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第 12 章气象学

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1. 大气成分

2. 水蒸气引起的现象

3. 大气环流

4. 天气预报

5. 气候

1.大气成分

⑴ 大气的组成部分

①住宅供暖二氧化碳排放量占电力设施二氧化碳排放量的1/5。

② 大气中70-80%的氧气是由水生植物产生的。

⑵ 大气的演变

① 氮 ： 它的反应性很低，并且其数量在整个地球历史上一直保持恒定。

② 二氧化碳： 最初二氧化碳的含量比氮气多，但由于碳酸钙的形成和溶于水而逐渐减少。

③ 氧气： 随着光合生物的出现而逐渐增加。氧气革命大约发生在21亿年前。

⑶ 大气的结构

① 对流层

② 平流层

③ 中间层

⑷ 声波的反常传播

2.水蒸气引起的现象

⑴ 水的三种状态

① 潜热： 在没有温度变化的状态变化过程中交换的热量。

② 蒸发 ： 水转化为水蒸气，吸收潜热。

③ 冷凝 ： 水蒸气转化为水，释放潜热。

④ 融化： 冰转化为水，吸收潜热。

⑤ 冻结： 水转化为冰，释放潜热。

⑥ 水循环 ： 水在地球表面以及地表与大气之间通过状态变化进行的运动。

⑵ 温度

⑶ 湿度

① 冷凝： 当水蒸气量超过一定限度时，就会形成水滴。

② 凝聚和冷冻的原子核

○ 凝聚核 : 吸湿性物质等

○ 冰核 ： 火山灰、煤烟等。

○ 如果没有凝结或冰核，即使在过饱和条件下，也可能不会发生凝结，从而形成过饱和状态。

③ 结露（冷却）原因

○ 接触冷却 : 当空气接触冷表面或冷水时发生冷却。

○ 混合冷却 : 冷热空气混合而产生的冷却效果。

○ 辐射冷却 : 由于夜间辐射热损失而导致的冷却。

○ 绝热冷却 : 由于空气上升时的膨胀而进行的冷却。

○ 绝热冷却的冷却效果最大。

④ 蒸气压

○ 蒸气压： 大气中水蒸气所施加的压力，与水蒸气的量成正比。

○ 饱和蒸气压 ： 大气中饱和水蒸气的蒸气压，与温度成正比。

⑤ 相对湿度： 当前温度下大气中的水蒸气含量相对于其饱和点的量（以% 为单位测量）。

○ 温度与露点之差越大，相对湿度越低。

○ 当温度和露点相等时，相对湿度为100%。

○ 相对湿度 = 当前蒸气压 ÷ 饱和蒸气压 × 100 (%)

