的实质是什么？短波辐射和长波辐射分别以哪种方式影响大气层中的热能分布？ 3、大气逆辐射对自然界的贡献有哪些？ 4、为什么总辐射随海拔升高而增加，气温却呈相反变化？ 5、地表上高、中、低纬度气温的日、年变化哪儿大，哪儿小？为什么？ 6、试述干、湿绝热气温直减率的变化方式。 7、简述1月、7月全球海平面气温变化特点。 8、太阳辐射光谱分几区?各自有何特征? 9、太阳辐射通过大气层是如何被削弱的？ 10、对流层顶温度极地和赤道上空哪个高?为什麽?
11、为何日出日落时太阳光呈红色? 第三章思考练习： 1、雾,露,霜是怎样形成的? 2、何谓降水量,降水时间,降水强度,降水变率,凝结增长,冰晶效应,湿润系数,雾凇和雨凇? 3、如告诉你某地的经纬度，你能估计该地的降水概况吗？ 4、为什么说降水量的多少与湿润程度是两个不同的概念？ 5、你如何理解“霜前冷,雪后寒”,“霜重见晴天”,“霜打洼地”。 6、用分子运动论说明蒸发,凝结和饱和过程(E和e)。 7、E的大小和哪些因素有关。 8、为什么冰晶与水滴,大小水滴,冷暖水滴间利于水分转移。 9、说明云滴增大和降水的形成过程 10、大气中水汽凝结条件有哪些? 11、(1)e=12.3hpa,t=23°时,空气未饱 和;t=10°,E=12.3hpa ,td为多少?气温降低多少,空气才能达到饱和。 (2)e=50.3hpa,t=40°时,空气未饱 和;t=33°,E=50.3hpa ,td为多少?气温降低多少,空气才能达到饱和。 (3)据上例,说明td大小与何因素有关? 第四章思考练习： 1.简述水平气压梯度力和地转偏向力各自对空气运动的作用。 2.简述1月、7月全球海平面平均气压分布特点。 3.简述东亚季风和西南季风各自的环流特征及影响因素。 4.为什么青藏高原能形成特殊的高原季风。 5.焚风现象使温度、降水在迎风坡与背风坡发生怎样的变化？
气象学与气候学电子教材 第一章引论 第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史 一、气象学与气候学的研究对象和任务 由于地球的引力作用，地球周围聚集着一个气体圈层，构成了所谓大气圈。 大气的分布是如此之广，以致地球表面没有任何地点不在大气的笼罩之下；它又是如此之厚，以致地球表面没有任何山峰能穿过大气层，而且就以地球最高峰珠穆朗玛峰的高度来和大气层的厚度相比，也只能算是“沧海之一粟”。我们人类就生活在大气圈底部的“下垫面”上。大气圈是人类地理环境的重要组成部分。 地球是太阳系的一个行星，强大的太阳辐射是地球上最重要的能源。这个能源首先经过大气圈而后到达下垫面，大气中所发生的一切物理（化学）现象和过程，除决定于大气本身的性质外，都直接或间接与太阳辐射和下垫面有关。这些现象和过程对人类的生活和生产活动关系至为密切。人类在长期的生产实践中不断地对它们进行观测、分析、总结，从感性认识提高到理性认识，再在生产实践中加以验证、修订、逐步提高，这就产生了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——气象学。 气象学的领域很广，其基本内容是：（1）把大气当作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、压强和密度等等；（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。 由于生产实践对气象学所提出的要求范围很广，气象学所涉及的问题很多，在气象学上用以解决这些问题的方法差异很大，再加上随着科学技术发展的日新月异，气象学乃分成许多部门。例如有专门研究大气物理性质及其变化原理的大气物理学；有着重讨论天气现象及其演变规律，并据以预报未来天气变化的天气学等，而其中与地理和环境科学关系最密切的是气候学。 气候学研究的对象是地球上的气候。气候和天气是两个既有联系又有区别的概念。从时间尺度上讲，天气是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）的综合。