大气科学概论复习课

大气科学复习资料一、大气科学的定义：大气科学是研究地球大气中各种现象的演变规律，（这些现象包括物理的、化学的以及人类活动对大气的影响），探讨如何利用这些规律为人类社会和经济的发展服务的学科。

二、地球大气的组成：大气是由多种气体组成的混合气体，包括N2、O2、Ar、CO2、CH4、O3、H2…水汽、大气气溶胶。

即大气是由干洁大气、水汽和大气气溶胶组成。

三、CO2的来源、特性、作用、目前状况：1、来源：人工源：地面燃烧、工业活动，生物体的呼吸和生物尸体腐化都排出CO2。

呼吸作用：[CH2O]n+nO2=nCO2+nH2O (包括动植物的呼吸，但白天植物的光合作用可使CO2还原）自然源：CO2分压大于大气CO2分压的海水。

（如热带和低纬地区的海洋是大气的源，放出CO2）人工汇：植物的光合作用减少CO2 光合作用：nCO2+nH2O=[CH2O]n+nO2 自然汇：CO2分压小于大气CO2分压的海水。

（如高寒冷地区的海洋是大气的汇，吸收大气中的CO2 ）全球平均，是大气向海洋输送CO2。

深海的水流能把海水中的部分CO2从高纬流向低纬，部分CO2还变成碳酸盐矿物（贝壳）沉到大海。

因此，CO2是在地壳、大气层、海洋和生物圈之间循环的。

2、特性：CO2是一种无色无味，不可燃的气体。

约占空气体积的0.03%。

在自然界中，通过动植物之间的呼吸作用进行循环，CO2是植物成长不可缺少的元素。

CO2的重量约为空气的1.5倍，易溶于水生成碳酸溶液，并与其他物质反应，但在干燥状态下不活泼，几乎不与任何物质发生反应。

CO2的物理性质有：分子量44.1，气体密度为1.977kg/m（0°、1atm），液体密度为：1.030kg/m3(-20s℃)，沸点194.7k3、作用：（温室效应）CO2吸收太阳辐射很少，却能强烈地吸收地面长波辐射，使地面和空气不致于因放射辐射而失热过多。

因此它们都有使空气和地面增温的效应。

这样一来，当浓度不断增加会改变大气的热量平衡，导致大气底层和地面的平均温度上升，而全球气候的变化将直接影响人类的生存环境。

大气科学概论知识梳理〔大气的全然知识〕一、地球大气成份由三个局部组成①干洁大气〔即干空气〕Clean Air【没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气】②水汽〔滴〕 Moisture③悬浮在大气中的固液态杂质 Impurity二、低层大气的各类要紧成份①氮气〔N2)：存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。

作用：是有机体的全然组成局部，也是合成氮肥的全然原料。

②氧气〔O2〕：是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体；踊跃参加大气中的许多化学进程；对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。

③臭氧〔O3〕：时空转变：最大值出此刻春天，最小值出此刻夏日。

空间转变：水平：由赤道向两极增加。

垂直：55～60km，含量极少。

20～25km，达最大值，形成臭氧层；12～15km以上，含量增加专门显著；从10km向上，慢慢增加；臭氧的作用：a.对紫外线有着极为重要的调操纵作用。

b.对高层大气有明显的增温作用。

④二氧化碳〔CO2)空间转变：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。

作用：a.绿色植物进展光合作用不可缺少的原料。

b.强烈吸收长波辐射〔地面辐射、大气辐射〕，使地面维持较高的温度，产生“温室效应〞。

三、水汽①来源：要紧来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发和植物外表的蒸腾。

②时空转变：时刻：夏日多于冬季③作用：a.在天气气候转变中扮演了重要角色。

b.能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放出长波辐射，对大气起着“温室效应〞。

四、大气中的杂质在大气中悬浮着的各类固体和液体微粒〔包括气溶胶粒子和大气污染物质两大局部〕。

气溶胶的作用：①吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也减弱了抵达地面的太阳辐射；②缓冲地面辐射冷却，局部补偿地面因长波有效辐射而失去的热量；③降低大气透明度，阻碍大气能见度；④充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有重要意义。

