气象学考试答案

第一章 引论

1. 气候与天气的不同有哪些？

天气：一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合称为天气。

气候：一个地方多年间发生的天气状态，既包括平均状态又包括极端状态。 2. 大气垂直分层的依据是什么？各层的主要特点有哪些？ 大气垂直分层依据：大气温度铅直分布，扰动分布，电离现象等。 各层特点：

对流层：气温随高度升高而降低。上升100m降低0.65度。 空气具有强烈的对流运动。 温度和湿度水平分布不均。

平流层：平流层下层，气温随高度不变或略有上升；25-30km，气温升高较快；平流层顶，气温约升至-3~-17

度。

空气铅直运动远比对流层弱，以水平运动为主。 气流平稳，天气晴好，适宜飞机飞行。 水汽、尘埃含量极少，基本无云。 中间层：气温随高度又迅速降低。 出现铅直运动。 顶部逆温。

热成层：（热层、暖层、电离层） 空气稀薄

空气处于高度电离状态 随高度增加气温迅速升高。 极光现象

外层：温度高，空气粒子运动速度很快。

地球引力小，因而大气质点不断向星际空间散逸。

3. 气温直减率的定义。气温直减率大于零、小于零、等于零分别表示什么？ 气温垂直递减率：在垂直方向每变化100M气温的变化值。 气温直减率大于零，气温随高度增加而降低。

气温直减率小于零，气温随高度增加而增高。这时称为逆温层。 气温直减率等于零，气温不随高度变化。这时称为等温层。 4. 名词解释

饱和水汽压：在一定温度下，空气中水汽达到最大含量时的水汽压力。 相对湿度：空气中实际水汽压与同温下饱和水汽压的百分比。

露点：当空气中水汽含量不变时，且气压一定时，使气温降低到达水汽饱和时的温度。 饱和差：在某一温度下空气的饱和水汽压与空气中实际水汽压之差。

云：悬浮在大气中的小水滴、冰晶，或两者混合组成的可见聚集体，底部不与地面相接，并有一定厚度。 降水：地面从大气中获得的水汽凝结物，总称为降水。 5. 饱和水汽压和温度、相对湿度有何关系？

在气压一定的条件下，饱和水汽压是随温度升高而很快增大的；

当空气饱和时：U=100%； 未饱和时： U<100%； 过饱和时： U>100% 6. 如何用饱和差、露点温度来判断空气距离饱和的程度？ d=ew-e d>0未饱和 d=0已饱和 d<0过饱和 t>td未饱和 t=td已饱和 t

7. 已知气温和相对湿度后，如何得出饱和水汽压、水汽压、饱和差、露点温度。

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气象学复习提纲 —— 林学09-1班

详见课本P8-9 公式1-4 1-5 1-8

露点温度：第二章 第三章

1、名词解释：太阳常数、大气透明度（P）、太阳高度、太阳直接辐射、大气逆辐射、大气之窗。 太阳常数：在日地平均距离条件下，地球大气上界垂直于太阳光线的面上所接受到的太阳辐射通量密度，称为太阳常数，以S0表示。

大气透明度：当太阳在天顶时，即m=1时，到达地面与太阳光直射面上的太阳辐射通量密度S与大气上界太阳常数S0之比，可表示为：P=S/S0

太阳高度：是太阳高度角的简称。太阳高度是太阳光线和观测点地平线间的夹角，以h表示。 太阳直接辐射：太阳以平行光方式投射到与光线相垂直的面上的辐射，称为太阳直接辐射。 大气逆辐射：大气辐射朝向四方，其中向下的部分，称为大气逆辐射。

大气之窗：地球辐射中波长为8.5-11微米波段的辐射几乎没有为大气所吸收而能全部透过并进入太空,像大气为这个波段长开了一个窗子,故名为\大气之窗\。

2、为什么地面和大气的辐射是长波辐射？为什么说地面辐射是大气的主要能量来源？

（1）长波辐射是波长大于4μm的辐射。由于地面和大气的温度（变化与200—300k）远比太阳温度低，所以地面和大气发射能量的绝大部分（99%）是波长4—40μm范围内的长波辐射。 （2）①对流层大气能吸收的太阳辐射是很少的。

太阳辐射有各种波段，主要集中在紫外线、可见光、红外线，其中被对流层水汽二氧化碳吸收的红外线的辐射能力较弱，紫外、可见的辐射能力较强，但是紫外线大部分被平流层的臭氧吸收，而辐射能力较强的可见光基本能透过大气直接射向地面，使地表增温。

②地面辐射主要是长波辐射，大部分被对流层大气吸收，使大气增温。 所以说地面辐射是对流层大气的直接热源。

3、太阳高度角的计算公式中都包括哪些要素？如何计算到达地面的直接辐射、总辐射、反射率、大气透明度、地面吸收的总辐射？

太阳高度角的计算公式如下：sinh=sinφ〃sinδ+cosφ〃cosδ〃cosω φ是维度，δ是赤纬（太阳倾角或日偏角），ω是时角。 Sb=So〃pm〃cosz St=Sb+Sd-Sr r=Sr/St P=S/So St=Sb+Sd-Sr

