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气象学 第一章__ 大气概述

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第一章大气

第一章大气
A） 第一阶段：原生大气：氢、氦、氖等
B） 第二阶段：次生大气：二氧化碳、甲烷、氮、水汽、硫化氢和氨等
C） 第三阶段：现代大气：干洁大气（氮、氧、氩、二氧化碳等） 、水汽 气溶胶粒子
二、大气的组成
H2O紫外线H2↑+O2↑, 从此地球上有了极微量O2 并参与了生命的起源。
H2O+CO2 叶绿素 (CH2O)n+O2↑, 产生出更多的O2
clo+o
cl+o2
clo+o2,
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气
微量气体：二氧化碳、甲烷、一氧化二氮等温室气体
温室气体，对 太阳辐射吸收很少， 但却能强烈吸收地 面放射的长波辐射， 同时又向周围空气 和地面放射长波辐 射，所以有使地面 和空气增温的效应
第一节大气的组成
二、大气的组成
20km以上含量显著减小
第一节大气的组成
二、大气的组成
（一）干洁大气：不含水汽、液体和固体杂质的大气。
含量占整个大气的99.97％。干洁空气的分子量是28.97
► 二氧化碳（CO2）：
❖ 作用： ✓ 绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。
✓ CO2对太阳短波辐射几乎是透明的，而强烈吸收长波辐 射（地面辐射，大气辐射）使地面保持较高的温度，产 生“温室效应”。
二、大气的组成
（一）干洁大气
► 臭氧（O3）：
❖ 作用：
✓ 太阳辐射中波长短于0.28微米的紫外线被臭氧全部吸 收，0.28-0.32微米的中波段部分吸收，长波段则完全不 吸收，保护地面的生物免受过多紫外线的伤害，少量的 紫外线，具有杀菌作用。
✓ 对紫外线有着极其重要的调控作用。
✓ 对高层大气有明显的增温作用。

气象学-大气概述

气象学-大气概述
在大工業城市，大氣中CO2的含量可達0.05%，甚至 0.07%。 時間分佈： 冬季>夏季，夜晚> 白天，陰天> 晴天。
3) CO2的氣候效應
➢ CO2對太陽短波輻射吸收很少，但能吸收來自地面 的長波輻射（特別是13~17µm波譜區），使得地表 輻射的熱量大部分被截留在大氣層內，因而對地表 有保溫效應。
液體微粒是懸浮在大氣中的水滴、過冷水滴和冰 晶等水汽凝結物。
4. 大氣污染物 (atmospheric pollutant)
大氣污染物 1）塵粒：指以固體或液體微小顆粒形式，存在於氣
體介質中的分散體。包括：飄塵、降塵。 2）氣體污染物
主要有SO2、 NO2、 CO 、CO2 和O3 等。
(1) CO2：產生“溫室效應” (2) NO、 NO2：產生光化學煙霧 (3) O3：強氧化劑 ，把SO2氧化成硫酸， 產生酸雨 (4) SO2：轉化成硫酸
➢ 在所有溫室氣體中， CO2對大氣溫室效應的貢獻占 到53%。
現今大氣中CO2的濃度已升至367ppmv，比前工業時代以前提 高了25%。目前以每年1.5ppmv的速度增加。
4） 臭氧 (ozone, O3)
(1)來源 A、主要是太陽紫外輻射作用形成 B、有機物的氧化和雷雨閃電
(2) 形成： O2 + hυ O + O O + O2+ M O3+ M
第二節 大氣的分層
一、對流層 (troposphere) 其底界為地面，上界為對流層頂，隨緯度和
季節而變化。 低緯平均為17-18km; 中緯為10-12km; 高緯為8-9km。
troposphere
主要特徵 （main characteristics)：