五、气温、①概念：表示大气冷热程度的物理量，反映必然条件下空气分子平均动能大小。

大气科学概论知识梳理（大气的基本知识）一、地球大气成分由三个部分组成①干洁大气（即干空气）Clean Air【没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气】②水汽（滴）Moisture③悬浮在大气中的固液态杂质Impurity二、低层大气的各种主要成分①氮气（N2)：存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。

作用：是有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原料。

②氧气（O2）：是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体；积极参加大气中的许多化学过程；对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。

③臭氧（O3）：时空变化：最大值出现在春季，最小值出现在夏季。

空间变化：水平：由赤道向两极增加。

垂直：55～60km，含量极少。

20～25km，达最大值，形成臭氧层；12～15km以上，含量增加特别显著；从10km向上，逐渐增加；近地面，含量很少；臭氧的作用：a.对紫外线有着极其重要的调控制作用。

b.对高层大气有明显的增温作用。

④二氧化碳（CO2)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。

作用：a.绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。

b.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”。

三、水汽①来源：主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾。

②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。

③作用：a.在天气气候变化中扮演了重要角色。

b.能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放出长波辐射，对大气起着“温室效应”。

四、大气中的杂质在大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和大气污染物质两大部分）。

气溶胶的作用：①吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地面的太阳辐射；②缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而失去的热量；③降低大气透明度，影响大气能见度；④充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有重要意义。

绪论1.*大气科学是研究地球大气中各种现象的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。

2.*大气科学的研究对象主要是覆盖着整个地球的大气圈，特别是地球表面的低层大气和地球的水圈、岩石圈、生物圈、是人类赖以生存的主要环境。

3.*大气科学的内容可概括成四个方面：①地球大气的一般特征（如大气的组成、范围、结构等）；②大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化；③解释大气现象，研究其发生、发展的规律；④如何利用这些现象预测、控制和改造自然（如人工影响天气、大气环境预测和控制）。

4.大气科学研究的特点：①研究大气科学不能仅限于大气圈；②大自然是大气科学研究的实验基地；③国际合作是推动大气科学发展的必要途径。

学科分支：主要为气象学和气候学。

5.大气化学是研究大气组成和大气化学过程的学科。

研究内容主要包括大气的化学组成及演变、大气微量气体及其循环、大气气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。

第一章大气概述一、问答题：1.说明“天气”和“气候”的定义和区别，答：天气描述的是一个特定时间与一个特定地点的大气状态和大气现象。

气候是指在影响天气的各因子（太阳辐射、下垫面性质、大气环流和人类活动等）长期相互作用下所产生的天气综合，不仅包括某些多年经常发生的天气状况，还包括某些年份偶然出现的极端状况。

