大气科学导论复习重点.docx
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大气科学导论复习重点
大气科学导论复习题
第二周
一、地球大气的主要成分及其演化历史？
主要成分：
浓度>1%，氮（N2,占78.08%v），氧（O2,占20.95%v），氩（Ar,占0.93%v）。
原生大气（天文大气圈）
◆原生大气的成分是以氢和少量的氦为主（why？
）。
大气伴随着地球的诞生就神秘地“出世”了。
也就是拉普拉斯所说的星云开始凝聚时，地球周围就已经包围了大量的气体了。
次生大气（地质大气圈）
Ø地球生成以后，由于温度的下降，地球表面发生冷凝现象，而地球内部的高温又促使火山频繁活动，火山爆发时所形成的挥发气体，就逐渐代替了原始大气，而成为次生大气。
Ø次生大气形成时，水汽大量排入大气中，当时地面温度很高，大气不稳定对流的发展很旺盛，强烈的对流使水汽上升凝结形成液态水，出现江河湖海等水体，风雨闪电交加。
Ø次生大气笼罩的时间大约46亿年前到20亿年前。
期间大量的CO2溶于原始海洋，最原始的生命在这个时期已经出现（大约35亿年前）。
大气圈成分
20亿年前：
N2CO2SO2H2OAr
20亿年后：
N2O2ArH2OCO2含氧大气
现代大气
由次生大气转化为现在大气，同生命现象的发展关系最为密切。
1.植物的出现和发展使大气中氧出现并逐渐增多起来，动物的出现借呼吸作用使大气中的氧和二氧化碳的比例得到调节。
2.大气中的二氧化碳还通过地球的固相和液相成分同气相成分间的平衡过程来调节。
二、按照气温的变化特征，在垂直方向上，地球大气包括哪些层次？
为什么会有这样的变化特征？
根据温度的垂直变化，分为：
对流层、平流层、中层、热层和外逸层等。
对流层（Troposphere）
特点：
1.气温随高度增加而降低，平均而言，减温率平均为γ=0.65℃/100米。
原因：
阳光加热地面，而地面又加热它上面的空气。
包含了地球上我们熟悉的所有天气
2.大气密度和水汽随高度迅速递减。
对流层几乎集中了整个大气质量的3/4，和水汽的90%。
3.有强烈的垂直运动。
4.气象要素的水平分布不均匀，受地表的影响大。
海陆分布、地形起伏差异等。
平流层（Stratosphere）
特点（对流层顶到55km）：
1.最初20km以下，气温随高度不变；20-50km温度上升很快。
原因：
①臭氧吸收紫外太阳能加热了大气；②30km以上臭氧减少，但紫外辐射强烈，空气稀薄，加热很少的分子，即可达较高的温度。
2.层内气流平稳、对流微弱，而且水汽极少，能见度很好。
中层（Mesosphere）
55-85km，气温随高度下降。
1.几乎没有臭氧吸收太阳辐射。
2.氮和氧能直接吸收的太阳辐射大部分被上层大气吸收掉，大气失去比得到能量多，结果能量损失冷却。
因此发现中层温度随高度一直降低到85km，在此处，大气达到它的最低平均温度-90℃。
55-85km。
◆有相当强烈的垂直对流混合，又称为高空对流层，但是由于水汽稀少，只是在高纬地区的黄昏时刻，该层顶部附近，有时会看到银白色的夜光云。
◆只有当太阳在地平线以下6°-12°时，低层大气在地球阴影内，高层大气的夜光云被日光照射时，才能用肉眼直接观察到。
外逸层（Exosphere）
