大气物理简答.doc

3 什么是气旋？什么是反气旋？在我国境内通常有哪几种气旋？他们对我国天气有何影响？

(1) 低气压

(2) 水平气压梯度力:垂直等压线,由四周指向中心。

(3) 地转偏向力：物体一开始运动就受此力的影响，北半球右偏。若不考虑摩擦力，风平行于等压线，北半球为逆时针方向流动。（同自转方向）

(4) 摩擦力：在近地面因受摩擦力的影响，北半球为逆时针且自四周向中心方向流动，这种流动很象江河中的旋涡，所以叫气旋。

气流特点：

（1） 水平方向：由四周向中心流动，北半球逆时针，南

半球顺时针。不同部位的气流：北半球东部偏南风，西

部偏北风。南半球东部偏北风，西部偏南风。

（2）垂直方向：辐合上升

对天气的影响：

气旋过境时，中心地区云量增多，常见阴雨天气。北

半球气旋东部刮偏南风，因来自低纬气温高，水气含量多，

所以多云雨。西部刮偏北风，空气来自高纬，降水少，常

出现大风降温天气。

影响我国的气旋： 温带气旋，我国全年都受温带气旋的影响；热带气旋，夏秋季节我国沿海常见的台风，是热带气旋强烈发展的一种特殊形式。

反气旋： 形成：高气压水平气压梯度力:垂直等压线,由中心指向四周。
地转偏向力：物体一开始运动就受此力的影响，北半球右偏。若不考虑摩擦力，风平行于等压线，北半球为顺时针方向流动。（同自转方向）
摩擦力：在近地面因受摩擦力的影响，北半球为顺时针且自中心向四周方向流动，这种流动与气旋相反，所以叫反气旋。
气流特点：
水平方向：由中心向四周流动，北半球顺时针，南半球逆时针。不同气北半球东部偏北风，西部偏南风。南半球东部偏南风，西部偏北风。
垂直方向：辐散下沉
对天气的影响：中心地区以下沉气流为主，不利于云雨形成，多天气
晴朗，在北半球，反气旋东部以偏北气流为主，因来源于较高纬度，气温较低，水汽含量少，降温风沙天气；西部以偏难气流为主，气温较高，水汽含量大，可出现升温和云雨天气。

4 什么是晴天大气电场？请说明它能维持的原因。
晴天电场是指晴天条件下的大气电场，电场方向铅直朝下，就全球平均而言，晴天电场强度在陆地上为 120伏／米，在海洋上为130伏／米。在工业区由于空气中存在高浓度的气溶胶，电场强度会增至每米数百伏。晴天电场随纬度而增大，称为纬度效应
11 简述南极臭氧洞的成因。
人类的活动，特别是大量使用作为制冷剂和雾化剂的氟利昂，是产生南极臭氧洞的重要原因。人类在生产和生活中泄漏到大气中的氟利昂在高层大气中经紫外线分解成氯原子，氯原子使臭氧产生了分解。在南极上空20千米的高度，因温度非常低，易生成冰晶云，这种云加剧了氯的催化作用，使大量的臭氧被分解。南极封闭的大气环流系统使得被分解的臭氧得不到补充。所以，大气中的化学反应和大气运动相辅相成，紧密相关，在南极上空形成臭氧空洞。
12 简述大气气溶胶概念及气溶胶粒子在大气过程中的作用。
大气气溶胶是悬浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称，粒子的空气动力学直径多在0.001～100μm 之间。
气溶胶对大气能见度、太阳散射和辐射、大气温度等具有较多影响,而且由于其粒径小、表面积大,为大气环境化学提供了反应床,从而影响大气的各种化学作用，同时影响人类健康。
15 与太阳短波辐射相比，长波辐射在大气中的传输过程具有哪些特点？
1)地球与大气都是放射红外辐射的辐射源，通过大气中的任一平面射出的是具有各个方向的漫射辐射。而太阳直接辐射是主要集中在某个方向的平行辐射。在红外波段，到达地面的太阳直接辐射能量远小于地球与大气发射的红外辐射，常常可不予考虑。
2)除非在云或尘埃等大颗粒质点较多时，大气对长波辐射的散射削弱极小，可以忽略不计。即使在有云时，云对长波的吸收作用很大，较薄的云层可视为黑体。因而研究长波辐射时，往往只考虑其吸收作用，忽略散射。
3)大气不仅是削弱辐射的介质，而且它本身也放射辐射，有时甚至会超出吸收部分，因此必须将大气的放射与吸收同时考虑。
总之，长波辐射在大气中的传输是一种漫射辐射，是在无散射但有吸收又有放射的介质中的传输。

16 试述干绝热过程、可逆湿绝热过程和假绝热过程的区别。
干绝热过程：在绝热过程中，若讨论的是未饱和湿空气（无相变），这样的过程称为干绝热过程。
可逆湿绝热过程：假如在上升过程是绝热的，全部凝结水都保留在气块内，当气块下沉时凝结的水分又会蒸发，仍然沿着绝热过程回到原来的状态。
假绝热过程：如果在饱和气块上升过程中，凝结物一旦形成便全部从气块中降落，并带走一些热量（不过此热量极少），在气块下沉时，必然会沿着干绝热过程变化，无法再回到原来的状态。这是一个开放系的不可逆过程，严格来说也不是绝热的，所以称为假绝热过程。