天气过程是大气中的短期过程。而气候指的是在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动在长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程的综合。它不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。例如从上海近百年的长期观测中总结出，上海在6月中旬到7月中旬，经常会出现阴雨连绵、闷热、风小、潮湿的梅雨天气，但是有的年份（如1958年）会出现少雨的“空梅”，也有的年份（如1954年）6—7月连续阴雨50—60天，出现“丰梅”。“开梅”和“断梅”的迟早也历年不同，这是上海初夏时的气候特征。 由此可见，要了解一地的气候，必须作长时期的观测，才能总结出当地多年天气变化的情况，决不能单凭1958年一年的观测资料，来说上海初夏的气候是干旱无雨，也不能凭1954年一年的情况，就说上海的初夏气候有持续50—60天的阴雨，那都是个别年份出现的具体天气现象，而气候是在多年观测到的天
农业气象学课后思考题
绪论 1、大气：大气是包围地球的空气的总称，是地球上一切生命赖以生存的重要物质条件之一。2.、气象学(大气科学)：研究大气中各种现象及其演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。农业科学与气象科学相互渗透的边缘学科。 3.、农业气象学：研究气象条件与农业生产相互作用及其规律的一门学科。 4、气象学的研究对象：包括覆盖整个地球的大气圈及大气圈与地球的水圈、岩石圈、生物圈等其它圈层之间的复杂关系与相互作用。 5、农业气象学的研究对象(1). 农业生物：作物、林草、花卉、畜禽、昆虫、水生生物和微生物等。（2）. 农业设施：温室、畜舍、水利工程、仓库等。（3）. 栽培、养殖等农事活动、农机作业、农畜产品加工、运输、贮藏、销售等生产经营活动。（4）气象条件有关的农业资源与环境问题。 6、农业气象学的研究内容 （1）农业气象监测利用常规和先进仪器对农业气象要素及农业生物生长发育状况进行平行观测，及时准确地掌握气象条件的变化规律及特
点，研究农业生产对象与过程对有关气象条件的反应，并将有关数据、资料进行处理和加工（2）农业气象信息服务（农业气象预报与情报） a. 农业气象灾害的情报、预报和警报 b. 动植物病虫害的有关预报 c. 产量与品质预报 d. 雨情、墒情和农情等情报 （3）农业气候资源的开发、利用与保护 我国有各种各样的气候，气候资源非常丰富。所谓气候资源为光能、热能、水分和大气中的二氧化碳。这些资源是植物生长所必需的能量和物质。通过分析和说明一个地区的气候资源的特点，为农业生产类型、种植制度、作物和品种的合理布局等提供可靠的依据。 （4）.农业小气候、农业气象灾害及其防御手段的研究 a. 研究各种气象灾害的发生规律及其对农业生产的影响和相应的减灾对策与措施 b. 研究不同气象条件下最合理有效地调控农业设施等的小气候条件的方法和措施 7、农业气象基础理论研究 a. 作物产量形成的农业气象基础 b. 气候生产潜力理光合生产潜力、光温生产潜力及光温水
气象学与气候学试题及答案一、名词解释 1、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时，称为大气污染。 2、大气稳定度：是指气块受任意方向振动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。 3、干洁空气：大气中除去水汽和固体杂质以外的整个混合气体称为干洁空气。 4、气团：一定范围内，水平方向上气象要素相对比较均一的大块空气。 5、气候：一个地区在太阳辐射，下垫面性质，大气环流和人类活动长时间作用下，在某一时段内大量天气过程的综合，是时间尺度较长的大气过程。 6、水汽压：大气中水汽所产生的那部分压力称为水汽压。 