也就是说，气候是在一定时段内由大量天气过程综合平均得出的，它与天气之间存在着统计联系。

2.大气中二氧化碳成分增加的原因及其可能的后果是什么？答：大气中二氧化碳成分增加的原因归因于化石燃料（如煤炭、石油、天然气等）燃烧量的不断加大。

后果是低层大气的温度会由此而升高，从而引起全球气候的变化。

3.为什么水汽和尘埃是大气的重要成分？答：水汽是云和降水的源泉。

水汽是唯一能在常态中以三种相态存在的物质（固态、液态、气态）随着大气的垂直运动，空气中的水汽会发生凝结或凝华，形成雨滴或冰晶，进而产生云和降水。

尘埃可以作为大气中水汽凝结或冻结的核心，是形成云、雾和降水的重要条件；它们能吸收和散射太阳、大气和地面的辐射，改变地球的辐射平衡；使大气能见度和空气质量变坏。

《大气科学基础》复习大纲《大气科学基础》复习大纲大气动力学基础作用于空气的力：重力、气压梯度力、地转偏向力、摩擦力其中)(-k zp j y p i x p p ρρρ∂∂+∂∂+∂∂-=∇地转偏向力：V C ρρρ⨯Ω-=2科里奥利系数：φsin 2Ω=f 科里奥利力在各方向的分量：φφφφ cos u 2 z cos u 2 - y cos w 2 - sin v 2 x Ω=Ω=ΩΩ= 忽略摩擦，标准坐标系的动量方程为：g - cos u 2 z p 1 - dt dw sin u 2 - yp 1- dt dv cos w 2 - sin v 2 x p 1 - dt du φρφρφφρΩ+∂∂=Ω∂∂=ΩΩ+∂∂= 简化后：ρρρρg - p g - z p 1 - 0fu - yp 1 - dt dv fv x p 1 - dt du =∂∂∂∂=∂∂=+∂∂=z 连续方程：00)(0)(=∇+=∂∂+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂+∂∂=∇+∂∂v dtd zw y v x u z w y v x u t V t ρρρρρρρρρρρ 速度散度的意义：dt d dt d v z w y v x u v ααρρ11-==∇∂∂+∂∂+∂∂=∇ρρ，ρα1=为比容单位时间质量的变化率：，流出辐散，质量减少，，流入辐合，质量增加，0000>∇<<∇>v dtd v dt d ρρρρ 单位时间体积的变化率：，缩小辐合，体积减少，，膨胀辐散，体积增加，0000<∇>>∇>v dtd v dt d ρραα 水平速度散度和垂直速度的关系： 对不可压缩大气有：0=dtd ρ，即0=∇v ρ 则：zw y v x u z w y v x u ∂∂=∂∂+∂∂=∂∂+∂∂+∂∂-0，有，加强上升运动，垂直速度随高度增大，水平辐合，，减弱上升运动，垂直速度随高度减小，水平辐散，0000>∂∂<∂∂+∂∂<∂∂>∂∂+∂∂z w y v x u z w y v x u 大气中的平衡运动：地转风：在水平气压梯度力与水平地转偏向力达到平衡的风，无加速度、无摩擦的空气水平运动梯度风是水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力三者相平衡时的风。

