《大气科学概论复习》PPT课件

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大气科学概论复习

重要性
大气科学对于人类生产生活、天气预报、气候变化研究等方面具有重要意义，是地球科学的重要组成部分。
大气科学的研究领域
气象学
研究大气中各种气象现象和过程的形成、演变和预测。
气候学
研究地球气候系统的形成、演变和变化，包括大气、水圈、生物圈等多个圈层的相互作用。
大气物理学
研究大气中各种物理现象和过程，如云雾形成、降水机制、大气辐射传输等。
飞机起降与气象条件
飞机起降对气象条件要求较高，大气科学通过提供准确的天气预报和气象数据，保障飞机安全起降。
03
气候变化对交通的影响
气候变化可能导致极端天气事件增多，如暴雨、洪涝等，对交通基础设
施造成威胁，大气科学通过研究气候变化规律，为交通基础设施建设和
维护提供科学依据。
大气科学与健康
空气质量与健康
大气的组成与结构
02
大天气现象的基础。
详细描述
大气主要由氮气（约78%）、氧气（约21%）、氩气（约1%）等组成，还有少量二氧化碳、水蒸气、甲烷等。这些气体共同作用，影响地球的气候和天气。
大气的垂直结构
总结词
理解大气的垂直分层是理解气候和天气变化的关键。
地理环境也对大气污染物的传输和扩散产生影响，如地形、地貌、城市规划等。例如，山谷地区容易受到污染物在山谷中累积的影响；而城市地区由于建筑物密集、交通拥堵等因素，污染物容易在城市中累积。
大气污染的防治措施
排放控制
通过安装废气处理装置、加强排放标准和法规的执行等措施，控制污染物排放。
A 减少污染物排放
气象灾害与农业
气象灾害如暴雨、干旱、冰雹等对农业生产造成巨大损失，大气科学通过监测和预警气象灾害，帮助农民采取应对措施，减少损失。

《大气科学概论》教学课件-第三章大气热力学

质的影响，大小由拉乌尔定律确定。
❖ 拉乌尔定律：溶液表面溶剂的饱和蒸气压（Es）正比于溶液中溶剂的摩尔分数。
Es E
χ：溶剂的摩尔分数，Es：溶剂的饱和蒸汽压（饱和水汽压）；E：纯溶剂的饱和蒸汽压。
40
其中： nw
nw ns
nw—溶剂的摩尔质量数，ns—溶质的摩尔质量数。
结论：
❖ 由于溶液χ总是小于1，所以Es总是小于E，表示溶液饱和水汽压总小于纯水面饱和水汽压。
44
第3节热流量方程
热流量方程是热力学第一定律在大气热力学过程中的具体应用形式。
热力学第一定律指出：任一孤立系统由状态Ⅰ微小变化至状态Ⅱ时，从外界吸收的热量dQ，等于该系统内能的变化dU和对外作功dW
dQ=dU+dW
U是态函数，与过程路经无关，而Q和W非态函数，它们与过程路经有关
45
通常假设： (1)将大气看作理想气体； (2)热力过程是无摩擦准静态过程，且满足准静力条件； (3)只考虑空气膨胀、压缩所作的功。
❖ 平均极值是指对每天观测到的某项极值(如最高温度)进行旬、月、年或多年平均的结果。
❖ 极端极值是以某要素在某时段内的全部极值观测记录中挑选出的最极端的数值。
3
表3.1.极端最高气温
亚洲
54
澳大利 53 亚
欧洲
50
中国
49.6
南美
49
大洋洲 42 南极洲 15
Tirat Tsvi,以色列 Cloncurry,昆士兰州
7
表3.2 南、北半球气温的平均年较差(℃)
纬度北半球南半球纬度北半球南半球
0
0
0
15 3
4
30 13 7

大气科学概论PPT课件

2）大气科学研究中的这种高度分散(观测站点)、高度集中(资料迅速集中)、高度协调(观测站址、观测仪器和方法)和高度合作(国际间合作)的特点，是其他学科无法比拟的。
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三大气科学的学科分支
❖ 大气探测、 ❖ 气候学、 ❖ 天气学、 ❖ 动力气象学、 ❖ 大气物理学、 ❖ 大气化学、 ❖ 人工影响天气、 ❖ 应用气象学等。
大气科学概论
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1
❖ 绪论 ❖第一章地球大气的成分及分布 ❖第二章大气的分层和结构 ❖第三章大气静力学 ❖第四章大气的热力学过程 ❖第五章地面和大气中的辐射过程 ❖第六章空气的水平运动 ❖第七章大气边界层 ❖第八章空气污染气象
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绪论
❖一现代大气科学的研究内容 ❖二大气科学的研究特点 ❖三大气科学的学科分支 ❖四大气科学与其他学科的关系 ❖五大气科学发展概略
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8
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1930
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1936
10
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1955
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1993
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2、大气科学的研究对象
1）大气科学的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈。
2）由于人类越来越认识到大气圈与水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈之间相互作用和相互影响的重要性，要了解大气变化过程就不能不深入到其他圈层变化过程的研究。因此，大气科学的研究内容越来越广泛，与其他学科之间的相互渗透也越来越深入。
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大气科学概论PPT概要