7、辐射能：辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量，它们的传播速度等于光速，它们透过空间并不需要媒介物质，由辐射传播的能量称为辐射能。 8、辐射地面有效辐射：指地面辐射E地和地面所吸收的大气辐射E气之差。 9、光谱：太阳辐射能按波长的分布。 10、气旋：是一个占有三度空间的大尺空气涡旋，在北半球，气旋范围内空气作逆时针旋转，在同一高度上气旋中心的气压比四周的低。 11、高气压；由闭合等压线构成的高气压，水平气压梯度自中心指向外圈。 12、低气压：由闭合等压构成的低气压区，水平气压梯度自外向中心递减。 13、反气旋：是一个占有三度空间的大尺度空气涡旋，在北半球，反气旋范围内空气作顺时针方向旋转，在同一高度上，反气旋中心的气压比四周的高。 14 锋面气旋——生成和活动在温带一区的气旋称为温带气旋，而具有锋面结构的低压，称锋面气旋。 15、锋：是冷暖气团之间狭窄的过渡带，是一个三度空间的天气系统。 16、暖锋：是暖气团起主导作用，推动锋线向冷气团一侧移动。 17、冷锋：指冷气团势力比较强，向暖气团方向移动而形成的锋。 18、海陆风：由于海陆热力差异而引起的以一日为周期变化的风，白天风从海洋吹向陆地（海风）；夜晚风从陆地吹向海洋（陆风）。 19、山谷风：大山区，白天日出后山坡受热，其上的空气增温快，而同一高度的山谷上空的空气因距地面较远，增温慢，于是暖空气沿山坡上升，风由山谷吹向山坡，称谷风。夜间山坡，辐射冷却，气温迅速下降，而同一高度的山谷上空的空气冷却慢，于是山坡上的冷空气沿山坡下滑，形成与白天相反的热力环流。下层风由山坡吹向山谷，称为山风。这种以一日为周期而转换风向的风称为山谷风。 20、季风：以一年为周期，大范围地区的盛行风随季节而有显着改变的现象，风向不仅有季节改变，且方向的变化在120°以上 21、气候资源：指能为人类合理利用的气候条件，如光能、热能、水分、风等。 22、地转风：是气压梯度力与地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线水平运动的形式。 23、梯度风：自由大气中作曲线运动的空气，当G、A、C这个力达到平衡时形成的风称为梯度风 24、相对湿度：空气中实际具有的水汽压与同一温度下饱和水汽压的百分比。 25、雾：是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能风度小于1KM的物理现象。如果能风度在1-10KM范围内，则称为轻雾。 26、台风：当地面中心附近最大风速大于或等于32.6m/s的热带气旋称为台风，热带气旋是形成于热带海
气象学与气候学 Revised as of 23 November 2020
第一章引论 名词解释 1、气象：大气的物理现象（冷热，干湿，大气运动） 2、气候：多年天气的综合表现 3、天气：一定区域短时间内的大气状况及其变化的总称 4、气温垂直递减率：一般而言，高度每增加100m，气温则下降℃，这称为气 温垂直递减率，也叫气温垂直梯度 5、大气污染：也叫空气污染，指由于人为或自然原因，导致空气中的有害物质 的浓度超过一定限度、维持一定的时间，直接或间接地对人类正常生活、动植物正常生长以及对气候和各类物品、材料造成危害的现象 6、标准大气压：指在纬度45°，0℃时，海平面的大气压，一般1个标准大气 压=760mmHg= 问答题 1.何谓气象学气候学天气学气候与天气有什么区别 2.气象学是专门研究大气物理现象的一门学科；气候学是研究气候形成过程， 描述各地区气候条件以及气候变迁及原因的一门学科；天气学是研究天气形成、变化规律、预测未来天气的一门学科。 3.天气是指某一地区短时间内大气状况的综合，而气候是指在各个气候因子的 长期相互作用下，在某一个较长时间段内所表现出来的大量天气过程的综合。 4.大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用