《大气科学概论》考试说明一、选择（30分，30题，每题1分）二、填空（15分，15题，每题1分）三、名词解释（15分，5题，每题3分）四、综合题（40分），包括计算题（3题，20分）和问答题（4题，20分）⏹第一章大气概述●地球系统（了解概念）●地球大气的成分（干洁大气的概念）●大气的重要性（酸雨、温室效应以及主要的温室气体）●空气状态方程（表征气体状态的宏观量、理想气体状态方程）●主要气象要素◆气温：温标、不同温标之间的转换◆气压：气压的概念、标准大气压◆湿度：饱和水汽压的计算、相对湿度、露点温度的概念◆风：风向定义和判定，风速的计算●大气垂直结构◆大气垂直分层（重点是对流层）◆垂直气压和温度变化⏹第二章大气辐射、温度（10分）●辐射（辐射的概念、太阳常数、大气对太阳辐射的吸收，到达地表的太阳辐射的种类，大气的加热，辐射热交换的概念）●温度（概念及测量、气温日变化及日较差，海平面气温分布特征）⏹第三章大气运动（20分）●空气团所受到的力（气压梯度力和科氏力的概念、作用和计算）●大气运动方程（了解）●静力平衡的概念●地转风平衡（概念、计算）●梯度风平衡（概念、计算）●地转偏差（概念、计算）●大气环流（三圈环流的概念，海陆风与山谷风环流的形成及概念）⏹第四章大气云、雾和降水（10分）●云：云的概念、了解云的分类，形成云的基本过程（概念、基本条件、三种云的形成过程）●雾：了解雾的分类和形成●云滴、冰晶的形成和增长：主要的概念●降水：云滴增长的基本途径，暖云和冷云降水的概念，冰晶效应●人工影响天气：影响暖云降水的原理⏹第五章天气系统和天气预报（10分）●天气系统◆了解地面和高空天气图◆气团的概念、影响我国境内的气团◆锋的概念、分类以及对应的天气特征◆气旋和反气旋的概念、特征和对应的天气状况◆副热带高压的概念、副高的移动与中国雨带●天气预报◆天气预报的步骤和主要方法◆数值天气预报的概念⏹第六章气候与气候变化（20分）●气候概述：气候的定义，气候系统的概念，主要反馈过程，●气候类型：◆了解气候分类方法◆柯本气候分类法的概念及优缺点◆了解全球气候类型（温带海洋性气候、温带季风气候）◆城市气候的主要特征●下垫面对气候形成的影响◆海洋在气候形成中的作用◆海气相互作用的概念，沃克环流的概念，厄尔尼诺的概念、周期及其对我国气候的影响◆地形对降水影响，青藏高原对气候的影响●气候变化◆气候变化的主要原因◆人类活动对气候的影响⏹第七章大气化学与大气污染（选择、填空）●控制大气化学成分的关键过程●对流层臭氧（对流层臭氧的形成机制、危害）●气溶胶（PM2.5的概念，来源，组成）●空气污染指数（了解不同指数的意义）●形成空气污染的有利条件（包括哪些）第一章大气概述1、地球系统(了解概念)由岩石圈、水圈、大气圈和生物圈共同构成一个综合体，称之为“地球系统”2、地球大气的成分（干洁大气的概念）干洁大气指不含水汽和悬浮颗粒物的大气，简称干空气，其平均分子量为28.966。

大气科学概论1.什么叫气候？（即气候的定义）气象要素经过长时间的平均的状态。

气象学常取30年左右。

2.区分气候突变和气候变化气候突变：气候从一种稳定状态跳跃到或转变为另一种稳定状态的现象。

气候变化：气候变化是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。

3．气候变化的原因①太阳辐射的变化; ②宇宙沙尘浓度的变化; ③地球轨道的变化;④大陆漂移;⑤山地隆升对大气环流和环境的影响;⑥洋流的改变;⑦海冰的变化; ⑧大气温室气体的变化;⑨大气气溶胶浓度的变化;⑩极地同温层云量的变化; 11、极地植被的变化; 12、同大陆沙尘气溶胶相联系的“铁假说”; 13、大陆C3 植物向C4 植物的转化;14、天体撞击; 15、火山爆发; 16、地核环流作用4.云的微观组成云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和雪晶；其底部不接触地面。

5.按照云的外形特征；云底的高度，大概将云分为哪几族，哪几属哪几类，并简要分析每一族的特征3族，10属，29类。

高云族：高云形成于6000米以上的高空，对流层较冷的部分。

在此高度上的水都会凝华或冻结为冰晶，所以这族云都是由冰晶所组成。

高云一般呈纤维状，薄薄的并多数会透明。

中云族：中云于2500~6000米的高空形成，它们多由过冷小水滴组成。

低云族：包括层积云，层云，雨层云，积云，积雨云五类，其中层积云，层云，雨层云由水滴组成，云底高度通常在2500米以下。

大部分低云都有可能下雨，雨层云还常有连续性雨雪。

而积云，积雨云由水滴，过冷水滴，冰晶混合组成，云底高度一般也常在2500米以下，但云顶很高。

积雨云多下雷阵雨，有时伴有狂风，冰雹等。

6．绘出雨、雪、冻雨、冰粒这四种降水所产生的大气温度随高度的分布草图！（不确定！！！！）7、什么是视程障碍现象？有哪些种类？答：视程障碍现象是指空气中因存在水汽凝结物，干质悬浮物等而使空气变得浑浊，并造成能见度下降的一种天气现象。