2015年气象学与气候学习题答案---cuit
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第一章 引论
1、说明“天气”和“气候”的区别和联系,并指出下列问题中哪些是天气性的,哪些是气候性的。
(1)室外棒球赛因雨而被取消; (2)今天下午最高气温25℃
(3)我要移居昆明了,那里阳光明媚,四季如春。
(4)本站历史最高温度为43摄氏度; (5)成都明天天气阴有阵雨。
答:天气与气候既有联系又有区别:
区别:(1)概念不同
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,某一地区多年间
大气的一般状况,既包括大气的平均状况,也包括极端状况。
(2)变化周期不同
天气:变化快,周期短;气候:变化慢,周期长。
联系:天气是气候的基础,气候是天气的总结和概括。
气候是在多年观测到的天气基础上所得出的总结和概括,是在一定时段内由大量天气过程综合而得出的长期大气过程, 二者之间存在着统计联系,从时间上反映 出微观与宏观的关系 判断:属于天气的为(1、2、5),属于气候的为(3、4)
2、(1)某一中纬度城市的海平面气温为10℃,探空资料显示大气温度直减率为6.5℃/km ,对流层顶部气温为-55℃,试问其对流层顶的高度是多少?
(2)同一天赤道地区某地的气温是25℃,探空资料给出大气温度直减率为6.5℃/km ,对流层顶高16km ,那么对流层顶部的气温是多少?
答:(1)已知:T 0=10℃, γ=6.5℃/km ,T=-55℃, 根据T= T 0 +γZ → Z=10km
(2)已知:T 0=25℃, γ=6.5℃/km ,Z=16km , 根据T= T 0 +γZ → T=-79℃
3、已知在0℃、10℃、20℃、30℃和40℃时水面的饱和水汽压分别为6.1hPa 、12.3 hPa 、23.9 hPa 、42.3 hPa 、73.9 hPa 。假设一教室内气温为30℃,经测定其露点温度为10℃,那么该教室内空气的相对湿度是多少?
答: 4、已知空气温度在13.4℃时,饱和差为4.2hPa ,那么空气要冷却到多少度时才达饱和? 答:已知t=13.4℃
5、已知相对湿度f=40%,气温为15℃,大气压为p=1000hPa ,求实际水汽压e 、比湿q 和水汽混合比γ。
答:
6、某湿空气气块的P=1000hPa ,e=25hPa , t=32℃,其中干空气为3000g ,试问: 17.2717.2713.4237.313.4237.36.11 6.1115.4t t s e e e hPa ⨯⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪++⎝⎭⎝⎭=⨯=⨯=12.342.3
100%29.1%a s e RH e = = ⨯=s a a s d e e e e d hPa =- ⇒ =- = 15.4-4.2=11.217.276.11exp()8.63237.3a t e hPa t t =11.2=⨯ ⇒ =+℃17.271540% 6.11exp() 6.8215237.3a a s s e RH e RH e e ⨯= ⇒ =⨯=⨯⨯ =+hPa 36.820.6220.622 4.2410/1000a e q g g P - = ==⨯36.820.6220.622 4.2710/1000 6.82a a e g g P e γ- = ==⨯--
(1)该气块中含有多少克水?
(2)若保持温度不变,气压增加到1020hPa ,需要增加多少克水汽刚好使其达到饱和? 答:思路1 (1)
(2)达到饱和时的比湿为:
所以 89.647.3942.21w m g ∆=-=
思路2
(1)
(2)达到饱和时的比湿为:
250.6220.6220.015551000300047.39a w w d w w w e m m q P m m m m g = == ==++⇒ = 6.11exp((17.2732)/(237.1532))0.6220.6220.0291020300089.6a w w d w w w e q P m m m m m m g ⨯⨯+ = == ==++⇒ = 250.6220.6220.0159100025300047.7a w w
a d w e m m P e m m g
γ = == ==--⇒ =(32) 6.11exp((17.2732)/(237.1532))47.5647.560.6220.6220.03042102047.56300091.2691.2647.743.56s a w w
d w w
e t e m m P m m g m g γ ==⨯⨯+== == ==- ⇒ = ∴∆=-=
第二次作业
1、未饱和气块的起始气压P0=1000hPa ,温度T0=280K ,比湿q=2.5×10-3g/kg ,试计算在多 元大气中(γ=0.6℃/100m ),该气块绝热上升到600m 处的水汽压和饱和水汽压。 答:根据多元大气压高方程,计算出600m 高空处大气的压强为:
思路1
由于大气一般处于准静力平衡状态,
也为929.0hPa 。
由于气块做干绝热过程,故依据泊松方程可得出600m 处高空气块的温度T :
故气块的饱和水汽压为: ( 1.05) 6.11exp((17.27 1.05)/(237.3 1.05)) 6.59s e t hPa ==⨯⨯+=
根据比湿q 的计算公式:
2、气压为950hPa 、温度-3℃、水汽压为3.62hPa 的未饱和湿空气的位温是多少? 答:未饱和湿空气的露点温度是: 3.62 6.11exp((17.27)/(237.3))7.0s e t t t ==⨯⨯+⇒=-℃
3、初始温度为27℃的干空气微团,从1000hPa 绝热上升到500hPa ,它的终止温度为多少度 答:依据泊松方程得到:
4、近地层一气块的气压、温度和比湿分别为1000hPa 、25℃、16.3g/kg ,受热影响作绝热上升,假如水汽含量不变,计算其凝结高度(即气块中水分发生凝结高度)。
在实际情况中未饱和湿空气在上升绝热过程中水汽含量是减少的,因此要依据凝结高度公式来计算。
设T 0和T d0分别为起始高度气块的温度和露点,则气块干绝热上升的凝结高度Z c 为: ()0123c d Z T T =-
起始状态时气块的水汽含量为:
依据饱和水汽压公式可计算出气块发生凝结时的温度(露点温度)为:
26.21 6.11exp((17.27)/(237.3))21.85s e t t t ==⨯⨯+⇒=℃
依据凝结高度公式计算可得凝结高度为:
()0123123(2521.85)387.45c d Z T T m =⨯-=⨯-=
9.80.287*1000*0.6/100000.6/100600(1)1000(1)280929.0g R Z Z P P T hPa
γγ⨯=-=- =0.2860.28600929.0274.2 1.052801000T P T T K T P ⎛⎫⎛⎫= ⇒ = ⇒ =≈ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭℃630.622 2.5100.622 3.7310929e e q e hPa P --= ⇒ ⨯= ⇒ =⨯0.2860.2860010001000==950T P θ⎛⎫⎛⎫ = 270.15⨯ 274.14K =0.99 ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭℃0.2860.28600500246.17=-26.98273.15+271000T P T T K T P ⎛⎫⎛⎫= ⇒ = ⇒ = ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭℃30.622.3100.62226.211000e e q e hPa P -= ⇒ 16⨯= ⇒ =