第一章大氣概述1、地球大氣的成分（干潔大氣的概念）干潔大氣：指不含水汽和懸浮顆粒物的大氣，簡稱干空氣，其平均分子量為28.966。2、大氣的重要性（酸雨、溫室效應以及主要的溫室氣體）酸雨是指呈酸性的降水，通常把pH值小于5.6的降水稱為酸雨。天然條件下的自然降水呈弱酸性，其pH值等于5.6。酸雨是區域尺度的環境問題，他是大氣污染物（SO2,NO2）在遠距離輸送過程中經過化學轉換和濕清除過程中形成的。溫室氣體：水汽（H2O）、二氧化碳（CO2）、氧化亞氮（N2O）、甲烷（CH4）、臭氧（O3）溫室效應:大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高。3、空氣狀態方程（表征氣體狀態的宏觀量、理想氣體狀態方程）表征氣體狀態的四個宏觀量：氣壓p，體積V，溫度T和質量m主要氣象要素4、主要氣象要素：（1）氣溫：溫標、不同溫標之間的轉換溫標：單位符號冰點沸點攝氏溫標°Ct0100絕對溫標KT273.16373.16華氏溫標°FF32212換算關系T=273.16+tF=9t/5+32（2）氣壓：氣壓的概念、標準大氣壓氣壓是指大氣的壓強，靜止大氣中某地的氣壓是指該地單位面積上大氣柱的重量。氣象上規定，在溫度為0C,北緯45°海平面上的氣壓為1標準大氣壓（3）濕度：飽和水汽壓的計算、相對濕度、露點溫度的概念飽和水汽壓的計算相對濕度f：空氣的實際水汽壓與同溫度下飽和水汽壓之比，常用百分比表示。（露點溫度:在空氣中水汽含量和氣壓不變的條件下，降溫到相對水面而言空氣達到飽和時的那個溫度，簡稱露點。也就是說露點0Td對應的飽和水汽壓E等于濕空氣中的實際水氣壓00?％E（4）風：風向定義和判定，風速的計算風向：風的來向，16方位（地面）5、大氣垂直分層（重點是對流層）對流層、平流層、中層、熱層、外層對流層:位于大氣的最低層，集中了約75%的大氣的質量和90%以上的水汽質量。其下界與地面相接，上界高度隨地理緯度和季節而變化。在低緯度地區平均高度為17?18公里，在中緯度地區平均為10?12公里，極地平均為8?9公里，并且夏季高于冬季。四個特點：氣溫隨高度增加而降低：1平均而言，每上升100m，氣溫約下降0.65C2大氣密度和水汽隨高度迅速遞減3有強烈的垂直運動：對流和湍流4氣象要素的水平分布很不均勻?垂直氣壓和溫度變化氣壓隨高度升高而減小，氣壓隨高度減小的速率隨高度的增加而變小，愈到高空，氣壓降低的速度愈慢。因為空氣的密度隨高度而減小.對流層內氣溫隨高度增加而降低;平流層內溫度隋高度增大而增加.6、改變大氣成分對氣候的影響大氣的化學組成和成分濃度將直接引起地表溫度和大氣溫度結構的變化，并通過動力過程進一步引起其他氣候因子的變化。主要表現為增加大氣中的二氧化碳、甲烷、氧化亞氮水汽等成分。大氣化學組成的這種變化主要表現為溫室效應，引起全球尺度的氣候變暖。第二章大氣輻射學1輻射的概念：輻射是能量的一種形式，物質以電磁波的形式放射能量，稱為輻射。宇宙中的任何物質，只要它的溫度高于絕對零度，都能放射輻射。2大氣對太陽輻射的吸收：大氣中吸收太陽輻射的主要成分是02,03和H2O,其次是CO2、CH4、N20等，其它成分吸收很小大氣對太陽輻射吸收的基本特征：大氣對太陽輻射的吸收具有明顯的選擇性大氣對太陽輻射的吸收帶都位于太陽輻射光譜兩端能量較小的區域，對可見光的吸收很小在紅外區域有很多很強的吸收帶第四章云、霧和降水1、云（1）云的概念：云是懸浮在大氣中的小水滴、過冷水滴、或冰晶微粒或二者混合的可見聚合物；有時也包含一些較大的雨滴及冰、雪粒；底部不接觸地面。（2）云的分類：按云的外形特征、結構特點和云底高度，將云分為三族（低云族，中云族，高云族）、十屬，二十九類。發生學分類：按云形成的物理過程和形態特征分為積狀云（積云，積雨云，卷云）層狀云（卷層云，高層云，雨層云，層云,）波狀云（卷積云，高積云，層積云）。（3）形成云的基本過程：概念：云的形成過程是空氣中的水汽由各種原因達到過飽和而發生凝結或凝華的過程。