气象学与气候学 - 第八章 气候变化

第一章测试1.气候学是气象学的分支学科，也是在自然地理学的一门部门学科。

（）A:对B:错答案:A2.天气与气候是完全没有联系的两个概念。

（）A:对B:错答案:B3.大气温度高低是分子平均动能的表现，气温升降是空气内能增加或减少的反应。

（）A:错B:对答案:B4.高山上的气压值比同一纬度平原上高。

（）A:对B:错答案:B5.相对湿度、露点差、饱和差是反映空气距离饱和程度的物理量。

（）A:对B:错答案:A6.风向是指风的去向。

（）A:对B:错答案:B7.当温度一定时、气压与空气的密度成正比关系。

（）A:错B:对答案:B8.漂浮在大气中的气溶胶粒子会起到明显的“阳伞效应”。

（）A:错B:对答案:B第二章测试1.到达大气上界的太阳辐射叫天文辐射。

（）A:错B:对答案:B2.气块在升降过程中主要遵循非绝热变化过程。

（）A:对B:错答案:B3.大气逆辐射对地球具有保温作用。

（）A:对B:错答案:A4.粗粒散射具有选择性。

（）A:错B:对答案:A5.水相的变化使湿绝热过程成为不可逆的过程。

（）A:错B:对答案:B6.日较差一般随纬度的增加而增大。

（）A:错B:对答案:A7.大气稳定度是指周围环境大气使气块返回或远离原来位置的趋势和程度。

（）A:对B:错答案:A8.反射率最大的下垫面是（）A:雪面B:沙漠C:水面D:潮湿土壤答案:A第三章测试1.当e=E时，既不蒸发也不凝结。

（）A:错B:对答案:A2.饱和水汽压随温度的增加按照指数规律递减。

（）A:对B:错答案:A3.冰晶效应一般在降水形成的初期起作用。

（）A:对B:错答案:A4.一般海水的蒸发速度比纯水要快。

（）A:对B:错答案:B5.双峰型的气压日变化一般出现在大陆湍流作用较强的夏季。

（）A:对B:错答案:A6.高温时饱和空气的凝结量一般要比低温时要大。

（）A:错B:对答案:B7.降水形成初期主要的过程是云滴的碰并增大过程。

（）A:错B:对答案:A8.只要有云，就可以实施人工降水。

气象学与气候学思考题第一章引论1．气候系统气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈、和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理体系。

2．大气圈可分为哪些层？对流层有何重要特征？大气圈可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。

对流层的特征：①气温随高度的增加而降低。

②垂直对流运动显著。

③气象要素水平分布不均。

3．什么叫露点、降水、降水量？①在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点（T d）。

其单位与气温相同。

②降水是指从天空降到地面的液态或固态水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒和冰雹等（但露不属于降水）。

③降雨量是指降水落到地面后（固态降水则经融化后），未经蒸发、渗透、流失而在水边面上积聚的深度，降水量以毫米为单位。

4．写出干空气状态方程并阐明其意义。

①干空气状态方程为P=pR d T,其中第二章大气的热能与温度1．什么叫太阳常数？就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1分钟内获得的太阳辐射能量，称太阳常数，用I0表示，多取I0=1370W/m2.2．什么叫太阳辐射光谱？其能量是如何分布的？①太阳辐射中辐射能按波长分布，称为太阳辐射光谱。

②太阳辐射能量主要分布在在可见光区，占太阳辐射总量的50%，其次是红外区，占总能量的43%，而紫外区的太阳辐射能很少，只占总能量的7%。

3．大气对太阳辐射的削弱方式有哪几种？为何雨后天晴时的天空特别蓝？①大气对太阳辐射的削弱方式有吸收、散射、反射三种。

②雨后天晴时的天空特别蓝是因为空气中杂质、水汽等凝结物少，基本上是属于分子反射，而太阳辐射中青蓝色波长较短，容易被大气散射。

4．为何有云的夜晚气温比较高？有云的夜晚气温比较高是因为云能强烈吸收地面辐射并且能反射回地面，也就是大气的逆辐射，因此，当天空有云，特别是浓密的低云时，逆辐射就更强了。

5．写出泊淞方程，并说明其物理意义。

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。

气候学于气象学第一章引论1、气候学：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。

研究内容：①把大气作为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、压强密度等；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。

