气温和湿度ppt

若将太阳对地球大气系统辐射作为100份 若将太阳对地球大气系统辐射作为100份，其中地球大气系统反 100 射和散射占30份 大气吸收占19 19份 地球表面吸收51 51份 射和散射占30份，大气吸收占19份，地球表面吸收51份。地球表面通 30 过长波辐射（21份 热传导（ 和水汽相变（23份 过长波辐射（21份）、热传导（7份）和水汽相变（23份）等过程释 放能量， 放能量，大气在吸收太阳短波辐射和地面长波辐射的同时又放出长波 辐射（19份 最终向外层空间的辐射总量也为100 100份 辐射（19份），最终向外层空间的辐射总量也为100 份，使地球大气 系统的温度保持恒定。 系统的温度保持恒定。
垂直运动中气温的绝热变化
热力学第一定律： 1. 热力学第一定律： 气体作功或传递热量都能改变系统的内能。 气体作功或传递热量都能改变系统的内能。
r
a
=
−
dT dZ
空气块在垂直运动过程中可以看作是绝热过程， 空气块在垂直运动过程中可以看作是绝热过程，即 dQ≈0
d T ′ = = −
RT C
P
dP P
ρ
g
RT
C
r
a
=
−
d T dZ
′
P
P
dZ
=
−
g
c
dZ
P
=
g C
P
≈
1
干绝热过程: 2. 干绝热过程: 干空气或未饱和湿空气作垂直升降运动时与周围
T ′ = T
0
−
γ
a
∆
Z
环境不发生热量交换的变化过程，称干绝热过程。 环境不发生热量交换的变化过程，称干绝热过程。 3.干绝热直减率: 在干绝热直过程中, 3.干绝热直减率: 在干绝热直过程中,气块温度随高度的变化率称 干绝热直减率 干绝热直减率。 干绝热直减率。即：
2.辐射（Radiation）： 辐射（Radiation） 地气系统热量交换的主要方式。地面吸收太阳短波辐射， 地气系统热量交换的主要方式 。 地面吸收太阳短波辐射 ， 放射出 长波辐射加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。 长波辐射加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。 3.水相变化： 水相变化： 水有液态、气态和固态之间的变化。液体水蒸发，吸收热量； 水有液态、气态和固态之间的变化。液体水蒸发，吸收热量；水 汽凝结放出热量。一般下垫面水蒸发，吸收热量； 汽凝结放出热量。一般下垫面水蒸发，吸收热量；上空水凝结放出热 量。从而通过水相变化将下垫面的热量传给上层大气。 从而通过水相变化将下垫面的热量传给上层大气。 4.对流（ 4.对流（Convection) ： 对流 一般将垂直运动称对流，对流又分热力对流和动力对流。 一般将垂直运动称对流，对流又分热力对流和动力对流。由于空 气受热不均引起有规则的热空气上升冷空气下沉称热力对流。 气受热不均引起有规则的热空气上升冷空气下沉称热力对流。由于动 力作用造成的对流运动称动力对流，如空气遇山爬升等。 力作用造成的对流运动称动力对流，如空气遇山爬升等。
第二章
气温和湿度
GO GO GO
§1 几个重要的专业术语 §2 气温 §3 湿度
§1 几个重要的专业术语
气象要素（ 气象要素（Meteorological Elements) ： 反映大气状态的物理量或物理现象，主要有：气温、气压、 反映大气状态的物理量或物理现象，主要有：气温、气压、 湿度、 能见度和天气现象。 风、湿度、云、能见度和天气现象。 (Weather)： 天气 (Weather)： 指一定区域在较短时间内各种气象要素的综合表现。 指一定区域在较短时间内各种气象要素的综合表现。天气表 示大气运动的瞬时状态。 示大气运动的瞬时状态。
三、空气增热和冷却方式
空气的增热和冷却主要是非绝热过程引起的， 空气的增热和冷却主要是非绝热过程引起的，受下垫面的 非绝热过程引起的 影响很大。下垫面是泛指不同性质的地球表面。 影响很大。下垫面是泛指不同性质的地球表面。下垫面与空气 之间的热量交换途径有以下几种： 之间的热量交换途径有以下几种： 1.热传导（Conduction）： 1.热传导（Conduction）： 热传导 空气与下垫面之间，通过分子热传导过程交换热量， 空气与下垫面之间，通过分子热传导过程交换热量，又称 感热。空气是热的不良导体。仅在贴近地面几厘米以内明显， 感热。空气是热的不良导体。仅在贴近地面几厘米以内明显， 故通常不予考虑。 故通常不予考虑。
平流（Advection)：水平运动称平流。 5. 平流（Advection) ：水平运动称平流。平流是大气中最重要的热 量传输方式，范围大，持续时间长。如南风暖、北风寒、东风湿、 量传输方式，范围大，持续时间长。如南风暖、北风寒、东风湿、 西风干。平流是指某种物理量的水平输送，如温度平流、 西风干。平流是指某种物理量的水平输送，如温度平流、湿度平 流等。 流等。 乱流：又称湍流（Turbulence） 是空气不规则的运动。 6. 乱流：又称湍流（Turbulence ），是空气不规则的运动。乱流是 摩擦层中热量、能量和水汽交换的主要方式。 摩擦层中热量、能量和水汽交换的主要方式。