5.二氧化碳在大气中的垂直分布是从低到高逐渐减少的，其功能一是能吸收地 面长波辐射，是低空大气变暖，二是具有“温室”作用； 6.臭氧主要分布在平流层，其功能一是吸收紫外线，保护地球上的生物不受其 危害，二是增温，在高空形成一个暖区，影响气温的垂直分布； 7.水汽主要分布在对流层大气中，随高度升高而递减，水汽是大气变化的重要 参与者，一能成云致雨，形成各种天气现象，二是善于吸收和放射长波辐射，加其三相变化有热量转化，所以对地面和空气的温度有一定影响 8.大气在垂直方向分为哪几层分层原则对流层和平流层的特征 9.大气由低空到高空依次分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层； 10.分层原则：大气在垂直方向上的物理性质是有显着差异的，根据温度、成 分、电荷、等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况进行分层；11.对流层：①高度在平均12km以下；②一般情况下，气温随高度升高而降 低；③空气垂直对流运动显着；④气象要素水平分布不均匀；⑤天气现象复杂多变；⑥从低到高有可以分为摩擦层、中层、上层 12.平流层：①高度从对流层顶到55km左右；②气温最初保持不变或微变，在 大约30km以上，气温随高度增加而显着升高，形成一个暖层；③气流平稳，水平运动为主；③水汽、尘埃含量少，能见度好，多晴朗天气，偶尔有积雨云冲入 13.同温度下干湿空气那个重，为什么虚温的意义和原理 14. 15. 16.为什么城市地区二氧化碳浓度要高一些
） 第一章 d1、站在转动的地球上观测单位质量空气所受到力有哪些各作用力定义、表达式及意义如何 答：气压梯度力、地心引力、惯性离心力、重力、地转偏向力及摩擦力的分析 （1）、气压梯度力：当气压分布不均匀时，单位质量气块上受到的净压力称为气压梯度力。表达式： 拉普拉斯算子： ' -▽p为气压梯度，由气压分布不均匀造成。G的大小与ρ成反比，与▽p的大小成正比 G的方向垂直等压线，由高压指向低压 （2）、地心引力：地球对单位质量的空气块所施加的万有引力。表达式： 其中：K：万有引力常量，M：地球质量， a：空气块到地心的距离 大小：不变，常数方向：指向地心。 （3）. 摩擦力：单位质量空气所受到的净粘滞力。 表达式： % 其中：为粘滞系数大气为低粘性流体，一般只在行星边界层（摩擦层）考虑摩擦作用，自由大气中则忽略摩擦作用。 （4）、视示力：由旋转坐标系的加速作用而假想的力（惯性离心力、地转偏向力） 1. 惯性离心力：观测者站在旋转地球外观测单位质量空气块所受到一个向心力的作用，但站在转动地球上（）观测它的运动，发现它是静止的（），这必然引入一个与向心力大小相同，方向相反的力，此力称为惯性离心力。 表达式： 大小：与纬圈半径成正比，即：与纬度成反比；方向：在纬圈平面内，垂直地轴指向外 2.地转偏向力(科氏力） 观测者站在旋转地球上观测单位质量空气块运动（），发现在北半球有一个向右偏的力，在南半球向左偏的力。称此力为地转偏向力，又名科氏力。 表达式： V A ? Ω - =2 % 地转偏向力的大小：（1）与相对速度|V|大小成正比（因角速度为常数）；当|V|=0时，A=0，只有在做相对运动时，A才存在。（2）与速度夹角也成正比。 ρ x y z ??? 2 a R
高等天气学 2009年3月新题 1.名词解释：ITCZ，正压大气和斜压大气 2.说明江淮梅雨的大尺度背景条件，暴雨的形成原因。 3.爆发性气旋的发展的因子。 2006年（春季） 1.说明中尺度对流复合体的主要特征及它所引起的主要灾害性天气 2.什么叫QBO？说出它的主要特征 3.那些大型天气（或环流）过程能表征低纬间大气间的相互作用（至少说出三种） 4.定常波的特征及其在大气环流中的作用是什么？ 5.用图示说明对称不稳定的发生并写出判断对称不稳定的判据。 2006年（秋季） 1.以暴雨或强对流天气为例，叙述中尺度系统的基本特征 2.从气候条件看，那些物理条件与台风形成有密切关系。 3.什么叫ENSO?他对全球天气与环流的可能影响有那些？ 4.大气环流的基本问题有那几个方面？ 