2、气候学：气象学的分支科学，着重解决气候发展史、气候变化的规律，气候预报和气候变化与人类关系的科学。

研究内容：①气候形成。

②气候形成。

③气候变迁。

④气候与其他自然因素的关系。

⑤应用气候。

⑥气候与人类的关系。

3、大气：由多种气体混合组成的气体及浮悬其中的液态、固态杂质所组成。

4、气候系统：包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内，能决定气候形成、分布和变化的统一的物理系统。

5、大气分层依据：根据温度、成分、电荷等物理性质，考虑大气垂直运动等情况，将大气分为五层。

6、对流层特征：①气温随高度升高而降低②垂直对流运动：地表不均匀加热，产生垂直对流运动。

强度随纬度、季节变化（低纬较强、高纬较弱，夏季较强、冬季较弱。

17-18km 10-12km 8-9km③气象要素水平分布不均：受地表影响大，海陆分异、地形起伏—温度、湿度7、平流层特征：对流层顶—55km 随高度增高气温最初不变或微有上升；约到30km 以上，随高度增高而升高——受地面温度影响小、臭氧吸收太阳辐射。

气流较平稳、水汽含量极少，天空晴朗。

高纬20km以上早晚-贝母云。

火山尘影响能见度、气温。

8、气象要素：①、气温：大气的温度,,表示大气冷热程度的量。

它是空气分子运动的平均动能。

②、气压：大气压强。

空气分子运动与重力场综合作用结果。

③、湿度：表示大气中水汽含量多少的物理量。

⽓象学与⽓候学第⼀章引论⼤⽓圈：由于地球的引⼒作⽤，地球周围聚集着⼀个⽓体圈层，构成了所谓的⼤⽓圈。

⽓象：发⽣在⼤⽓中的各种物理现象和过程（冷热、蒸发、降⽔）。

天⽓：指瞬时间或短时间内（⼏分钟到⼏天）的⽓象要素的综合状态。

⽓候：是指在太阳辐射、⼤⽓环流、下垫⾯性质和⼈类活动长时间相互作⽤下，在某⼀时段内⼤量天⽓过程的综合。

包括百年平均状态，也包括多年特殊状况。

⽓候系统：⽓候系统是⼀个包括⼤⽓圈、⽔圈、陆地表⾯、冰雪圈和⽣物圈在内的，能够决定⽓候形成、⽓候分布和⽓候变化的统⼀的物理系统。

⼤⽓圈：⼤⽓圈是⽓候系统中最活跃、变化最⼤的组成部分。

对流层的特征：⽓温随⾼度增加⽽降低；垂直对流运动显著；⽓象要素⽔平分布不均匀。

⽔汽压（e）：⼤⽓中的⽔汽所产⽣的那部分压⼒称⽔汽压（e）。

饱和⽔汽压（E）：如果⽔汽含量达到限度，空⽓呈饱和状态，这时的空⽓称饱和空⽓，饱和空⽓的⽔汽压称饱和⽔汽压，饱和⽔汽压随温度的升⾼⽽增⼤。

饱和差：在⼀定温度下，饱和⽔汽压与实际空⽓中⽔汽压之差称饱和差（d).即：d=E-e意义：d表⽰实际空⽓距离饱和程度。

D越⼤，越不饱和D=0，空⽓达到饱和D>0，不饱和D<0，过饱和露点：在空⽓中⽔汽含量不变，⽓压⼀定下，使空⽓冷却达到饱和的湿度，称露点温度。

结论：⽓压⼀定时，露点的⾼低之与空⽓中的⽔汽含量有关，⽔汽含量越多，露点越⾼。

所以露点也是反映空⽓中⽔汽含量多少的物理量。

TD和T（常温）意义：TD=T，空⽓饱和TD—T<0，空⽓不饱和TD—T>0，空⽓饱和⼲空⽓的状态⽅程：第⼆章⼤⽓的热能和温度基尔荷夫定律：放射率=吸收率防⾝能⼒越强，吸收能⼒越强斯蒂芬—玻⽿兹曼定律：物体的放射能⼒是随温度、波长⽽改变的。

