第一章大气物理学

大学大气物理知识点总结一、大气的组成地球的大气由多种气体组成，包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳、氩气等。

其中，氮气占据了大气的78%，氧气占据了21%，水蒸气占据了0-4%，二氧化碳、氩气等稀有气体的含量很低。

这些气体通过物理和化学过程相互作用，形成了大气层的稳定结构。

大气中的水蒸气是影响天气和气候的重要因素之一。

水蒸气的含量会随着温度、湿度等因素的变化而发生变化，从而影响大气的密度、压强等。

同时，水蒸气还会通过凝结和降水等过程，对大气运动和地球气候产生重要影响。

二、大气运动大气运动是指大气层内空气的运动和变化。

大气层内的运动主要是由于地球的自转和日照等自然因素的影响。

通过大气运动，大气能够输送热量、水汽等物质，在地球表面形成风、云、降水等现象，对地球气候和环境产生重要影响。

大气运动包括大尺度的环流和小尺度的局地风等。

大尺度的环流是指大气层内的大规模运动，包括赤道附近的热带风暴、北极附近的极地环流等。

而小尺度的局地风则是指在地表上的局部风速变化。

大气运动的规律是气象学和大气物理学研究的重要内容之一。

通过对大气运动规律的研究，可以更好地理解和预测天气、气候等现象，为人类生产和生活提供重要的依据。

三、大气层的特点大气层是地球表面以上的气体层，它具有一些独特的特点和结构。

大气层的结构可以分为对流层、平流层、中间层、热层和电离层等。

每个大气层都有不同的特点和功能，对地球的气候和环境产生着重要影响。

对流层是地球大气层的最底层，高度大约为8-18公里。

这一层的特点是温度随着高度的增加而减小，湿度变化较大，大气运动较为活跃。

对流层的地表风、云层、降水等现象都与地球的气候和环境密切相关。

平流层位于对流层之上，高度大约为18-50公里。

这一层的特点是温度随着高度的增加而增加，大气运动较为平稳，大气密度逐渐减小。

平流层对地球的外界辐射和宇宙射线等有一定的屏蔽作用，为地球的生物和人类活动提供了一定的保护。

中间层、热层和电离层则位于平流层之上，高度分别为50-80公里、80-550公里、550公里以上。

大气物理学基础知识大气物理学是一门研究地球大气现象的科学。

它主要研究大气的物理特性、活动、变化和影响因素等方面，并涉及气象学、物理学、化学和地质学等多个学科。

下面就大气物理学的基础知识进行一些探讨。

一、大气组成地球大气主要由氮(N2)和氧气(O2)组成，二者占据了大气中的绝大部分。

此外，其他成分还包括氢(H2)、氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氖(Kr)、氙(Xe)、气态水(H2O)和温室气体等，它们的存在对于大气物理学的研究具有重要意义。

二、大气结构大气的结构分为四层，自地球表面向上分别为对流层、平流层、中间层和热层。

对流层即人们所说的大气层，它从地球表面向上延伸约16公里，这一层的温度逐渐降低。

平流层位于对流层之上，这里温度逐渐升高，高度达到60千米以上。

中间层是连接平流层和热层的过渡层，这里的温度在-60到0℃之间。

热层位于大气层最高处，高度达到100千米以上，这里的温度非常高，甚至能够使气体变成离子。

三、大气运动大气系统的运动有大尺度和小尺度之分。

大尺度运动像气流和风一样，可以覆盖数百公里到几千公里的范围，与全球气候和天气有密切关系。

小尺度运动则主要研究雷暴、涡旋和涡流等现象，它们通常比大尺度运动时间和空间尺度更小。

四、大气辐射和温室效应大气中的辐射产生于太阳射线的入射和地球的自然热辐射。

对于太阳辐射，大气吸收了其中的紫外线、可见光和近红外线；对于自然热辐射，大气吸收了其中的远红外线。

大气中温室气体的存在可以吸收和辐射这些辐射，同时也使得地球表面的温度升高，形成了温室效应。

温室效应也是大气物理学研究的重要内容之一。

以上就是关于大气物理学的一些基础知识的介绍。

大气性质和大气活动对于我们的生活和工作都有着深刻的影响，因此了解大气物理学的基础知识也是必要的。

大气物理学IAtmospheric Physics Ⅰ一、课程基本情况课程类别：学科基础课课程学分：3学分课程总学时：48学时，其中讲课：48学时课程性质：必修开课学期：第3学期先修课程：高等数学、大学物理。

适用专业：大气科学类专业教材：大气物理学，北京大学出版社，盛裴轩，毛节泰等，2003。

开课单位：大气物理学院大气物理系二、课程性质、教学目标和任务大气物理学是研究大气的物理现象、物理过程及其演变规律的大气科学的分支学科。

它既是大气科学的基础理论部分，又是环境科学的一个部分。

该课程的学习，使学生系统掌握大气物理学各方面的基础理论知识，为以后的动力气象学、云物理学及边界层气象学等专业课的学习奠定基础。

本课程主要讲述：大气中各种气体成分的性质、各种气象要素的定义与计算、大气的垂直分层；大气静力学；大气热力学的基本概念和基本定律、各种热力过程和温湿参量；大气层结稳定度；辐射的基本概念和基本定律、太阳短波辐射在大气中的传输、地球长波辐射在大气中的传输；大气光学现象等大气学科的基础知识。

