第一章1具備水汽、對流運動有利于溫度降低水汽凝結(jié)、要素分布不均勻有利于鋒面產(chǎn)生，而鋒面的抬升運動有利于水汽凝結(jié)產(chǎn)生云雨等天氣現(xiàn)象。2臭氧能強烈吸收太陽紫外線輻射部分，對大氣有增溫作用，引起平流層的溫度隨高度增加。3粉塵，一氧化碳，二氧化碳，一氧化氮，硫化氫，碳氫化合物和氨。來自工業(yè)，交通運輸業(yè)。4溫度隨高度遞減、對流旺盛、要素水平分布不均勻、集中了四分之三的大氣質(zhì)量和十分之九的水汽質(zhì)量。對流層主要是從地面得到熱量，通過空氣的對流和湍流運動，將熱量輸送到高層大氣。5平流層中水汽含量極少，透明度好，大多數(shù)時間天空晴朗，只是在底部有分散的貝母云。飛機飛行的理想高度。6平流層中這種溫度的分布特征，是和它受地面的影響小，以及該層中的臭氧對太陽紫外輻射的吸收有關(guān)。7干潔空氣主要氣體的成分比從地面直到90公里高度基本不變，在90km以上，大氣的主要成分仍是氮和氧，但隨著高度的增加氧的比例減小，氮的比例增大。平均從80km開始，由于太陽紫外輻射的照射，氧和氮已有不同程度的離解，在100km以上氧已全部成為氧原子，在250km以上氮也基本以原子的形式存在。8近百年來，大量燃燒化石燃料，大氣中的二氧化碳含量以每年1X10-蝴勺量級不斷增加。9壓強隨高度的變化與溫度成反比。10因為e?〃，所以按照式w='算出的q與按w=0.622—^算出的w差別很小m p-ed11.與濕空氣同氣壓同密度的干空氣的溫度。將水汽增加密度減小的效應(yīng)，用溫度升高密度減小來表示，而不考慮水汽多少所引起的空氣分子量的變化。12從物理意義上講，米反映的是高度的變化，而位勢米反映了單位質(zhì)量的物體當(dāng)高度變化時其勢能的變化。13單位體積大氣所能容納水汽與溫度有關(guān)。溫度超高，能容納的水汽，飽和水汽壓超高。當(dāng)溫度較高時，飽和水汽壓隨溫度較快；而溫度降低，餉水汽壓隨溫度升高增大較慢。14由單位壓強高度差知當(dāng)T較大，H較大，所以暖空氣中單位氣壓高度差要比在冷靜空氣中大。在相信的冷暖空氣中，當(dāng)?shù)孛鎵簭娤嗤?，在各個高度上暖氣層的氣壓比冷氣層內(nèi)氣壓大。15西，北16單位時間內(nèi)空氣在水平方向流動的距離就是風(fēng)速。風(fēng)向是指風(fēng)的來向。風(fēng)壓是與風(fēng)運動方向相垂直的單位面積上受風(fēng)的垂直作用力的大小。17在空氣中氣壓和水汽含量不變的條件下降溫，使水汽相對于水面達到飽和0>0°C）時的溫度，稱為露點溫度。"=blg（e/6.11）/[a-lg（e/6.11）]由上式可以看出，在氣壓一定時，露點（或霜點）的高低只與空氣中的水汽含量有關(guān)，水汽含量愈多，露點（或霜點）愈高，所以露點（或霜點）也是反映空氣中水汽含量的物理量。18絕對濕度，相對溫度19干空氣的狀態(tài)方程為p=pRT；濕空氣的狀態(tài)方程可寫成p=PRT；上式表明，在溫度一定時，d v氣體的壓強與其密度成正比；在密度一定時，氣體的壓強與其絕對溫度成正比。

dp20上=-Pg流體靜力學(xué)方程的物理意義是當(dāng)單位體積的氣塊處于靜力平衡時，所受的靜壓力與重力相az等，氣壓隨高度增加而減小，氣壓隨高度變化的快慢與氣壓成正比。21f=—x100%=—x100%溫度不變，飽和水汽壓不變，比濕減小，相對濕度減小。P qs s第二章1.1367W/M2，太陽輻射主要集中于0.15-4UM，地面集中于3-120UM。2太陽輻射一部分被大氣吸收，一部分被散射到太空中，還有云層對太陽輻射的減弱作用。3瑞利散射和米散射。瑞利散射光的強度與波長的四次方成正比。米散射強度與波長無關(guān)。4天空呈藍色因為輻射中青藍色波長較短，容易被大氣散射。藍煙同前。吸煙者吐出大量水汽，微粒半徑大，對白光散射最強。5到達地面的太陽輻射包括了直接投射到地面上的直接輻射和以散射的形式到達地面的散射輻射兩部分。