⑥ 绝对湿度 ： 1 m3 自然空气（潮湿空气）中的水蒸气量，以 g 表示。

⑦ 露点温度： 空气需要在恒压下冷却达到饱和并形成冷凝的温度。» ○ 露点温度是蒸气压等于饱和蒸气压时的温度。

○ 蒸气压相等的气团的露点温度相同。

⑧ 湿度计

○ 头发湿度计

○ 干湿球湿度计

○ 绝热饱和温度

图 1. 绝热饱和温度

○ 湿球温度

图 2. 湿球温度

⑷ 绝热变化、绝热失效率

① 绝热变化 ： 上升或下沉气团中的温度变化完全是由于体积变化造成的。

○ 绝热膨胀

○ 当空气上升时，由于周围压力降低，其体积膨胀，从而导致冷却。

○ 对外部空气做功，导致气团冷却。

○ 绝热压缩

○ 当空气下沉时，其体积会因周围压力增加而压缩，从而导致变暖。

○ 外部空气对下沉气团做功，使其升温。

② 绝热衰退率 ： 气团绝热上升或下降时温度变化的速率。

○ 干绝热失效率 : 不饱和空气绝热上升时的温度变化率。

○ 1℃/100m

○ 湿绝热失效率 : 饱和空气绝热上升时的温度变化率。

○ 由于上升过程中凝结潜热的释放，低于干绝热失效率。

○ 0.5℃/100m

○ 露点衰减率 : 不饱和空气上升时露点温度变化的速率。

○ 不饱和空气：0.2℃/100m

○ 饱和空气：0.5℃/100m

○ (注) 0℃时开始结冰。

○ 示例

图 3. 绝热失效率示例

○ 上升800 m处温度：30 - 1 × 8 = 22 ℃

○ 上升2000 m处温度：22 - 0.5 × 12 = 16 ℃

○ 下降B点温度：16+1×20=36℃

⑸ 云

① 云的形成

○ 云： 空气中的水蒸气经过绝热冷却，导致天空中悬浮有水滴或冰晶。

○ 云形成过程： 空气上升→体积膨胀→绝热冷却→云形成

○ 冰晶的生长： 由于水滴的饱和蒸汽压高于冰，因此冰晶粘附在过冷的水滴上。

○ 0℃以下，过冷水滴与冰晶共存。

○ 云中的空气相对于过冷水滴来说是不饱和的。

○ 云中的空气中的冰晶处于过饱和状态。

② 结露程度

○ 随着不饱和空气上升

○ 由于干燥绝热失效率，气团以1℃/100m的速度冷却，露点以0.2℃/100m的速度降低。

○ 考虑沿温度线的变化。

○ 随着气团上升，温度和露点之间的差异减小，直至在凝结水平上变得相等，相对湿度达到 100%，从而形成云。

○ 凝结程度 (m) = 125 × (表面温度 - 露点)

③ 根据云形状分类

○ 层状云： 当大气不稳定时

○ 平底圆顶

○ 由于向上运动而垂直发展；存在大气不稳定

○ 与阵雨型降水有关

○ 积状云： 当大气稳定时

○ 水平扩展

○ 与持续小雨有关

④ 根据云高度分类

○ 高云 : 海拔高度 6 ~ 13 km

○ 卷云

○ 卷层云

○ 卷积云

○ 中云 : 海拔高度 2 ~ 6 km»> ○ 高层云

○ 高积云

○ 低云 : 表面高度为 2 公里

○ 层云

○ 层积云

○ 雨层云

○ 垂直发展的云 : 无论高度如何，垂直发展的云，包括积云和积雨云

⑹ 雨、雪

① 降水类型

○ 对流降水 ： 由于对流导致空气上升造成

○ 地形降水 : 由山上空气上升引起

○ 气旋降水 ： 由低压中心周围空气上升引起

○ 锋面降水 : 由锋面上升的空气引起

② 雷暴 ： 由初期、成熟期、消散期组成

○ 初始阶段 ： 特点是上升气流，导致大而厚的云层

○ 成熟期 ： 雷电突出。强烈的上升气流和下降气流并存。

○ 耗散级

⑺ 雾

① 类型 1. 由于蒸气供应而产生的雾

○ 蒸发雾

○ 平流雾

② 类型 2. 冷却雾

○ 辐射雾

○ 平流雾

○ 上坡雾

⑻烟雾：烟+雾

① 伦敦型烟雾

○ 由于二氧化硫排放而形成

② LA型烟雾

○ 由氮氧化物产生

○ 地表附近产生的臭氧

○ 可能发生在紫外线强的晴天

3。大气运动

⑴ 大气压力的测量

⑵ 风的测量

① 风速 ： 风速通常使用 Robinson 风速计或 Dines 压力管风速计来观测

② 风向

⑶ 热的辐射运动

① 太阳辐射

② 地球大气层对太阳辐射的衰减

③ 反照率

⑷ 大气稳定性

图。 4. 大气稳定性

① 绝热递减率： 随着气团上升，由于绝热作用而温度降低的程度

○ 绝热失效率线 : 通过应用绝热失效率获得温度随高度的变化

② 温度下降率： 温度因外界因素而下降的程度

○ 温度变化线 : 通过应用温度递减率获得的温度随海拔高度的变化

③ 稳定 : 绝热递减率 > 温度递减率

○ 表面 ~ 特定高度 : 绝热递减率线 > 温度变化线

○ 特定高度 ~ : 绝热失效率线 < 温度变化线

○ 地表 ~ 特定高度 : 气团上升

○ 特定高度 ~ : 气团下降

○ 现象： 上升或下降的空气返回到原来的位置（特定高度）

○ 大气稳定时，细尘或大雾时，损害会增加

④ 不稳定 : 绝热递减率 < 温度递减率

○ 表面 ~ 特定高度 : 绝热递减率线 < 温度变化线

○ 特定高度 ~ : 绝热失效率线 > 温度变化线

○ 地表 ~ 特定高度 : 气团下降

○ 特定高度 ~ : 气团上升

○ 气团以特定高度为中心向两个方向快速移动

⑤ 中性 : 绝热失效率 = 温度失效率

○ 当绝热失效率线<所有高度的温度变化线时：气团逐渐下降

○ 当绝热失效率线 > 所有高度的温度变化线时：气团逐渐上升

⑥ 条件不稳定 : 干绝热递减率 > 温度递减率 > 湿绝热递减率

○ 不饱和空气 : 稳定

○ 饱和空气 : 不稳定> ⑦ 焚风效应（Foehn、Föhn）： 也被称为“naksaepung”或“高谷风”