地球表面大约500km以上，分子运动10公里才可与另一个相碰撞，在这里许多分子可以摆脱地球引力的束缚。
这个原子、分子可逃到外太空的区域叫外逸层，可以代表大气上界（天的高度）。
气温很高，随高度的增加很少变化。
三、思考人类圈与大气圈的关系。
（无固定答案）
第五周
四、地面辐射差额的含义及其对气温日变化的影响。
地面辐射差额：
地面吸收的辐射与放出的辐射之差=地面太阳总辐射-地面有效辐射日变化：
白天为正,夜间为负。
由正值变为负值是日落前几小时，由负值变为正值时是日出后1小时。
五、试以简单模型分析大气温室效应形成原因。
I+B=U
温室效应是由于“玻璃”吸收了地面辐射，又把一部分能量辐射向地面。
若进一步考虑”玻璃”对短波的吸收，类似可得
若再进一步考虑”玻璃”对短波的反射，则可得
六、简述大气三圈环流的基本特点与成因。
大气运动的能量主要来自太阳辐射，地-气系统辐射差额的分布是不均匀的，南北纬35度之间为正辐射差额区，其他地区为负辐射差额区，这就使自赤道向两极形成辐射梯度及相应的温度梯度。
赤道地区的大气因净得辐射而增温，空气膨胀上升，地面形成低压（赤道低压），高空形成高压。
极地地区因净失辐射而降温，空气收缩下沉，地面形成高压（极地高压），高空形成低压。
如果地球不自转，地表性质均匀，那么在气压梯度力的作用下，高层空气由赤道和极地之间形成一个南北向的闭合环流。
这个环流受到地球自转的作用，在地表均匀的情况下，在地球大气圈的经向剖面上，南北半球各形成三个环流圈，即热带环流、中纬度环流和极地环流
第八周气团和锋面
一、影响我国的气团有哪些?
在一年的四季中,这些气团是怎样影响我国天气的?
⏹答冬季:
大陆西伯利亚的干冷气团与热带海洋气团相遇时在交界处形成阴雨天气，如冬季华南地区的阴雨。
北极气团南下侵入我国可造成气温剧烈下降的强寒潮天气。
热带海洋气团可影响到华南、华东和云南等地，形成温热、湿润的天气。
⏹夏季:
西伯利亚气团与南方海洋气团在我国大陆相遇并由南向北推进，造成我国大范围的降水。
来自印度洋的赤道气团（季风气团）可造成长江流域以南地区大量降水.而热带大陆气团也可影响我国西部地区，出现严重的干旱和酷暑。
⏹春季:
西伯利亚气团和热带海洋气团两者势力相当，互有进退，是锋系及气旋活动最盛的时期。
⏹秋季:
变性的西伯利亚气团占主要地位，热带海洋气团退居东南海上，我国东部地区在单一气团控制下，出现全年最宜人的秋高气爽的天气。
二、什么是锋面?
锋面有哪些种类?
分别画出它们的垂直剖面简图,标出冷暖气团以及锋面的移动方向.
⏹答不同性质气团之间的交界面被称为锋面（front）,一般把热力学场和风场具有显著变化的狭窄倾斜带定义为锋面;
⏹锋面是中纬度地区大气斜压性的反映,锋面作为一种天气系统，它同时又与其他的天气系统和天气现象有密切的联系。
根据锋在移动过程中冷、暖气团所具有的主次位可将锋分为：
1冷锋（coldfront）,
2暖锋（warmfront）,
3静止锋（stationaryfront）,
4锢囚锋（occludedfront）
1.画图和简述气旋的发生,发展和消散的过程（平面图）.
2.画图并简述地面气旋位于高空急流的什么位置时有利于气旋的发展?
⏹一般地说,当地面气旋位于波动低压槽前或急流前时,锋面会发展和加强.否则,地面锋面会减弱.