气象第一章 第一节大气概况

气象第一章 第一节大气概况
第一章 气象学基础知识
第一节 大气概况 第二节 气温 第三节 气压 第四节 空气水平运动--风 第五节 大气环流 第六节 大气湿度 第七节 大气垂直运动 第八节 云和降水 第九节 雾和能见度 第十节 船舶海洋水文气象观测
第一节 大气概况
基本概念和知识点：大气成分；大气污
染；大气垂直结构。
重点：大气中的易变成分及其作用；对流
（3）上层：离地面6km到对流层顶，中纬度地区上空盛 行西 风，风速随高度升高而增大，形成高空急流（风速 ≥30m/s），波状式的层流是该层的运动特点。
中层和上层 几乎不受摩擦作用，称为自由大气。对流 层顶：厚度约为1-2km，温度随高度呈等温或逆温状态。
2. 平流层（Stratosphere）：厚度：自对流层顶到大约55km。
4、城市污染监测的主要成分：总悬浮颗粒物，二氧化硫、氮 氧化物
5、产生酸雨的主要成分：二氧化硫 6、产生有毒光化学烟雾：氮氧化物和氢氧化物
总结：
1、对气温有影响：CO2，臭氧，水汽 2、吸收和放射长波辐射：CO2,水汽 3、唯一吸收紫外线：臭氧（O3) 4、产生温室效应：CO2 5、唯一一种在常温常压下能产生相变:水汽 长波辐射：地球大气辐射能量的95%集中在
最轻。湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度 的62.2％。大气中水汽含量范围在0～4％，它也是造 成云、雨、雪、雾等天气现象的主要物质条件。
3、杂质 1)、杂质：
悬浮在空气中的固体或液体微粒，主
要包括尘埃、烟粒、细菌、病毒、花粉和微 小盐粒等，悬浮在大气中的固体或液体颗粒， 又称为气溶胶粒子，包括水汽凝结物（水滴、 冰晶）、微小盐粒等。 2)、对大气的影响：
大气是可压缩气体，大气密度随 高度增加而迅速减少。

气象气候学-第1节(大气的一般特性)

气象气候学-第1节(大气的一般特性)
由于气温高，且距地较远，受地球引力作用很小， 所以大气质点中某些高速运动的分子不断地向星际空 间散逸，散逸层也由此而得名。
暖层（中间层顶到800km）
①温度随高度增加迅速上升： 据探测，在300km高度上，气温可达1000℃以上，这是 因为所有波长＜0.175μm的紫外线辐射，都被该层中的大 气物质所吸收的缘故。 ②空气处于高度电离状态： 因而这层也称为电离层。它们都能反射无线电波，对 无线电通讯具有重要意义，而且有极光现象出现。
年变化：与温度的变化相似，最高值出现在温度最高、蒸 发最强的7-8月，最低值出现在温度低、蒸发最弱的1-2月。
三、大气水分及其相变 （一）空气湿度
2、空气湿度的时间变化 相对湿度： 日变化：高温时，相对湿度小； 低温时，相对湿度大。
年变化：冬季最大，夏季最小。但季风气候区， 相对湿度夏季大，而冬季小。
水点和冰晶 云
露点温度
凝结高度
降温至水汽 饱和
降水
降水
3)人工影响降水:认为补充某些形成降水的必要条件，促 进云滴迅速凝结或碰撞并增大形成云滴，降落到地面。 冷云催化：冷云由冰晶或冷却水滴组成，或二者混合组 成的云，这种云形成降水主要通过冰水转移，使云滴增 大——人工增加足够的冰晶：加入干冰(二氧化碳)，形 成低温区自生冰晶；投入人工冰核(如碘化银、氯化汞)， 造成冰水共存。 暖云催化：暖云的形成主要取决于云中有无大小水滴共 存的环境和升降运动的碰撞过程——提供大小水滴：向 云中播入氯化钠、氯化钾等吸湿性物质，吸收水汽，使 云内形成溶液云滴。
降水
4)降水的种类:
对流雨、气旋雨、锋面雨、台风雨和地形雨
1. 地形雨
3 44
2. 对流雨 4 1
235 3
6