5.图示冷锋模式概念模型 2005年（春季） 1.瞬变波的动量、热量输送特征以及瞬变波主要作用是什么？ 2.说出高空急流形成的原因，画出高空急流同高空锋以及对流层顶三者之间关系的综合图， 并图示高空急流入口区垂直环流（或称次级环流）壮况。 3.试述大气环流突变现象，什么叫六月突变？ 4.描述夏季西太平洋副热带高压的移动规律，并解释2003、2004年夏季江南酷暑的主要原因。 5.中尺度系统发生发展的主要物理条件有哪些？ 2005年（秋季） 1.叙述北半球大气环流500hPa上的冬夏基本壮况，你认为其原因是什么？ 2.叙述锋区的次级环流及高空急流有关的次级环流。 3.亚洲夏季风的主要成员有哪些？说明它们在季风形成中各自的作用。叙述印度季风与东亚 季风之间的异同。 4.夏季江淮流域梅雨锋的主要特点是什么？说明它与经典锋面的主要区别。 5.简要说明青藏高原的热状况，并说明它对东亚地区环流的影响。 2004年（春季） 1.如果没有青藏高原，东亚地区冬、夏季环流将发生怎样的变化？ 2.什么叫低空急流，它在夏季暴雨及强对流天气的发生中起什么作用？ 3.什么叫爆发性气旋？它在成因与结构上与普通温带气旋有何不同？ 4.热带低纬大气有哪几方面的动力学特征？ 5.大气通过什么机制来完成角动量从热带东风带向中高纬西风带的输送？ 2004年（秋季） 1.给出下列名词的定义及特征： （1）平流层爆发性增温（2）低频振荡（3）对流不稳定（4）QBO（5）CISK（6）PNA型 2. 描述中尺度对流复合体（MCC）的定义及主要特点。 3. 试述热带地区大尺度环流的重要表现及特征。 4. 叙述冬季500hPa上大气环流平均状况，并阐明地形动力强迫及热力强迫对大气环流的影响。
《气象学与气候学》复习思考题及答案 一、名词解释 1、天气：指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）的综合。 2、干洁大气：除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整个混合气体。 3、气候：一个地区在太阳辐射，下垫面性质，大气环流和人类活动长时间作用下，在某一时段内大量天气过程的综合，是时间尺度较长的大气过程。 4、气候系统：由大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈和生物圈组成的整个系统，以及系统内各子系统间一系列复杂的相互作用过程统称为气候系统。 5、辐射地面有效辐射：指地面辐射E地和地面所吸收的大气辐射E气之差。 6、黑体：对于投射到该物体上所有波长的辐射都能全部吸收的物体称为绝对黑体。 7、深厚系统：温压场对称的天气系统，如暖高压和冷低压。。 8、大气窗：大气中对地面长波辐射在8－12微米的吸收几乎为零，地面辐射直接透过大气层进入宇宙中。 9、温室效应：大气对太阳短波辐射吸收很少，能让大量的太阳短波辐射穿过大气到达地面，但由于大气中二氧化碳、水汽、氧化亚氮、氯氟烃等温室气体成分的存在，使大气能强烈地吸收地面的长波辐射而增热，并又以大气逆辐射的形式返回给地面一部分，对地表有保温效应，称为大气的温室效应，亦称花房效应。 10、大气污染：大气污染物在大气中达到一定的浓度，而对人类生产和健康造成直接或间接危害时。 11、暖锋：是暖气团起主导作用，推动锋线向冷气团一侧移动。 12、辐射：物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式。 13、辐射能：辐射就是以各种各样电磁波的形式放射或输送能量，它们的传播速度等于光速，它们透过空间并不需要媒介物质，由辐射传播的能量称为辐射能。 14、大气逆辐射：指向地面的那部分大气辐射称为大气逆辐射。 15、地面有效辐射：地面辐射与被地面吸收的大气逆辐射之差。 16、地面辐射差额：在单位时间内，单位面积地面所吸收的辐射与放出的辐射之差，称为地面辐射差额。 