思考题
⏹高层气流呈波动，在北纬45°附近，如果围绕地球有5个波，每个波的波长是多少（地球半径为6400km）？
一般来说，波谷（槽）对应坏天气（气旋风暴等），波峰对应好天气（高压），如果波的传播速度是10m/s，两次坏天气之间的时间间隔大约是多少天？
波长（2π6.4x10^5sinπ/4）/5（m）
即求T/2（π6.4x10^4sinπ/4）/5x3600x24（天）
⏹如果没有地转偏向力，冷空气（或试验中的盐水）由于重力的作用会很快沉到暖空气（淡水）的下面，正是由于地转偏向力的作用，冷暖气团之间的倾斜锋面才可以维持较长时间，请思考和解释地转偏向力的作用。
第八章热带天气系统
1.简述台风的空间尺度和结构，为什么台风不能在赤道生成？
热带气旋的平均直径大约为500km；
发展成熟的热带气旋一般有一个组织完好的空间结构,即眼区、眼壁和外围螺旋云带组成。
热带没有柯氏力的作用
2.热带气旋和中高纬度地区气旋风暴的区别是什么？
相对于地面来说，台风和中高纬度气旋风暴都是低压风暴，风围绕低压中心呈反时针旋转．
可是，这两者之间的发生和发展的物理机制则有着本质的不同．
1.台风是在单一暖湿气团中发展的风暴，它发展的能量源泉是热带暖湿空气的潜热释放；而中高纬气旋风暴是由冷暖气团对立造成的，它发展的能量源泉是冷暖气团之间的温度梯度．
2.台风有一个明显的眼区和暖中心，该眼区伴随着晴空和下沉运动；而中高纬气旋风暴有一个冷中心，其中心伴随着上升运动．
3当台风移至中高纬度并和冷气团相遇时，它也可以转化为中纬度气旋．
3.想一想龙卷风和台风在形态上看很相似，它们有什么不同？
尺度大小不同龙卷风尺度在几公里到几十公里之间而台风尺度在几百公里
龙卷风持续时间短只有数小时而台风持续时间长在数天
龙卷风最大的特征还在于它的形状。
龙卷风出现时，往往有一个或数个如同“大象鼻子”样的漏斗状云柱，它们从云底向下伸展，同时伴随狂风暴雨、雷电或冰雹。
4郑和下西洋总是在初冬季节出发，夏季返回，为什么会有这样的季节选择?
这体现了什么样的气候特征？
冬季盛行东北气流（华北-东北为西北气流），易于从大陆出海。
夏季盛行西南气流，中国东部-日本盛行东南气流。
易于从西南返航。
体现了我国处于明显的季风区。
冬季盛行东北气流，夏季盛行西南气流。
天气分析与预报 第十四周
1降水的形成条件有哪些？
降水是大气中的水的相变过程的产物。
从其机制来分析，某一地区降水的形成，大致需有三个条件：
首先是有水汽由源地水平输送到降水地区，这就是水汽条件；其次是水汽在降水地区辐合上升，在上升中绝热膨胀冷却凝结成云，这就是垂直运动的条件；最后是云滴增长变为雨滴而降落，这就是云滴增长的条件。
2、长期天气预报会做具体的降水或降雪的预报吗？
不会因为长期天气预报只进行天气变化的趋势预测
（主要是报不准，所以就不报了）
3、一般情况下，冬季烟台和威海两市降雪量比距离不足两百千米的青岛要大得多，为什么？
主要是因为地形的影响山东半岛北部主要为丘陵地形来自西北的西伯利亚的冷空气与东南方向上来自海洋的暖湿气流在烟台威海处交汇形成降雪而青岛受暖湿气团控制天气情况相对稳定
4、近60年为什么巨型超强台风不出现在台风影响次数最多的广东福建而是出现在浙江？
台风在稳定而深厚的东南气流操纵下，向西北方向移动，常在浙、闽地区登陆。
而在向西北移动的过程中收到了台湾岛的影响对台风起到了一定的抑制作用并且西北登陆的台风由于路径相对较短在海上发展的时间也随之较短所以出现巨型台风的几率很小而在浙江登录的台风虽然频率不高但是由于路径相对较长在海上发展的时间也随之较长且无阻挡故可能形成巨型台风
空气污染与大气化学思考题
1你认为制定我国PM2.5空气质量标准应考虑哪些因素？
实际上若按国际上PM2.5空气质量标准来看中国会有大批城市大天气不容乐观（非常差）
从经济层面考虑，会对招商引资造成很大影响不仅如此，国家也随之会迫于民众的压力降低空气污染，整合企业，那意味着很多企业的除尘设备下岗，更换设备，甚至一些买不起设备的小企业倒闭，中国目前还是发展中国家，一切以发展为主，环境要求过高，国家的经济利益就要受损。
从社会影响方面考虑，中国大气污染依旧很严重，有些事情要考虑国际影响，空气质量差会影响老百姓对政府的信心，甚至会造成社会动荡。
2你认为我国PM2.5空气质量标准应该是多少？
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