大气概述1、2

大气概述1、2

凝固
水汽（气态）
３．气溶胶质粒
1）定义：悬浮在大气中的各种各样的固体 和液体物质微粒。 2）来源：风卷起的尘土、烟粒、海水溅沫 蒸发成的盐粒、花粉、种子等。 3）性质：有可溶的、不可溶的。 4）作用：水汽产生凝结的核心。
§1~2
气象要素：表示大气各种状态的物理量。 气象要素：表示大气各种状态的物理量。 气象要素主要有： 气象要素主要有： 气温、气压、空气湿度（气湿）、 ）、风 风向、 气温、气压、空气湿度（气湿）、风（风向、 风速） 能见度、降水、蒸发、日照时数、 风速）、云、能见度、降水、蒸发、日照时数、 太阳辐射、 地面辐射、大气辐射等。 太阳辐射、 地面辐射、大气辐射等。
ii. 使地面上的生物免受过多紫外线的伤害，少量的紫外 线，起到杀菌治病的作用。
故：我们将臭氧称为地球的保护 伞，紫外线的过滤器。
（2） CO2
(二氧化碳在大气中含量很少，仅占干空气容积的万分之 三 ，但影响很大) a) 形成： 有机物的燃烧及腐化，和动植物的呼吸 b) 分布： 水平方向：冬季>夏季 城市>农村 陆地>海洋 垂直方向：20公里以下存在，以上很少 c) 作用： 能强烈的吸收和放射红外辐射，对地面和低层大气 起着保温作用。通常称为“温室效应”。
气象学的研究对象：大气。 气象学的研究对象：大气。
大气：地球的引力作用， 大气：地球的引力作用，地球周围聚集着一个气体圈 这层包围地球的气体称为大气。 层，这层包围地球的气体称为大气。 这个气体圈层是一个混和气体，它从形成到现在 这个气体圈层是一个混和气体， 已经历了原始大气，次生大气和现代大气（今日大气） 已经历了原始大气，次生大气和现代大气（今日大气） 三个大的演化阶段。 三个大的演化阶段。

气象学要点——精选推荐

气象学要点——精选推荐

⽓象学要点⽓象学资料第⼀章地球⼤⽓1、什么是天⽓？什么是⽓候？两者的区别？天⽓：某⼀地区在某⼀瞬间或某⼀短时间内⼤⽓状态和天⽓现象的综合。

⽓候：在太阳辐射、⼤⽓环流、下垫⾯性质和⼈类活动，在长时间互相作⽤下，在某⼀短时间内⼤量天⽓过程的综合。

区别:①天⽓是短期过程，天⽓系统简单；②⽓候是长期过程，⽓候系统复杂，其中⽓候系统包括（⼤⽓圈、岩⽯圈、⽔圈、⽣物圈、冰雪圈）2、什么叫⼲洁⼤⽓？⼤⽓中除去⽔汽和悬浮在⼤⽓中的固态、液态微粒以外的整个混合⽓体。

3、关于CO2的时空变化、⽇变化、年变化和长期变化？低层嗲⽓中CO2含量随时间和空间⽽略有变化。

在时间上，①由于卢瑟植物光合作⽤对CO2消耗，在⽩天、晴天、夏季时的CO2浓度⽐⿊夜、阴天、冬季要⼩；②⼯业⾰命前⼩于⼯业⾰命后。

在空间上，⽔平⽅向：城市⼤于农村；垂直⽅向：0—20kmCO2含量⾼，20km 以上，含量逐渐减少。

CO2的⽇变化：⽩天午后最少，⽇出前后达到最⾼CO2的年变化：秋季最低，冬季最⼤CO2的⽇变化：不断增加4、⽔汽⽔汽的来源：主要来⾃江河湖海等⽔体和潮湿地表的⽔分蒸发以及植物的蒸腾，最重要的是：⽔汽是可变成分。