随着温度的升⾼，⿊体的放射能⼒增强。

因⽽物体放射的总能量也会显著增⼤。

⿊体的总放射能⼒与它本⾝的绝对温度的四次⽅成正⽐。

维恩（Wein）位移定律：物体的温度愈⾼，其辐射极⼤值所对应的波长愈短；反之，物体的温度愈低，其辐射的波长则愈长。

附件二《气象学与气候学》教学大纲佳木斯大学理学院——黄秀英一、课程基本信息：课程编号：课程中文名称：气象学与气候学课程英文名称：Meteorology and Climatology课程类别：专业基础课适用专业：地理科学专业、资源环境专业开课学期：秋季总学时：本科72学时（理论课66学时+实验6学时）专科64学时（理论课48学时+实验6学时）总学分：本科4分，专科3.5分教研室名称：地理系——自然地理教研室课程简介：气象学与气候学是师范地理科学专业必修的专业基础课程。

课程系统地讲述了气象学、天气学、气候学的基本原理和基本概念及各部分内容在实践中的应用实例。

课程内容主要包括大气热学、大气水分、大气运动、天气系统、气候形成、气候带和气候型、气候变化及人类影响等。

课程性质：气象学与气候学是地理科学专业的专业基础课和资源与环境专业的选修课。

教学任务：气象学与气候学的基本知识和基础理论；大气的热能、温度、水分变化；大气的运动规律；天气系统；气候的成因；气候带和气候类型；气候变化和人类活动对气候的影响。

教学目标：本课程是自然地理的一个重要组成部分，通过系统的学习，应使学生全面地掌握大气中的物理现象、物理过程和大气运动的基本原理；天气演变和气候的形成、分布、变化的基本原理；了解人类对天气的影响和改造的基本原理；使学生能胜任未来的工作需要。

<学时分配表>培养目标培养具有专业知识的合格的中学地理教学工作者。

选择教材的原则：•教材内容必须和教学大纲相接近，而且是近两年内新出版的，适合地理科学教学的特点•教材的知识量丰富，内容新、准确，结构清晰，并与中学教材相接近•知识的数量和难易程度符合地理科学专业的培养目标、要求，学生在学习中比较容易接受建议教材：《气象学与气候学》周淑贞主编——高等教育出版社1999.6年第三版1982年第一版国家优秀教材纪念奖1988年第二版国家教委优秀教材二等奖1998年在台湾以繁体字出版，供台湾高校地理系学生使用2001年获上海市高校教学成果奖三等奖参考教材文献：理论教学内容与要求：第一章引论重点：1、气象学、气候学、天气学的概念及研究对象2、本学科与部门地理、区域地理的关系3、干洁空气的概念、成分及作用4、对流层、平流层的特点及成因§1-1气象学与气候学的研究对象、任务要求：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、区域地理学的关系一、气象学与气候学的研究对象和任务二、气象学与气候学在实际生活中的应用§1-2气候系统概述要求:1.熟练掌握干洁空气的概念、成分及作用2.掌握大气中的水汽、固体杂质的来源及分布3.理解固体杂质、液体微粒的作用4.熟练掌握大气垂直方向的五个分层，温度分布特点及原因5.理解大气高度的划分一、大气圈概述二、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述§1-3 大气的物理性状要求：1.熟练掌握各主要气象要素的定义、单位及公式2.掌握干空气、湿空气的状态方程3.能利用仪器准确测定主要的气象要素一、主要气象要素二、空气状态议程第二章大气的热能和温度重点：1、太阳辐射及太阳常数2、干绝热直减率和湿绝热直减率3、全球水平气温的分布特点4、如何判别大气的稳定度难点：1、大气稳定度的判别2、乱流逆温的形成过程§2－1太阳辐射要求：1、熟练掌握太阳辐射、太阳光谱、太阳常数的概念；大气对太阳辐射的特点；影响直接辐射的因素。

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0.6℃，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=1013.3HPa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？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。

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。

2.大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用？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；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；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3.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？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；分层原则：大气在垂直方向上的物理性质是有显著差异的，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；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著；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著升高，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4.同温度下干湿空气那个重，为什么？虚温的意义和原理？5.为什么城市地区二氧化碳浓度要高一些？①城市是人口聚居地，人口密度大，且车辆多，释放的尾气多；②城市工厂比较多，产生的废气多；③城市多高楼，空气流通不畅第二章大气的热能和温度名词解释1、辐射：自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称为辐射，通过辐射传播的能量称为辐射能，也简称为辐射2、辐射光谱曲线：根据一定温度下不同波长上该物体所放射出的辐射是通量密度绘出的一条连续的曲线称为辐射光谱曲线3、太阳常数（I。