三、教学内容和要求1. 地球大气的演化（1学时）（1）了解太阳系形成和行星大气成分；（2）理解地球大气的演化过程。

重点：大气演化过程及其主要成分考点：大气演化三个阶段及其特点2.大气成分与大气分层（4学时）（1）理解空气的主要成分；（2）掌握大气分层的方法，大气垂直结构、特点及大气质量计算方法；（3）了解大气的主要下垫面海洋的物理特性。

重点：大气的基本特点（干洁大气，湿空气），大气组成的两种分类方法（浓度、停留时间），一些主要气体成分的基本特征，二氧化碳及其气候效应，臭氧的特性、臭氧空洞概念及其形成原因；光化学污染，酸雨，气溶胶的概念、分类方法及其主要作用；按温度划分的大气各层特征，大气上界，臭氧加热原因。

3. 基本气象要素和空气状态方程（6学时）（1）掌握温湿变量的表示方法；（2）掌握状态方程（3）理解虚温、水汽和大气气溶胶的作用等概念。

大气物理学复习资料第一部分名词解释第一章大气概述1、干洁大气：通常把除水汽以外的纯净大气称为干结大气,也称干空气。

2、气溶胶:大气中悬浮着的各种固体和液体粒子。

3、气团:水平方向上物理属性比较均匀的巨大空气块。

4、气团变性：当气团移到新的下垫面时，它的性质会逐渐发生变化，在新的物理过程中获得新的性质。

5、锋：冷暖性质不同的两种气团相对运动时,在其交界面处出现一个气象要素（温度、湿度、风向、风速等)发生剧烈改变的过渡带称为锋。

6、冷锋：锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动.7、暖锋：锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。

8、准静止锋:冷暖气团势力相当,锋面很少移动,有时冷气团占主导地位，有时暖气团占主导地位,使锋面处于来回摆动状态。

9、锢囚锋：当三种冷暖性质不同的气团（如暖气团、较冷气团、更冷气团）相遇时，可以产生两个锋面，前面是暖锋，后面是冷锋，如果冷锋移动速度快，追上前方的暖锋，或两条冷锋迎面相遇，并逐渐合并起来，使地面完全被冷气团所占据，原来的暖气团被迫抬离地面，锢囚到高空，这种由两条锋相遇合并所形成的锋称为锢囚锋.10、气温垂直递减率：在垂直方向上每变化100米，气温的变化值，并以温度随高度的升高而降低为正值。

11、气温T：表示空气冷热程度的物理量.12、混合比r：一定体积空气中,所含水汽质量和干空气质量之比。

r=m v/m d13、比湿q：一定体积空气中，所含水汽质量与湿空气质量之比。

q=m v/(m v+m d)14、水汽压e:大气中水汽的分压强称为水气压.15、饱和水汽压e s：某一温度下，空气中的水汽达到饱和时所具有的水汽压。

16、水汽密度（即绝对湿度）ρv：单位体积湿空气中含有的水汽质量。

17、相对湿度U w:在一定的温度和压强下，水汽和饱和水汽的摩尔分数之比称为水面的相对湿度。

18、露点t d:湿空气中水汽含量和气压不变的条件下，气温降到对水面而言达到饱和时的温度。

大气物理学大气物理学是研究大气的物理现象、物理过程及其演变规律的学科，是大气科学的一个分支。

它主要研究大气中的声象、光象、电象、辐射过程、云和降水物理、近地面层大气物理、平流层和中层大气物理，既是大气科学的基础理论部分，又是环境科学的一个部分。

简介人们对大气中的许多物理现象，如虹、晕、华、雷、闪电等早巳注意，并进行过研究，但内容分散在物理、化学、天文、无线电等学科之中，把它们纳入大气物理学一个学科，则是近三、四十年中的事情。

20世纪40年代以来，随着人类在大气中活动范围的迅速扩展，大气物理学的研究领域不断扩大。

如为了改进大气中的电波通信、光波通信、提高导弹制导水平，就需要了解它们所赖以传播的大气介质及相互作用，因此就要研究大气的声、光、电和无线电气象；又如，为避免晴空湍流引起飞机堕毁的事故，就要研究大气湍流。

气气物理学（atmospheric physics）研究大气中各种物理现象和过程及其演变规律的学科。

大气科学的一个分支。

它主要研究大气中的声学、光学、电学和辐射过程，云和降水物理，大气底层的边界层大气物理，平流层和中层大气物理，既是大气科学基础理论的一个部分，又和许多边缘学科，例如农业气象学、大气环境科学等有密切的关系。

大气物理学的许多内容，早就受到人们的关注。

在早期，所有的大气热力学和大气动力学研究内容均包含在大气动力学和天气学中，20世纪20年代，人们开始关注较小尺度大气动力学和热力学过程，其中包括了大气底层的边界层结构的研究，因而形成大气湍流和大气边界层的研究方向，40年代大气中污染物的扩散受到了关注，开始形成污染气象学的研究方向。

