大氣科學(xué)概論知識(shí)梳理大氣基礎(chǔ)知識(shí)

/大氣科學(xué)概論知識(shí)梳理（大氣的基本知識(shí)）地球大氣成分由三個(gè)部分組成干潔大氣（即干空氣）【沒(méi)有水汽和懸浮物的空氣稱為干潔空氣】水汽（滴）懸浮在大氣中的固液態(tài)雜質(zhì)低層大氣的各種主要成分氮?dú)猓∟2)：存在方式：以蛋白質(zhì)的形式存在于有機(jī)體中。作用：是有機(jī)體的基本組成部分，也是合成氮肥的基本原料。氧氣（O2）：是人類和動(dòng)植物維持生命活動(dòng)的極為重要的氣體；積極參加大氣中的許多化學(xué)過(guò)程；對(duì)有機(jī)物質(zhì)的燃燒、腐敗和分解起著重要的作用。臭氧（O3）：時(shí)空變化：最大值出現(xiàn)在春季，最小值出現(xiàn)在夏季?？臻g變化：水平：由赤道向兩極增加。垂直：55～60，含量極少。20～25，達(dá)最大值，形成臭氧層；12～15以上，含量增加特別顯著；從10向上，逐漸增加；近地面，含量很少；臭氧的作用：對(duì)紫外線有著極其重要的調(diào)控制作用。對(duì)高層大氣有明顯的增溫作用。二氧化碳（2)空間變化：水平：城市大于農(nóng)村；垂直：0～20，含量最高；20以上，含量顯著減少。作用：綠色植物進(jìn)行光合作用不可缺少的原料。強(qiáng)烈吸收長(zhǎng)波輻射（地面輻射、大氣輻射），使地面保持較高的溫度，產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”。水汽來(lái)源：主要來(lái)自江、河、湖、海、潮濕陸面的水分蒸發(fā)以及植物表面的蒸騰。時(shí)空變化：時(shí)間：夏季多于冬季空間：一般低緯多于高緯，下層多于上層。作用：在天氣氣候變化中扮演了重要角色。能強(qiáng)烈吸收地面放射的長(zhǎng)波輻射并向地面和周圍大氣放出長(zhǎng)波輻射，對(duì)大氣起著“溫室效應(yīng)”。大氣中的雜質(zhì)在大氣中懸浮著的各種固體和液體微粒（包括氣溶膠粒子和大氣污染物質(zhì)兩大部分）。氣溶膠的作用：吸收太陽(yáng)輻射，使空氣溫度增高，但也削弱了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射；緩沖地面輻射冷卻，部分補(bǔ)償?shù)孛嬉蜷L(zhǎng)波有效輻射而失去的熱量；降低大氣透明度，影響大氣能見度；充當(dāng)水汽凝結(jié)核，對(duì)云、霧及降水的形成有重要意義。氣溫、定義：表示大氣冷熱程度的物理量，反映一定條件下空氣分子平均動(dòng)能大小。通常指距地面1.5m高處百葉箱中的空氣溫度。單位：攝氏度（℃）溫標(biāo)；絕對(duì)溫標(biāo)，以K表示；華氏溫標(biāo)：℉，水的沸點(diǎn)為212℉單位換算：百葉箱的設(shè)置條件：1.全為白色2.四周全為百葉3.離地面1.5m4.窗扇向北（因?yàn)樘?yáng)東升西落，以避免開窗時(shí)溫度計(jì)受到陽(yáng)光直接照射，使得溫度計(jì)的讀數(shù)失真）氣壓定義：?jiǎn)挝幻娣e上所承受到的整個(gè)空氣柱的質(zhì)量——大氣的壓強(qiáng)。實(shí)質(zhì)：氣壓的大小決定于整個(gè)空氣柱質(zhì)量的多少。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：在緯度為45的海平面上，溫度為0℃時(shí)，所測(cè)得的水銀柱高高為760的大氣壓強(qiáng)，為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1＝1013.25）。單位：112，—毫巴，—帕斯卡11001（百帕）；1＝101325＝1013.25760氣壓的垂直分布由于大氣層的厚度隨高度的增高而變薄，空氣密度也隨高度增高而迅速減小，所以，氣壓隨高度增高而急劇減小。大氣總質(zhì)量：由于地表大氣平均壓力為1個(gè)大氣壓，相當(dāng)于每2地球表面包圍103g空氣。地球總表面積為5.1×1082，故大氣總質(zhì)量約為5.2×1015噸(5.2×1021g)，相當(dāng)于地球總質(zhì)量的10-6倍（百萬(wàn)分之0.86）。