17、大气稳定度：处在静力平衡状态中的空气块因受外力因子的扰动后，大气层结（温度和湿度的垂直分布）有使其返回或远离原来平衡位置的趋势或程度，称之为大气稳定度。 18、干绝热过程：干空气或未饱和的湿空气作垂直升降运动时，既没有与外界交换热量，又没有发生水相变化的过程。 19、干绝热直减率：干空气或未饱和湿空气绝热上升单位距离时的温度降低值。 20、逆温：对流层中出现的气温随高度升高而递增的反常现象。 21、辐射逆温：在晴朗无风或微风的夜晚，因地面、雪面或冰面、云层顶部等的强烈辐射冷却，使紧贴其上的气层比上层空气有较大的降温而形成的的逆温。 22、阳伞效应：大气中云和气溶胶对太阳辐射的强烈散射和反射作用，减弱了到达地面的太阳辐射，对地面有降温作用。 23、温室效应：大气对太阳短波辐射吸收很少，能让大量的太阳短波辐射穿过大气到达地面，但大气能强烈地吸收地面的长波辐射而增热，并又以大气逆辐射的形式返回给地面一部分，对地表有保温效应。 24、气温年较差：一年中的最冷月的平均温度与最热月的平均温度之差。 25、虚温：在同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应有的温度。 26、露点：湿空气在水汽含量不变条件下，等压降温达到饱和时的温度。 27、位温：气块循着干绝热过程移动到同一个标准高度1000hPa 处，所具有的温度。 28、相对湿度：空气的实际水汽压与同一温度下的饱和水汽压之比。 29、饱和水汽压：在一定温度下，从水面或冰面进入空气中的水分子数与从空气中进入水面或冰面的水分子数相等时的水汽压。 30、位势高度：是指单位质量的物体从海平面抬升到某一高度克服重力所作的功。 31、高气压；由闭合等压线构成的高气压，水平气压梯度自中心指向外圈。
. 第一章 大气 一、名词解释题： 1. 干洁大气：除去了水汽和各种悬浮的固体与液体微粒的纯净大气，称为干洁大气。 2. 下垫面：指与大气底部相接触的地球表面，或垫在空气层之下的界面。如地表面、海面及其它各种水面、植被表面等。 3. 气象要素：构成和反映大气状态的物理量和物理现象，称气象要素。主要包括气压、气温、湿度、风、云、能见度、降水、辐射、日照和各种天气现象等。 二、填空题： (说明：在有底线的数字处填上适当内容) 1. 干洁大气中，按容积计算含量最多的四种气体是： (1) 、 (2) 、氩和 (3) 。 2. 大气中臭氧主要吸收太阳辐射中的 (4) 。 3. 大气中二氧化碳和水汽主要吸收 (5) 辐射。 4. 近地气层空气中二氧化碳的浓度一般白天比晚上 (6) ，夏天比冬天 (7) 。 5. (8) 是大气中唯一能在自然条件下发生三相变化的成分，是天气演变的重要角色。 6. 根据大气中 (9) 的铅直分布，可以把大气在铅直方向上分为五个层次。 7. 在对流层中，温度一般随高度升高而 (10) 。 8. 大气中对流层之上的一层称为 (11) 层，这一层上部气温随高度增高而 (12) 。 9. 根据大气中极光出现的最大高度作为判断大气上界的标准，大气顶约高 (13) 千米。 答案： (1)氮 (2)氧 (3)二氧化碳 (4)紫外线 (5)长波 (6)低 (7)低 (8)水汽 (9)温度 (10)降低 (11)平流 (12)升高 (13)1200 三、判断题： (说明：正确的打“√”，错误的打“×”) 1. 臭氧主要集中在平流层及其以上的大气层中，它可以吸收太阳辐射中的紫外线。 2. 二氧化碳可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地面空气升温，产生“温室效应”。 3. 由于植物大量吸收二氧化碳用于光合作用，使地球上二氧化碳含量逐年减少。 4. 地球大气中水汽含量一般来说是低纬多于高纬，下 层多于上层，夏季多于冬季。 5. 大气在铅直方向上按从下到上的顺序，分别为对流层、热成层、中间层、平流层和散逸层。 6. 平流层中气温随高度上升而升高，没有强烈的对流运动。 7. 热成层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。 