太陽直接輻射的大小主要是由太陽高度角和大氣透明度所決定的。散射輻射和空氣分子、塵埃和云滴有關(guān)。6地面所放射的輻射量與地面所吸收外資的那部分大氣逆輻射之差。影響因子有地面溫度，氣溫，大氣濕度，云況，海拔高度，地面性質(zhì)。7冬天氣溫太陽低，夜晚無太陽輻射，而無云使地面有效輻射增大，黎明前溫度一直下降。8夜間地面因強烈的地面有效輻射，冷卻降溫，使緊貼其上的氣層空氣有較大的降溫而形成逆溫。9太陽高度角隨緯度增大而變化減小，所以氣溫變化也相應(yīng)由大到小。而氣溫年變化由地面總輻射決定，輻射變化量隨緯度增大而增大，所以赤道氣溫年變化更小。10冬夏高低緯間地面接受輻射差不同，夏季因該半球接受太陽直射較多，輻射差小，冬季相反。11地面輻射收支之差。日變化特征為白天R大于0，夜間R小于0，年變化特征為7-8月R最大，1-2月R最小。12低緯度輻射差額大于0,有熱量盈余，緯度高于30度地區(qū)有熱量虧損，高低緯 地區(qū)熱量平衡靠空氣的湍流，洋流完成，對于便于平均而言，差額為0。13陸地?zé)崃科胶夥匠?R=LE+P土Bs)的物理含義是地面收支差額靠著潛熱輸送、感熱輸送和土壤中熱儲量的變化保持平衡。14日變化為最低溫出現(xiàn)在日出前后，最高溫在14時左右；年變化陸地上空氣溫1月最低，7月最高，海洋上空2月最低，8月最高，地理分布特征為冬季等溫線密集，溫度梯度大，夏季相反，北半球等溫線與緯圈不平行。第三章1.三種(1)理想氣體熱力學(xué)第一定律：(1)理想氣體熱力學(xué)第一定律：dQ=mcdT+pdV表示系統(tǒng)熱量的得失與內(nèi)能做功之間的能量關(guān)系。(2)干空氣熱力學(xué)第一定律：dQ(2)干空氣熱力學(xué)第一定律：dQ=RTcdT——dpP表示單位質(zhì)量干空氣的熱量的得失與內(nèi)能做功之間的能量關(guān)系。(3)飽和濕空氣熱力學(xué)第一定律：dQ1(3)飽和濕空氣熱力學(xué)第一定律：dQ1—LdqV p能做功之間的能量關(guān)系。什么是干絕熱過程，什么是濕絕熱過程，什么是假絕熱過程？如果升降氣塊內(nèi)部既沒有發(fā)生水相變化，又沒有與外界交換熱量，稱這種過程為干絕熱過程。飽和濕空氣在上升過程中，與外界沒有熱量交換，該過程稱為濕絕熱過程。潮濕空氣塊上升，飽和前溫度按干絕熱直減率減小，飽和以后按濕絕熱直減率減小。當(dāng)氣塊中水汽凝結(jié)，成為雨滴、雪花等部分或全部降落后，氣塊中水分含量減少，下降過程按干絕熱直減率或介于干、濕絕熱直減率之間的直減率(它大于上升過程中的濕絕熱直減率)增溫，氣塊回到原來高度上時，其溫度就變成另一個較高的溫度，這種過程是個不可逆過程。嚴(yán)格說是非絕熱的，所以稱為假絕熱過程。什么叫凝結(jié)高度？在什么情況下凝結(jié)高度較高或較低？未飽和的濕空氣塊絕熱上升，氣塊的水汽壓小于其溫度時的飽和水汽壓；當(dāng)氣塊繼續(xù)上升，其溫度降低，飽和水汽壓也隨之減小。這樣，在某一高度上，其飽和水汽壓等于氣塊的水汽壓，水汽開始發(fā)生凝結(jié)，把這個高度稱為抬升凝結(jié)高度(LCL)，簡稱凝結(jié)高度。(2)由公式h=123(T0-Td°)，凝結(jié)高度的大小取決于抬升前氣塊溫度和露點溫度之差。差大凝結(jié)高度大，反之則小。為什么濕絕熱直減率小于干絕熱直減率，濕絕熱直減率大小與什么有關(guān)？濕絕熱直減率Y=Y+ 七，當(dāng)飽和濕空氣上升時，dz>0，dq<0，則蟲<0；下降時，sdcdz s dzdz<0，dq>0，則蟲?<0，所以Y總小于Y的。s dz sdYs是隨氣壓和溫度變化的量，氣壓一定時，溫度升高，Ys減?。粶囟纫欢〞r，氣壓升高，Ys增大。什么是位溫，什么是假相當(dāng)位溫？假相當(dāng)位溫在什么情況下等于位溫？位溫定義為，氣塊沿干絕熱過程移動到標(biāo)準(zhǔn)氣壓(取1000hPa)處所具有的溫度。