⽔汽时空变化：时间上，夏季多于冬季；空间上，⼀般低纬多于⾼纬，下层多于上层⽔汽特点：①⽔汽是实际⼤⽓中唯⼀能在⾃然条件下发⽣⽓、液、固三态相变的成分，在天⽓变化、⽓候形成中扮演了⼗分重要的⾓⾊。

②⽔汽还能强烈的吸收地⾯和⼤⽓长波辐射并放射长波辐射对地⾯存在保温效应，因此⼤⽓中⽔汽含量多少对地⾯和⼤⽓的温度情况有着重要的影响③⽔汽是⾃然界潜热最⼤的物质。

5、⼤⽓的热⼒学分层（图P16）根据温度、⼤⽓成分、电荷、随⾼度的分布特点将整个⼤⽓层划分为五层：对流层、平流层、中间层、热成层和散逸层。

对流层：低纬度温度低，⾼纬度温度⾼，因为低⾼纬度地区的地⾯受热不平均，低纬度地区的平均厚度为17—18km，⾼纬度地区的平均厚度为8—9km。

大气科学基础第一章


1010 号 8-8 Meranti
莫兰蒂 马来西亚一种树
2021/3/9
31
§4.4 习题
1、风向、风速如何表示？
大气科学基础
2021/3/9
32
§4.5 云(1)
大气科学基础
▪ 悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒，或两者混合的可见聚合体， 有时也包含一些较大的雨滴、冰晶或雪粒，它底部不接触地面， 有一定的厚度。
360º方位（高空）
大气科学基础
2021/3/9
24
§4.4 风
大气科学基础
2、风速：m·s-1 ， km·h-1 ， mile·h-1
1 m·s-1 =3.6 km·h-1 ，1 mile·h-1=1.85 km·h-1
风力等级表：0—12级
级 风速 别 [m/s]
陆地
0 小于 0.3 静烟直上
q mv
上下同除md
mv md
mv
q
1
md （3）r mv 1
r
md
饱和比湿qs
2021/3/9
13
§4.3 空气湿度(3)
3、水汽压e 水汽压e：空气中所含水汽的分压强，单位为Pa，hPa。
P Pd e
湿空气压强
e v P （4）
水汽摩尔 分数
2021/3/9
14
换算关系：
mv
mv
18
§4.3 空气湿度(4)
4、绝对湿度a：单位容积空气中所含的水汽的质量，即水汽的密 度ρv，单位为g·m-3 ， kg·m-3 。
e
v
Rv
T
v
e Rv T
水汽比气体常数 Rv 461 J kg1 K 1
e：Pa T：K ρv：kg/m3

气象学复习重点

复习思考题第一章大气概述1.大气中臭氧,二氧化碳,水汽在气象学上的意义。

臭氧能大量吸收紫外线,使臭氧层增暖，影响大气温度的垂直分布；同时,臭氧层的存在也使地球上的生物免受过多太阳紫外线的伤害，对地球上生物有机体生存起了保护作用。

二氧化碳是植物进行光合作用制造有机物质不可缺少的原材料，它的增多也会对提高植物光合效率产生一定影.二氧化碳是温室气体，它能强烈吸收和放射长波辐射,对空气和地面有增温效应。

水汽能强烈吸收长波辐射,参与大气温室效应形成，对地面起保温作用。

大气中水汽含量多少，影响云雨及各种降水，对植物生长发育所需水分有着直接影响，最终影响到植物及农作物的产量。

2.大气垂直分层的依据是什么.各层的主要特点有哪些。

依据：世界气象组织根据大气温度和水汽的铅直分布、大气的扰动程度和电离现象等不同物理性质,把大气分为五层.特点：对流层是靠近地表的大气最底层,气温随高度增加而降低，空气具有强烈的对流运动,气象要素水平分布不均匀。

