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1、,,單擊此處編輯母版標題樣式,,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,*,*,*,,第一章 氣象學基礎(chǔ)知識,第一節(jié) 大氣概況,,第二節(jié) 氣溫,,第三節(jié) 氣壓,,第四節(jié) 空氣水平運動,--,風,,第五節(jié) 大氣環(huán)流,,第六節(jié) 大氣濕度,,,第八節(jié) 云和降水,,第九節(jié) 霧和能見度,,第十節(jié) 船舶海洋水文氣象觀測,第一節(jié) 大氣概況,基本概念和知識點：,大氣成分；大氣污染,；大氣垂直結(jié)構(gòu),。,,,重點：,大氣中的易變成分及其作用；對流層主要特征；,摩擦層和自由大氣。,

2、大氣概況,一、大氣成分：,主要由多種氣體,(,氮、氧、氬、二氧化碳和臭氧等,),、水汽和懸浮的雜質(zhì)構(gòu)成。,,干空氣,（,Dry air,）,:,除水汽和雜質(zhì)以外的混合氣體。,,干空氣主要成分,:,氮（,78.09%,）、氧,(20.95%,）、氬（,0.93%,）三項約占總體積的,99.97%,。,,次要成分,:,二氧化碳（,0.03,％）、氫、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有氣體（,0.01,％）。,大氣是可壓縮氣體，大氣密度隨高度增加而迅速減少。,,觀測表明，,10,公里以內(nèi)集中了大氣質(zhì)量的,75%,，,35,公里以下則達,99%,，近地面空氣標準密度為,1.293kg/m,-3,,,大氣的

3、總質(zhì)量為,5.3ⅹ 10,18,kg,，約為地球質(zhì)量的百萬分之一。,,其中影響天氣、氣候變化的主要大氣易變成分為二氧化碳、臭氧和水汽。,大氣中的易變成分,1.,二氧化碳,:,平均含量,0.03%,，,二氧化碳能強烈地吸收和放射長波輻射。,,2.,臭氧,：,主要存在于,20-40,公里氣層中，又稱臭氧層。,臭氧是吸收太陽紫外線的唯一大氣成分,大氣中的易變成分,3.,水汽,：,水汽能強烈地吸收和放出長波輻射，并在相變過程中吸收和放出潛熱能。,濕空氣在同一氣壓和溫度下，只有干空氣密度的,62.2,％。大氣中水汽含量范圍在,0,～,4,％，它也是造成云、雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象的主要物質(zhì)條件。,,4.,雜

4、質(zhì),：,懸浮在空氣中的固體或液體微粒，主要包括塵埃、煙粒、細菌、病毒、花粉和微小鹽粒等。它們主要集中在大氣的低層，影響能見度，能吸收部分太陽輻射，并對太陽輻射具有散射作用。在水汽相變過程中，,雜質(zhì)可以作為凝結(jié)核。,大氣污染,大氣污染：,二氧化碳的逐年增多將導致地球變暖并引起全球天氣和氣候的異常變化。導致極冰融化、海面上升、一些陸地和港口將被淹沒。另外，大氣中的粉塵、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氫、碳氫化合物和氨等。嚴重污染大氣，對人類造成極大危害。,,全球,141,個國家和地區(qū)簽署的旨在遏制全球氣候變暖的,《,京都議定書,》,于,2005,年,2,月,16,日正式生效。,,2009,年,

5、12,月,7—18,日,192,個國家在丹麥首都哥本哈根召開,《,聯(lián)合國氣候變化框架公約,》,第１５次締約方會議，旨在遏制全球氣候變暖，溫家寶總理出席會議。,二、大氣垂直結(jié)構(gòu),大氣上界,,大氣上界的高度，常常因科學家們根據(jù)和目的不同而結(jié)果相差很大，因此要精確劃定 大氣層上界的高度并為眾人公認，始終是科學研究的一個難題。,,,一般以物理現(xiàn)象發(fā)生的最高高度為上界。極光發(fā)生在高緯度不同高度上，最高達到,1000-1200Km,稱為大氣的物理上界。由衛(wèi)星探測的大氣上界為,2000-3000Km,。,大氣垂直分層,根據(jù)氣溫、水汽的垂直分布、大氣擾動程度和電離現(xiàn)象等不同等特點，自下而上將大氣分為五個層次。

6、（,P5,）,,1.,,對流層,（,Troposphere,）：下界為地面，上界隨緯度和季節(jié)變化，平均厚度,10-12km,。通常在高緯為,6-8km,，中緯度,10-12km,，低緯度,17-18km,。夏季對流層的厚度比冬季高。對流層集中了大氣質(zhì)量的,80,％和全部水汽，與人類關(guān)系最為密切，大氣中幾乎所有的物理和化學過程都發(fā)生在該層。對流層具有三個主要特征。,對流層中三個主要特征,⑴,,氣溫隨高度而降低。平均幅度為,-0.65℃/100m,。,,即,γ,＝,0.65℃/100m,稱,γ,為對流層中氣溫垂直遞減率。,,⑵ 具有強烈的對流和湍流運動。是引起大氣上下層動量、熱量、能量和水汽等交