由于工农业对人工降水的需求，并对云的微观和宏观有了较深入的了解，因而逐渐形成对云雾物理学的系统研究。

有关大气中的光学、声学和电学现象的研究，早在气象学、物理学和无线电学中进行了一些研究，40年代开始的气象雷达观测，60年代气象卫星的释放，对形成大气光、声、电学、雷达气象学和卫星气象学的形成起了极大的推动作用。

大气物理学入门大气物理学是研究地球大气的物理性质和现象的学科。

它关注气象和气候现象，探索大气层的组成、结构和运动规律。

本文将带你入门大气物理学的基本概念和原理。

1. 大气层的组成大气层由不同气体组成，其中主要包括氮气、氧气和少量的水蒸气、二氧化碳等。

氮气和氧气是大气中的主要成分，占据了总体积的99%以上。

水蒸气在大气循环和气象现象中起着关键作用，二氧化碳则是温室气体之一。

2. 大气层的结构大气层可以分为几个不同的层次。

最接近地球表面的是对流层，它的特点是温度递减和对流运动活跃。

对流层上方是平流层，温度随高度变化不明显，大部分的飞行活动在此进行。

再上面是同温层，温度保持稳定。

最外层是电离层，存在大量的离子和自由电子。

3. 大气运动的原理大气运动包括水平运动和垂直运动。

水平运动的主要推动力是气压梯度力和科里奥利力。

气压梯度力是由气压差引起的，导致了气流从高压区向低压区流动。

科里奥利力是由地球自转引起的，影响了气流的方向。

垂直运动包括对流和垂直气流。

对流是由地表加热引起的，导致了空气的上升和下沉，形成了云和降水现象。

垂直气流主要在强大气旋和锋面等地区发生，使空气垂直上升或下沉。

4. 大气现象和气象学大气物理学是气象学的基础，涉及到各种气象现象的形成和演变过程。

例如，通过分析温度、湿度、压力和风力等数据，可以预测天气状况，包括气温变化、降水和风暴等。

气象学还研究了气候现象，如气候变化和季风系统等。

5. 研究方法和技术进展大气物理学采用多种研究方法和技术来观测和分析大气现象。

其中包括地面观测站、卫星遥感、雷达和气象球等。

随着科技的发展，先进的模型和计算机模拟也在大气物理学的研究中得到了广泛应用。

总结：大气物理学是一门研究地球大气的学科，涵盖了大气层的组成、结构和运动规律等内容。

通过了解大气物理学的基本概念和原理，我们可以更好地理解天气现象和气候变化，为人类的生活和发展提供有益的信息和预测。

大气物理学的不断发展和技术进步，也为我们深入研究大气现象和应对气候变化提供了有力的支持。

第二章云雾降水形成的物理基础1云雾形成的一般宏微观机制1.1 云雾的组成云雾：三相水与空气的整体云是由水滴、冰晶、水汽和空气共同构成的统一体。

水汽（先决条件）—云雾滴（维持的保证）空气（存在环境）水的密度：1；冰的密度：9/10；空气密度：1/800下落—空气阻曳力-> 飘浮组成云体的单个云滴或冰晶通过凝结等过程产生，通过蒸发或降水等过程而消失，存在时间很短。

云体或云系的持续存在是由新的云粒子的不断生成维持的。

这一过程向着新粒子生成的区域传播，就是说新粒子生成的方向不一定沿着风向。

单个云滴、冰晶或降水粒子运动速度是由环境空气流速和其自身的下落速度相加而得到的速度和决定的。

1.2 未饱和湿空气达到饱和的主要途径—相对湿度变化方程1.2.1复习：Clausius-Clapeyron方程盛裴轩等编著，2003：《大气物理学》，北京大学出版社，p127周文贤、章澄昌译，1983：《云物理简明教程》，气象出版社，P14沈春康编著，1983：《大气热力学》，气象出版社，p111 相对湿度f >100%→凝结、凝华→水滴、冰晶。

1.2.2 相对湿度变化方程：/f e E=取对数微分：ln ln ln f e E=-df de dE feE=-平水面饱和水汽压与温度的关系，可以用Clausius-Clapeyron 方程表示（王李1.7式；Rogers&Y au 2.10式）：2v v L E dE dTR T=或2v v L dT dE ER T=其中，E 为饱和水汽压，T 为绝对温度，L v 为水汽相变潜热（0℃：2.50×106 J/Kg ），R v 为水汽比气体常数，其值为461.5 J/Kg.K 。

可得：2v v L dT df de f e R T=-可见，增大相对温度有两个途径：增加水汽（de>0）和降温（dT<0）。

一般说来，大气中形成自然云雾，主要通过空气上升运动绝热膨胀降温，另外夜间辐射冷却也可形成局地云雾，当然局地增加水汽含量的作用也不能忽略，尤其是维持某地区上空的连续降水，必须有水汽汇流不断输入补充。