气象学与气候学思考题知识分享.doc
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1、气象学与气候学思考题精品资料气象学与气候学思考题第一章 引论1气候系统气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈、和生物圈在内的,能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理体系。2大气圈可分为哪些层?对流层有何重要特征?大气圈可分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。对流层的特征:气温随高度的增加而降低。垂直对流运动显著。气象要素水平分布不均。3什么叫露点、降水、降水量?在空气中水汽含量不变,气压一定下,使空气冷却到饱和时的温度,称为露点温度,简称露点(Td)。其单位与气温相同。降水是指从天空降到地面的液态或固态水,包括雨、毛毛雨、雪、雨夹雪、霰、冰粒和冰雹等(但露不属于降水)。
2、降雨量是指降水落到地面后(固态降水则经融化后),未经蒸发、渗透、流失而在水边面上积聚的深度,降水量以毫米为单位。4写出干空气状态方程并阐明其意义。干空气状态方程为P=pRdT,其中第二章 大气的热能与温度1什么叫太阳常数?就日地平均距离来说,在大气上界,垂直于太阳光线的1cm2面积内,1分钟内获得的太阳辐射能量,称太阳常数,用I0表示,多取I0=1370W/m2.2什么叫太阳辐射光谱?其能量是如何分布的?太阳辐射中辐射能按波长分布,称为太阳辐射光谱。太阳辐射能量主要分布在在可见光区,占太阳辐射总量的50%,其次是红外区,占总能量的43%,而紫外区的太阳辐射能很少,只占总能量的7%。3大气对太阳
3、辐射的削弱方式有哪几种?为何雨后天晴时的天空特别蓝?大气对太阳辐射的削弱方式有吸收、散射、反射三种。雨后天晴时的天空特别蓝是因为空气中杂质、水汽等凝结物少,基本上是属于分子反射,而太阳辐射中青蓝色波长较短,容易被大气散射。4为何有云的夜晚气温比较高?有云的夜晚气温比较高是因为云能强烈吸收地面辐射并且能反射回地面,也就是大气的逆辐射,因此,当天空有云,特别是浓密的低云时,逆辐射就更强了。5写出泊淞方程,并说明其物理意义。泊淞方程: 物理意义:他更除了干绝热过程气块初态(P0,T0)和终态(P,T)之间的内在联系,即绝热变化时温度随气压变化的具体规律。6什么叫位温?将各层中的气块循着干绝热的程序订
4、正到一个标准高度1000hpa处,这时所具有的温度称为位温。7什么叫大气稳定度?如何判断?(1)大气稳定度是指气块受任意方向扰动后,返回或远离原来平衡位置的趋势和程度。(2)设周围空气的温度直减率为,上升空气快的干绝热直减率d或湿绝热直减率m。愈大,大气愈不稳定;愈小,大气愈稳定。当d时则相反,因而称为绝对不稳定。dm时对于作垂直运动的饱和空气来说,大气是处于不稳定状态的;对于作垂直运动的未饱和空气来说,大气又是处于稳定的状态的。这种情况称为条件性不稳定状态。8气温的日变化有何特点?为什么出现这样的特点?(1)近地层气温日变化特点:在晴朗的时候,在一日之内有一个最高值,一般出现在午后14时左右
5、,一个最低值,一般出现在日出前后。日较差的大小与纬度、季节和其他自然地理条件有关。(2)虽然一天中正午太阳辐射最强,但最高气温却在午后2点左右,是因为大气的热量主要来源于地面。地面一方面吸收太阳的短波辐射而得热,一方面又向大气输送热量而失热,若净得热量,则温度升高。若净失热量,则温度降低。这就是说地温的高低并不直接决定地面当时吸收太阳辐射的多少,而决定于地面存储热量的多少。早晨日出后随着太阳辐射的增强,地面净得热量,温度升高。此时地面放出的热量随温度的升到而增强,大气吸收了地面放出的热量,气温也跟着上升,到了正午太阳辐射达最强。正午以后,地面太阳辐射强度虽然开始减弱,但得到热量还是比失去的热量