7、換的主要方式。,,⑶ 氣象要素沿水平方向分布不均勻。如溫度、濕度等。,,根據(jù)大氣運動的不同特征通常將對流層分為：,,摩擦層,(friction layer),：摩擦層又稱邊界層，從地面到,,,1-1.5km,高度。,其厚度夏季高于冬季，白天高于夜間，大風和擾動強烈的天氣高于平穩(wěn)天氣。湍流輸送是該層的基本運動特點，多渦動，各種氣象要素都有明顯的日變化。該層水汽、雜子含量多，因而低云、霧、霾、浮塵等出現(xiàn)頻繁。,,,自由大氣,(free atmosphere),：摩擦層以上稱自由大氣。摩擦作用,忽略不計，大氣運動規(guī)律比較簡單和清楚。自由大氣的基本運動形式是層流，氣流多波狀系統(tǒng)。,,對流層頂,：厚度

8、約為,1-2km,，溫度隨高度呈等溫或逆溫狀態(tài)。,2.,平流層,（,Stratosphere,）：厚度：自對流層頂?shù)酱蠹s,55km,。,特點：空氣主要是水平運動；水汽含量少；氣溫隨高度升高而遞增（,20,～,40km,氣溫突增，形成臭氧層）；氣層穩(wěn)定利于飛機飛行。,,3.,,中間層,（,Mesosphere,）：厚度：自平流層頂?shù)?85km,左右。,特點：氣溫隨高度迅速下降；又稱高空對流層。,,4.,,熱層,（,Thermosphere,）：厚度：,85-800km,。,特點：氣溫隨高度迅速增加；空氣處于高度電離狀態(tài)，又叫電離層。,,,5.,逸散層,（,Exosphere,）,:,厚度： 熱層

9、頂以上?？筛哌_,3000,km,，地球大氣向宇宙空間,逸散,的過渡區(qū)域。,第二節(jié) 氣溫,基本概念和知識點：,氣溫的概念；,太陽、地面和大氣輻射；空氣增熱和冷卻方式；氣溫隨時間的變化；氣溫的空間分布。,,重點：,常用的,溫標及其換算；氣溫的日年變化；氣溫的空間分布；,氣溫垂直遞減率,。,一、氣溫的定義和溫標,氣溫,（,Air Temperature,）是大氣的重要狀態(tài)參數(shù)之一，是天氣預(yù)報的直接對象。氣溫的分布和變化與氣壓場、風場、大氣穩(wěn)定度以及云、霧、降水等天氣現(xiàn)象密切相關(guān)。,,1.,定義,：氣溫是表示空氣冷熱程度的物理量。,空氣的冷熱程度，實質(zhì)上是反映空氣分子運動的平均動能。當空氣獲得熱量時，

10、其分子運動的平均速度增大，平均動能增加，氣溫升高。反之當空氣失去熱量時，其分子運動平均速度減小，平均動能隨之減少，氣溫就降低。氣溫,可以通過溫度表或溫度計直接測得。,溫 標,2,．溫標：,溫度的數(shù)值表示法稱溫標。常用的溫標有三種。,,,① 攝氏溫標 ℃,：把水的冰點溫度定為,0℃,，沸點為,100℃,，多數(shù)非英語國家使用。,,,② 華氏溫標,?,Ｆ,：水的冰點溫度定為,32,?,F,，沸點,212,?,F,。一些英語國家多使用。,,攝氏與華氏的關(guān)系：,,,③ 絕對溫標,(K,氏溫標,) K,：水的冰點溫度定為,273K,，沸點為,373K,（由英國物理學家,Kelvin,提出）。多用于理論計

11、算。,,關(guān)系：,K,＝,273,＋,C,或,T,=,t,+273,二、太陽、地面和大氣輻射,輻射的基本特性,,自然界中凡溫度高于絕對零度的物體均以電磁波（輻射）的方式進行能量交換。電磁波按其波長分為,γ,射線、,X,射線、可見光、紅外線和無線電波。溫度高，輻射強，多為短波；溫度低，輻射弱，多為長波。物體因放射輻射消耗內(nèi)能而使本身的溫度降低，同時又因吸收其它物體放射的輻射能并轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能而使本身的溫度增高。,,太陽表面溫度約為,6000K,，輻射波長,0.15,～,4μm,，太陽是短波輻射。,,地面和大氣的溫度約為,300K,，放出長波輻射,4,～,120μm,，稱長波輻射。,,太陽輻射是地球和大

