1/1氣象學第一二章復習資料

第一章大氣

一、大氣組成

主要是干潔大氣、水汽、氣溶膠粒子。

1、干潔大氣:

干潔大氣中對人類影響較大的成分是N2，O2，O3和CO2。

（1）N2和O2:它們是大氣的主要組成部分，但N2利用率低。O2是維持人類及動植物生命活動的氣體。

（2）O3:含量很低，集中在20-25km的高空，形成臭氧層。可強烈吸收對生物有害的紫外線。

(3)CO2：是植物生命活動離不了的氣體，可吸收地面輻射，對氣溫影響較大。

2、水汽：主要集中在低層大氣中。低緯度地區多于高緯度地區；下層多于上層；夏季多于冬季。含量很少，但是天氣變化的重要角色，云、霧、雨、雪的形成都與之有關。

3、氣溶膠粒子：懸浮于空氣中的固體粒子。包括水滴、冰晶、煙粒、塵埃等。

可充當水汽凝結物，利于云、雨的形成；還可以吸收一部分輻射，對地溫、氣溫有一定影響。

二、大氣垂直結構

從下到上有五層：對流層、平流層、中間層、熱層、外大氣層（散逸層）。

大氣底界：即地球的表面。

大氣上界：即大氣的頂界。

有2種劃分方法：根據極光出現的高度估計，在1000—1100km；據人造衛星探測，約在3000km。

（一）對流層

是靠近地表的大氣最低層。其厚度隨緯度和季節的不同而有變化：低緯度平均為17～18km，中緯度地區為10～12km，高緯度只有8～9km。夏季厚、冬季薄。

特點：

（1）氣溫隨高度升高而降低。垂直遞減率為：r=℃/100m。

（2）空氣具有強烈的對流運動。易形成云和降水（雨、雪等）。

（3）溫度、濕度等氣象要素水平分布不均勻。主要是受地形影響所致。

（二）平流層

從對流層頂到55km的氣層。主要特點：

1、垂直氣流顯著減弱，氣流多呈水平運動，故叫平流層。

2、集中了大氣中大部分O3

3、下部氣溫隨高度變化小，上部氣溫隨高度升高而顯著增加。

4、水汽和塵埃很少，大氣能見度好。適合飛機航行。

（三）中間層

從平流層頂到距地面85km的高度。

主要特點：

1、溫度隨高度升高而迅速降低，其頂部可下降到-83℃。

2、氣流有強烈的垂直運動，故又稱高空對流層。

（四）熱層（暖層）

從中間層頂到距地面約700km的氣層。

特點：

1、氣溫隨高度升高而迅速升高（因吸收短波紫外線）。

2、空氣分子處于高度電離狀態。

（五）外大氣層（散逸層）

從熱層頂以上的大氣層。

特點：受地球引力小，高速空氣分子常逃到太空，宇宙空間粒子也常進入該層。

第二章輻射

1輻射的基本知識

一、概念

輻射：物體以電磁波或粒子的形式向外放射能量的現象。

通過輻射傳遞的能量叫輻射能。

輻射通量密度（輻照度）：單位時間、單位面積上發射或吸收的輻射能量。單位：W/m（瓦/米）

二、輻射光譜

氣象學研究的輻射波譜范圍是～120μm,

太陽輻射波長范圍在～4μm，地面和大氣輻射波長在3～120μm，因此常把太陽輻射稱為短波輻射，地球和大氣輻射稱為長波輻射，以4μm為分界線。

輻射的傳播不需要中間介質。

三、基本定律

1、斯蒂芬-波爾茲曼定律E）與其表面絕對溫度（T）的四次方成正比。E=TE=T4是斯蒂芬-波爾茲曼常數黑體：將投射到其表面上各種波長輻射能全部吸收的物體。4?是灰體常數，在～之間。

兩個公式都表明：物體溫度越高，其輻射強度越強。

2、維恩位移定律

黑體輻射光譜的極大值所對應的波長λ與其絕對溫度T成反比。

λ=C/TC為常數，是2897。

表明：物體溫度越高，它所輻射的具有最大能量的波長越短。maxmax

2太陽輻射

一、太陽輻射光譜和太陽常數

1、太陽輻射光譜

(1)定義：太陽輻射能隨波長的分布。

2、太陽常數

當日地處于平均距離時，在被照亮的半個地球的大氣上界，垂直于太陽光線，每秒每平方米的面積上，獲得的太陽輻射能量叫太陽常數。

世界氣象組織推薦取值

二、太陽輻射在大氣中的減弱

1、吸收作用

太陽輻射被大氣吸收變為熱能。

2、散射作用

（1）分子散射

空氣分子和直徑1，m大小僅表示太陽傾斜入射時大氣光學路徑為垂直入射時的倍數。?太陽高度角越大，大氣量越小。

直接輻射Rsb隨大氣質量數的增大而減小。

（3）大氣透明系數a

定義：太陽光通過一個大氣量后的輻射度與通過前的輻射度之比。

一般a1000nm

?可轉化為熱能，影響植物體溫和蒸騰作用，不參與光化學反應過程。

（2）1000-720nm

?700-800nm近紅外光對植物光周期及種子形成有重要作用，并控制開花與果實顏色。

?一般紅外線的熱效應使植物體溫升高，促進植物的蒸騰及物質運輸；外界溫度越低，紅外線熱效應越大。?因此高原地區葉子溫度高于氣溫3-5℃，可以補償高原地區氣溫低這個不利因素。

2、可見光輻射

（3）720-610nμm

紅橙光，被葉綠素強烈吸收，光合作用最強。表現出強的光周期作用。

（4）610-510nm

綠光，葉片吸收很少，是弱活性帶。

（5）510-400nm

藍紫光，被葉綠素強烈吸收，表現出次強的光合作用和成形作用。

3、紫外輻射

（6）400-320nm

起成形及著色作用，使顏色變深，葉片變厚等。

（7）320-290nm

對多數植物有害，可消毒土壤。

（8）λ12－14h）白晝條件下，才能進入開花結實的植物。

例如：小麥、大麥、馬鈴薯、甜菜、豌豆、洋蔥