气象学作业

气象学作业-第二章

陈诗逸 1221104 海渔一班

1.基本概念

辐射强度：在单位时间 (△t)、通过垂直于选定方向上的单位面积(△S) 、单位立体角(△ω)内的辐射能(△E)，称为该方向的辐射强度，单位为：W /(m2 sr)；

辐射通量密度：单位时间内通过单位面积的辐射能量，称为辐射通量密度（E），单位W/m2； 太阳常数：当日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线的单位面积上单位时间内获得的太阳辐射能量，称为太阳常数I0，I0=1370W/m2；

直接辐射：太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的，称为太阳直接辐射； 散射辐射：经过大气散射后投射到地面的，称为散射辐射；

地面有效辐射：地面辐射（ Fs ）与其吸收的大气逆辐射（a Fa ）之差(a为吸收率)，称为地面有效辐射；

地面辐射差额：地表面吸收的太阳总辐射（Q*）与地面有效辐射（ F0 ）之差，称为地面辐射差额；

气温日较差：一天中气温最高值与最低值之差，称为气温日较差；

气温年较差：一年中月平均气温的最高值与最低值之差，称为气温年较差；

气温直减率：一般而言，气温的垂直变化与高度有着较吻合的线性关系，这个线性关系的系数就是气温的垂直递减率，全球平均为6°C/km；

干绝热直减率：干空气或未饱和湿空气在绝热上升或下沉过程中温度随高度的变化率。γd≈1℃/100m；

湿绝热直减率：饱和状态的湿空气，在绝热上升或下沉过程中的温度随高度的变化率。γm ≈0.3-0.6℃/100m；

大气静力稳定度：表示大气层结特性对气块铅直位移影响的趋势和程度；

逆温层：一般情况下，在低层大气中，气温是随高度的增加而降低的。但有时在某些层次可能出现相反的情况，气温随高度的增加而升高，这种现象称为逆温。出现逆温现象的大气层称为逆温层。

2.简述关于辐射的基本定量。

辐射强度： dΩ=dA/r2

I=Ecosθ E=Isinh =dI(λ)/dλ

1λ2

辐射光谱： Iλ

Iλ

=∫Iλdλ λ 2

λ1

∞

I=∫0 Iλdλ

3.简述大气对太阳辐射的作用。

（一） 大气对太阳辐射的吸收

1) 大气中吸收太阳辐射的主要成分是水汽和液态水（H20）、CO2、O2、O3、N2O、

OH4、CO及尘埃等，这些成分是主要的痕外吸收体。

2) 大气成分对太阳系受辐射的吸收具有选择性，即吸收率随波长的不同而改变。

（二） 大气对太阳辐射的散射

1. 散射的本质

太阳辐射通过大气时，遇到大气的各质点，部分辐射能偏向其他方向传播出去的现象称为散射。 2. 散射分类

1) 空气分子散射 2) 气溶胶颗粒散射

（三） 云层和尘埃对太阳辐射的反射

（四） 阳伞效应：意味着可以在一定程度上减弱至抵消温室气体的温室效应。

4.简述地面有效辐射影响因素及其日、年变化。

地面有效辐射的大小主要决定于地表温度、空气温度、湿度以及天空状况等，在白天，由于低层大气中垂直温度梯度增大，所以有效辐射值也增大，中午12~14时达到最大；儿再夜间由于地面辐射冷却的缘故，有效辐射值也逐渐减小，在清晨达到最小。当天空有云时可破坏这个规律，夏季最大，冬季最小，但由于水汽云层的影响使有效辐射的最大值不一定出现在盛夏。

5.比较地面、大气和地-气系统的辐射差额。

地面辐射的差额具有明显的日变化和年变化的特点。全球各纬度带大气辐射差额均为负值，其绝对值在两极最小，在南北极圈纬度附近达到最大，地气系统辐射差额的一个基本特征是赤道净输入，两极净输出。

6.比较干绝热、湿绝热过程

干空气或未饱和的湿空气做垂直升降运动时，既没有与外界交换热量有没有发生水相变化的过程,成为干绝热过程，饱和湿空气绝热上升时，因膨胀对外做功而降温，由于湿空气冷却后，饱和水汽压会降低，致使湿空气呈过饱和状态，其中部分水汽要发生凝结，同时释放凝结潜热加热气块。所以，饱和湿空气绝热上升时，虽然与外界没有热量交换，但在系统内部却因凝结潜热的释放而增加热量，这是与干绝热不同的。

7.简述气温个别变化、局地变化和平流变化概念及相互关系。

个别变化：单位时间内个别空气质点温度的变化乘坐空气温度的变化 局地变化：由干空气的移动所造成的某地温度的变化

8.简述气温的日、年变化。

气温日变化的特点是一天当中有一个最高值和一个最低值。中高纬度现在午后14时左右，最低值出现在清晨日出前后，气温年变化特点都是一年中有一个最高值和一个最低值。中高纬度大陆上气温以7月份为最高，1月份为最低；海洋上气温以8月份为最高，2月份

为最低。

9.简述近地面气温垂直分布特点。

在对流层中总的情况是气温随高度升高而降低。首先，因为地面的长波辐射呈对流层空气增湿的主要热源，因为离地面越近获得的热量越多，气温越高，离地面越远，气温越低。其次，越靠近地面，空气密度越大，水汽和固体杂质越多，因为吸收地面辐射能就越多，气温越高，再次，湍流热交换效应也随高度而减弱、因此气温随高度而降低。

10.举例说明大气静力稳定度如何判断？

可以用气块法判断大气稳定度。 在该气层中任选一块空气，做虚拟的垂直位移进行分析实验，观察该层空气中是否有利于气块的垂直运动。

例：当气块处于平衡时，它具有与周围大气相通的气压P0，密度ρ0，温度T0，扰动后，周围大气变为P，T，ρ。根据静力条件有Pi=P,Ti≠T, ρi≠ρ。受力分析：浮力为ρg，另一气块自重ρig

f=ρg-ρig(为合力)

∴ f=ma, 对气块而言m=ρi 则：a=g*(ρ-ρi)/ ρi

再由状态方程ρ=P/RT ρi=Pi/RTi P=Pi代入得：a=g*(Ti-T)/T ∴ 当Ti>T则a>0,气块加速远离原来位置； 当Ti

当Ti=T则a=0,表示为中性层，垂直运动不会发展。

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