濕度1、定義：表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。2、意義：大氣濕度狀況直接影響了云、霧、降水等天氣現(xiàn)象的形成。3、濕度的表示方法水汽壓(e)及飽和水汽壓(E)：水汽壓（e）：水汽和其它氣體一樣也有壓力，大氣中水汽產(chǎn)生的那一部分壓力。單位：(百帕)飽和水汽壓(E)：溫度一定，單位體積空氣中的水汽含量是有一定限度，空氣達(dá)到此限度時(shí)為飽和濕空氣，飽和濕空氣中的水汽所產(chǎn)生的那部分壓力，即最大水汽壓。相對(duì)濕度（f）：表示空氣中的實(shí)有水汽壓（e）與同溫度下飽和水氣壓（E）的百分比。*100%意義：直接反映了空氣距離飽和的程度。f越大，越接近飽和，當(dāng)達(dá)到f=100%時(shí)，空氣就達(dá)飽和狀態(tài)，此時(shí)水汽就要開始凝結(jié)。飽和差（d）：在一定溫度下，飽和水汽壓（E）與實(shí)際空氣水汽壓（e）之差。即：意義：d越大，越不飽和；0，空氣達(dá)飽和狀態(tài)；d＞0，說(shuō)明不飽和；d＜0，過(guò)飽和。比濕（q）：在一團(tuán)濕空氣中，水汽的質(zhì)量與該團(tuán)空氣總質(zhì)量（水汽質(zhì)量加上干空氣質(zhì)量）的比值，水/(m干+m水)，其單位是。水汽混合比（γ）：相對(duì)濕一團(tuán)濕空氣中，水汽質(zhì)量與干空氣質(zhì)量的比值稱水汽混合比。水干，其單位是。露點(diǎn)（）：在空氣中水汽含量不變，氣壓一定下，使空氣冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度。意義：氣壓一定時(shí)，露點(diǎn)的高低只與空氣中的水汽含量有關(guān)，水汽含量越多，露點(diǎn)越高，所以露點(diǎn)也是反映空氣中水汽含量多少的物理量。在實(shí)際大氣中，空氣常處于不飽和狀態(tài)，此時(shí)露點(diǎn)要比氣溫低，即露點(diǎn)溫度差（）＜0。當(dāng)時(shí)，空氣飽和；當(dāng)＜0時(shí)，空氣不飽和；當(dāng)≥0，空氣過(guò)飽和。降水定義：指從天空降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夾雪、霰、冰粒和冰雹等。降水量：指降水落至地面后（固態(tài)降水則需經(jīng)融化后），未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上積聚的深度，單位為毫米（）。在高緯度地區(qū)冬季降雪多，還需測(cè)量雪深（從積雪表面到地面的垂直深度，單位：）和雪壓（單位面積上的積雪重量，單位：2）。意義：降水量是表征某地氣候干濕狀態(tài)的重要要素，雪深和雪壓還反映當(dāng)?shù)氐暮涑潭?。風(fēng)定義：空氣的水平運(yùn)動(dòng)稱為風(fēng)，是一個(gè)表示氣流運(yùn)動(dòng)的物理量。它不僅有數(shù)值的大?。L(fēng)速），還具有方向（風(fēng)向：指風(fēng)的來(lái)向），因此風(fēng)是向量（矢量）。地面風(fēng)向用16方位表示；在16方位中，每相鄰方位間的角差為22.5。高空風(fēng)向常用方位度數(shù)表示；即以0(或360)表示正北，90表示正東，180表示正南，270表示正西。風(fēng)速單位常用、（海里/小時(shí)，又稱“節(jié)”）和表示，其換算關(guān)系如下:13.6；11.852；10.28；11/2。風(fēng)尾長(zhǎng)劃風(fēng)速為4，即風(fēng)力為2級(jí)，短劃風(fēng)速為2。一個(gè)風(fēng)旗，表示風(fēng)力為8級(jí)。風(fēng)尾和風(fēng)旗均放在風(fēng)桿的左側(cè)。（東南風(fēng)10級(jí)；西南風(fēng)5級(jí)）將熱帶氣旋分為四類，根據(jù)中心附近平均最大風(fēng)力等級(jí)劃分：熱帶低壓：7級(jí)及其以下；熱帶風(fēng)暴：平均最大風(fēng)力8～9級(jí)；強(qiáng)熱帶風(fēng)暴：10～11級(jí)；臺(tái)風(fēng)：12級(jí)。