基本條件：（水汽要凝結成水滴或凝華成冰晶而形成云，必須具備兩個基本條件，一是要有水汽凝結核，二是要有水汽過飽和，大氣中一般不缺乏凝結核，因此，形成云的最關鍵問題，還在于應有水汽的過飽和），一般來說，空氣中水汽達到過飽和的方式主要有三種：①在空氣中水汽含量不變的情況下，空氣降溫冷卻；②在空氣溫度不變的情況下，增加水汽含量；③既增加水汽，又降低溫度。三種云的形成過程：①積狀云：在不穩定層結的空氣中，由于熱力或動力原因而產生對流作用所形成的云。②層狀云：由穩定氣層大范圍緩慢斜升形成的均勻幕狀的云幕。③波狀云：主要由逆溫層上下有風的切變（或密度大不連續層）形成波動造成的，在波動層內，若水汽充足，波峰處因空氣上升冷卻凝結成云，波谷處因空氣下沉增溫無云形成或使云蒸發變薄，形成波浪排列的云條或云層。2、霧霧的分類：氣團霧和鋒面霧氣團霧：冷卻霧（根據冷卻原因不同又分為輻射霧、平流霧、上坡霧）蒸發霧，地方性霧；鋒面霧：鋒前霧，鋒際霧，鋒后霧霧的形成：輻射霧：地面輻射冷卻使得貼地層氣層變冷而形成的霧。形成的有利條件：1）晴朗的夜間，有強烈的地面有效輻射；2）貼地層水汽含量充沛；3）低層有微風和一定強度的湍流；4）有穩定的溫度層結。平流霧：由暖濕空氣平流到冷的下墊面上，經過冷卻而形成的霧。形成的有利條件：1）移動過來的空氣與下墊面之間存在較大的溫度差別；2）移到冷下墊面的空氣水汽含量多，相對濕度大；3）風速適中；4）層結比較穩定。上坡霧：空氣沿山坡上升，由于絕熱冷卻而形成的霧。蒸發霧：冷空氣流經暖水面上，由于暖水面的蒸發，使冷空氣達到飽和、產生凝結而形成的霧。3、云霧的形成過程（云滴、冰晶的形成和生長）（1）云滴冰晶的形成：云霧的形成過程實質是水汽轉變為水滴或冰晶的相變過程，即新相形成和增大的過程；新相形成時，必須先產生新相的初始胚胎，這種初始胚胎的產生過程為核化過程；分為同質核化和異質核化。（2）云滴的（凝結增長）：當大氣中的水汽在凝結核上凝結，形成胚滴以后，如果環境水汽壓仍大于胚滴表面的平衡水汽壓時，胚滴就能繼續因水汽凝結而增長。4、降水（1）云滴增長的基本途徑：1）水汽的凝結增長，由于凝結增長隨著云滴半徑的增大而減小，只能在云滴增長的前期起作用。2）大小云滴之間的碰并（增長）過程，包括布朗運動碰并，電力碰并，湍流碰并和重力碰并。（對于云滴增長為云滴，最重要的過程是重力碰并）（2）暖云和冷云降水的概念：暖云（*百度）云頂溫度高于凍結溫度，而且由水滴構成的云稱為“暖云”我國南方夏季的濃積云層積云多屬于這種云。冷云降水（*）（3）冰晶效應：冰晶效應：由于同溫度下冰面飽和水汽壓小于水面飽和水汽壓，在三相共存的混合云中，當水汽接近水面飽和水汽壓時，對冰面已經是過飽和狀態，冰晶能很快增長。若云中沒有外來水分補充，則冰晶表面上有水汽不斷凝華，而水滴表面有水汽不斷蒸發，直至液態水完全耗盡為止。這種水分從大量過冷水滴中不斷轉移至少數冰晶上去的效應稱為冰晶效應。5、人工影響天氣（影響暖云降水的原理）影響暖云降水的原理：基本原理是撒入大水滴或吸濕性核，改變云滴譜分布的均勻性，破環其穩定狀態，促使碰并過程的進行，導致降水的形成。第五章大氣化學與大氣污染1、控制大氣化學成分的關鍵過程：1）地表源排放2）在大氣中輸送3）化學轉化4）由大氣中清除2、對流層臭氧1）對流層臭氧的形成機制：對流層O3主要來自光化學反應生成和平流層O3的向下輸送。對流層中的NO2能吸收290—700nm太陽光發生光解反應，快速生成NO和O（3P）原子，O（3P）原子立即與大氣中的氧分子反應，形成O3，同時，O3也能快速氧化NO生成NO2和O2。如果對流層的空氣十分清潔,（1）?（3）反應只是完成一次循環而已，臭氧既沒有增加也沒有減少。然而，如果對流層中存在VOCs，就會破壞其中一個條件或者反應通道，使NO2不斷增加，NO不斷減少，O3的濃度不斷增加。按順序分別為反應（1）、（2）、（3）2）危害：對流層臭氧，重要的大氣污染物，高濃度的臭氧將危害人體健康3、氣溶膠（PM2.5的概念，來源，組成）1）PM2.5的概念：PM2.5是指大氣中直徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。2）來源：大氣顆粒物可分為天然源和人為源兩類。按顆粒物形成機制，又可分為一次顆粒物和二次顆粒物。一次顆粒物