大氣物理學復習資料

大氣物理學復習資料第一局部名詞解釋

第一章大氣概述

1、干潔大氣：通常把除水汽以外的純潔大氣稱為干結大氣，也稱干空氣。

2、氣溶膠：大氣中懸浮著的各種固體和液體粒子。

3、氣團：水平方向上物理屬性比擬均勻的巨大空氣塊。

4、氣團變性：當氣團移到新的下墊面時，它的性質會逐漸發生變化，在新的物理過程中獲得新的性質。

5、鋒：冷暖性質不同的兩種氣團相對運動時，在其交界面處出現一個氣象要素〔溫度、濕

度、風向、風速等〕發生劇烈改變的過渡帶稱為鋒。

6、冷鋒：鋒面在移動過程中，冷氣團起主導作用，推動鋒面向暖氣團一側移動。

7、暖鋒：鋒面在移動過程中，暖氣團起主導作用，推動鋒面向冷氣團一側移動。

8、準靜止鋒：冷暖氣團勢力相當，鋒面很少移動，有時冷氣團占主導地位，有時暖氣團占

主導地位，使鋒面處于來回擺動狀態。

9、錮囚鋒：當三種冷暖性質不同的氣團〔如暖氣團、較冷氣團、更冷氣團〕相遇時，可以產生兩個鋒

面，前面是暖鋒，后面是冷鋒，如果冷鋒移動速度快，追上前方的暖鋒，或兩條冷鋒迎面相遇，

并逐漸合并起來，使地面完全被冷氣團所占據，原來的暖氣團被迫

抬離地面，錮囚到高空，這種由兩條鋒相遇合并所形成的鋒稱為錮囚鋒。

10、氣溫垂直遞減率：在垂直方向上每變化100米，氣溫的變化值，并以溫度隨高度的升高而降低為正

值。

11、氣溫T:表示空氣冷熱程度的物理量。

12、混合比r：一定體積空氣中，所含水汽質量和干空氣質量之比。vd

r=m/m

13、比濕q：一定體積空氣中，所含水汽質量與濕空氣質量之比。vvd

14、水汽壓e：大氣中水汽的分壓強稱為水氣壓。

15、飽和水汽壓es：某一溫度下，空氣中的水汽到達飽和時所具有的水汽壓。

16、水汽密度〔即絕對濕度〕pv:單位體積濕空氣中含有的水汽質量。

17、相對濕度Uw：在一定的溫度和壓強下，水汽和飽和水汽的摩爾分數之比稱為水面的相

對濕度。

18、露點td：濕空氣中水汽含量和氣壓不變的條件下，氣溫降到對水面而言到達飽和時的溫

度。

q=m/(m+m)

