1、第二章 氣象學(xué)基礎(chǔ),1.大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素 2.大氣的熱力過(guò)程 3.大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng),大氣擴(kuò)散,第一節(jié) 大氣圈結(jié)構(gòu)及氣象要素,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),大氣圈垂直結(jié)構(gòu),大氣層的結(jié)構(gòu)。大氣層可以分為對(duì)流層（最貼近地面、密度最大的一層）、平流層（較高的、氣體組成相同但密度較小的氣層）以及電離層（由已電離的氣體組成）,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),對(duì)流層（10km左右） 集中了大氣質(zhì)量的3/4和全部的水蒸氣，主要天氣現(xiàn)象都發(fā)生在這一層 溫度隨高度的增加而降低，每升高100m平均降溫0.650C 強(qiáng)烈對(duì)流作用 溫度和濕度的水平分布不均,近地層地面上50100m，熱量和動(dòng)量的常通量層,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),平流層（對(duì)流層頂5055k

2、m） 同溫層對(duì)流層頂3540km，氣溫-550C左右 同溫層以上，氣溫隨高度增加而增加 集中了大部分臭氧 沒(méi)有對(duì)流運(yùn)動(dòng)，污染物停留時(shí)間很長(zhǎng) 中間層（平流層頂85km） 氣溫隨高度升高而迅速降低 對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,大氣圈垂直結(jié)構(gòu),暖層（中間層頂800km） 氣溫隨高度升高而增高 氣體分子高度電離電離層 散逸層（暖層以上） 氣溫很高，空氣稀薄 空氣粒子可以擺脫地球引力而散逸 大氣壓力總是隨高度的升高而降低 均質(zhì)大氣層8085km以下，成分基本不變,大氣氣壓場(chǎng)分布,大氣水汽分布,主要?dú)庀笠?1氣溫 天氣預(yù)報(bào)中：1.5m高、百葉箱內(nèi)氣溫。,主要?dú)庀笠?2氣壓 單位：mb（毫巴） 大氣的壓強(qiáng) 1atm1

3、01326Pa1013.26mb=760mmHg 靜力學(xué)方程:,主要?dú)庀笠?3氣濕 絕對(duì)濕度1m3濕空氣中含有的水汽質(zhì)量 相對(duì)濕度空氣的絕對(duì)濕度與同溫度下飽和空氣的絕對(duì)濕度的百分比 含濕量濕空氣中1kg干空氣包含的水汽質(zhì)量 水汽體積分?jǐn)?shù)水汽在濕空氣中所占的體積分?jǐn)?shù) 露點(diǎn)同氣壓下空氣達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)的溫度,主要?dú)庀笠?3氣濕,主要?dú)庀笠?4風(fēng)向和風(fēng)速 水平方向的空氣運(yùn)動(dòng)叫做風(fēng)（垂直方向升降氣流） 風(fēng)的來(lái)向叫風(fēng)向（16個(gè)方位圓周等分） 風(fēng)速：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)空氣在水平方向上運(yùn)動(dòng)距離（2或10min平均） (km/h) F風(fēng)力級(jí)（012級(jí)）,主要?dú)庀笠?4風(fēng)向和風(fēng)速 風(fēng)玫瑰圖,風(fēng)速,m/s,某地區(qū)1

4、988年的風(fēng)玫瑰圖。同心圓表示風(fēng)的頻率，例如，吹南風(fēng)的頻率約為11，其中風(fēng)速大于10.82m/s的頻率約為1，風(fēng)速在3.355.41m/s的頻率為3.5左右。,主要?dú)庀笠?5云 大氣中水汽的凝結(jié)現(xiàn)象叫做云（使氣溫隨高度變化?。?云量:天空被云遮蔽的成數(shù)（我國(guó)10分，國(guó)外8分） 云高:云底距地面底高度 低云（2500m以下） 中云（25005000m） 高云（5000m以上） 云狀:卷云（線(xiàn)）,積云（塊）,層云（面),雨層云(無(wú)定形）,云,高云（5000m以上）,中云（2500-5000m）,低云（2500米以下）,主要?dú)庀笠?6能見(jiàn)度 正常視力的人，在天空背景下能看清的水平距離 級(jí)別（09

5、級(jí)，相應(yīng)距離為5050000米）,第二節(jié) 大氣的熱力過(guò)程,太陽(yáng)、大氣和地面的熱交換 太陽(yáng)以紫外線(xiàn)、可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)的形式輻射熱量 太陽(yáng)輻射加熱地球表面 地面長(zhǎng)波輻射加熱大氣 近地層大氣溫度隨地表溫度變化,氣溫的垂直變化,氣溫直減率 （大氣） 干空氣絕熱繪制溫度遞減率 干絕熱直減率 （空氣團(tuán)） 一般滿(mǎn)足，大氣絕熱過(guò)程，系統(tǒng)與周?chē)h(huán)境無(wú)熱交換,氣溫直減率,定量： 熱力學(xué)第一定律 （第一定律狀態(tài)方程） 其中,氣溫直減率,氣溫直減率,代入上式得：,實(shí)際中，Ti、T 相差10K，則,氣溫的垂直分布（溫度層結(jié)）,氣溫的垂直分布溫度層結(jié),大氣穩(wěn)定度及其判據(jù),定義：大氣在垂直方向上穩(wěn)定的程度；反映其是否容易對(duì)流

6、 定性描述：,不穩(wěn)定條件下有利于擴(kuò)散,大氣穩(wěn)定度及其判據(jù),定量判斷,則有 判據(jù)：,大氣穩(wěn)定度及其判據(jù),逆溫,逆溫不利于擴(kuò)散 輻射：,1. 輻射逆溫： 地面白天加熱，大氣自下而上變暖； 地面夜間變冷，大氣自下而上冷卻,逆溫,輻射逆溫的生消過(guò)程,逆溫,2.下沉逆溫 （多在高空大氣中，高壓控制區(qū)內(nèi)）,逆溫,3.平流逆溫 暖空氣平流到冷地面上而下部降溫而形成,逆溫,5.鋒面逆溫,煙流型與大氣穩(wěn)定度的關(guān)系,波浪型（不穩(wěn)） 錐型（中性or弱穩(wěn)） 扇型（逆溫） 爬升型（下穩(wěn)，上不穩(wěn)） 漫煙型（上逆、下不穩(wěn)）,第三節(jié) 大氣的運(yùn)動(dòng)和風(fēng),引起大氣運(yùn)動(dòng)的作用力,大氣邊界層中風(fēng)隨高度變化,Ekman螺旋線(xiàn)（北半球下視，地偏力指向運(yùn)動(dòng)右方，故順時(shí)針；南半球則相反） 高度增高，風(fēng)速增大，方向逐漸接近地轉(zhuǎn)風(fēng)。,近地層風(fēng)速廓線(xiàn)模式,平均風(fēng)速