6、多些,地面储存的热量仍在增加,所以低温继续升高,长波辐射继续加强,气温也随着不断升高。到午后一定时间,地面得到的热量因太阳辐射的进一步减弱而少于失去的热量,这时地温开始下降。所以气温最高值出现在午后14时左右,气温最低值出现在日出前后。9海平面气温分布有何特点?(1)在全球平均气温分布上,赤道地区气温高,向两极逐渐降低。(2)冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道,在海洋上大致凸向极低,而夏季相反。(3)最高温度带并不在赤道上,而是冬季在510N10逆温的形式主要有哪些过程?(1)逆温的形式主要有辐射逆温、湍流逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温。(2)由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温,称为辐射
7、逆温。由于低层空气的湍流混合而形成的逆温,称为湍流逆温。暖空气平流到冷的地面或冷的的水面上会发生接触冷却作用,愈近地表面的空气降温愈多,而上层空气受冷地表面的影响小,降温较少,于是产生逆温现象。这种因空气的平流而产生的逆温,称为平流逆温。因整层空气下沉而造成的逆温,称为下沉逆温。冷暖空气团相遇时,较轻的暖空气爬到冷空气上方,在界面附近也会出现逆温,称之为锋面逆温。第三章 大气中的水分1当云中出现冰水共存、大小水滴共存、溶液与水共存时,水汽如何转移?(1)当云中出现冰水共存时,如果当时的实际水汽压介于两者饱和水汽压之间,就会产生冰水之间的水汽转移。水滴会因不断蒸发而缩小,冰晶会因不断凝华而增大。
8、(2)当云中出现大小水滴共存时,如果实际水汽压介于大小水滴的饱和水汽压之间,就会发生水汽的蒸发现象。小水滴因蒸发而逐渐变小,大水滴因凝结而不断增大。(3)当云中出现溶液与水共存时,因溶液中溶质的存在是溶液内分子间的作用力大于纯水内分子间的作用力,使水分子脱离溶液面比脱离纯水面困难。所以在同一温度下,溶液面的饱和水汽压比纯水面要小,且溶液浓度愈高,饱和水汽压愈小。另水滴上的电荷对水滴表面上的饱和水汽压也有一定的影响。2什么叫霜冻?霜冻是指在农作物生长季节里,地面和植物表面温度下降到足以引起农作物遭受上海或者死亡的低温,有霜时农作物不一定遭受霜冻之苦,有霜冻时可以有霜出现,也可以没有霜出现。3辐射
9、雾或平流雾是如何形成的?(1)辐射雾是由于地面辐射冷却,使紧贴地面的空气层冷却而形成的雾。这种冷却作用可以逐渐波及到较高的气层。其形成的条件有:空气中有足够的水汽、天气晴朗少云、风力微弱(13m/s)、大气层结稳定。(2)平流雾是暖湿空气流经冷的下垫面而逐渐冷却形成的。其形成条件有:下垫面与暖湿空气的温差较大、暖湿空气的湿度大、适宜的风向(由暖向冷)和风速(27m/s)层结较稳定。4积状云、层状云、波状云是如何形成的?各包括哪些云属?主要降水的云属又是哪些?(1)积状云的形成要两个条件,第一,有不稳定大气的对流上升运动;第二,对流上升所能达到的最大高度(对流上限)高于凝结高度。积状云包括的云属
10、有淡积云、浓积云和积雨云。主要降水云属是积雨云。(2)层状云的形成是由于空气大规模的系统性上升运动,主要是锋面的上升运动引起的。层状云包括的云属有雨层云、高层云、卷层云和卷云。主要的降水云属是雨层云。(3)波状云的形成是在当空气存在波动时,波峰处空气上升,波谷处空气下沉。空气上升处于绝热冷却而形成云,空气下沉则无云形成。如果在波动形成之前该处已有厚度均匀的层状云存在。则在波峰处云加厚,波谷处云减薄以致消失,从而形成厚度不大,保持一定间距的平行云条,呈一列列或一行行的波状云。波状云的主要云属有层积云、层云、高积云、卷积云。主要降水的云属是层积云。5试述人工降水的原理与方法。(1)原理:人为加入催