面的太阳辐射；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；降低大气透明度，影响大气能见度；充当水汽凝结核，对云、雾及降水形成有重要意义。
第二节
大气的铅直结构
第二节
对流层：特点：
大气的铅直结构
主要天气现象均发生在此层。温度随高度升高而降低。（平均高度每升高100m，气温下降0.65℃。）空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。
大气成分与结构
大气的组成
大气的铅直结构大气的物理性质
第一节
大气的组成
地球大气由三个部分组成: 干洁大气（即干空气）水汽悬浮在大气中的固液态杂质
表2-1 干洁大气的成分（高度25km以下）气体成分氮氧氩二氧化碳臭氧干洁大气所占体积（%） 78.08 20.95 0.93 0.032 0.00006 100 临界温度（℃） -147.2 -118.9 -122.0 31.0 -5.0 -140.7 临界压强（大气压） 33.5 40.7 48.0 73.0 92.3 37.2
大气成分
二、水汽
作用：
在天气气候变化中扮演了重要角色。
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”。
三、大气中的杂质
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）。
气溶胶粒子：作用：
吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地
二、太阳高度角、太阳方位角和昼长
太阳高度角（h）定义太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°)
赤道地区一年中春分和秋分时太阳高度角最大，冬至和夏至时，太阳高度角最小。
水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。 h的计算公式

大气科学概论-第四讲(气团和锋面)PPT课件

但地表为冰雪时，因地表与低层大气的辐射热交换，辐射对北极气团影响大。
辐射对除北极气团以外的气团形成作用甚微。
2 . 乱流和对流
把近地面的热量和水汽，扩展到高层，使深厚的气层都受到下垫面的影响。
低纬地区：温度高、湿度大、气层不稳定，乱流和对流易于发展。
乱流和对流对低纬度气团的形成作用突出。
.
暖锋附近地面气压场、风场和天气现象
云层的厚度视暖空气上升的高度而异，一般可达几千米，厚者可到对流层顶，而且距地面锋线愈近，云层愈厚。暖锋降水主要发生在雨层云内，多是连续性降水。
.
静止锋
当冷暖气团势力相当，锋面移动很少时，称为准静止锋。静止锋的个别地段有时会向暖气团方向移动，或者向冷气团方向移动，因此它可以转变为冷锋或暖锋。
3. 蒸发和凝结
蒸发和凝结是空气与下垫面、空气与空气交换水分和热量的重要方式。
直接影响大气的湿度特征，间接影响大气的温度和稳定度。
蒸发和凝结对大陆气团变为海洋气团以及热带气团作用大。
4. 大范围的垂直运动
大范围的下沉运动→气团温度升高→稳定干燥的气层更稳定；
大范围的上升运动→气团温度降低→原来稳定未饱和的气层变得不稳定。
.
.
第三节锋面坡度
锋面在空间向冷空气一侧倾斜，有一定的坡度，这是锋面的重要特征。但是锋面在空间为什么呈倾斜状态呢？由于锋面处在由冷气团指向暖气团的气压梯度力，使得冷气团向暖气团下方楔入，抬举暖气团，又由于科氏力的平衡作用，不至于使锋面变得水平，而呈现倾斜状态。
z
y x
锋面的坡度
.
锋面的坡度
.
锋面的空间结构
不同的角度观察锋面：
(a)侧视图， (b) 俯视图， (c)三维视图

大气科学概论-第一讲(概述)汇总PPT文档共102页

41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
大气科学概论-第一讲(概述) 汇总
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不穿。(名言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者的牢骚，这是羊群中的瘟疫，我不能被它传染。我要尽量避免绝望，辛勤耕耘，忍受苦楚。我一试再试，争取每天的成功，避免以失败收常在别人停滞不前时，我继续拼搏。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命就永远只能是死水一潭。 34、当你眼泪忍不住要流出பைடு நூலகம்的时候，睁大眼睛，千万别眨眼!你会看到世界由清晰变模糊的全过程，心会在你泪水落下的那一刻变得清澈明晰。盐。注定要融化的，也许是用眼泪的方式。
35、不要以为自己成功一次就可以了，也不要以为过去的光荣可以被永远肯定。