平流层位于对流层顶到距地面约50～55km的高度，气温随高度的上升而升高，空气以水平运动为主，水汽含量极少。

中间层是从平流层顶到距地面85km左右的高度，气温随高度的增加迅速降低,有空气的垂直运动，几乎没有臭氧存在。

热成层又称暖层，位于中间层顶至500km左右，气温随高度的增加迅速升高，大气处于高度的电离状态。

散逸层是大气的最高层，又称外层,气温随高度的增加很少变化.3.名词解释：饱和水汽压、相对湿度、露点、饱和差.饱和水汽压：在温度一定情况下,单位体积空气中的水汽含量是有一定限度的，如果水汽达到此限度，空气就是饱和状态，这时的空气称饱和空气.饱和空气产生的水汽压力称为饱和水汽压，它是温度的函数.相对湿度:空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值。

露点温度:当空气中水汽含量不变，且气压一定时，使空气冷却到饱和时的温度称露点温度.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为饱和差.它表示实际空气距离饱和的程度.4.饱和水汽压和相对湿度与温度有何关系。

题库第一章 气象学基础知识第一节 大气概况试题及答案

题库第一章气象学基础知识第一节大气概况试题及答案1. 大气的垂直分层自下而上依次为?（）? [单选题] *A．对流层、等温层、中间层、热层、散逸层B．对流层、平流层、中间层、热层、散逸层(正确答案)C．对流层、平流层、中间层、散逸层、热层D．散逸层、热层、中间层、平流层、对流层2. 大气中能够透过太阳短波辐射、强烈吸收和放射长波辐射的主要气体成分为（）? [单选题] *A．臭氧B．氮气C．氧气D．二氧化碳(正确答案)3. 在大气成分中，能产生温室效应的大气成分是（）? [单选题] *A．氧气B．水汽C．臭氧D．二氧化碳(正确答案)4. 在自然界的温度和压力条件下，能在气态、液态和固态三者之间互相转化（即发生相变的唯一大气成份）。

（）? [单选题] *A．氮气B．氧气C．水汽(正确答案)D．二氧化碳5. 对天气及气候变化具有重要影响的大气成分包括（）? [单选题] * A．二氧化碳、臭氧和惰性气体B．氮气、二氧化碳和惰性气体C．二氧化碳、臭氧和水汽(正确答案)D．氧气、臭氧和惰性气体6. 从地面向上随着高度的增加空气密度（）? [单选题] *A．缓慢递减B．迅速递减(正确答案)C．缓慢递增D．迅速递增7. 在气压相同的情况下，密度较小的空气是（）? [单选题] *A．暖湿空气(正确答案)B．冷湿空气C．干热空气D．干冷空气8. 目前城市大气质量监测报告中通常提到的污染物种类有（）? [单选题] * A．二氧化硫(正确答案)B．二氧化碳C．氮气D．臭氧9. 在水汽相变过程中，大气中的固体杂质可以充当（）? [单选题] * A．凝结核，不利于相变过程发生B．催化剂，不利于水汽凝结C．凝结核，有利于相变过程发生(正确答案)D．催化剂，有利于水汽凝结10. 一些大气污染成分在大气中发生化学变化形成有害物质，最常见的有（）? [单选题] *A．酸雨和粉尘B．氮氧化物和粉尘C．氮氧化物和光化学烟雾D．酸雨和光化学烟雾(正确答案)11. 对天气及气候变化具有重要影响的大气成分包括（）? [单选题] *A．二氧化碳、臭氧和惰性气体B．氮气、二氧化碳和惰性气体C．二氧化碳、臭氧和水汽(正确答案)D．氧气、臭氧和惰性气体12. 能够强烈吸收和放射长波辐射，并对地面和大气温度有较大影响的大气成分是Ⅰ．氧气；Ⅱ．氮气；Ⅲ．臭氧；Ⅳ．二氧化碳；Ⅴ．氢气；Ⅵ．水汽。