云量云：是懸浮在大氣中的小水滴、冰晶微?；蚨呋旌衔锏目梢娋酆先后w，底部不接觸地面（如接觸地面則為霧），且具有一定的厚度。云量：是指云遮蔽天空視野的成數(shù)。將地平以上全部天空劃分為10份，為云所遮蔽的份數(shù)即為云量。例如，碧空無(wú)云，云量為0，天空一半為云所覆蓋，則云量為5。低云（2500m以下）中云（2500-5000m）高云（5000m以上）能見度定義：視力正常的人在當(dāng)時(shí)天氣條件下，能夠從天空背景中看到和辨出目標(biāo)物的最大水平距離（單位：米（m）或千米（））。注意：能見度通常由于大氣污染以及濕氣而有所降低。出現(xiàn)降雨、霧、霾、沙塵暴等天氣時(shí)，大氣透明度較低，因此能見度較差?？諝鉅顟B(tài)方程空氣狀態(tài)常用密度（ρ）、體積（V）、壓強(qiáng)（P）、溫度（T）表示：干空氣的狀態(tài)方程為：ρ濕空氣的狀態(tài)方程為：ρ（1+0.3）e為水汽壓對(duì)于一團(tuán)干空氣而言，即干空氣的比氣體常數(shù)為0.287。大氣的垂直結(jié)構(gòu)對(duì)流層（,自地面到10左右）定義：大氣的最下層，它的下界為地面，集中3/4大氣，90%水汽，云、霧、雨雪等主要大氣現(xiàn)象都出現(xiàn)在此層，也是對(duì)人類生產(chǎn)、生活影響最大的一個(gè)層次，也是大氣科學(xué)研究的重點(diǎn)層次。主要特點(diǎn)：①氣溫隨著高度而降低，每升高100m平均降溫0.65℃②空氣具有強(qiáng)烈的對(duì)流、亂流運(yùn)動(dòng)，大氣污染主要發(fā)生在該層③溫度和濕度等氣象要素水平分布不均勻平流層（,自對(duì)流層頂?shù)?5）溫度隨高度升高而增加由于越往上臭氧越少，以至于30以上的上空紫外線輻射無(wú)法被吸收，導(dǎo)致層內(nèi)升溫水汽、塵埃含量很少平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時(shí)間天空是晴朗的。但有時(shí)在20-30處可看到貝母云，它常出現(xiàn)在冬季極區(qū)。平流層中的微塵遠(yuǎn)較對(duì)流層中少，但是當(dāng)火山猛烈爆發(fā)時(shí)，火山塵可到達(dá)平流層，影響能見度和氣溫。（火山灰進(jìn)入大氣層引起全球氣溫下降——“陽(yáng)傘效應(yīng)”）沒(méi)有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn)，空氣的垂直混合作用顯著減弱，不利于空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)發(fā)展。所以叫平流層。大部分的臭氧分布在地球表面上空10到50處（平流層中）。其中距地表25附近高空臭氧的濃度最大，稱為臭氧層(O3)，由此向上、向下臭氧逐漸減少。中間層（,平流層頂?shù)?5）氣溫隨高度增加而迅速下降頂界溫度可降至-83℃113℃，幾乎成為大氣層中的最低溫。其原因是這里沒(méi)有臭氧吸收太陽(yáng)紫外輻射，而氮和氧等氣體所能吸收的波長(zhǎng)更短的太陽(yáng)輻射又大部分被更上層的大氣吸收了。有相當(dāng)強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)這種下暖上涼的氣溫垂直分布，有利于導(dǎo)致空氣的垂直運(yùn)動(dòng)，又稱“高空對(duì)流層”。水汽含量很少，又稱為電離層中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒(méi)有云層出現(xiàn)；在中間層的60—90高度上，有一個(gè)只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。暖層（,從中間層頂?shù)?00）溫度隨高度增加迅速上升其增溫程度與太陽(yáng)活動(dòng)有關(guān)，當(dāng)太陽(yáng)活動(dòng)加強(qiáng)時(shí)，溫度隨高度增加很快升高。據(jù)探測(cè)在300高度上，氣溫可達(dá)1000℃以上?？諝馓幱诟叨入婋x狀態(tài)由于空氣密度極少，暖層中的N2、O2、