大气科学概论课件--云、雾和降水物理学基础

潮湿空气在上升过程中膨胀冷却使空气中的水汽达到饱和及过饱和时在凝结核上凝结成水滴温度高于零度或由冰核作用经冻结和凝华成冰晶温度低于零度而形成的云雾降水
云、雾和降水物理学基础
大气中的云、雾、降水是最引人注目的可观测到的天气现象。
云、雾、降水的成因：
潮湿空气在上升过程中膨胀冷却，使空气中的水汽达到饱和及过饱和时，在凝结核上凝结成水滴（温度高于零度），或由冰核作用经冻结和凝华成冰晶(温度低于零度）而形成的云、雾、降水。
◇大量的水滴或冰晶悬浮在空中组成的
气溶胶体称为云；
◇大量的水滴或冰晶紧贴着地面的
气溶胶体为雾；
◇云中的云滴增长到足够大时，就会从
空中降落产生降水。
云、雾、降水物理学《云物理学》是以大气热力学和大气动力学为基础，研究云、雾、降水的形成过程，发展规律以及如何影响控制它们的一门学科。
云和降水与天气、气候密切相关。大部分灾害天气，如暴雨、雷暴、冰雹、台风、龙卷风和雾障等，均与云雨过程有关。
云和降水也是地-气系统的动量、热量、水分输送和平衡的关键因素。
另一方面，云和降水本身又是航空运输的重大障碍，它对飞机的起飞，分类
自然界的云千姿百态，瞬间万变，这给云的观测带来的困难。p122（云分类法及国际分类法）
我国气象观测把云的观测调整为：
1、形态学分类：三族十属二十九类
低云族H<2500m,中云族2500m<H<5000m,高云族 H>5000m
2、物理成因：积状云、层状云、波状云 3、相态：水云、冰云、混合云 4、温度：暖云、冷云
二、云的形成条件和宏观过程
1、云的形成条件
因为云雾滴是由空气中的水汽达到饱和（并超过饱和）时生成的。

大气科学概论课件(第六：大气压力2)共33页PPT

日较差：最高、最低值出现的时间和日较差（一天中随最高值与最低值的差）随纬度而有区别：
热带地区气压日变化最为明显，日较差可达 3—5hPa。
随着纬度的增高，气压日较差逐渐减小，到纬度50°日较差已减至不到1hPa。
2、气压的年变化
气压年变化是以一年为周期的波动，由气压的月平均值进行比较而得出。气压年变化特点与地理条件有很大关系，主要有以下三种类型：
冷高压和暖低压：
由于水平气压梯度与水平温度梯度的方向相反，结果等压面形状随着高度的增加而趋于平缓，气压系统的厚度不大。如冬季控制我国北方的冷高压，夏季的台风(暖低压)。
３、倾斜系统
如果气压中心和温度中心不重合，则气压系统的轴线就会倾斜。
低压中心向随高度增加向冷区倾斜，高压中心则向暖区倾斜。
2、低压槽
简称槽，是低气压延伸出来的狭长区域。
槽附近的空间等压面类似狭长的山谷，呈下凹形。低压槽附近的天气特点和低气压类似。
3、高气压
简称高压，由闭合等压线构成，中心气压比四周高的气压系统。
空间等压面类似山丘，呈上凸状。该区域气流顺时针旋转。往往天气晴好。
4、高压脊
简称脊，是由高压延伸出来的狭长区域。
将某一等压面上相对于海平面的各高度点投影到海平面上，就得到一张等高线图（等位势高度图）。
图中等高线的高、低中心即代表气压的高低中心，而且等高线的疏密同等压面的缓陡相对应。
只是气象上等高线的高度不是以米为单位的几何高度，而是位势高度。
位势高度是指单位质量的物体从海平面（位势取为零）抬升到Z高度时，克服重力所作的功，又称重力位势，单位是位势米。
等压面图则它是用该等压面上的等高线分布来反映该等压面附近的气压水平分布。