答案：1.对，2.错，3.错，4.对，5.错，6.对，7.对。 四、问答题： 1. 为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？ 答：大气中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料。植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同时，由于生物的呼吸，有机物的分解以及燃烧化石燃料等人类活动，又要产生大量的二氧化碳。这样就存在着消耗和产生二氧化碳的两种过程。一般来说，消耗二氧化碳的光合作用只在白天进行，其速度在大多数地区是夏半年大，冬半年小；而呼吸作用等产生二氧化碳的过程则每时每刻都在进行。所以这两种过程速度的差异在一天之内是不断变化的，在一年中也随季节变化，从而引起二氧化碳浓度的日变化和年变化。 在一天中，从日出开始，随着太阳辐射的增强，植物光合速率不断增大，空气中的二氧化碳浓度也随之不断降低，中午前后，植被上方的二氧化碳浓度达最低值；午后，随着空气温度下降，光合作用减慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗减少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，故近地气层中二氧化碳浓度逐渐增大，到第二天日出时达一天的最大值。 在一年中，二氧化碳的浓度也主要受植物光合作用速率的影响。一般来说，植物夏季生长最旺，光合作用最强，秋季最弱。因此二氧化碳浓度秋季最小，春季最大。 此外，由于人类燃烧大量的化石燃料，大量的二氧化碳释放到空气中，因而二氧化碳浓度有逐年增加的趋势。 2. 对流层的主要特点是什么？ 答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有： (1)对流层集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、雷电等天气现象，都集中在这一气层内； (2) 在对流层中， 气温一般随高度增高而下降， 平均每上升100米， 气温降低0.65℃，在对流层顶可降至－50℃至－85℃； (3) 具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换； (4) 温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的
第四章大气的运动 [主要内容] 本章主要研究大气运动产生的原因，大气运动的形式、状况和大气环流。大气运动是气压分布的不均匀所造成的气压梯度力和地转偏向力、惯性离心力、重力以及摩擦力共同作用的结果。大范围的大气运动就是大气环流，气压带、全球的行星风带、平均经圈环流、平均纬向环流、平均水平环流、大气活动中心构成了大气环流的平均状况。 [名词解释] 静力方程：gdZ dP ρ=- 气压场：气压的空间分布称为气压场 等压线：等压线是同一水平面上各气压相等点的连线 等压面：指单位质量的物体从海平面（位势取为零）抬升到 Z 高度时，克服重力所作的功，又称重力位势，单位是位势米位势高度 位势米：重力位势的单位，是表示能量的单位，1 位势米定义为1 kg 空气上升1 m 时，克服重力作了9.8 J 的功，也就是获得9.8 J/kg 的位势能，即1位势米= 9.8J/kg 低压槽：是低压向外伸出的狭长部分，或一组未闭合的等压线向气压较高的方突出的部分 高压脊：是高压向外伸出的狭长部分，或一组未闭合的等压线向气压较低的方突出的部分 气压系统：在天气图上，用等压线表示的高、低气压或槽、脊系统 气压梯度力：气压梯度是一个向量，它垂直于等压面，由高压指向低压，数值等于两等压面间的气压差△P 除以其间的垂直距离△N 地转偏向力：空气是在转动着的地球上运动着，当运动的空气质点依其惯性沿着水平气压梯度力方向运动时，对于站在地球表面的观察者看来，空气质点却受着一个使其偏离气压梯度力方向的力的作用，这种因地球绕自身轴转动而产生的非惯性力称为水平地转偏向力或科里奥利力 