11、化剂产生水汽转移和凝结增长。(2)方法:对于冷云,主要是促使云内出现冰晶,即在云内散播人工冰核或干冰(固态CO2),使云体局部出现急剧降温而产生大量冰晶,以促进凝结过程的进行。对于暖云,就是使云内出现大水滴,即在云内散播吸湿性强的大凝结核(如盐粒)或大水滴,以促进凝结和重力碰并过程的进行。第四章 大气的运动1掌握常用的压高方程,并能用来计算。某地1000百帕处的气温为8,850百帕处的气温为-2,求1000百帕与850百帕间的高度差。2什么是低压、高压、低压槽、高压脊槽线?(1)低压是指大气中气压比同高度四周偏低的区域。天气图上的闭合等压线自中心向外递增。气流自外围向中心,在北半球做逆时针方向
12、旋转,在南半球则相反,故又称“气旋”。(2)高压是指大气中气压比同高度四周偏高的区域。在天气图上的闭合等压线自中心向外递减。气流方向与低压相反,从中心流向外围,在北半球作顺时针方向旋转,在南半球作逆时针方向旋转故又称“反气旋”。(3)低压槽是指大气中气压比同高度两侧偏低的区域。(4)高压脊槽线是指大气中气压比同高度两侧偏高的区域。3什么叫地转风?什么叫梯度风?它们的风向如何判断?P1P2T2T1高压区低压区暖冷(1)气压梯度力和地转偏向力相平衡时的风,称为“地转风”。它与水平气压场存在着一定的关系:在北半球,若背风而立,则高压在右,低压在左;南半球则相反。地转风速与气压梯度成正比,即气压梯度力
13、大时,地转风风速大。(2)气压梯度力、地转偏向力和惯性离心力三者达到平衡时的风,称为“梯度风”。在北半球,低压中的梯度风使沿等压线逆时针方向吹的;高压中的梯度风是沿等压线按顺时针方向吹的。南半球则相反。(3)地转风的风向与等压线平行,梯度风的风向与等压线相切。4什么叫热成风?在右图标出下层风( Vg1 )、热成风( VT )和上层风( Vg2 )的方向。由于水平气温梯度而引起的上、下层地转风的向量差,称为“热成风”。其大小同水平气温梯度成正比。它与等温线平行,在北半球,背热成风而立,高温在右,低温在左。南半球则相反。而地转风是方向与水平气压梯度力的方向相垂直,即平行于等压线。因而背风而立,在北
14、半球高压在右,南半球反之,此称风压定律。5“三圈环流”是如何形成的?三圈环流的影响要素主要是太阳辐射和地转偏向力。北半球大气在高空从赤道向高纬运动的过程中,受到的地转偏向力愈来愈大,是运动偏转的方向也越来越大。便逐渐使起始时的南风向右偏转为西南风,至30N附近成为西风;趋近于地转平衡,即大气在朝高纬运动的过程中,南风的成分愈来愈小。而赤道附近低纬地带南风仍然劲吹,这就必然在2030N附近逐渐形成一个高压带,这就是副热带高压带。这个高压带里的下沉气流到达低层后分为南北两支,分别流向赤道和高纬。向南流向赤道的气流在偏向力的作用下,向右偏转形成了东北信风,此气流与高空从赤道流向高纬的偏南气旋,连同赤
15、道附近的上升气流形成了低纬环流圈,低层从副热带高压里向北流向高纬的气流,在偏向力的作用下偏转成西风,这支气流与来自极地高压的偏东气流相遇,形成锋面,称为极锋。气流汇合处位于极地高压和副热带高压之间,是一个低压区,在60N附近,地处副极地,故取名为副极地低压带。在极锋区里,南来的暖湿空气沿北下的冷空气爬升,容易产生雨云天气。上升气流到达高空后,又分为南北两支。向北流向极地的一支在极区汇合下沉,形成极地高压,高压区里的下沉气流与低空向南流向低纬的气流,连同上述上升和北上的气流,组成了高纬环流圈;向南流向低纬的一支气流,与自副热带高压力下沉后并在低空流向高纬的偏西风气流,形成了中纬度环流圈。6北半球