23 如何判断厚气层的静力稳定度？
大气分成对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。
对流层的主要特征:
①气温随高度的增加而递减，平均每升高100米，气温降低0.65℃。
平流层 自对流层顶向上55公里高度，为平流层。其主要特征：
①温度随高度增加由等温分布变逆温分布。20～25公里高度处，臭氧含量最多。臭氧能吸收大量太阳紫外线，从而使气温升高。
中间层 从平流层顶到85公里高度为中间层。其主要特征：
①气温随高度增高而迅速降低，中间层的顶界气温降至－83℃～－113℃。
暖层(热层) 从中间层顶到800公里高度为暖层。暖层的特征：
①随高度的增高，气温迅速升高。

逸散层 气温也随高度增加而升高。
25 焚风效应过程：Tlnp（假绝热过程）潮湿的气流经过山脉时被强迫抬升，达到凝结高度zc后水汽就凝结成云，气流继续上升后温度将按假绝热减温率变化，凝结出的水分部分或甚至全部降落，气流越过山顶后，由于水分已经全部降落或部分降落，将干绝热下沉或先湿绝热下沉待剩余水分蒸发完后再干绝热下沉、因此，在山前山后同一高度，气流的温度，湿度都不同、背风面出现了温度高湿度小的干热风。
26 对流层特点：1大气温度随高度降低2大气的垂直混合作用强3气象要素水平分布不均匀
27 平流层特点：1大气温度随高度增加而上升2逆温的存在使大气很稳定3水汽含量少，几乎没有各种天气现象

29 农业上使用烟熏法防止霜冻，说明其道理。
因为浓烟可以吸收地面辐射，增强大气逆辐射

30 根据不稳定能量，把厚气层分为哪三种类型?分别画出各类型示意图。
书上图6.20

33 按温度的垂直分布特点可将地球大气分成哪几层？最下面一层的主要特点是什么？
答：自下而上分为对流层、平流层、中间层和热层。
对流层的主要特点是：1、大气温度随高度降低；2、大气的垂直混合作用强；3、气象要素水平分布不均匀。
34 未饱和湿空气绝热上升时为何会降温？未饱和湿空气绝热上升时为何会发生凝结？
答：未饱和湿空气绝热上升的过程成为干绝热过程。由于气压随高度升高而降低，根据泊松公式（P134），绝热过程中温度的改变完全由环境气压的改变所决定。气块干绝热上升时将因体积膨胀而降温。
未饱和湿空气绝热上升时，气块内的水汽压随着环境气压的减小而减小，与此对应，露点也降低。气块上升时的干绝热减温率远大于它的露点递减率，气块的温度和露点将逐渐接近，在某一高度达到饱和并发生凝结。
35 简述云雾形成的宏观过程
生成云雾有两条途径：一是增加空气中的水汽；二是降温。一般来说，云主要是靠潮湿空气在上升运动过程中绝热膨胀降温达到饱和而生成的，而水汽凝结过程中释放的潜热又提供了云体进一步发展的能量。因此，上升气流和充足的水汽是云生成的必要条件。

39气块绝热上升时为什么会降温? 未饱和气块绝热上升时为何会凝结？
答:气块绝热上升时，因高空气压小，该气块为了维持与外界平衡，使得自己体积膨胀，所以气温降低；未饱和湿气块上升时，因上升速度快，可以认为是绝热的，此时气块水气压随环境气压见小而减小，与此对应的，露点降低，露点低于环境温度时就发生凝结。
40、何为气块法，它有哪些局限性？
气块法是指建立简单理想化的模型作为对实际空气的近似，就是跟质点差不多的东西，当然它要求空气在移动中保持完整，不与环境混合，而这只能在移动微小距离时满足。另外，在此模型中未考虑空气移动对环境空气的影响，所以有一定的局限性。
41、简单解释大气保温效应
大气保温效应又称大气效应。因地球大气对太阳短波辐射基本透明，而对地表长波辐射具有强烈的选择吸收，大气吸收了长波辐射，同时又放射长波辐射，其中一部分逸向太空，另一部分又返回地表和低层大气，从而使有大气存在时地表的实际温度高于无大气存在时地表的平均温度。大气层的这种增温作用即为大气保温效应。
42、大气中co2增加的原因及后果
原因：人类工业程度的大力发展，大量使用矿石能源，燃烧化石燃料、农业和畜牧业、垃圾处理都会向大气排放温室气体。地球植被覆盖面积减少，二氧化碳消耗减少。后果：在地球大气层中，二氧化碳等气体像温室玻璃那样起保温作用，导致大气温度不断升高，引起的“温室效应”。