○ 点 1. 表面 ~ 初始凝结点 : 干燥绝热变化。相对湿度增加。绝对湿度降低

○ 点2.初始凝结点~山峰：湿绝热变化。恒定的相对湿度。绝对湿度降低

○ 第3点. 山峰～山面之外： 炎热干燥。干燥绝热变化。相对湿度降低。绝对湿度增加

○ 绝热失效率示例（图3.）供参考

⑧ 逆温层升高

○ 逆温层 : 温度随海拔升高而升高的大气区域

○ 类型1. 高位逆温层： 由于雾等原因在地表附近形成。

○ 由于地表强烈的辐射冷却，在晴朗、平静的夜晚形成

○ 云层抑制辐射冷却，使逆温层更难形成

○ 情况 1. 绝热递减率线始终低于温度变化线：所有气团下降到表面

○ 情况 2. 绝热失效率线最初高于温度变化线，但随后下降：非常稳定，空气移动到绝热失效率与温度变化线的交点

○ 类型2. 地形逆温层： 暖空气经过冷空气

○ 类型3. 沉降逆温层： 由高层大气高压区空气沉降形成

○ 类型4. 锋面逆温层

⑸ 产生风的力

① 压力梯度力

② 科里奥利力

③ 向心力

④ 摩擦力 ： 仅在距地表 1 公里范围内显着

⑹ 风随压力梯度变化

① 地转风

○ 压力梯度力与科里奥利力平衡产生的风

○ 当等压线笔直且距地面超过 1 公里时刮风：无摩擦力或向心力

○ 低纬度地区风速增大 : (1/ρ) × ΔP/ΔH = 2vΩ sin φ

② 梯度风

○ 压力梯度力、科里奥利力、向心力平衡产生的风

○ 当等压线弯曲且距地表以上 1 公里以上时刮风

○ 高压梯度风

○ 风向 : 顺时针

○ 科里奥利力 - 压力梯度力 = 向心力

○ 科里奥利力 = 压力梯度力 + 向心力，使其比地转风更快

○ 低压梯度风

○ 风向 : 逆时针

○ 压力梯度力 - 科里奥利力 = 向心力

○ 科里奥利力 = 压力梯度力 - 向心力，使其比地转风慢

③ 地面风

○ 涉及大气压梯度力、科里奥利力、摩擦力 : 可能涉及也可能不涉及向心力

○ 风向 ： 大气压力梯度力方向右侧斜向上

○ 斜率 ： 等压线与表面风之间形成的角度。海拔较低时较大，摩擦力较强

○ 高压纬向风 : 顺时针方向发散。与沉降有关

○ 低压纬向风 : 逆时针方向汇聚。与上升有关

⑺ 大气环流引起的风型

① 大气环流尺度

图。 5. 根据空间和时间尺度的大气环流模式

○ 空间尺度越大，时间尺度越大

○ 比例尺越大，垂直/水平比例尺越小

② 一般环流 ： 由于纬度能量不平衡而产生数字。 6. 一般流通

A : 哈德利环流细胞，B : 费雷尔环流细胞，其他 : 极地环流细胞

图。 7. 由大气环流引起的近地表风产生的风速

○ 赤道低潮 (0°)

○ 信风 (0° ~ 30°) : 东风

○ 副热带高压带（30°）

○ 西风带 (30° ~ 60°)

○ 副极地低压带（60°）

○ 极地东风带 (60° ~ 90°) : 东风带

③ 陆风

④ 季风

○ 原因与陆风相同

○ 季风不受科里奥利力的影响

○ 冬季风速比夏季风速大

⑤ 山谷微风

○ 上坡微风

○ 平衡风

○ 上坡山风

⑥ 西风波

○ 原因： 基于纬度的温差、科里奥利力

○ 作用 ： 解决纬度能量不平衡问题，产生副热带低压带和迁移性高压带

○ 由于地球自转产生的湍流波，中纬度地区和北极之间存在强烈的西风

图。 8. 西风波

○ 图中的解释

○ 右、下、左、上分别对应东、西、南、北

○ 向北上升的部分称为压力脊，向南上升的部分称为压力槽

○ A : 对应于压力脊。快速移动（∵高压梯度风）

○ B : A处的快速速度导致B处的电流下降，使表面变成高压（迁移高压区）

○ C : 对应于压力槽。缓慢移动（∵低压梯度风）

○ D : C 处的低速导致 D 处的上升气流，使表面变成低压（副热带低压区）。台风可能在这里发展

○ 急流 ： 中纬度地区西风最快的部分。位于对流层顶

○ 类型 1. 副热带急流 ： 发现于纬度 30°

○ 类型 2. 极锋急流 ： 发现于纬度 60°。比副热带急流更快

○ 急流变强并向南北扩展，中纬度地区与北极的气压和温差加大

○ 急流冬季比夏季快 : 冬季不同纬度温差较大

○ 急流冬季南移，夏季北移

○ 急流减弱可将北极冷空气带到中纬度地区，造成频繁的寒潮和降雪

⑦ 赤道波

○ 提示： 将其视为在 x 轴上翻转的向西波浪

○ 向北突出的部分称为压力槽

○ 上层高压槽东面低压发展

4。天气预报

⑴ 天气预报的必要性

⑵ 气团的形成

⑶ 气团的转化

⑷ 气团的分类

① 北极气团 (A)