12、氣的唯一能量來源。,太陽、地面和大氣輻射,若將太陽對地球大氣系統(tǒng)的輻射作為,100,個單位，其中地氣系統(tǒng)反射和散射占,30%,，大氣吸收占,19%,，地表吸收,51%,。地球表面通過長波輻射占,21%,、熱傳導占,7%,、水汽相變占,23%,等過程釋放能量。使地球大氣系統(tǒng)的溫度保持恒定。,,大氣受熱的主要直接熱源是地球表面。,三、空氣增熱和冷卻方式,空氣的增熱和冷卻受下墊面的影響很大。,下墊面,是泛指不同性質(zhì)的地球表面。下墊面與空氣之間的熱量交換途徑有以下幾種：,,1.,,熱傳導,（,Conduction,）：空氣與下墊面之間，通過分子熱傳導過程交換熱量，又稱感熱。地面和大氣都是不良的熱導體。

13、僅在貼近地面幾厘米以內(nèi)明顯，故通常不予考慮。,2.,輻射,（,Radiation,）：地氣系統(tǒng)熱量交換的主要方式。地面吸收太陽短波輻射，放射出長波輻射加熱大氣。如白天輻射增溫，夜間輻射冷卻。,,3.,水相變化,：水有液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)之間的變化。液體水蒸發(fā)，吸收熱量；水汽凝結(jié)放出熱量。一般下墊面水蒸發(fā)，吸收熱量；上空水凝結(jié)放出熱量。從而通過水相變化將下墊面的熱量傳給上層大氣。,4.,對流,（,Convection),：一般將垂直運動稱對流，對流分熱力對流和動力對流。由于空氣受熱不均引起有規(guī)則的暖濕空氣上升、干冷空氣下沉，稱熱力對流。由于動力作用造成的對流運動稱動力對流，如空氣遇山爬升等。,,5.

14、,平流,（,Advection),：某種物理量的水平輸送稱平流。它是大氣中異地間熱量傳輸?shù)淖钪匾绞?，范圍大，持續(xù)時間長。如溫度平流、濕度平流等。,“,南風暖、北風寒、東風濕、西風干,”,。,6.,湍流：,又稱亂流（,Turbulence,），是空氣不規(guī)則的運動。湍流是摩擦層中熱量、能量和水汽交換的主要方式。,綜上所知，空氣與下墊面之間的熱量交換是通過多種途徑進行的。,,通常，地面與大氣之間的熱量交換以輻射為主，亂流和水相變化次之；,,各地空氣之間的熱量交換以平流為主。,,上下層空氣之間的熱量交換以對流和亂流為主。,,以上均為,非絕熱過程,。,空氣的增熱和冷卻主要是非絕熱過程引起的。,四、氣溫

15、隨時間的變化,大氣的熱量主要來自下墊面，所以氣溫具有與下墊面溫度類似的周期性變化。如冬寒夏暖、午熱晨涼反映了氣溫日、年變化的一般規(guī)律。,1.,氣溫的日變化,,diurnal variation of temperature,日變化,:,一天中氣溫有一個最低溫度和最高溫度。陸地上最低氣溫出現(xiàn)在日出前，最高氣溫夏季出現(xiàn)在,14,～,15,點，冬季出現(xiàn)在,13,～,14,點。海洋上最高值滯后陸地,1,～,2,小時。,,氣溫的日較差：,一日中最高氣溫與最低氣溫之差。其大小與緯度、季節(jié)、下墊面性質(zhì)、海撥高度及天氣狀況有關(guān)。一般有：低緯＞高緯；陸上＞海上；夏季＞冬季；晴天＞陰天；低海撥＞高海撥。（吐魯番海

16、拔,-154m,，日較差大）,2.,氣溫的年變化,,,annual variation of temperature,年變化：,一年中月平均氣溫有一個最高值和一個最低值。,,陸地：,北半球,:,最高在七月份,,,最低在一月份。,,南半球,:,最高在一月份,,,最低在七月份。,,海洋：,比陸地遲后一個月,,,即最高在八月,,,最低在二月,,年較差：,一年中月平均最高氣溫與月平均最低氣溫之差。它與下熱面的性質(zhì)、緯度和海拔等有關(guān)。,,高緯＞低緯； 陸上＞海上； 海拔低＞海拔高,五、氣溫的空間分布,1,.,氣溫的水平分布,,海平面平均氣溫從赤道向高緯遞減，南半球等溫線大約與緯圈平行，北半球由于海陸分布