对流层中气温的垂直分布
2.对流层中气温的垂直分布 2.对流层中气温的垂直分布 在对流层中气温随高度上升而降低。 在对流层中气温随高度上升而降低。气温随高度递减的快慢可 用气温的直递减率γ 用气温的直递减率γ表示 ：
∆T γ =− ∆z
式中： 式中： ∆ T 表示高度增加
∆ z 时，相应的气温变化量。 相应的气温变化量。
气温（ Temperature） §2 气温（Air Temperature）
气温是大气的重要状态参数之一，是天气预报的直接对象。 气温是大气的重要状态参数之一，是天气预报的直接对象。 气温的分布和变化与气压场、风场、大气稳定度以及云、雾、降 气温的分布和变化与气压场、风场、大气稳定度以及云、 水等天气现象密切相关。 水等天气现象密切相关。
5 摄氏与华氏的关系： 摄氏与华氏的关系： C = ( F − 32 ) 9
9 F = C + 32 5
绝对温标(K氏温标) K：水的冰点温度定为273K 沸点为373K (K氏温标 273K， 373K（ ③ 绝对温标(K氏温标) K：水的冰点温度定为273K，沸点为373K（由 英国物理学家Kelvin提出）。多用于理论计算。 Kelvin提出）。多用于理论计算 英国物理学家Kelvin提出）。多用于理论计算。 关系： 关系： K＝273＋C 273＋
一、气温的定义和单位 ： 1.定义 1.定义 气温是表示空气冷热程度的物理量。 气温是表示空气冷热程度的物理量。可以通过温度表或温度 计直接测得。 计直接测得。
Outdoor Thermometer
A red-dyed alcohol thermometer measures an outside air temperature of about 6℃ (about 43°F). In a ℃ ° thermometer, an expanding fluid such as alcohol or mercury is trapped within a closed glass rod. As the fluid expands or contracts, it is measured by marks calibrated for given temperatures. The scale may be marked for either the Celsius or Fahrenheit temperature scales or both.
2.单位 2.单位 温标：温度的数值表示法称温标。常用的温标有三种。 温标：温度的数值表示法称温标。常用的温标有三种。 把水的冰点温度定为0℃ 沸点为100℃ 0℃， 100℃， ① 摄氏温标 ℃：把水的冰点温度定为0℃，沸点为100℃，多数非英 语国家使用。 语国家使用。 Ｆ：水的冰点温度定为32° 水的冰点温度定为32 沸点212 212° ② 华氏温标 °Ｆ：水的冰点温度定为32°F，沸点212°F。一些英语国 家多使用。 家多使用。
dQ = C P dT + RT dP P
因此,在干绝热上升过程中,气块每升高100米温度下降1 100米温度下降 因此,在干绝热上升过程中,气块每升高100米温度下降1度,每下降 100米温度升高1 100米温度升高1度。即 米温度升高
垂直运动中气温的绝热变化
r
m
=
−
d
T
′
dZ
4.湿绝热直减率: 在湿绝热直过程中, 4.湿绝热直减率: 在湿绝热直过程中,气块温度随高度的变化率 湿绝热直减率 称湿绝热直减率。 称湿绝热直减率。即： 可以证明， 因为在湿绝热过程中， 可以证明，γm ＜γd ，因为在湿绝热过程中，水汽凝结 释放潜热使冷却作用变的缓慢。γm不是常数 不是常数， 释放潜热使冷却作用变的缓慢。γm不是常数，而是随气压和 温度变化,其中主要随气温的降低而增大。 温度变化,其中主要随气温的降低而增大。通常取 γm≈0.6 ℃/100m 5.干绝热线 在干绝热过程中气体状态的变化曲线。 干绝热线： 5.干绝热线：在干绝热过程中气体状态的变化曲线。 湿绝热线：在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。 湿绝热线：在湿绝热过程中气体状态的变化曲线。 6.焚风 是一种干热风，是干湿绝热过程中， 焚风： 6.焚风：是一种干热风，是干湿绝热过程中，在迎风坡和背风 坡作用的结果。 坡作用的结果。 3000m
∆z
3.地球表面净辐射收支随纬度变化 3.地球表面净辐射收支随纬度变化
地球表面接收到的太阳辐射随纬度是不均匀的， 地球表面接收到的太阳辐射随纬度是不均匀的，而地球表面 放出的长波辐射随纬度变化不大，因此，全年平均而言， 放出的长波辐射随纬度变化不大，因此，全年平均而言，赤道热带 地区得到热量，极地高纬地区失去热量（如图）。 ）。大气和海洋中热 地区得到热量，极地高纬地区失去热量（如图）。大气和海洋中热 量的经向交换，使各纬度带的年平均气温变化保持恒定。 量的经向交换，使各纬度带的年平均气温变化保持恒定。