气象学复习资料

⽓象学复习资料第⼀章1.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。

2．⼆氧化碳（CO2）：时间变化：a) ⽩天、晴天、夏季时的⼆氧化碳浓度⼩于⿊夜、阴天、冬季。

b) ⼯业⾰命前⼩于⼯业⾰命后。

空间变化：⽔平：城市⼤于农村；垂直：0～20km，含量最⾼；20km以上，含量显著减少。

CO2的⽇变化(diurnal variation)：主要取决于光合作⽤⽩天午后达最低值，⽇出前后达最⾼值CO2的年变化(annual variation) ：秋季达最低值，春季达最⼤值CO2的长期变化(long-term change) ：由于⼈类活动，⼤⽓中CO2浓度不断升⾼。

在⼗七世纪⼯业⾰命前,全球平均⼤约为280ppm，但现在则⾼达380ppm.3.⽔汽的分布规律：时空变化：时间：夏季多于冬季空间：⼀般低纬多于⾼纬，下层多于上层。

特点：是唯⼀能在⾃然条件下发⽣相变的物质，因此它是天⽓变化的最重要的⾓⾊；是⾃然界潜热最⼤的物质。

4.天⽓：某⼀地区在某⼀瞬间或某⼀短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在长时间相互作⽤下，在某⼀段时间内⼤量天⽓过程的综合。

天⽓与⽓候的区别：①天⽓是短期过程，⽓候是长期过程②天⽓系统简单，⽓候系统庞杂5.⼤⽓的铅直运动根据温度、成分、电荷等物理性质，并考虑⼤⽓的垂直运动情况，可将⼤⽓分为五层：对流层，平流层，中间层，热层，散逸层。