16、海平面大气活动中心有哪些?冬夏季 平均气压图上出现的大型高、低压系统,称为大气活动中心。在北半球海洋上空有太平洋高压、大西洋高压、阿留申低压、和冰岛低压。在陆地上有南亚低压(印度低压)、北美低压、西伯利亚高压、北美高压。其中太平洋低压、大西洋高压、阿留申低压和冰岛低压常年存在,只是强度、范围随季节有变化,是常年活动的中心。而南亚低压(印度低压)、北美低压、西伯利亚高压、北美高压只是季节性存在,是季节性活动中心。7什么是沃克环流?在赤道地区的东西方向上,存在着大尺度的东西热力差异而引起的环流称沃克环流。这些环流的强度都是很弱的,而且经常有变化。当出现大的变化时,不仅对赤道地区环流有影响,而且同纬
17、度环流,甚至高纬度环流相关。引起天气、气候的差异。8南亚季风环流是如何形成的?气流沿青藏高原南坡上升,升到高空又折向南流,流到低纬下沉,下沉气流在低空又向北流向青藏高原,这就组成了一个闭合的经向环流,称为南亚季风环流。形成:主要是由于青藏高原的热力性,冬季,大陆降温剧烈,形成高压中心,而海洋上较温暖,气压相对较低,这样,在低层大规模气流自大陆的高压流向海洋;夏季的情况相反,大规模的气流自海洋流向陆地。第五章 天气系统1什么叫气团?按地理分类法可分为哪几种气团?气团是指气象要素(主要指温度、湿度和大气静力稳定度)在水平分布上比较均匀的大范围空气团,其水平范围从几百千米到几千千米,垂直范围可以达几
18、千米到十几千米。同一气团内的温度水平梯度一般小于12/100km,垂直稳定度及天气现象也变化不大。按源地的纬度位置把南北半球的气团分为四个基本类型,即冰洋(北极和南极)气团、极地(中纬度)气团、热带气团和赤道气团。再根据源地的海陆位置,把前三种基本类型又分为海洋型和大陆型。赤道气团源地主要是海洋,就不再区分大陆型和海洋型了。2什么叫冷锋、暖锋、准静止锋?冷风是冷气团前缘的锋,锋在移动过程中,锋后冷气团占主导地位,推动着锋面向暖气团一侧移动的锋。冷锋又因移动速度的快慢不同,分一型(慢速)冷锋和二型(快速)冷锋。暖风是暖气团前缘的锋,锋在移动过程中,锋后的暖气团占主导作用,推动着锋面向冷气团一侧移
19、动的锋。准静止锋是冷、暖气团势力相当或有时冷气团占主导地位,有时暖气团占主导地位,锋面很少移动或处于来回摆动状态的锋。3试述一型冷锋、二型冷锋、暖锋和华南准静止锋的天气特点。一型冷锋的天气特点:在锋线前常出现卷云、卷层云,云层随锋的接近而加厚,锋线附近为雨层云,降水区在锋后约200km以内。锋线过后,气温下降,气压上升,湿度变小,云系逐渐变薄升高,风向从锋前的西南风顺转为锋后的西北风,风力不断增大,可达大风程度。夏季,若锋前暖气团不稳定,在锋线附近还可能出现雷暴天气,水汽比较充沛。二型冷锋的天气特点:夏季,空气受热不均,对流旺盛,冷锋移来时常常狂风骤起、乌云满天、暴雨倾盆、雷电交加。气象要素发
20、生剧变。但是,这种天气历时短暂,锋线过后气温急降,天气豁然开朗。在冬季,由于暖气团湿度较小,气温较低,不可能发展成强烈不稳定天气,只在锋前方出现卷云、卷层云、高层云、雨层云等云系。当水汽充足时,地面锋线附近可能有很厚、很低的云层和宽度不大的连续性降水。锋线一过,云消雨散,出现晴朗、大风、降温天气。暖风的天气特点:夏季暖空气不稳定时,可能出现积雨云、雷雨等阵性降水。春季暖气团中水汽含量较少时,可能仅仅出现一些高云,很少降水。华南准静止锋的天气特点:我国华南准静止锋,大多由冷风南下过程中冷气团消弱,暖气团增强演变而成,因而天气和第一型冷锋相似。只是锋面坡度更小,云雨区更宽,而且降水区不限于锋线地区
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