第一章单位压强高度差（气压阶）：在大气静力平衡条件下压强随高度减小的快慢，或压强随高度减小一个单位所需要上升的高度。

重力位势：单位质量物体从平均海面上移到某高度处做的功，简称位势。

绝对湿度：单位体积空气中所含的水汽质量，实际上就是水汽密度。

比湿：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量的比值。

水汽混合比：一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值。

相对湿度：空气中实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值。

露点：在空气中气压和水汽含量不变的条件下降温，使水汽相对于水面达到饱和时所应降低的温度。

霜点：.......................................................................................................冰面....................................................饱和差（湿度差）：在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差。

能见度：视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。

第二章辐射：自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称辐射。

辐射强度：单位时间内，通过垂直于选定方向上的单位面积的辐射能。

灰体：一物体吸收一切波长的辐射能，但又不是全部吸收，吸收率小于1.太阳常数：就日地平均距离来说，在大气上界，垂直于太阳光线的1cm2面积内，1min内获得的太阳辐射能量。

地面有效辐射：地面所放射的辐射能与被大气所吸收的那部分大气逆辐射量之差。

地面辐射差额：某段时间内单位面积地表面所吸收的总辐射和其有效辐射之差值。

对流：当暖而轻的空气上升时，周围冷而重的空气便下降来补充，这种升降运动称对流。

第三章绝热过程：任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程。

干绝热过程：当升、降气块内部既没有发生水相变化，又没有与外界交换热量的过程。

气象学与气候学名词解释：天气：某地在某一瞬间或某一段时间内，大气状态和大气现象的综合。

气候：在太阳辐射、大气环流、下垫面性质和人类活动的长期作用下，在某一时段内大量天气的综合。

不仅包括该地多年的平均天气状况，也包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。

气候系统：是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。

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。

大气稳定度: 是指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。

它表示在大气层中的个别空气块是否安于原先的层次，是否易于发生垂直运动，即是否易于发生对流。

大气稳定度有三种类型：稳定：无论上升或下降，最终回到原位。

不稳定：加速远离原位。

中性：随欲而安。

1、干空气和未饱和湿空气的判据r<rd 时，大气层结稳定r=rd 时，大气层结为中性r>rd 时，大气层结不稳定 2、饱和湿空气的判据r<rm 时，大气层结稳定r=rm 时，大气层结为中性r>rm 时，大气层结不稳定 3、结论1) r 越大，大气层结越不稳定;2) r<rm<rd 时，或r=0（<0）时， 大气层结是等温或逆温，绝对稳定; 3) r>rd 时, 无论空气是否饱和，都是不稳定的，绝对不稳定;4) rm<r<rd 时, 属于条件性不稳定, 对饱和空气大气层结是不稳定的, 对未饱和湿空气大气层结是稳定的。

露点（温度）: 空气中水汽含量不变，在一定的气压下，若使空气达到饱和，只有降温。

降到实际水汽压（e ）变成饱和水汽压（E ），此时的温度称为露点温度，简称为露点。

降水: 从云中降到地面上的液态的或固态的水，称为降水。

云滴r<100μm ，标准云滴r=10μm 雨滴r>100μm ，标准云滴r=1000μm 降水的类型雨：从云中降下的液体水滴 雪：从混合云中降下的固体水霰：从云中降下的不透明球状晶体雹：从云中降下的有透明层和不透明层相间组成的固 体降水，呈球状。

气象学与气候学
气象学和气候学都是研究大气及其变化的科学领域，但它们研究的角度和内容有所不同。

气象学是对大气现象的短期变化进行研究，包括天气系统的形成、演变和消散过程。

气象学主要关注的是天气现象的观测、预测和解释，研究范围包括温度、湿度、气压、降水、风力等天气要素的测定和分析，以及天气系统的动力学和热力学过程。

而气候学则是对长期大气变化进行研究，包括气候的形成、变化和趋势。

气候学主要关注的是气候现象的统计规律、气候类型的划分以及气候变化的原因和影响。

研究范围包括气候要素（如温度、降水、风等）的长期观测和分析，构建气候模型来推测未来气候变化，研究气候变化对生态系统、经济、社会等方面的影响。

气象学主要研究天气现象的短期变化和预测，而气候学则更关注气候现象的长期变化和趋势，并研究其对人类和自然环境的影响。

两者相互关联，气候学的研究结果可以为气象学提供依据，而气象学的观测数据也是气候学研究的重要基础。