对流层特点：①主要天⽓现象均发⽣在此层。

②温度随⾼度升⾼⽽降低。

（平均⾼度每升⾼100m，⽓温下降0.65℃。

）③空⽓具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。

④⽓象要素的⽔平分布不均匀。

平流层（对流层顶～55km）特点：①25km以下，⽓温保持不变；25km以上，⽓温随⾼度增加⽽显著升⾼（-3℃）。

②空⽓运动以⽔平运动为主，⽆明显的垂直运动。

中间层（平流层顶～85km）特点：①⽓温随⾼度增加迅速下降，顶部⽓温可降⾄-83℃以下。

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到3日下午，新奥尔良 新奥尔良大街上几乎已经没有行人，仅剩 新奥尔良 下一些医务人员开始用手推车推走遇难者的尸体。曾经是非 常繁荣的这座城市在4天之内就成了一座名副其实的人间地 狱，到处是抢劫和强奸等不堪不目的景象，如今它已成为一 座空城和一个巨大的坟墓。 美国联邦紧急事务管理部门负责灾后重建的总监丹·克莱 格说，将新奥尔良市淤积的洪水排出可能需要6个月，然后 整座城市要“晾干”，这还需要3个月的时间。
发现过程
1987年代表19个组织和四个国家的大约150名 科学家和辅助人员聚会于智利的蓬塔阿雷纳斯，进行 了一项规模空前的研究，即机载南极臭氧实验。这项 实验表明1987年臭氧洞大小达到历史最大。这一发现 震惊了科学界。
形成机理
南极“臭氧洞”的成因目前尚无定论，其中最为 令人信服的当是污染物质学说。此外还有：美国宇航 局汉普顿芝利中心Callis等人提出南极臭氧层的破坏与 强烈的太阳活动有关；麻省理工学院的Tung等人认为 是南极存在独特的大气环境造成冬末春初臭氧耗竭， 根据大气动力学说，指出大量氯氟烃化合物的使用， 以及南极初春没有足够阳光产生大量氧原子，并因此 提出了不需要氧原子的循环机理。
冰点 摄氏温标 华氏温标 绝对温标 0 32 273 沸点 100 212 373 基点间隔 100 180 100 换算 C=5/9（F-32） F=9/5C+32 K=C+273
０摄氏度：1013.3Hpa时纯水的冰点 100摄氏度：1013.3Hpa时纯水的沸点
二．气压：
1．概念：单位面积上所承受的大气柱重量P=MG/A 2．气压单位：（标准大气压、帕斯卡、百帕、 mmHg） 标准大气压：0摄氏度、45度纬度、海平面的大气压 1标准大气压=760mmHg=1013.3Hpa
可见实际水汽压越大， Tv与T的差值越大。在低 层大气，尤其是在夏季，e值较高，这时必须用湿空气 状态方程；但在高空，e值相对较小，二者的差距也就 不大，因此可用干空气状态方程。
参考资料
臭氧层破坏
臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的 大部分紫外线。然而近二十年的科学研究和大气观测发 现：每年春季南极大气中的臭氧层一直在变薄，事实上 在极地大气中存在一个臭氧“洞” 这种臭氧损耗现象是一种反常现象，这是否表明这 一紫外线吸收层正处于全球性灾难呢？通过不断的科学 研究，人们发现人类社会活动释放的物质严重的破坏了 臭氧层，当然这种现象还受到这一地区独特的气象状态 （极涡、寒冷的平流层温度、极地平流层云）的影响。
主要影响
由于人类对自然的严重破坏，在世界范围内掀起 了保护大气环境的浪潮。许多国家围绕大气污染物的 来源与归宿，大气化学过程中的反应机理及效应进行 了大量的研究工作，促进了人类对一系列环境问题的 认识，“臭氧洞”的研究促使人类更加小心地使用我 们的地球资源，并清醒地认识我们所处的世界。同时 臭氧洞也有一种积极的作用，除了说服国际社会相互 合作以减少对环境的威胁之外，“臭氧洞”一直激励 着研究人员在新的深度和高度上研究大气化学和大气 动力学。
卡特里娜
损
失
目前，已确认的死亡人数为198人，失踪人数超过2 万。许多人认为最终死亡人数可能数以千计，数十万人 流离失所。据国际风险评估机构RMS估计，此次飓风至 少毁坏了15万处产业，损失金额在250亿至1000亿美元 15 250 1000 之间，将成为美国有史以来经济损失最大的一次自然灾 害。飓风还造成大约500万户居民停电，在两个月内无法 全部恢复。此外，飓风给美国民众造成的心理创伤也是 短时间内难以平复的。布什曾表示，要完成灾后重建工 作，可能需要几年时间。
第一章 大气概述
第一节 大气的组成
干洁空气 水汽 悬浮在空气中的固液微粒
一．干洁空气：排除法定义
虽然以氮气、氧气占绝对多数，二者的重要性也的确不 容小视，但二氧化碳和臭氧的重要性同样也不可忽视。
1. 二氧化碳是重要的温室气体，它强烈地吸收和放射长 波辐射（3-120微米）。 （CH4 N2O）
