第一次作业家庭作业一
1、大气组成
2、大气分层（结构）
家庭作业二
一、以下描述哪些是指“天气”哪些是指“气候”
1. 今天的足球比赛因下雨停赛。
2. 北京的1月最冷。
3. 今天下午最高气温15℃。
4. 昨晚台风从广东省登陆。
5. 昆明是个旅游胜地，因为那四季如春。
6. 昨晚最低气温－20℃，是这个地方记录到的最低气温。
7. 今天多云。
答：天气是指某一地区在某一瞬间或某一短时间内大气状态（如气温、湿度、压强等）和大气现象（如风、云、雾、降水等）。气候是指在某一时段内大量天气过程的综合，不仅包括该地多年来经常发生的天气状况，而且包括某些年份偶尔出现的极端天气状况。
“天气”：1、3、4、7
“气候”：2、5、
6、昨晚最低气温－20℃，是这个地方记录到的最低气温：前半句是天气，后半句是气候。
二、某地区海平面气温23℃，估计其2km上空大气温度多少
解：已知气温直减率为℃/100m
2km上空大气温度T=×2000/100=10℃
答：其2km上空大气温度约为10℃。
三、某地区春季海平面气温10℃，假设气温直减率为℃/100m，对流层顶温度为-55℃，求该地对流层顶高度，并说明该地区所在纬度是：高、中、低纬哪个纬度
解：该地对流层顶高度h=［10-（-55）］÷×100＝10000m＝10km
因为对流层在中纬度地区的厚度平均为10~12km，所以该地区为中纬度地区。（对流层低纬平均高度17-18Km，中纬10-12km，极地8-9km）
答：该地对流层顶高度为10km，是中纬度。
四、位于赤道某地区海平面气温25℃，假设气温直减率为℃，其对流层顶高度为16km，求该地对流层顶温度
解：该地对流层顶温度T=×16000/100＝-79℃
答：该地对流层顶温度是-79℃
第二次作业
家庭作业一
一、设到达大气顶界的太阳辐射为100个单位，根据下图，描述地-气系统辐射平衡过
程。
答：设到达大气顶界的太阳辐射为100%。
①未到达地面部分：被大气和云滴吸收20%（其中18%被大气吸收（主要被水汽、臭氧、
微尘、二氧化碳等选择吸收），2%被云滴吸收），被云反射回宇宙空间20%，被大气散射
回宇宙空间6%。共计46%。
②到达地面部分：被地面吸收50%（其中地面吸收直接辐射22%，散射辐射28%），被地面
反射回宇宙空间4%。共计54%。
在此过程中，地-气系统共反射回宇宙空间20%+6%+4%=30%，这部分为地球反射率。
地面吸收辐射而增温，向外放出长波辐射，其能量为115%，其中109%被大气吸收，6%透过大气窗逸入宇宙空间。
大气吸收辐射后，根据其温度进行长波辐射，95%为射向地面的逆辐射，64%射向宇宙空间。在辐射过程中，大气共吸收20%+109%=129%，大气长波辐射支出95%+64%=159%。全球大气的年平均辐射差额为-30%，这部分亏损的能量，由地面向大气输入的潜热24%和湍流显热6%来补充，以维持大气能平衡。
地面长波辐射到宇宙空间6%和大气长波辐射到宇宙空间64%共计70%。
从宇宙空间射入的太阳辐射100%，地球反射30%，长波辐射射出70%。大气长波辐射指出159%，吸收=20%+109%+30%=159%。地面吸收=50%+95%=145%，地面放出=30%+115%=145%，各部分的能量收支都是平衡的。
二、假设地球无大气，到达地表的太阳辐射通量密度Fs为1368W · m-2，入射的太阳辐射有30%被反射（反射率A=），其余均为地球吸收。计算该情况下地球的等效黑体温度。
提示：
（1）等效黑体温度，是指相当于黑体的辐射温度。
（2）斯蒂芬-波尔兹曼常数s= ×10-8W · m-2· K-4
（3）去除反射部分外，地球以πR2面积吸收的太阳辐射，然后以4πR2面积放射长波辐射，二者达到平衡。
解：根据已知，地球吸收的太阳辐射与放射的长波辐射平衡的关系，有
F S*S1*(1-A)=E Tb*S2
S1=πR2 ，S2=4πR2，得到E Tb，带入求得E Tb=1368*4= W · m-2.
根据斯蒂芬-玻耳兹曼定律，E Tb =s*T4，其中s= ×10-8W · m-2· K-4
有，T=，带入解得，T=
答：该情况下地球的等效黑体温度为。
家庭作业二
1. 为什么说大气的直接热源是地面辐射，而非太阳辐射
答：因为大气本身对太阳短波辐射直接吸收得很少，几乎是透明的，而地球表面却能大量吸收太阳辐射，并经转化供给大气，大气对地面的长波辐射吸收强烈，从这个意义来说，地面辐射是大气的直接热源。
2. 无大气包围的地球温度为255K，有大气包围时的温度为288K，出现该差别的原因是什么，求288K时的等效黑体地球辐射通量密度及其最大辐射的波长
答：无大气包围时的地球温度比有大气包围时的温度低，是因为：大气逆辐射使地面因放射辐射而损耗的能量得到一定的补偿，这种作用称为大气的保温效应。在没有大气的情况下，这种保温效应消失，温度降低。
根据斯蒂芬-波耳兹曼定律E = sT4， *10-8*(288)4≈390W/m2
根据韦恩定律λ=C/T：2896/288=
3. 一团未饱和湿空气块，从海平面开始沿山地爬升，此时温度为30℃，其露点温度为20℃。设饱和后的湿绝热直减率为℃/100m，求气块降温到10℃时爬升的高度假设气块已达山顶时，开始沿山坡下降，问到达海平面时的气块温度
答：爬升过程中先是干绝热上升，到达抬升凝结高度后沿湿绝热上升
（30-20）/1*100+（20-10）/*100=3000m。
下沉时按干绝热下沉10+3000/100*1=40℃。
（若把上升饱和后看做可逆的湿绝热过程，则上升和下沉是可逆的，所以到达海平面得温度仍为30℃.但是，一般来说饱和上升时凝结的液态水会脱落，是假绝热过程，应按干绝热下沉。同5）
4. 根据所给表格，求下列各空气块的相对湿度：
（1）35℃空气块每kg空气含水汽5g；
（2）15℃空气块每kg空气含水汽5g；
（3）将（2）的空气块降低5℃，其相对湿度变化多少
（4）如果20℃空气块每kg空气含水汽7g，它的露点温度是多少
比湿:q= p
饱和比湿：qs=p
所以，相对湿度f=e/E*100%=q/qs*100%
(1) 35℃时：q=5/1=5 g/kg
f=q/qs*100%=5/35*100%=%
(2) 15℃时：q=5/1=5 g/kg
f=q/qs*100%=5/10*100%=50%
(3) 10℃时：q=5/1=5 g/kg
f=q/qs*100%=5/7=%
%-50%=%
(4) 露点温度：在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却到饱和时的温度。也就饱和比湿E（T）=e时的温度为露点温度。
