气象学与气候学题库

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答案:1、简述干洁空气的概念及其主要成分。(答案)

1、干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体,简称干空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等,其容积含量占全部干洁空气的99.99%以上。其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。

2、虚温含义,它可直接测量吗? (答案)

2、在等压条件下,当干空气具湿空气密度时之温度即称为虚温,由此可知其代表干空气的温度,一般由Tv表示。定义虚温的用意在于,湿空气的分子量会随环境水气量改变而改变,使气体常数(R)成为变数,而较难正确计算出来。为使计算方便,所以利用干空气的气体常数来计算,因此定义虚温来代替湿空气的温度,如此就不用考虑变动的气体常数了,亦即可以处理掉复杂的水气效应,由此可知,虚温为水气的函数。因为实际观测环境大气所得的温度为湿空气温度,而所使用的气体常数为干空气气体常数(R),所以实际上状态方程(P=ρRT)(其中R=R*/md) 并不成立(因为其使用干空气气体常数(R),而温度却用湿空气的),所以为使其成立需使用虚温(即干空气之温度),如此才可使R与T均为干空气之值。由于虚温与实际观测之温度误差不算大(仍在允许的误差范围内),因此目前大多数的人仍直接利用实际观测之温度来代替虚温。

Tv=T+W/6。其中T为实际大气温度,W为饱和混合比值。表示虚温与实际温度之差距,等于露点温度所在的饱和混合比数值的六分之一。

6、当气温为25 ℃,气压为 1080hPa,相对湿度f=65%时,求e(水汽压)、E(饱和水汽压)、d (饱和差)、a(绝对湿度)、q(比湿)。 (答案) 6、25℃时,饱和水汽压E=31.668,f=e/E,则e=fE=65%*31.668=20.5842

d=E-e=31.668-20.5834=11.0838,

a=289*e/T=289*20.5834/(25+273)=19.9625

q=0.622*e/P=0.0119

7、若相对湿度f,气压p不变,增温时,绝对湿度a和比湿q前后是否相同? (答案)

7、当温度升高时,饱和水汽压E要增大,而f不变,所以水汽压e也要增大,q是比湿,q=0.622e\P,P不变,e增大,所以q要增大。a是绝对湿度。即单位体积空气中所含的水汽量,也是增大的。

8、对流层的特征如何,为什么? (答案)

8、对流层有三个基本特征:

(1)气温随高度增加而降低:由于对流层主要是从地面得到热量,因此气温随高度增加而降低。高山常年积雪,高空的云多为冰晶组成,就是这一特征的明显表现。

(2)垂直对流运动:由于地表面的不均匀加热,产生垂直对流运动。对流运动的强度主要随纬度和季节的变化而不同。一般情况是:低纬较强,高纬较弱:夏季较强,冬季较弱。因此对流层的厚度从赤道向两极减小。

(3)气象要素水平分布不均匀:由于对流层受地表的影响很大,而地表面有海陆分异,地形起伏等差异,因此在对流层中,温度、湿度等的水平分布是不均匀的。

9、臭氧层形成过程及其作用怎样? (答案)

9、臭氧层的形成:臭氧层(ozone layer)是指大气中臭氧浓度较高的层次。一般指高度在

10-50km之间的大气层,也有指20-30km之间臭氧浓度最大的大气层。即使在浓度最大处,臭氧对空气的体积比也只有百万分之几,因此它在大气中是痕量成分。将它折算到标准状态(气压为

1013.25hPa,温度为273K),在整个大气层中,总累积厚度只有0.15-0.45cm。其含量虽少,却能吸收掉大部分的太阳紫外辐射,对人类和其他生物起着重要保护作用。臭氧吸收太阳紫外辐射而引起的加热作用,还影响着大气温度层结和环流。大气臭氧的形成过程,大致如下:氧分子吸收太阳辐射中波长小于2420A°的光量子而离解为氧原子,由此可形成一系列反应,其中最主要的反应过程是氧分子和氧原子在第三气体(M)的参与下形成臭氧。臭氧层的作用:(1)臭氧层阻挡了强紫外线辐射到地面,保护了地球上的生命。强紫外辐射有足够的能量使包括DNA在内的重要生物分子分解,增高患皮肤癌、白内障和免疫缺损症的发生率,并能危害农作物和水生生态系统,可以说,如果没有大气臭氧层的保护,这个世界就不能存在。

(2)臭氧层吸收的太阳紫外辐射能量使平流层大气增温,对平流层的温度场和大气环流起着决定性作用,如果平流层臭氧浓度下降,将引起平流层上部温度下降,平流层下部和对流层温度上升。因此,臭氧层对建立大气的垂直温度结构和大气的辐射

平衡起重要作用。臭氧层吸收了部分太阳辐射,估计能使地面的平均温度降低1~2度。

10、某地两时刻f,p相同,当TI>T2时,a,q是否相同? (答案)

10、f,P不变,当增温时,饱和水汽压要增大,而f,P不变,则水汽压也要增大,那么q=0.622*e/P ,q 将增大。所以,TI>T2,q增大,a不变。

11、简述静力学方程成立的条件、表达式及其物理意义。(答案)

11.大气静力学方程,表示了大气在铅直方向上所受的作用力达到平衡时,气压随高度变化的规律。若在静止大气中取一个单位截面积,铅直厚度为dz 的空气柱。由于是静止大气,所以空气无水平运动,只在垂直方向受到重力和气体压力的作用。大气静力学基本方程的物理意义就是在相对于地面呈静

止状态的大气中,单位质量空气所受到的重力与垂直气压梯度力处于平衡。所以大气静力学基本方程又称大气静力平衡方程,简称静压方程。其方程式是:dp/dz=-kg(k表示空气密度)分析静力学方程可得到以下几点结论:

(1).当dz>0时,dp<0,说明随高度的增加气压是下降的。

(2).任意高度处的气压等于从该高度向上到大气

上界的单位截面积垂直气柱的重量。

(3).因g随高度的变化很小,所以气压随高度的增加而降低的快慢主要取决于空气的密度。密度大的气层,气压随高度的增加降低得快,密度小的气层,气压随高度的增加而降低得慢。

静力学方程是在假设大气处于相对静止的条件下

求得的,但实践证明,除了有强烈对流运动的山区或强对流天气系统以外,它可以相当准确地应用于运动大气。因此它在气象学中得到广泛应用。

12、什么是地面总辐射,与大气上界的太阳辐射相比有什么变化? (答案)

12、地球上某一点接受太阳的能量,一部分来自直接辐射,另一部分则是散射辐射,二者之和称为地面总辐射.大气上界的太阳辐射通过大气圈,然后到达地表。由于大气对太阳辐射有一定的吸收,散射和反射作用,使投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地面,所以在地球表面所获得的太阳辐射强度要小。

13、分别涂为黑白色但性质相同的两个物体,在露天下其夜间与白天的表面温度是否相同? (答案)