直接辐射：设投射到水平面上的辐射通量密度为Sb ，面积为M′；投射于太阳光线垂直面上的太阳直接辐射通量密度为S，面积为M。 两面上的太阳辐射能相等，则： Sb ?M′=S ?M S/Sb=AC/AB=sinh Sb =S?sinh=Pm ?S0 ?Sinh

式中：S0是太阳常数1367W/m2，h是太阳高度角，p是大气透明系数，m是大气质量数。 总辐射：直接辐射与散射辐射之和称为总辐射。

反射率：反射率(albedo)：指某一表面上的反射辐射与投射到该表面的总辐射之比值。

大气透明度：指当太阳在天顶时，即m=1时，到达地面与太阳光垂直面上的太阳辐射通量密度S和大气上

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界太阳常数S0之比。

地面吸收的总辐射：地面温度为15℃，以δ＝0.9，为常数，则可得出地面的辐射能为： Eg＝0.9×5.67×10-8×（288）4 ＝346.7W/㎡ λm＝C/T=2896/288≈10μm C＝2896K 4、影响直接辐、射散射辐射的因子有哪些？

散射辐射的因子：1）太阳高度角 2）大气透明度 3）海拔高度

影响直接辐射：太阳直接辐射的强弱和许多因子有关，其中最主要的有两个：太阳高度角和大气透明度 。 5、到达地面的太阳总辐射由哪两部分组成？试比较二者的异同。

直接辐射与散射辐射之和称为总辐射。

太阳以平行光线的形式，投射到地面上的那一部分辐射能，称为直接辐射。 大气对太阳辐射有散射作用，其中散射向地面的那部分称为散射辐射。 到达地面的太阳辐射能，由太阳直接辐射和散射辐射两部分组成。

太阳直接辐射 太阳以平行光方式投射到与光线相垂直的面上的辐射 与云层厚度成负相关， 与海拔高度成正相关 直接辐射表 漫射辐射 来自整个天穹向下的散射辐射和反射的太阳辐射之和 定义 影响因子 测量仪器 于云量成正相关 天空辐射表加挡板 6、什么叫地面有效辐射？地面有效辐射的概念和公式。有哪些影响因子？

地面有效辐射是地面发射的长波辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，以Ln表示，有 Ln=Lo—La 式中L0、ε、T分别为地面辐射能力、地面相对辐射能力、地面温度。 影响因子：

地面温度、空气湿度、空气温度和云况

1）地面温度越高，有效辐射越大；反之，有效辐射则减小； 2）空气湿度越大，有效辐射越小；

3）云层越低，云量越多，则有效辐射越小 ；

4）海拔高的地方有效辐射大；有逆温时有效辐射小，甚至可出现负值。

? 湿热＜干冷，云覆盖＜晴朗天空，空气混浊＜空气干洁。 地面有效辐射的大小随地面温度、气温、空气湿度以及云的状况而变化。 7.地面净辐射的概念，地面净辐射的公式和各项的意义。

单位时间，单位面积的水平地表面吸收的辐射能与损失的辐射能之差，称为地面积辐射（B） B=(Sb+Sd)〃（1-r）-Ln或B= Sb+Sd-Sr- Lo+La

其中Sb代表太阳直接辐射通量密度，Sd代表漫射辐射通量密度，r是反射率，Sr地面反射的太阳直接辐射通量密度，Ln是地面有效辐射（地面发射的长波辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即Lo-La）。 8.土壤温度的铅直变化类型有哪些？画图并说明。

有两种基本型和两种过度型，基本型是日射型和辐射型，过渡型是早上过渡型和傍晚过渡型。如图

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9.写出地面（土壤）热量平衡方程和解释各项的意义。

B=∠E+P-Qs ，式中B为净辐射，P感热通量，∠E为潜热通量，E为蒸发或凝结量，∠为蒸发或凝结消耗量，约等于2.5×106J/kg，Qs为土壤热通量。

10.逆温的定义。常见的逆温有哪几种？辐射逆温形成的条件是什么？

在一定条件下（气温直减率为负时），对流层中也会出现气温随高度增加而升高的现象，这称为逆温； 常见的逆温主要有辐射逆温和平流逆温两种（其余还包括下沉逆温、湍流逆温、锋面逆温）；

辐射逆温形成的条件是晴朗、微风、无云或云层很薄很高，使地面失去保温层，散热快又多，因而降温激烈，微风有助逆温层向上扩散，但风速＜2-3m/s，如风大，上下层空气间的湍流交换加强，热量下传，不利于逆温层的形成。

11.什么叫土壤日较差、气温日较差？影响土壤日较差、气温日较差的因子有哪些？

一日中，同一地方的土壤的最高温度与最低温度之差称为土壤日较差，同样，一日中，同一地方的最高气温与最低气温之差称为气温日较差；影响土壤日较差的因子有地面热收支状况和土壤热特性、纬度（低纬度大于高纬度）、季节（夏季大于冬季）、地表面状况、天气状况，影响气温日较差的因子有纬度（低纬度大于高纬度）、季节（夏季大于冬季）、地表面性质、天气状况、高度。