2. 臭氧的作用：
三. 固液微粒
１. 形成：往往由燃烧、海浪、风等形成。 ２. 作用： １）凝结核作用 （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认出目标物 （黑色、大小适度）的最大距离） ） ２）减弱太阳辐射和地面辐射。
大气污染
由于自然或人为的原因，导致空气中有害物质的浓度 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。
四．云量
云遮蔽天空视野的成数。将地平面以上全部天空划 分为１０份，为云所遮蔽的份数即为云量。
第四节 空气状态方程
PV=nRT
PV=M R T/ u P=M R T / V u 式中：M / V 即ρ， R / u为常数，写为Rd 。 故：P= ρ Rd T 此即干空气状态方程 相应地， 相应地， P= ρw Rw T 就是湿空气状态方程。
1）增温，在高空形成一个暖区，影响气温的垂直分布， 从而对地球大气环流和气候的形成起着重要的作用。 2）吸收紫外线，使生物免遭危害。 △ 臭氧的形成：在高空，一般是通过光化学反应形成； 在低空则是由有机物氧化或闪电形成。
二. 水汽
１. 形成：蒸散，包括蒸腾和蒸发。 ２. 作用：成云致雨；善于吸收和放射长波辐射，加 之其三相变化又有热量转换，所以它对地面和空气的温 度有一定的影响。
（二）平流层：
１．高度：对流层顶 55公里左右 ２．气温：30公里以下气温不变或微弱升高，以上则显著 升高，形成暖层 ３．气流以水平运动为主并且相当稳定 ４．水汽极少，多数时间天空晴朗，偶尔有积雨云冲入。 有时在早晚可见贝母云
（三）中间层：
１．高度：平流层顶 85公里左右 ２．气温：随高度增加迅速下降，因为没有了臭氧 ３．空气有垂直对流运动，故中间层又被称为高空对流层 ４．几乎没有水汽，几乎看不到任何天气现象
（四）热层：
１．高度：中间层顶 800公里左右 ２．气温：随高度增加迅速增加，主要因为波长小于 0.175微米的太阳辐射被原子氧吸收。 ３．空气处于高度电离状态，形成电离层，可反射无 线电波
（五）散逸层：
１．高度：800公里以上 ２． 大气质点经常散逸到星际空间
第三节 主要气象要素 一．气温
1．概念：表示空气冷热程度的物理量，实质上就 是空气分子平均动能的表现。 2．三种温标：
所以： 所以：
1.同温同压下，干空气密度（ ） 湿空气密度。 2.在同一压强下，要使得干空气和湿空气密度相等，需要干 空气达到更高的温度，这一温度被称为虚温（Tv ）。 Tv ＝（1+0.378e / P）T
▲因此，湿空气状态方程 可写为： 因此
P= ρRdTv
观察Tv ＝（1+0.378e / P）T
第二节 大气的垂直结构
一．大气的高度
实际上就是大气圈与星际空间之间的分界面问题
１．物理上界：与地面气候有关的某种物理
现象发生的最大高度 ：气体质点密度接近星际空间
（每立方米一个质点 ，100-1000个电子） （2000-3000公里）
二．大气的垂直分层
（一）对流层：
１．高度：平均约12公里（8-9；10-12；17-18），薄， 但集中了大气层75%的质量和几乎所有水汽。 ２．性质：一般情况下气温随着高度升高而降低 ３．运动形态：以对流为主 ４．水平方向上物理性质不均匀，主要由于下垫面的 不均匀 ５．天气复杂多变，基本上各种天气现象都出现在这 一层 ６．分层： 摩擦层（1.5-2公里以下） 中层（2-10公里） 上层（10-12公里）等温层
天气与气候的区别 ：
一．从概念上来看： 天气是指短时期内的大气状况及其变化的总称；而气候是 多年天气综合的表现。 二．从形成机制来看： 天气一般是在单一天气系统的控制或影响下形成；而气候 则复杂得多，至少是多个天气系统的共同作用所致。 三．从变化特点来看：天气易于变化；而气候相对稳定。
第一章复习思考题： 名词解释：
气象 气候 天气 气温垂直递减率 大气污染 准大气压 饱和水汽压 饱和差 相对湿度 标
问答题：
1 何谓气象学？气候学？天气学？气候和天气有什么区别？ 2 大气成分中，二氧化碳、臭氧、水汽的分布和作用。 3 大气在垂直方向上分为哪几层？分层原则？对流层和平流 层的特征？ 4 同温同压下干湿空气哪个重？why？虚温的意义和原理？ 5 为什么城市地区二氧化碳的浓度要高一些？
三．湿度
１．概念：表征大气中水汽含量多少的物理量 ２．表征量：
１）绝对湿度a：单位体积空气中所含水汽量 ２）水汽压e：实际大气中水汽所产生的那部分压强 ３）饱和水汽压E：温度一定，单位体积空气可达到 的最大水汽含量所产生的压强 ４）相对湿度f：水汽压与同温度下饱和水汽压的比 值(百分比) ５）饱和差d：饱和水汽压与实际水汽压的差值