② 极地大陆气团（Pc）

③ 极地海洋气团（Pm）

④ 热带大陆气团（Tc）

⑤ 热带海洋气团（Tm）

⑥ 赤道气团（E）

⑦ 季风气团（M）

⑧ 优越气团（S）

⑸ 韩国附近的气团

① 西伯利亚气团

○ 产地：西伯利亚大陆

○ 主要发生在冬、春、秋季

② 鄂霍茨克海气团

○ 来源： 鄂霍次克海

○ 春秋两季可见

○ 初夏给韩国西部地区带来炎热干燥的风

③ 北太平洋极锋

○ 来源： 南大洋

○ 主要出现在夏季。春季和秋季也可见。

④ 长江极锋

○ 来源： 中国大陆» ○ 春秋两季

⑤ 赤道锋

⑹ 不连续线形状

①低压区

② 副热带低压

③ 高压区

④ V型低压区

⑤ 反气旋低压区

⑥ 西伯利亚高中

⑦ 直等压线

⑺ 正面

① 马古勒斯公式

② 暖锋 ： 针对北半球进行解释

○ 暖锋经过时风向顺时针变化

○ 云出现顺序 : 卷层云 → 高层云 → 雨层云

③ 暖/冷锋

④ 前部闭塞

⑻ 热带气旋和台风

① 热带气旋

○ 气旋中心最低气压 : (注) 台风相同

② 台风

○ 台风名称 ： 威利威利、旋风、台风、飓风

○ 台风的结构

图。 9. 台风的危险半周期和适航半周期

○ 台风眼 : 由于空气下沉，天气晴朗

○ 风速随着台风接近中心而增加，然后在风眼内迅速减小

○ 台风因科里奥利效应逆时针旋转

○ 北半球危险半圆位于台风移动的右侧（ ∵ 西风带)

○ 通航半圆位于左侧

○ 台风不会沿着锋面形成

○ 台风发展

○ 台风过境时风向顺时针变化

○ 一般在纬度30°左右，方向发生变化 ： 在赤道处，科里奥利效应为零，因此不会形成台风

○ 在海面温度27℃以上的海洋上空形成

○ 台风改变方向后加速

○ 海面温度升高促进台风发展

○ 台风经常与大潮同时发生

○ 台风消散 ： 台风登陆时，水分供应被切断，台风减弱

○ 台风观测解读

图。 10. 台风向东北移动的观测结果

○ 随着台风中心接近，气压降低，风速增大 ： (a)对应风速

考虑到风速变化，台风中心并未直接经过观测站上空

台风临近，风向由东北转东南转西南

由于风向顺时针变化，该观测站位于台风路径的右侧

③ 热带气旋与台风的比较

表。 1. 热带气旋和台风的比较

⑼ 暖高冷高

① 暖高压 ： 也称为副热带高压或高温

图。 11. 温暖高

○ 由于大气环流下沉而形成的暖高形式

○ 暖高中心温度高于周围 : 来自赤道的暖空气移入

北太平洋高压是具有代表性的暖高压

② 冷高压 ： 也称为次极高压

图。 12. 冷高

○ 当空气在冷表面冷却时形成冷高

⑿ 天顶和局地风预报

⒀ 长期预测

5.气候

**⑴ 气候因素和气候要素

① 纬度

② 海拔高度

③ 土壤性质

④ 地形

⑤ 陆地和海洋分布

⑥ 洋流

⑵ 气候带（W.柯本气候分类）

① 热带 ： 全年月平均气温超过20℃的地区

② 干旱： 4-11个月月平均气温超过20℃的地区

③ 温带： 4-12个月月平均气温在10-20℃之间的地区

④ 寒冷： 1-4个月月平均气温在10-20℃之间，其他月份在10℃以下的地区> ⑤ 极地：年月平均气温在10℃以下的地区

⑥ 除 W. Köppen 气候分类外，还有 A. Supan、Miller、Trewartha 和 Thornthwaite 气候分类

⑶ 气候分类

① 热带雨林气候

② 萨凡纳气候

③ 草原气候

④ 沙漠气候

⑤ 季风气候

⑥ 季风地中海气候

⑦ 温暖湿润的气候

⑧ 寒冷季风气候

⑨ 寒冷潮湿的气候

⑩ 苔原气候

⑪ 多年冻土气候

⑷ 气候变化

①布鲁克纳的35年周期

② 周期性变化和对点

③ 北极冰层与气候

输入： 2016.06.22 20:54