19、風：指空氣相對于地面的水平運動。

20、云：懸浮在大氣中的小水滴或冰晶微粒，或兩者混合的可見聚合體，有時也包含一些較

大的雨滴、冰晶或雪粒，它底部不接觸地面，有一定的厚度。

21、降水：指從云中降落到地面的液態或固態水。

22、降水量：是指從天空降落到地面上的液態或固態〔經融化后〕的降水，未經蒸發、滲透、

流失而積聚到水平面上的水層深度，它以mm為單位。

23、氣象能見距：指視力正常的人，在當時的天氣條件下，能從天空背景中看到和識別出目標物〔黑色、

大小適度〕的最大水平距離。能見距的記錄以km單位。

24、能見度：透過大氣能分辨遠處目標物的程度，分為10個等級

25、虛溫Tv：同一壓強下，干空氣密度等于濕空氣密度時，干空氣應具有的溫度。

第二章大氣壓力

1、大氣壓強或氣壓：物體外表單位面積所受的大氣分子的壓力稱為大氣壓強或氣壓。

2、大氣流體靜力平衡：大氣處于靜止時垂直氣壓梯度力和重力相平衡。

3、重力位勢：單位質量的空氣通過任意路徑由海平面上升到某一高度時克服重力所作的

功。

4、大氣標高：氣壓、密度隨高度的變化趨勢。氣壓標高：指使氣壓減少到初始氣壓1/e倍

時所需要的高度增量。

5、等溫大氣：大氣層的虛溫〔或溫度〕不隨高度變化，稱為等溫大氣。

6、多元大氣：指氣溫〔或虛溫〕是高度的線性函數的大氣層。

7、均質大氣：大氣密度不隨高度變化，而是整層都保持其海平面值的等密度大氣模式，稱

為均質大氣。

8、標準大氣：就是能夠粗略地反映出周年、中緯度狀況的，得到國際上成認的，假定的大氣溫度、壓

力和密度的垂直分布。它的典型用途是作為壓力高度計校準、飛機性能計算、

飛機和火箭設計、彈道制表和氣象制圖的基準，假定空氣服從使溫度、壓力和密度與位

勢發生關系的理想氣體定律和流體靜力學方程，在一個時期內，只能規定一個標準大氣,

這個標準大氣，除相隔多年做修正外，不允許經常變動。

第三章大氣熱力學根底

1、干絕熱過程：在絕熱過程中，氣塊內的水汽始終未到達飽和，沒有相變發生的過程。

2、位溫：就是把空氣塊干絕熱膨脹或壓縮到標準氣壓〔常取1000hpa〕時應有的溫度。

3、抬升凝結高度：濕空氣塊因絕熱抬升而到達飽和的高度稱為抬升凝結高度。

4、濕絕熱過程：未飽和濕空氣干絕熱上升到達凝結高度以后，假設在上升過程中是絕熱的，

全部凝結水都保存在氣塊內，當氣塊下沉時凝結的水分又會蒸發，仍然沿著絕熱過程回到原來的狀

態，這個過程是可逆的。

5、假絕熱過程：如果在飽和氣塊上升過程中，凝結物一旦形成便全部從氣塊中降落，并帶走一些熱量

〔不過此熱量極少〕，在氣塊下沉時必然會沿著干絕熱過程變化，無法再回到原來的狀態，這是一

個開放系的不可逆過程，嚴格來說也不是絕熱的。

6、焚風：氣流過山后形成的干而暖的地方性風。

7、〔掌握焚風形成原理，教材P139最后一段〕

8、大氣層結：一個地區上空大氣溫度和濕度的垂直分布。

9、路徑曲線〔狀態曲線〕：空氣塊溫度隨氣壓〔或高度〕的變化曲線。

10、相當溫度Te：系統經等壓絕熱蒸發過程成為濕空氣［p,T,r〕以前，絕對枯燥的空氣所應具有的溫

度。是這個等壓絕熱蒸發過程中可能有過的最高溫度。

11、濕球溫度：在等壓絕熱過程中，系統內的液態水蒸發使空氣降溫而到達飽和時空氣所具有的溫度，

是這個過程中最低的溫度。

12、假濕球溫度：空氣由原來的狀態沿干絕熱線上升，到達抬升凝結高度后再沿假絕熱線下

降到原來的氣壓處，這時的溫度。

13、假濕球位溫：將假濕球溫度沿假絕熱線降到1000hpa處所具有的溫度。

14、假相當位溫：氣塊沿干絕熱線上升，到達抬升凝結高度后按假絕熱線上升，直到所有水

汽耗盡，再沿該假絕熱線的漸近線一一干絕熱線下降到1000hpa處所應具有的溫度。