41、大气保温效应又称大气效应。因地球大气对太阳短波辐射基本透明，而对地表长波辐射具有强烈的选择吸收，大气吸收了长波辐射，同时又放射长波辐射，其中一部分逸向太空，另一部分又返回地表和低层大气，从而使有大气存在时地表的实际温度高于无大气存在时地表的平均温度。大气层的这种增温作用即为大气保温效应。
42、原因：人类工业程度的大力发展，大量使用矿石能源，燃烧化石燃料、农业和畜牧业、垃圾处理都会向大气排放温室气体。地球植被覆盖面积减少，二氧化碳消耗减少。后果：在地球大气层中，二氧化碳等气体像温室玻璃那样起保温作用，导致大气温度不断升高，引起的“温室效应”。
49 对流层的主要特点有哪些？
大气温度随高度降低 大气的垂直混合作用强 气象要素水平分布不均匀
50 说明光学厚度与体积消光系数、质量消光系数、光学质量的关系。书P50页
51 为什么说平流层臭氧对人类生存有益，而对流层臭氧则有害？
平流层臭氧能够抵挡高能量的紫外辐射到达地面，而紫外线对人类有很大伤害。而在对流层中，第一，臭氧是一种重要的温室气体，影响了辐射平衡。第二，对流层的臭氧对生物是有害的，臭氧对于人体的危害主要表现在刺激和破坏深部呼吸道粘膜和组织。

52 试比较物体的色温、有效温度和亮温。色温：色温是按绝对黑体来定义的，光源的辐射在可见区和绝对黑体的辐射完全相同时，此时黑体的温度就称此光源的色温。
有效温度：就是把恒星当作一个球形的绝对黑体，按照绝对黑体总辐射流和温度的关系由恒星总辐射流所确定的温度 Te就称为该恒星的有效温度。
亮温：亮温就是物体的辐射能量用同辐射量的黑体温度表示。

56 对流层的主要特点有哪些？
答：大气温度随高度降低，大气垂直混合强，集中了80%的大气质量和几乎全部水汽，云雾降水均发生在此层(通常称天气层)，气象要素水平分布不均匀;

59 简述大气中O3对人类的益处和害处。
臭氧的益处：（1）臭氧层阻挡了太阳的强紫外辐射到达地面，使动植物免遭这种辐射的危害，保护了地球生命；（2）臭氧层对建立大气的垂直温度结构和大气的辐射平衡起重要作用。 害处：（1）强烈刺激人的呼吸道，造成咽喉肿痛、胸闷咳嗽、引发支气管炎和肺气肿； （2）会造成人的神经中毒，头晕头痛、视力下降、记忆力衰退； （3）会对人体皮肤中的维生素E起到破坏作用，致使人的皮肤起皱、 出现黑斑；（4）会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老， 致使孕妇生畸形儿。

60 从地面到热层，大气温度是如何随高度变化的
从地面到热层的温度变化：从地面到对流层顶，大气温度随高度的升高而降低；从对流层顶向上到平流层的下半部分，温度随高度的增加而缓慢增加，平流层的上半部分，温度随高度的增加而显著升高；从平流层顶到中间层，大气温度随高度的升高而降低；再向上的热层中，大气的温度始终增加，后来增加的趋势减缓，最终趋近于常数，约为1000—2000K。
65 某一未饱和的气层的温度减温率γ在初始时小于γs。如果该气层的下层水汽含量 比较大，上层水汽含量少，在气层的抬升过程中，气层的静力稳定度如何变化，简要给出该气层静力稳定度变化的原因。
最开始r<rs,为绝对稳定，在气层抬升过程中，变为不稳定，为对流不稳定，上干下湿的气层在抬升过程中，下层空气首先达到饱和，按湿绝热递减率降温，而此时上层空气未达饱和，按干绝热递减率降温，下层空气温度下降不如上层空气来的快导致上冷下热温差加大形成不稳定

67简述对流层大气特征。
气温随高度降低，平均气温递减率约为6.5K/km,有强烈对流运动；
大气垂直混合作用强；
对流层里集中了大气质量的3/4和几乎全部水汽；
天气现象云雾降水和过程，如寒潮、台风、闪电等都发生在这一层。
（这一点是老师PPT上的）受地表影响强烈，气象要素分布不均。
68用t-lnp图比较θsw, θ和θse大小

假湿球位温（θsw）＜位温(θ) ＜假相当位温（θse）
*假湿球位温是将假湿球温度Tsw沿着假绝热线降到1000hPA所具有的温度。显然，假湿球位温在干湿位温中都是保守的。
*位温就是把空气块干绝热膨胀或压缩到标准气压时应有的温度。
*假相当位温实际上是饱和气块上升过程中，气体全部凝结释放的潜热加热空气后达到的位温。
T-lnp图上这几个数据怎么读：
以状态点A（p,t,td）为例
位温：状态点沿着干绝热线到1000HPA时的温度。
假湿球位温：上升到凝结高度后，沿湿绝热线下降到1000HPA高度时的温度
假相当位温：假相当位温在干湿绝热过程中不变，湿绝热线就理解是等假相当位温线，读出你的干绝热上升过程中与实际比湿的交点即凝结高度所在的的湿绝热线上标的温度值即可；