17、不均勻，等溫線不與緯圈平行。,,① 夏半球的等溫線比較稀疏，冬半球較密集,,②,冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，而夏季相反。這是因為在同一緯度上，冬季大陸溫度比海洋溫度低，夏季大陸溫度比海洋溫度高的緣故。,,③,北半球冬季大洋西部從低緯向東北方向伸出一個暖脊直達大洋東部中高緯海域。這是兩個強大暖流黑潮、灣流所致。,7,月海平面平均氣溫分布,1,月海平面平均氣溫分布,灣流,黑潮,溫度脊,“,寒極,”,和,“,熱赤道,”,④,在南半球不論冬夏，最低氣溫均出現(xiàn)在南極地區(qū)，而在北半球只有夏季在北極，冬季在西伯利亞東北部（佛科揚斯克）和格陵蘭，稱為,“,寒極,”,(Cold

18、 Pole),。,,⑤ 近赤道附近存在一個高溫帶,,1,月和,7,月平均氣溫均高于,25,℃,，,稱這個高溫帶稱為,“,熱赤道,”,(Heat Equator),。平均在,10,?,N,左右。,,全球平均氣溫為,14.3,℃,,，極端最高氣溫,63 ℃,（索馬里），極端最低氣溫,-94 ℃,（南極附近）。,2.,氣溫的垂直分布,在對流層中氣溫隨高度上升而降低,,,氣溫隨高度遞減的快慢可用,氣溫垂直遞減率,γ,表示 ：,,,γ = 0.65℃/100m,,式中： ?,T,表示高度增加 ?,Z,時，相應(yīng)的氣溫變化量。,,?,Z,的單位通常取,100m.,負號表示氣溫隨高度增加而減小。通常,γ,＞,

19、0,。當,γ=0,時表示,等溫,。,,當,γ,＜,0,時表示,逆溫,。逆溫既在某一氣層中，氣溫隨高度增加而升高。,,氣溫對人體的影響,研究指出，人體對周圍溫度的感覺與介質(zhì)是大氣還是水有關(guān)。在大氣中，氣溫為,28~29 ℃,時，人體皮膚不感溫，這個溫度稱為生理零度。人體皮膚對氣溫的感覺是：低于,25 ℃,有冷感，,25~28 ℃,時有溫感，高于,29 ℃,時有熱感。,,人體的感溫還與風速有關(guān)，風速越大，感溫越低，風速約在,33kn,時人體感溫達最低值。當氣溫,5 ℃,時，,3,級風時感溫在,0 ℃,左右；,6,級風時，對裸露的肌膚的作用相當于,-12 ℃,時的溫度；同樣風速，當氣溫為,-5 ℃,

20、時，對裸露的肌膚的作用相當于靜風條件下,-23.3 ℃,，,這時只需,1min,即可造成凍傷。,,濕度也影響人體感溫，濕度大感覺溫度偏高、悶熱。,一、氣壓概述,,1.,氣壓與天氣,,氣壓與天氣之間有著密切的關(guān)系，有時稱氣壓表為晴雨表。如高壓控制下是，晴朗、少云、微風好天氣；低壓控制下是陰雨、大風和低能見度壞天氣。,,第三節(jié) 氣 壓,,,(Atmosphere Pressure),2.,氣壓的定義和單位,氣壓：,指單位截面積上大氣柱的重量稱大氣壓強，簡稱氣壓。,,在標準情況下（即氣溫為,0℃,，緯度為,45,°,的海平面上），,760mm,水銀柱高的大氣壓稱一個標準大氣壓，相當于,1013.2

21、5hPa(,百帕,)(,hecto-pascal,),。,,,Ｐ＝,w/s,＝,ρghs/s,＝,ρgh,,（大氣壓強公式）,,Ｐ：氣壓,ρ,：水銀密度,;,ｈ：水銀柱高度,;,ｇ：重力加速度,;,,,ｓ：水銀柱截面積,;,ｗ＝,ρghs,,水銀柱重量。,,1hPa=3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa,,1mb=1hPa,二、氣壓的變化,1.,影響氣壓變化的因素,,熱力因素：,溫度高，空氣受熱膨脹，空氣密度變小，氣壓下降；溫度低，空氣冷卻收縮，空氣密度變大，氣壓升高。,,動力因素：,包括水平氣流的輻合和輻散、空氣密度變化和空氣的垂直運動。,,水平運動：,氣流水平輻合時，空氣聚積，導

22、致氣壓上升；水平輻散時，空氣離散，導致氣壓下降。,垂直運動：,當空氣有垂直運動而氣柱內(nèi)質(zhì)量沒有外流時，其總質(zhì)量沒有改變，地面氣壓不會發(fā)生變化。但氣柱中質(zhì)量的上下傳輸，可造成氣柱中某一層次空氣質(zhì)量改變，從而引起氣壓變化。圖中位于,A,、,B,、,C,三地上空某一高度上,a,、,b,、,c,三點的氣壓，在空氣沒有垂直運動時，空氣質(zhì)量不變，則,Pa,不變；在空氣有上升運動時，上層空氣質(zhì)量增多，,Pb,變大；在空氣有下沉運動時，上層空氣質(zhì)量減少，,Pc,變小。,空氣垂直運動和氣壓變化關(guān)系,不變,變大,變小,水平氣流輻合、輻散與垂直運動的關(guān)系,,大氣中氣壓變化往往是幾種情況綜合作用的結(jié)果，它們之間是相互