我們定義假相當(dāng)位溫為：未飽和濕空氣沿干絕熱線Yd上升到凝結(jié)高度，再沿濕絕熱線Y?繼續(xù)上升到氣塊中的全部水汽凝結(jié)成水滴、冰晶，并全部脫離該氣塊，即成為干空氣時，再按Yd線下降到1000hPa處，此處氣塊具有的溫度稱為假相當(dāng)位溫?！恪?QAecPTB，當(dāng)沒有水汽凝結(jié)或水汽全部凝結(jié)并脫離原氣塊時，。冊=氣。為什么暖濕氣流越過高的山脈后，某一高度上溫度要比山前同一高度上溫度高？°*在山前和山后是否相等？(1)暖濕氣流在山前，上升，飽和前溫度按干絕熱直減率減小，飽和以后按濕絕熱直減率減小。當(dāng)氣塊中水汽凝結(jié)，成為雨滴、雪花等部分或全部降落后，氣塊中水分含量減少，下降過程按干絕熱直減率或介于干、濕絕熱直減率之間的直減率(它大于上升過程中的濕絕熱直減率)增溫，氣塊回到原來高度上時，其溫度就變成另一個較高的溫度。(2)假相當(dāng)位溫具有保守性，是不變的。氣塊法大氣層結(jié)穩(wěn)定度的判據(jù)？如何利用T-lnp圖上判斷大氣的穩(wěn)定度。(1)>不穩(wěn)定7=^-中性< 稽定>不穩(wěn)定②飽和濕空氣：y=y中性<穩(wěn)定(2)在T—lnp圖上，號結(jié)業(yè)行右狀態(tài)業(yè)行的走啊不穩(wěn)定司結(jié)瑩絞與狀態(tài)瑩絞直合中生三結(jié)瑩藪在狀志瑩行的在刪 院什么叫不穩(wěn)定能量？討論不穩(wěn)定能量，正面積區(qū)與負面積區(qū)表示什么意義？(1)不穩(wěn)定能量是氣層中可能供給單位質(zhì)量氣塊上升運動的能量，可用單位質(zhì)量上升氣塊受到的合外力所作的功來度量。(2)正面積代表正的不穩(wěn)定能量，使氣塊向上的動能增加，有利于加速運動；負面積代表負的不穩(wěn)定能量，使氣塊向上的動能減少。溫度層結(jié)曲線與氣塊狀態(tài)曲線有何異同？溫度層結(jié)曲線：局地溫度隨高度的變化曲線。氣塊狀態(tài)曲線：氣塊溫度隨高度變化曲線。同：都是溫度隨高度的變化曲線異：溫度層結(jié)曲線事對局地溫度而言；氣塊狀態(tài)曲線是對某一高度上的氣塊而言。氣象要素的個別變化、局地變化和平流變化的意義是什么？(1)空氣塊在運動中，其本身的要素隨時間的變化，稱該要素的個別變化(2)由于大氣運動或其他原因，使得某一固定地點的要素值發(fā)生變化，這種變化稱為局地變化。由于要素場分布不均，空氣的水平運動就會引起某地狀態(tài)隨時間的變化，稱之為平流變化11.設(shè)山高為1000m，Y$=0.65°C/100m，一團未飽和濕空氣在迎風(fēng)坡山腳時的溫度為20°C，露點為16.5°C，當(dāng)它上升到山頂時，水汽已全部凝結(jié)并離開氣塊。求該團空氣上升到山頂時的溫度是多少？越過山頂后到達背風(fēng)坡山腳時氣溫為多少？未飽和濕空氣先按干絕熱線上升到凝結(jié)高度，再按濕絕熱線上升到山頂，水汽全部凝結(jié)并脫離氣塊，越過山頂后又按干絕熱線下降，到達背風(fēng)坡山腳。凝結(jié)高度：h=123(T0—T^0)=123X(20-16.5)=430.5m山頂溫度：T=T0—y/—y(H—h)=12^回山腳時溫度：T2=T+yH=12+(0.98/100)X1000=21.8°C第四章什么是氣壓梯度？氣壓梯度力？其大小、方向？答：?氣壓梯度：表示氣壓分布不均勻程度的空間矢量。其大小等于氣壓隨距離的變化率，方向多垂直于等壓線或等壓面，由高壓指向低壓。氣壓梯度力是周圍空氣介質(zhì)作用在空氣塊表面上壓力的合力G。對于單位體積的空氣塊，氣壓梯度力恰好等于氣壓梯度-Vp，其方向垂直于等壓面并從高壓指向低壓方向。水平地轉(zhuǎn)偏向力具有哪些性質(zhì)？答：⑴偏向力只能產(chǎn)生于空氣運動之后，而不能使靜止空氣產(chǎn)生運動。⑵緯度一定時，風(fēng)速愈大，氣愈大。當(dāng)vh=0，氣=0。風(fēng)速一定時，水平地轉(zhuǎn)偏向力與維度的正弦成正比，在極地Ah最大；在赤道上Ah=0。