惯性离心力：是物体在作曲线运动时所产生的，由运动轨迹的曲率中心沿曲率半径向外作用在物体上的力 地转风：地转风是气压梯度力和地转偏向力相平衡时，空气作等速、直线的水平运动 梯度风：当空气质点作曲线运动时，除受气压梯度力和地转偏向力作用外，还受惯性离心力的作用，当这三个力达到平衡时的风，称为梯度风 旋衡风：在低纬度地区或小尺度低压中，如果气压梯度力和惯性离心力都很大，而地转偏向力很小时，则可出现旋衡风 大气活动中心：冬、夏季在平均气压图上出现的大型高、低压系统，称为大气活动中心。 哈德莱环流圈：低纬环流圈，直接热力环流圈（正环流圈），又称哈得莱环流圈 费雷尔环流圈：中纬环流圈，是间接热力环流圈（逆环流圈），又称费雷尔环流圈 极地环流圈：高纬环流圈，又称极地环流圈，也是一个直接热力环流圈，是三个环流圈中环流强度最弱的一个 沃克环流圈：由于赤道地区存在着大尺度的东西向热力差异引起的 急流：急流是指风速30 m/s 以上的狭窄强风带 环流指数：经向环流型，即500hPa 西风带上发展出深槽大脊，能引起强烈的冷、暖空气活动。纬向型和经向型环流经常交替出现，其交替周期大约2—6周。这种交替演变规律一般用环流指数来表示。环流指数分纬向环流指数（IZ ）和经向环流指数（IM ）两种
第1—2章 1)简述气候系统。 答:气候系统就是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、雪圈与生物圈在内得,能够决定气候形成、气候分布与气候变化得统一物理系统。 太阳辐射就是气候系统得能源。在太阳辐射得作用下,气候系统产生了一系列复杂得过程,这些过程在不同得时间尺度上与不同得空间尺度上有着密切得相互作用,各个组成部分之间,通过物质与能量交换,紧密地结合成一个复杂得、有机联系得气候系统。 2)名词解释:天气、气候、天气系统、天气过程、天气预报、气象要素、辐射通量密度、比辐射率 答: 天气:某地在某一瞬间或某一短时间内大气状态与大气现象得综合。 大气状态:大气得气压、气温与湿度等。 大气现象:大气中得风、云、雨、雪等现象。 气候:在太阳辐射、大气环流、下垫面性质与人类活动得长期作用下,在某一时段内大量天气得综合。不仅包括该地多年得平均天气状况,也包括某些年份偶尔出现得极端天气状况。 天气系统:指引起天气变化与分布得高压、低压、高压脊、低压槽等典型特征得大气运动系统。 天气过程:天气系统得发生、发展、消失与演变得全过程。 天气预报:人们根据对天气演变规律得认识,利用多种观测及模拟手段,对未来一定时期内天气变化作出主、客观得判断。 气象要素:气象要素就是指表示大气属性与大气现象得物理量,如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量与能见度等等。 辐射通量密度:单位时间内通过单位面积得辐射能量称辐射通量密度(E),单位就是W/m2。 比辐射率就是反映物体热辐射性质得一个重要参数,与物质得结构、成份、表面特性、温度以及电磁波发射方向、波长(频率)等因素有关。 3)哪些自然现象能证实大气圈得存在？ 答:a、蓝色得天空。这就是由于大气中得一些非常细小物质成分,如气体、粉尘等,它们得直径较阳光得波长小得多,因此,蓝色得散射量较之于其她任何一种颜色能更多地被选择散射。这种散射称瑞利散射。b、白云。如果形成散射粒子得形状就是球形得,而且其直径并不比阳光得波长小,所有得波长都就是平均地被散射得,这种散射称迈耶散射。因此,云就是白色得。c、风。有风就说明有物质得存在,因为风就是由于大气不同部位得压力差别造成得。如果在真空中就不会有风了。d、流星。流星就就是陨石穿过大气层时,由于其速度太快,与大气摩擦产生热使陨石燃烧起来。否则我们得地球也与月球一样“千疮百孔”。 4)大气圈各层得主要物理特性就是怎样得？ 答:a、对流层 厚度:平均11－13km,赤道17－18km,两极8－9km。 质量:约占大气圈质量得75％。