23、聯(lián)系、相互制約、相互補償?shù)摹Ｉ蠈佑兴綒饬鬏椇?、下層有水平氣流輻散的區(qū)域必然會有空氣從上層向下層補償，從而出現(xiàn)空氣的下沉運動。反之，則會出現(xiàn)空氣上升運動。同理，在出現(xiàn)空氣垂直運動的區(qū)域也會在上層和下層出現(xiàn)水平氣流的輻合和輻散。,水平氣流輻合、輻散,,與垂直運動的關(guān)系,2.,氣壓隨高度的變化,,根據(jù)氣壓的定義，隨著高度的增加，氣柱變短，空氣密度變小，氣壓減小。在海平面上氣壓最大（約,1000hPa,），到大氣上界減為零。下表給出了氣象上所用各標準等壓面所對應(yīng)的高度。,氣壓與高度的對應(yīng)關(guān)系,大氣靜力方程,為了表達氣壓隨高度變化的定量關(guān)系。假設(shè)：大氣處于靜止狀態(tài)。,,,,,,,,,-,Δp,=w=,

24、ΔZ,×,s,×,ρg,=,ρgΔZs,,,Δp,= -,ρgΔZ,,,Δp,/ΔZ = -,ρg,,(,靜力方程,),,公式說明：在靜力平衡下，氣壓隨高度的變化主要取決于空氣密度。,單位氣壓高度差,單位氣壓高度差：,h=-ΔZ/,Δp,=1/ρg=RT/Pg,,其中：,g=9.8m/s,2,,R=287m,2,/s,2,,T=273(1+αt),,代人,,h≈ 8000,（,1+t/273,）,/P,,當溫度為,0℃,，氣壓為,1000hpa,時，,h=8m/hPa,。,,h,與,t,成正比，與,P,成反比。,不同氣壓、氣溫條件下的單位氣壓高度差,氣壓訂正,,P0=P1+H/h,,,其中：,

25、P0,海平面氣壓，,P1,本站氣壓，,H,駕駛臺距海面高度，,,海平面氣壓,=,本站氣壓（經(jīng)刻度、溫度和補充訂正）,+,高度訂正,,3.,氣壓隨時間的變化,日變化,(diurnal variation of pressure),,：,氣壓的日變化以,12h,為周期，一日內(nèi)有兩個高值和兩個低值。,,最高值：,上午,9-10,時；,次高值：,晚間,21-22,時。,,最低值：,下午,15-16,時；,次低值：,凌晨,3-4,時。,,最高和最低與氣溫的變化有關(guān)，日較差低緯＞高緯。,氣壓的日變化,氣壓的年變化,(annual variation of pressure) :,,,氣壓的年變化隨緯度增大

26、而增大，在中高緯度最明顯，概括為以下幾種類型：,,大陸型：,冬季氣壓高，夏季氣壓低，年較差大。,,海洋型：,冬季氣壓低，夏季氣壓高，年較差小。,,高山型：,最高值出現(xiàn)在夏季，最低值出現(xiàn)在冬季。,1.,高壓,（,High Pressure,）,:,由閉合等壓線圍成,,,中心氣壓比周圍高的系統(tǒng)?？臻g等壓面向上凸起，形似山丘。,三、海平面氣壓場的基本形式,2.,,低壓,（,Low Pressure,，,Depression,）,：,由閉合等壓線圍成，中心氣壓比周圍低的系統(tǒng)?？臻g等壓面向下凹，形如盆地。,3.,低壓槽和槽線,（,Trough,）：由低壓向外延伸出來的狹長區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓

27、較高的一方凸出的部分，簡稱槽。在低壓槽中各條等壓線曲率最大處的連線，稱槽線,(Trough- Line),。空間等壓面類似山谷。,槽線,4.,高壓脊和脊線,（,Ridge,）：,由高壓向外延伸出來的狹長區(qū)域，或一組未閉合的等壓線向氣壓較低的一方凸出的部分，簡稱脊，脊中曲率最大點的連線稱脊線,(,Righe,Line),?？臻g等壓面類似山脊。,脊線,5.,,鞍形區(qū)：,相對兩高壓和兩低壓組成的中間區(qū)域，簡稱鞍。,,6.,,低壓帶 ：,兩高壓之間的狹長區(qū)域。,,7.,,高壓帶：,兩低壓之間的狹長區(qū)域。,鞍形區(qū),四、氣壓梯度,(pressure gradient),定義,：,在水平方向上單位距離內(nèi)氣壓