⑶地轉(zhuǎn)偏向力垂直于物體運動方向，在北半球上(中>0°)，地轉(zhuǎn)偏向力總是指向風(fēng)的右邊，并垂直于風(fēng)，在南半球上，(9<0°)，則相反，地轉(zhuǎn)偏向力總是指向風(fēng)的左邊，也垂直于風(fēng)。不論在北、南半球上，地轉(zhuǎn)偏向力的作用只能改變空氣運動的方向，不能改變它的速度大小。真正使空氣質(zhì)點運動的力有哪些？哪些力可使得已經(jīng)運動的空氣質(zhì)點的運動狀況發(fā)生變化？答：?真正使空氣質(zhì)點運動的力是氣壓梯度力，它是大氣運動的起動力。?摩擦力是兩個相互接觸的物體作相對運動時，接觸面之間所產(chǎn)生的一種阻礙物體運動的力，可使風(fēng)速減少、方向偏離等壓線；地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都不是實際存在的力，它們只改變物體運動的方向，不改變運動速度的大小。

由大中小尺度運動簡化方程說明各尺度運動的基本特征。答：⑴大尺度運動方程:水平運動方程:\，說明大尺度大氣是在水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力平衡水平運動方程:fu垂直運動方程：0垂直運動方程：0=說明大氣運動對氣壓隨高度變化的影響很小，具有準(zhǔn)靜力平衡的特征。⑵中尺度運動方程:dudt水平運動方程：dv18pdudt水平運動方程：dv18p一-+fvp8xdt\，中尺度大氣不具有地轉(zhuǎn)平衡的特征;fu垂直運動方程：0=g，中尺度大氣垂直方向滿足靜力平衡。du1—8du1—8pdtP8xdv1_8pdtP8y>d①1—8pdtP8z卜，水平方向不滿足地轉(zhuǎn)平衡;水平運動方程：垂直運動方程：⑶小尺度運動方程:-g，垂直方向發(fā)展強烈的小尺度系統(tǒng)不滿足靜力平衡，一般情況下是滿足靜力平衡的。什么是地轉(zhuǎn)風(fēng)？梯度風(fēng)？風(fēng)場與氣壓場關(guān)系如何？梯度風(fēng)什么情況下等于地轉(zhuǎn)風(fēng)?答：?地轉(zhuǎn)風(fēng)是水平氣壓梯度力與地轉(zhuǎn)偏向力達到平衡時，空氣的等速直線水平運動。?地轉(zhuǎn)風(fēng)的風(fēng)壓場關(guān)系滿足白貝羅風(fēng)壓定律：背風(fēng)而立。北半球上，低壓區(qū)在左，高壓區(qū)在右；南半球上則相反，高壓區(qū)在左，低壓區(qū)在右。?梯度風(fēng)是沿（圓形）等壓線吹的無摩擦的水平氣流。?梯度風(fēng)的風(fēng)壓場關(guān)系有兩種情況：⑴梯度風(fēng)軌跡曲率為氣旋式，空氣呈逆時針向旋轉(zhuǎn)。⑵梯度風(fēng)軌跡曲率為反氣旋式，空氣呈順時針向旋轉(zhuǎn)。?在平直等壓線條件下，梯度風(fēng)等于地轉(zhuǎn)風(fēng)。從力的平衡說明，為什么北半球大尺度氣旋和反氣旋對應(yīng)低壓和高壓？答：⑴北半球大尺度氣旋對應(yīng)低壓：因為離心力總是指向外，這時地轉(zhuǎn)偏向力也指向圓外，所以氣壓梯度力必須指向圓心，即氣壓系統(tǒng)中心為低壓，這樣才能達到三力平衡，如下圖：⑵北半球大尺度反氣旋對應(yīng)高壓：離心力總是指向圓外，這時地轉(zhuǎn)偏向力指向圓內(nèi)，而氣壓梯度力的方向就決定于前兩項的相對大小。當(dāng)G由高指向低，即反氣旋中心為高壓中心，滿足A=C+G，地轉(zhuǎn)偏向力與慣性離心力、氣壓梯度力平衡，如下圖°IAI>ICI，即fV>匕］，對于大尺度系統(tǒng)r大，C較小，關(guān)Gr T系成立。反之，反氣旋中心為低壓中心，滿足A+G=C，慣性離心力與地轉(zhuǎn)偏向力、氣壓梯度力平衡，即IAI<ICI，對于大尺度系統(tǒng)是不成立的。G為什么高壓中心的風(fēng)不可能很大?

