(1)简述气象学的定义、研究对象及其研究内容。
答:气象学:研究大气中所发生的物理现象(风、云、雨、雪、雾、霜、露、寒、暖、干、湿、光、电、声)和物理过程(大气的增热与冷却、蒸发与凝结、降水过程等)的科学。
气象学的研究对象是地球大气,简称为大气。
气象学的研究内容主要有普通气象学(绪论、大气、辐射能、温度、大气的运动、大气中的水分与水量平衡)、天气学(天气与气象灾害)、气候学(气候与气候资源)、小气候学。
2)阐述大气的组成、层次的划分?主要的气象要素有哪些?如果可以用数学公式表示的话,写出其数学表达式。
答:一、大气的组成:1、干洁大气它的主要成分是氮和氧,约占干洁空气体积的99%(其中o2占20.
95%、n2占78.08%、ar占0.93%、co2占0.
03%),合计约占干洁空气体积的99.99%(表1)。其他稀有气体如ne、he、xe、h2、o3等的总和仅占0.
01%。干洁大气以n2、o2、co2、o3最为重要,与地球生物圈的关系最为密切。2、温室气体主要有二氧化碳(co2)、甲烷(ch4)、一氧化二氮(n2o)、氟里昂类物质(cfcs)、臭氧(o3、固体杂质和液体微粒(气溶胶粒子)固体杂质:
悬浮在大气中的烟粒、盐粒、微生物、尘埃等等。液体微粒:悬浮在大气中的水滴、过冷却水滴、冰晶等水汽凝结物。
二、大气的层次划分根据垂直温度梯度的方向,把大气分成对流层、平流层、中间层、热成层(暖层、电离层)和外层(散逸层)等五层。
三、主要气象要素气象要素:定性或定量描述大气物理现象和大气状态特征的物理量。它们包括太阳辐射、温度、湿度、气压、云、降水、蒸发、能见度和各种天气现象等。
其中以温度、气压、湿度和风最为重要。气象要素表征着大气的宏观物理状态,是大气科学研究的基础。
气压单位的换算 p=(s×h×ρhg×g)/s=0.76×1.35951×104(kg/m3)×9.
80665(m/s2)=101325(n/m2) g=9.80665(1-0.00259cos2φ)(1+z/r)-2在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡(pa)。
1帕斯卡=1牛顿/平方米,所以,1个标准大气压=101325n/m2=101325pa=1013.25hpa≈1000hpa可以由式mg/4лr2容易地计算出地球表面的平均气压。式中的m为大气的总质量5.
13×1018kg,g为平均重力加速度9.8m/s2,r为地球的平均半径,地球表面上的平均气压为:105pa=1000mb=1000hpa。
空气中实际水汽压与同温度下饱和水汽压的百分比,称为相对湿度。即:u=e/ ew×100%
摄氏温标(℃)t℃=5(f-32)/9
华氏温标(f℃):t0f=9c/5+32
绝对温标:tk=273+c
3)什么是大气辐射、地面辐射、大气逆辐射、地面有效辐射、净辐射?
答:大气也是辐射体,它向外发射出长波辐射,称为大气辐射。大气发射或吸收长波辐射的主要成分是水汽和二氧化碳。
地面日夜不停地发射长波辐射,称为地面辐射。以l0表示地面辐射通量密度。
大气辐射朝向四面八方,其中向下的部分称为大气逆辐射。
地面发射的长波辐射与地面吸收的大气逆辐射之差。称为地面有效辐射。
净辐射是某一作用面或活动面辐射能收入与支出之差,即一切辐射的净通量。
4)何谓温度日较差、年较差?影响土壤温度和空气温度日较差、年较差的主要因素有哪些?在其他因素相同的情况下,纬度如何影响温度的日较差和年较差?你认为逆温在林业上有何应用?