28、的改變量稱水平氣壓梯度，用,,,-ΔP/,Δn,,表示。,,方向：,垂直于等壓線，由高壓指向低壓。其物理意義表示了由于空間水平氣壓分布不均勻而作用在單位體積空氣上的力。,,大?。?取決于等壓線的疏密程度。等壓線愈密，,-ΔP/,Δn,愈大，氣壓梯度越大，風力愈大，反之亦然。,,單位：,百帕,/,赤道度。,,,1,赤道度≈,111 Km≈60,n.mile,P,4,P,3,P,2,P,1,P,1,P,2,1012,1008,1004,1000,1004,1000,H,H,L,L,氣壓梯度,五、氣壓系統(tǒng)隨高度的變化,溫壓場對稱的系統(tǒng)：,溫壓場對稱是指溫度中心與氣壓中心基本重合。,淺薄系統(tǒng)是指氣壓系

29、統(tǒng)的強度,隨,高,度增加而,減弱，,即高低空的高低壓中心不一致。這種系統(tǒng)有冷高壓（,cold high,）,和 暖低壓,(heat low),。,深厚系統(tǒng)是指氣壓系統(tǒng)的強度,隨,高,度增加,不變或增強，,即高低空的高低壓中心一致。這種系統(tǒng)有暖高壓（,warm high,）,和冷低壓,(cold low),。,暖高壓,冷低壓,冷高壓,暖低壓,溫壓場不對稱的系統(tǒng)：,溫壓場不對稱是指溫度中心與氣壓中心不重合。在中高緯度地區(qū)，,不對稱的低壓總是東暖西冷，低壓中心軸線向冷區(qū)傾斜；不對稱的高壓總是東冷西暖，高壓中心軸線向暖區(qū)傾斜。,中心軸線隨高度傾斜,基本概念和知識點：,風的概念；,作用于空氣質(zhì)點上的力；

30、,自由大氣中的平衡運動；摩擦層中的大氣運動；地形對風的影響。,,重點：,風的表示方法；各種力的表示方法及其物理意義；地轉(zhuǎn)風；梯度風；,摩擦層中的風；風壓定律。,,第四節(jié) 空氣水平運動,--,風,風,,（,Wind),一、概述,,定義,:,,空氣相對于下墊面的水平運動，稱為風（,Wind),。它是矢量，有大小和方向。,,風速,(Wind Speed),：,風速是指單位時間內(nèi)空氣在水平方向上的位移。單位有：,m/s,、,Km/h,、,n mile/h,、,Kn,(,節(jié),),等。,,換算關(guān)系：,1Km/h=0.28m/s,；,1m/s=3.6Km/h,；,1Kn=1.852Km/h≈0.5m/s,；

31、,1m/s≈2Kn,風向（,Wind Direction,）：,風向是指風的來向，常用,16,個方位,(E W S N NE SE NW SW NNE ENE ESE SSE SSW WSW WNW NNW),或度數(shù),(0,?,～,360,?,),來表示。,,風力,(Wind,Force,),：,根據(jù)風對地面或海面的影響程度又劃出風力等級。國際上采用的風力等級從,0,～,12,共,13,個等級（,Beaufort Scale of Wind Force,）。,我國現(xiàn)采用從,0,～,17,共,18,個等級。參見,P19《,風力等級表,》,。,,風壓,(Wind Pressure),：,風壓是指

32、與風向垂直的單位面積所受的壓力。近似表示為,: P=0.0625V,2,。,風的陣性和日、年變化,陣性：,在摩擦層中，由于湍流作用，風表現(xiàn)為忽大忽小的陣性。實際上風的陣性就是小尺度的湍渦迭加在大型流場上造成的結(jié)果。因此在測風時，要求取其平均值。一日內(nèi)陣性最強在午后，一年中陣性最強在夏季。,,日變化：,通常在近地面午后風速大，夜間清晨風速小。風的日變化幅度，晴天比陰天大，夏季比冬季大，陸地比海洋大。,,年變化：,因地而異。,二、 作用于大氣的力和運動方程,一、作用在空氣微團上的力,,重力,(gravity),；,大小為,g≈9.8m/s,2,，方向向下，指向地心。,,水平氣壓梯度力,(

33、pressure gradient force):,由于作用在單位質(zhì)量空氣上的壓力在水平方向上分布不均勻，引起氣壓梯度力。,Gn,表示,。,,,大小為：,；,方向：,垂直等壓線從高壓指向低壓。,,,(1),Gn,與,ρ,成反比，,Gn,與氣壓梯度 成正比。,,,(2) ρ,一定時， 大，等壓線密集，,Gn,大。,,,(3),一定時，,ρ,大，空氣濃密，,Gn,小。,,,(4),若,=0,,兩地沒有氣壓差,Gn,=0,無風。,,Gn,是使空氣產(chǎn)生水平運動的原動力。,水平地轉(zhuǎn)偏向力,(deflection force of earth rotation),,,由于地球自轉(zhuǎn),,,作