答:北半球高壓與大尺度反氣旋對應(yīng)，由公式另='2：P=Q2sin29\rTIp知，反氣旋中心因

max為\r^很小，所以氣壓梯度最大可能值也較小，因此在反氣旋中心等壓線不會很密，所以反氣旋中心（高壓中心）的風(fēng)不可能很大。8.如果用V表示梯度風(fēng)風(fēng)速，Vg表示地轉(zhuǎn)風(fēng)風(fēng)速，試證①在高壓區(qū)V>Vg；②在低壓區(qū)8.如果用V表示梯度風(fēng)風(fēng)速，證明:已知地轉(zhuǎn)風(fēng)與梯度風(fēng)之比為:f=1+――，又因在高壓區(qū)r<0，所以f<0，即：V>V；已知地轉(zhuǎn)風(fēng)與梯度風(fēng)之比為:Vfr T V g在低壓區(qū)r在低壓區(qū)r>0，所以f>0，TV即：V<Vg。熱成風(fēng)的成因是什么？熱成風(fēng)與平均等溫線有何關(guān)系？熱成風(fēng)在風(fēng)隨高度變化中有些什么作用？答:?熱成風(fēng)的成因：當(dāng)兩個等壓面之間氣層的平均溫度分布不均，即有平均溫度梯度時，等壓面的坡度就會隨高度發(fā)生變化，或愈向上等壓面坡度愈陡，從而有熱成風(fēng)。?熱成風(fēng)與平均等溫線的關(guān)系：由公式V」=〔△Vg|=-2.苴9〒普（乙-z0）可看出，熱成風(fēng)的大小與平均等溫線的疏密程度（平均溫度的梯度）成正比。?熱成風(fēng)在風(fēng)隨高度變化中的作用：⑴應(yīng)用單站測風(fēng)記錄，判斷高空冷暖平流。⑵根據(jù)熱成風(fēng)與氣層平均溫度的梯度之間的關(guān)系，估算另一高度上的地轉(zhuǎn)風(fēng)。⑶判斷氣壓場和溫度場的空間結(jié)構(gòu)。為什么地轉(zhuǎn)風(fēng)隨高度逆時針旋轉(zhuǎn)有冷平流？順時針旋轉(zhuǎn)有暖平流?據(jù)熱成風(fēng)公式VT=Vg-Vg。，當(dāng)p與p0兩層等壓面的地轉(zhuǎn)風(fēng)已知時，即可從地轉(zhuǎn)風(fēng)的向量差求出VT，再由VT的方向確定此兩層間冷暖區(qū)的分布，進而判斷冷暖平流。如下圖所示：

0(a)逆轉(zhuǎn)時伴有冷平流0(a)逆轉(zhuǎn)時伴有冷平流(b)順轉(zhuǎn)時伴有暖平流圖(a)中等溫線為東西走向，且北冷南暖，地轉(zhuǎn)風(fēng)溫度平流為冷平流；圖(b)中等溫線也是東西走向，北冷南暖，地轉(zhuǎn)風(fēng)溫度平流為暖平流。地面冷高壓隨高度將會發(fā)生什么變化？高空會是什么系統(tǒng)對應(yīng)?答地面為冷高壓時,如下圖(a)所示，Vg0與、方向相反,這時風(fēng)向不變,風(fēng)速隨高度減小,到某一高度為零，以后風(fēng)向倒轉(zhuǎn)180°，再向上風(fēng)速又繼續(xù)增加，在高空會是低壓系統(tǒng)與之對應(yīng)，如下圖(b)。g0g0(a(a)地面為冷高壓(b)高空為冷低壓由連續(xù)方程說明