15、假相當溫度：令氣塊干絕熱上升，到達凝結高度后又按假絕熱過程上升，直到所有水汽

耗盡，再沿干絕熱過程下降到原來氣壓處所應有的溫度。

16、靜力穩定度〔也稱層結穩定度〕：層結大氣所具有的影響空氣團塊垂直運動的特性。

第四章大氣動力學

1、氣壓梯度力：單位質量的空氣在氣壓場中由于氣壓分布不均而受到的力。

2、地轉偏向力：因地球自轉而使空氣質點運動方向發生改變的現象。

3、慣性離心力：是物體做曲線運動時產生的，由運動軌跡的曲率中心沿曲率半徑向外的作

用在物體上的力。

4、摩擦力：兩個相互接觸的物體再做相對運動時，接觸面之間產生的一種阻礙相對運動的

力。

5、內摩擦力：氣層之間產生的一種牽制力，它通過湍流交換作用使空氣流速發生改變，也

稱湍流摩擦力。

6、外摩擦力：下墊面對空氣運動的阻力，方向與空氣運動方向相反。大小與空氣運動的速度和摩擦力

系數成正比。

7、熱雷雨：指氣團內因下墊面〔森林、沙地、湖泊等〕受熱不均勻，由熱力抬升作用形成

的雷雨。

8、地轉風：在自由大氣中，平直等壓線情況下，水平氣壓梯度力與地轉偏向力到達平衡時，空氣的等

速直線水平運動。

9、梯度風：在自由大氣中，不計摩擦力的影響，水平氣壓梯度力、水平地轉偏向力及慣性

離心力，三里到達平衡時，空氣的等速水平的圓周運動。

10、旋轉風：在忽略科氏力的情況下，〔當大氣梯度力大，慣性離心力大〔旋轉半徑小〕〕，

對于自由大氣中的勻速曲線運動水平氣壓梯度力與離心力二者的平衡稱為旋轉平衡，相

應的空氣運動稱旋轉風。或旋衡風。

11、熱成風：地轉風在鉛直方向上的速度矢量差。

第二局部章末小結

第一章小結

1、大氣演化的三個階段及各自組分

1〕干結大氣的的定義及組成成分

2〕CO、臭氧的來源和作用

2

3〕氣溶膠的定義、來源、作用

2、大氣垂直分層〔成分、壓力、電離、溫度〕

1〕氣溫垂直遞減率丫的定義和計算

2〕氣團、氣團變性、鋒、冷鋒、暖鋒、準靜止鋒、錮囚鋒

3、溫濕參量定義及計算

風、云、降水量、氣象能見距的定義

4、能獨立推導濕空氣狀態方程。虛溫的概念、意義及相關計算

第二章小結

1、通常可認為大氣受到的重力和垂直方向的氣壓梯度力是平衡的，即處于靜力平衡狀態。

于是得到大氣靜力學方程

dp

dz

2、結合濕空氣狀態方程，可得到

壓高公式

__,1g.

z

、

0

PPexp(————dz)

0

RT

d°

」

3、將單位質量的單位質量物體通過任意路經徑從海平面上升到某一高度克服重力所做的功稱為重力位

勢，

z

dz

/kg

o

g

”

〕

將位勢高度代替幾何高度，那么壓高公式簡化成:

Z―r

〔gpm]

g

o

PPexp

21

gZ

。

2d

RT

dZv

1

Z

R

d

p

2

ZZTdInP

21v

d

g

oP

1

氣壓標高、密度標高與大氣標高

H(七)H(二)

p1

1

4、引入三種大氣模式，得到不同情況下大氣的壓強隨高度的分布。

〔1〕等溫大氣T=C

v

PP

乙乙■工

ZZRlnEHln-P

2idp

1

HgPB

Piexp21P

H

P

02

將T替換成tIn替換為1g得拉普拉斯壓高方程：

vv,

t..P

ZZ18410(1——)1g

2i

1

273.15F

2

它主要用于海平面氣壓的訂正。

壓高公式主要應用于幾方面：

(1)海平面氣壓訂正。

(2)氣壓測高。根據不同高度兩點的氣壓和它們之間的平均氣溫，來求兩點的高度差。比方，山頂、山腳

處的氣壓、氣溫即可求出山的高度。

(3)求氣層的平均氣溫〔壓高平均氣溫〕

'