34、用在運動物體上產(chǎn)生使運動物體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的力，稱地轉(zhuǎn)偏向力，又稱可科利奧里力,(,Coriolis,force),或科氏力。,An,大小為：,A,n,= 2ωVsinφ,ω=7.292,×,10,-5,/s,,ω:,地轉(zhuǎn)角速度,V:,風速,φ:,緯度,,方向,：北半球，恒垂直于物體運動方向的右側(cè),90,度，南半球相反,.,,討論,：,,(1) A,n,是物體相對于地球運動才產(chǎn)生的，靜止物體不受其作用。,,(2) A,n,是虛擬力， 只改變物體的運動方向，不改變速度。,,(3) A,n,在北半球恒垂直于物體運動的右方，南半球相反。,,(4) A,n,與,sinφ,成正比，兩極最大，赤道上為零 。,慣

35、性離心力,（,Centeifugal,Force,）,,C,,,指物體在作曲線運動時產(chǎn)生的一種虛擬力。,,大?。号c向心力相等 。 表達式,：,C = V,2,/r,,,,方向：與向心力相反。,r,為曲率半徑,,摩擦力,（,Friction Force,）,,R,,,運動物體受下墊面摩擦作用所產(chǎn)生的力。,,表達式：,R = -,μV,,,,方向與運動物體相反。,,式中,V,為物體運動速度；,μ,為摩擦系數(shù),總結(jié)：,,氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力和摩擦力都是在水平方向上作用于空氣的力，其影響各異。,,Gn,是空氣產(chǎn)生運動的原動力，其他力在空氣運動后才有。,,A,對中高緯度或大尺度空氣運

36、動影響較大，低緯赤道附近影響小。,,C,只在空氣做曲線運動時在起作用，一般很小，靜止或直線運動時為零。,,R,只在摩擦層中起作用，對自由大氣中的空氣運動可以忽略不計。,,A,n,、,C,和,R,不能驅(qū)動大氣運動，,但卻能影響大,氣運動方向和速度。,三、自由大氣中典型的水平平衡運動,1.,地轉(zhuǎn)風,(,Geostrophic,Wind),,在自由大氣中,,,當水平氣壓梯度力和水平地轉(zhuǎn)偏向力達到平衡時,(,G,n,+A,n,=0),，空氣沿等壓線作無磨擦的等速直線運動，稱地轉(zhuǎn)風。,地轉(zhuǎn)風,地轉(zhuǎn)風風速公式：,,,,G,n,+A,n,,= 0,（,1,）,Vg,與水平氣壓梯度成正比，即等壓線密集，,Vg

37、,大。,,（,2,）,Vg,與空氣密度成反比，氣壓梯度一定時，高空的,Vg,大于 低空的,Vg,。,,（,3,）,Vg,與緯度的正弦成反比，低緯,Vg,大于高緯,Vg,。,,（,4,）赤道及其附近不遵守地轉(zhuǎn)風原則。,在北半球自由大氣中，風沿等壓線吹，測者背風而立，高壓在右，低壓在左。,,在南半球自由大氣中，風沿等壓線吹，,測者,背風而立，高壓在左，低壓在右。,,它明確地揭示了氣壓場與風場之間的關(guān)系。,風壓定律,(,Buysballot,’,s,law),北半球地轉(zhuǎn)風,南半球地轉(zhuǎn)風,地轉(zhuǎn)風速計算方法,,,,,在海圖上，取一個緯距,Δn,=60 n mile,，,ρ=1293g/m,3,，,ω

38、=7.29,×,10,-5,s,-1,；若取,ΔP=1hPa,，帶入公式則得：,,,m/s,,,當,ΔP≠1hPa,時， （,m/s,）,,,2.,梯度風,,(Gradient Wind),定義,:,在自由大氣中，當水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力達到平衡時，空氣沿等壓線作水平、無摩擦、等速作曲線運動。,,在自由大氣中，空氣的水平圓周運動稱為梯度風（,Gradient Wind,）。梯度風可以看成是水平氣壓梯度力、水平地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力三者平衡時的水平運動。,,即,:,低壓（氣旋）中的梯度風,北半球在低壓區(qū)（氣旋）中風繞中心逆時針方向吹，氣