12.生物学下限温度、活动温度、活动积温、有效积温的定义。如何计算活动积温和有效积温？ 植物有效生长的下限温度称为生物学零度，又称为生物学下限温度；高于生物学下限温度的温度成为活动温度；活动积温是作物或林木某一生长发育期或整个生长发育期内全部活动温度的总和；有效积温是作物或林木某一生长发育期或整个生长发育期内全部有效温度的总和。活动积温：

y=∑ti≥B

y为活动积温，ti≥B为活动温度，为该生长发育期始日到终日（1-n）之和 有效积温： X=∑(ti≥B-B) 式中，X为有效积温，ti≥B-B为有效温度。 第四章 大气中的水分

1、 影响蒸发的气象因子有哪些？道尔顿定律。蒸散的概念是什么？

温度、风速、气压；在有植被的地方，既有土壤蒸发及植物表面截持水分的蒸发，又有植物蒸腾，蒸发与蒸腾之和，称为蒸散。

2、 水汽压和相对湿度随时间的变化特点是什么？

水汽压的日变化：在空气乱流交换不十分旺盛的地区和季节，水汽压与气温成正相关，出现于气温日变化一致的单波型日变化，最大值出现在14-15时，最小值出现在日出前后；在空气乱流交换比较旺盛的地区和季节，出现了一天中有两个高值和两个低值的双波型日变化曲线，两个高值分别出现在8-9时和20-21时，两个低值分别出现在日出前后和14-15时。

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水汽压年变化：一般与气温年变一致，一年中有一个最高值和一个最低值，分别出现在7月和1月。 相对湿度随气温升高而减小，一天中，相对湿度最大值出现在清晨温度最低时刻，最小值出现在午后温度最高时刻。一年中，最大值出现在冬季，最小值出现在夏季。 3、 大气中水汽的凝结条件是什么？其达到凝结的途径有哪些？

两个条件，即空气中的水汽达到饱和或过饱和，同时还需要有水汽凝结核的存在；四个途径，即辐射冷却、绝垫冷却、接触冷却和混合冷却。

4、 云露霜雾分别是在哪些冷却方式下产生的？

云：绝垫冷却 露：辐射冷却 霜：辐射冷却 雾：辐射冷却和接触冷却 5、 辐射雾、平流雾的定义和形成条件有哪些？

辐射雾是由于夜间地面辐射冷却，导致接近地面的空气层冷却降温而形成的雾，其形成条件与形成辐射逆温的条件基本相同。

平流雾是暖湿空气移动到冷下垫面上而形成的雾，其形成条件是一天中任何时间，只要有暖湿空气移动到冷下垫面，平流雾就可持久不散。

6、 根据上升运动的特点，云可分为哪几类型？ 云可分为高云族，中云族，低云族。

7、 降水量、降水强度、降水相对变率、降水绝对变率的定义。降水相对变率和绝对变率分别可用来表示

什么？

降水量是白天空降落到地面上的液态降水或融化后的固态降水，未经蒸发，渗透和流失而聚积在水平面上的水层深度。

降水强度是指单位时间内的降水量。

降水绝对变率是某一时期的实际降水量与多年同期平均降水量之差，可表示降水量的变动程度。 降水相对变率是降水绝对变率与多年同期平均降水量的百分比，可表示某地降水量的可靠程度有多大。 8、 形成降水的原因有哪四种？

地形抬升作用，热对流作用，气旋活动，台风活动。 第五章 大气的运动 1. 名词解释

低压：是中心气压低，向四周气压逐渐升高的闭合等压区，其对应的空间等压面是下凹的，形如盆地。 低压槽：是从低压区中延伸出来的狭长区域，或一组不闭合的等压线向气压高的一方突出的部分。 高压：是中心气压高，而四周气压逐渐降低的闭合等压线区。其对应的空间等压面是向上凸起的，形如山丘。

高压脊：是从高压区延伸出来的狭长区域，或一组不闭合的等压线向气压低的一方突出的部分。 鞍行气压场：相对的两个高压和两个低压组成的中间区域。其空间等压面形如马鞍。 大气活动中心：指影响大范围天气变化和气候变化的常年性或季节性的稳定的高、低压系统。 2. 水平方向上，作用于空气的力有哪些？这些力的定义有哪些？每个力在什么情况下才起作用？ 有水平气压梯度力、地球自转偏向力、惯性离心力、摩擦力。 水平气压梯度力：由于气压在水平方向上分布不均而产生的力。

地转偏向力：因地球的自转而使空气运动方向发生改变的力叫地转偏向力。

惯性离心力：当空气做曲线运动时，在曲线轨道上运动的质点，时刻受到一个离开曲率中心向外的力叫惯性离心力。

摩擦力：空气运动时，空气与地面或空气与空气相互摩擦产生的力叫摩擦力。 3. 简述地转偏向力的性质。

1.水平地转偏向力的方向与空气的运动方向相垂直，在运动方向上无分量，因此只改变运动方向，不能改变运动速度。

2.水平地转偏向力只有在空气相对于地面有运动的时候产生，当风速为零时，空气不受地转偏向力。

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