答:一、日较差:一日中最高温度与最低温度之差。
年较差:一年中最热月平均温度和最冷月平均温度之差。
二、影响土温日较差的因素。
土温日较差的大小,主要决定于地面热收支状况和土壤热特性。
1、纬度:一般是低纬度大于高纬度。
2、距离海洋的远近:内陆大于沿海。
3、季节:夏季大于冬季。
4、地面状况:凹地大于平地;干土大于湿土;裸地大于有各种覆盖的地面(如植物、森林、雪覆盖等);敝塞地大于通风地等等。
5、坡向:阳坡大于阴坡。
6、天气状况:晴天大于阴天。
7、土壤深度:随着深度增加,土温日较差减小,位相也逐渐落后。
影响土壤年较差的因素。
土温年较差的大小与纬度、季节、下垫面状况、天气条件等因子密切相关。与日较差相反随纬度的增加年较差增大,这是因为太阳辐射的年变化是随纬度的增加而增大的。其他因子对土温年较差的影响与日较差大体相同。
表3-2是不同纬度地面的土温年较差。
影响气温日较差的因素。
1、纬度随纬度的增加,正午太阳高度降低,因此,气温日较差减小。
2、季节夏季太阳高度角大,气温日较差比冬季大。但是,气温日较差的最大值不在夏季。而在春季。
3、地形各种地形相比较,气温日较差是盆地大于平原。平原大于山地,而高原比平地和山地都大,但小于盆地。
4、下垫面性质下垫面的热特性不同,气温日较差也不同。
5、天气状况晴天气温日较差大于阴天或多云天的气温日较差。
6、海拔高度随着离地面的高度增加,下垫面的影响逐渐减小。
影响气温年较差的因素。
1、纬度。气温年较差与气温日较差相反,随纬度的增加面增大。
2、下垫面性质。气温年较差陆上大于海上,内陆大于沿海,凹地形大于凸地形,干燥地区大于湿润地区,裸地大于有植被的地方。
3、海拔高度。随海拔高度增加,年较差减小。
三、1、 随纬度的增加,正午太阳高度降低,因此,气温日较差减小。
2、 气温年较差与气温日较差相反,随纬度的增加面增大。
四、逆温条件对某些农林业生产有利。如用烟雾剂防治植物病虫害,常选择在逆温时进行。利用逆温层对烟雾剂的阻挡作用,使烟雾停留在植物周围可减少用药量,提高杀虫治病效果。
5)凝结与凝华的条件是什么?简述凝结核能够促进凝结的原因。分别采取何种措施能够促进冷云和暖云的降水?
答:一、水由气态变为液态过程叫凝结,由气态变为固态过程称为凝华。
水汽凝结的条件发生凝结和凝华需要满足两个条件,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(凝华核)存在。
二、凝结核促进凝结的主要原因是凝结核吸附水汽分子的能力比水汽分子之间的相互碰撞合并力要强,同时,凝结核的存在使水滴半径增大,曲率减小,从而使饱和水汽压减小,易于发生凝结。对吸湿性凝结核来说,吸水后形成溶液,使饱和水汽压减小,甚至在相对湿度接近100%时,就能发生凝结现象。
三、人工促进冷云降水的措施。
1、向冷云中撒播人工冰核如碘化银(agi)、碘化铅(pbi)。碘化银、碘化铅等的晶体结构与冰晶相似,具有冰核作用,水汽可以在其表面上直接冻结或凝华,而形成冰晶。
2、向冷云中撒播制冷剂如干冰(固体co2)。
人工促进暖云降水的措施。
1、在暖云中撒播吸湿物质的粉末。
如氯化钠、氯化钾、氯化钙和氯化铁等。
2、直接撒播大水滴,催化暖云降水。
6)影响气候的因子有哪些?主要因子是什么?季节划分有哪三种方法?候温季节是如何划分季节的?
答:一、影响气候的因子。
1、太阳辐射是大气运动和产生天气气候现象的主要能源,是控制气候的能量基础。是气候形成的基本因素。
2、大气环流在高低纬度和海陆之间,由于太阳辐射收入不同造成温差——气压差异——大气环流。它既影响各地气候本身又是一种气候。
3、地面状况下垫面是大气的主要热源和水源,又是低层空气运动的边界面,对气候的影响十分显著。
4、人类活动。人类活动对气候所产生的影响是多方面的。目前,主要通过三种方式:
改变大气成分。
1)、增加大气中温室气体的浓度,导致温室效应和气候变暖;
2)、大气粉尘的增加——阳伞效应。
改变下垫面状况。
1)、绿化和灌溉会造成气候的绿洲效应;
2)、水库建造引起气候的湖泊效应;
3)、城市发展会造成气候的热岛效应。
增加人口能量消耗,使大气获得更多热量。
二、人们主要根据气候冷暖、干湿和昼夜长短来划分季节。
三、张宝坤先生根据一年中气温的变化,提出了用候平均气温作为划分季节的依据,其界限是:候平均气温<10℃为冬季;10℃≤候平均气温≤22℃;春季或秋季;候平均气温》22℃为夏季。各地四季长短,以及起止日期都很不一致。
用候平均气温划分的季节,在一定程度上反映了各地区的温度状况,对农林业生产有参考意义,并被采用。
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