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气候系统五大圈层：大气圈，水圈，冰雪圈，
岩石圈，生物圈
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2
天气预报分类
天气预报按其预测时间的长短，可分为六种：
① 临近预报（0-3小时）；
② 短时天气预报（3-12小时）；
③ 短期天气预报（12-72小时）；
④ 中期天气预报（72-240小时）；
⑤ 延伸期预报（10-30天）；
⑥ 短期气候预测（长期天气预报）（30天以上）
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7
大气的基本物理性质
在气象学上，大气的物理性状主要以气象要素和空气状态方程来表征。
一、主要气象要素
气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量、能见度等等。
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8
二、气压（Pressure）
1、定义：单位面积上所承受到的整个空气柱的质量——大气的压强。实质：气压的大小决定于整个空气柱质量的多少。
的生物便能在此一保
护伞下，顺利的生长
与繁殖。
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5
二氧化碳（CO2）的作用：
✓ 绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。
✓ 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”。
温
室
Greenhouse effect
效
应
模
式
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6
水汽的作用：
➢ 大气中的水汽在天气气候变化中扮演了重要角色，水循环输送了水汽、物质和能量。 ➢且水汽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”。
2 、标准大气压：在纬度为 45 的海平面上，温度为 0℃时，所测得的水银柱高高为760mm的大气压强，为一个标准大气压（1atm＝1013.25Pa）。
3、单位：1Pa=1N/m2，mb—毫巴，Pa—帕斯卡
1mb=100Pa=1hPa（百帕）；
1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg
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9
气压的垂直分布
由于大气层的厚度随高度的增高而变薄，
空气密度也随高度增高而迅速减小，
所以，气压随高度增高而急剧减小。
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10
三、湿度（Humidity）
1、定义：表示大气中水汽量多少的物理量称大气湿度。意义：大气湿度状况直接影响了云、
雾、降水等天气现象的形成。
法湿
即：q=m水/(m干+ m水)，其单位是g/g。
水汽混合比（S）：相对湿一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值称水汽混合比。
S=m水/m干，其单位是g/g。
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15
露点
露点（Td）：在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度，称露点温度，简称露点。
含义：气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量越多，露点越高，所以露点也是反映空气中水汽含量多少的物理量。实际大气中，空气常处于不饱和状态，此时露点要比气温低，即露点温度差(Td-T)＜0。当Td=T时，空气饱和；当 Td-T＜0时，空气不饱和；精当选课T件dp-ptT≥0，空气过饱和。 16
相对湿度（f）：表示空气中的实有水汽压（e）与同温度下饱和水气压（E）的百分比。即：f=e/E 100%
意义：相对湿度（f）直接反映了空气距离饱和的程度。 f 越大，越接近饱和，当达到f=100%时，空气就达饱和状态，此时水汽就要开始凝结。
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14
比湿和水汽混合比
比湿（q）：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量（水汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿。
大气科学的研究内容
大气科学是研究大气各种现象的特征、本质(包括人类活动对它的影响 )及其演变规律，以及如何利用这些规律进行天气、气候的监测和预测，从而趋利避害为人类服务的一门学科。
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1
大气科学的研究对象
大气科学的研究对象主要是覆盖整个地球的大气圈，也研究大气与其周围的水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈相互作用的物理和化学过程。
19
对流层（Troposphere, 自地面到10km左右）
对流层是大气的最下层，它的下界为地面，集中3/4 大气，90%水汽，云、雾、雨雪等主要大气现象都出现在此层，也是对人类生产、生活影响最大的一个层次，也是大气科学研究的重点层次。
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3
大气的组成
地球大气由三个部分组成 :
干洁大气（即干空气）Clean Air
水汽 Moisture
悬浮在大气中的固液态杂质 Impurity
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4
臭氧的作用：
✓ 对紫外线有着极其重要的调控制作用。
✓ 对高层大气有明显的增温作用。
➢ 臭氧能够吸收紫外线，
减少生物直接遭受紫
外线的照射，陆地上
各种表示湿度的物理量小结
上述各种表示湿度的物理量：水汽压、比湿、水汽混合比、露点基本上表示空气中水汽含量的多寡。而相对湿度、饱和差、温度露点差则表示空气距离饱和的程度。
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17
五、风(Wind)
定义：空气的水平运动称为风。
风是一个表示气流运动的物理量。
它不仅有数值的大小（风速），还具有方向（风向）。因此风是向量（矢量）。
气，饱和湿空气中的水汽所产生的那部分压力，即最
大水汽压。
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12
饱和水汽压（E）saturation vapour pressure
定义：饱和湿空气中水汽的分压强。反映空气的最大水汽容纳能力饱和水汽压取决于温度（马格奴斯半经验公式）
影响因子：温度 T E
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13
相对湿度
水汽压(e)及饱和水汽压(E)
度
相对温度（f）
表
饱和差（d）
示
比湿（q）
方
水汽混合比（γ）
露点（Td）精选课件ppt
11
水汽压及饱和水汽压
水汽压（e）：水汽和其它气体一样也有压力，大气中水汽产生的那一部分压力。水汽含量，水汽压e。单位：hPa
饱和水汽压（E）：温度一定，单位体积空气中的水
汽含量是有一定限度，空气达到此限度时为饱和湿空
风向是指风的来向。
地面风向用16方位表示；在16方位中，每相邻
方位间的角差为22.5。
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大气圈的垂直结构
观测证明，大气在垂直方
向上的物理性质是有显著
差异的。
根据温度、成分、电荷等
物理性质，同时考虑到大
气的垂直运动等情况，可
将大气分为五层。
大气科学研究重点：对流
层，平流层
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