PPexpdZ

21

曳發生^宜

PPexp

21

21

RTRT

dv

乙

v

Z2

第三章小結

1、討論大氣中的熱力過程時，以熱力學第一定律的數學形式為根本出發點，并討論了廣泛應用熱力學函

數嫡S、夕tH和吉布斯函數G。

掌握:熱力學第一定律在大氣中的應用形式，嫡、比嫡、崎、比崎、吉布斯函數、化學勢等的根本

表達形式和式中各項物理含義等嫡過程為絕熱可逆過程，等烙過程為絕熱等

。

壓過程。

2、空氣的多種熱力過程中，以干絕熱過程及濕絕熱過程〔可逆飽和絕熱過程〕最為重要，它們都是可逆

過程。在假絕熱過程中，凝結物一旦形成便完全降落，是不可逆的。空氣塊垂

直上升時，濕絕熱過程和假絕熱過程的減溫率差異很小，故常用假絕熱過程的垂直減溫率作

為濕絕熱減溫率。

〔1〕概念：干絕熱過程、濕絕熱過程、假絕熱過程、位溫、假相當位溫、焚風〔包括解釋原理〕

⑵W：泊松公式應用，位溫計算，位溫垂直分布與大氣垂直減溫率關系，抬升凝結高度計算，干濕絕熱

減溫率關系。

3、研究大氣熱力學問題常用圖解法。我國臺站上廣泛使用的是溫度對數壓力圖即埃瑪圖，它是用來分析

預報雷雨、冰雹、颶線等強對流天氣的一種根本圖表。各種圖解上都有等溫線、

等壓線、干絕熱線、濕〔假〕絕熱線及飽和等比濕線五組根本曲線。

〔1〕mt:埃瑪圖的構造，利用埃瑪圖確定比濕、飽和比濕、水汽壓、飽和水汽壓、抬升凝結高度、求

等壓面厚度和虛溫、位溫、假相當位溫等。

〔2〕概念：路徑曲線、層結曲線、相當溫度、濕球溫度、假濕球溫度、假濕球位溫、假相當溫度、假

相當位溫，各溫濕參量的大小關系和保守性。

4、處于靜力平衡的大氣層中，其溫度和濕度的垂直分布關系到對流運動是否開展，這種特性稱為大氣的

靜力穩定度。通常用“氣塊法根據其垂直位移時氣塊溫度的個別變化率和環境大氣的垂直減溫率判斷薄

氣層的穩定度，分為絕對穩定、絕對不穩定及條件不穩定三種形

O

對于厚氣層或整層大氣的穩定度，根據不穩定能量的大小和正負，可將氣層分成絕對不

穩定、絕對穩定和潛在不穩定〔包括真潛和假潛〕三種類型。有外力抬升時，真潛不穩定的氣層很快開

展成對流運動。

〔1〕ftt：氣塊法，靜力穩定度，自由對流高度、平衡高度、潛在不穩定、真潛、假潛、對流凝結高

度、CAPE、CIN

〔2〕薄層大氣靜力穩定度判據〔丫與匚X和節判據，。與年判據〕分為絕對穩定、

e

絕對不穩定及條件不穩定三種形態；厚氣層或整層大氣的穩定度〔不穩定能量判據〕分成絕

對不穩定、絕對穩定和潛在不穩定〔包括真潛和假潛〕三種類型；熱對流的預報；

5、影響氣層穩定度的因子很多，整層氣層的抬升和下沉，高空冷暖平流，垂直混合等作用都會使層結發

生變化，改變穩定度。

整層氣層的下沉伴隨水平輻散將會趨向于穩定或不穩定度有所增加；而整層氣層被抬升

時，假設氣層下濕上干那么下部先到達飽和，那么會趨于不穩定。這種原來穩定的氣層，由

于被抬升到凝結高度以上而變成不穩定，稱為對流性不穩定，它也是一種潛在的不穩定。假

設氣層上濕下干，那么會趨于穩定，稱為對流性穩定。

〔1〕對流性不穩定、對流性穩定、對流性中性

〔2〕對流性不穩定判據，下沉逆溫判據，整層氣層升降穩定度變化