39、壓梯度力沿半徑指向中心，地轉(zhuǎn)偏向力和慣性離心力都沿半徑指向外緣。三力平衡時,,,,,,,或,低壓中梯度風,低壓（氣旋）中的梯度風,,則,,,,式中,Vc,,表示低壓中的梯度風速，解這個以,,Vc,,為未知數(shù)的一元二次方程，得：,,,,,,根號前應(yīng)取正號才有意義。,高壓（反氣旋）中的梯度風,,,,,根號前應(yīng)取負號才有意義。,,氣壓梯度和梯度風的大小受反氣旋曲率限制。曲率愈大（,r,愈?。?，氣壓梯度愈小，梯度風也小。反之相反。,高壓中梯度風,氣旋和反氣旋的梯度風公式：,氣旋,反氣旋,反氣旋,中,此為,反氣旋,梯度風速的極限值,梯度風的討論,（,1,）最大水平氣壓梯度的分布，高壓邊緣較大，越近中心越

40、小。曲率小處等壓線密集，曲率大處等壓線稀疏。,,（,2,）緯度越高，空氣密度越大，水平氣壓梯度最大可能值越大。冬季，中高緯陸上高壓等壓線密。,,（,3,）高壓邊緣風速較大，中心風速小或無風。,,（,4,）中高緯度,高壓風速較大，低,緯度,高壓風速較小。,,梯度風仍遵守風壓定律。,梯度風與地轉(zhuǎn)風比較,地轉(zhuǎn)風：,,低壓中的梯度風：,,高壓中的梯度風：,,因此，在水平氣壓梯度和曲率半徑相同時，,,,Va,＞,Vg,＞,Vc,,實際上低壓中的風比高壓大，原因是低壓中 不受限制,,,風可以很大。,四、摩擦層中的風,(Friction Layer Wind),在地面天氣圖上，由于地面的摩擦作用，實

41、際風不沿等壓線吹，而與等壓線存在一個交角，并偏向低壓。此時的平衡為,:,,,地面實際風比地轉(zhuǎn)風小，方向偏低壓一側(cè)。,摩擦層中的風,摩擦層中的風,地轉(zhuǎn)風,摩擦層中的風壓定律,在北半球摩擦層中，風斜穿等壓線吹，背風而立，高壓在右后方，低壓在左前方。在南半球高壓在左后方，低壓在右前方。,,由于摩擦力的作用，北半球，低壓中風斜穿等壓線以逆時針方向向中心輻合，高壓中的風斜穿等壓線以順時針方向向外輻散。,北半球摩擦層中低壓和高壓的氣流,在摩擦層中，地面實際風與等壓線的夾角取決于下墊面的粗糙度、大氣穩(wěn)定度和緯度。,通常在中緯度陸地上夾角為,35-45,?,，海面上為,10-20,?,。在陸地上實際風速約為相

42、應(yīng)地轉(zhuǎn)風速的,1/3-1/2(35-50,％,),，在海上約為地轉(zhuǎn)風速的,3/5-2/3(60-70,％,),。,,在氣壓梯度不隨高度變化的前提下，風隨高度的變化主要取決于摩擦力隨高度的變化。在北半球，風速隨高度增大，風向逐漸右偏；在南半球，風速隨高度增大，風向逐漸左偏。,五、實際風的確定和風隨高的變化,風隨高度的變化,地轉(zhuǎn)風,地面風,六、地形動力作用對風的影響,當氣流遇到孤立的山峰與島嶼時，有繞山峰兩側(cè)而過的現(xiàn)象，并且在迎風面風速增強，在背風面風速減弱。在背風面還會產(chǎn)生氣旋式和反氣旋式渦流，如圖所示。,,山脈的阻擋作用和繞流，使實際風向與根據(jù)大范圍氣壓場確定的風向之間可能發(fā)生顯著偏差，其差值

43、可達,90,0,，甚至,180,0,。因此在背風面常形成低壓或低壓槽,。,繞流和阻擋作用,繞流,岬角效應(yīng),因陸地（如山脈盡頭或半島附近）向海中突出造成氣流輻合，流線密集，風力明顯增強，稱為岬角效應(yīng)，如圖所示。,,如南非的好望角，是個令航海者生畏的地方，因岬角效應(yīng)而助長了那里的狂風惡浪。我國山東半島的成山頭附近海面，偏北風通常比周圍要大,1—2,級左右，有中國“好望角”之稱。,岬角效應(yīng),海岸效應(yīng),,,因摩擦作用，當氣流沿海岸線方向流動時，如果陸地在氣流方向的右側(cè)，流線會變密，氣流增強；反之，如果陸地在氣流方向的左側(cè)，流線會變疏，氣流減弱。如圖所示。,基本概念和知識點：,影響大氣環(huán)流形成的因子；三

44、圈環(huán)流；氣壓帶和行星風帶；季風環(huán)流；局地環(huán)流。,,重點：,三圈環(huán)流的成因；氣壓帶和行星風帶分布及特征；,大氣活動中心；,東亞季風；南亞季風；海陸風；山谷風；峽谷風。,第五節(jié) 大氣環(huán)流,大氣環(huán)流,（,General Circulation,）,：,一般是指具有全球性、大范圍空的氣運行現(xiàn)象。它的水平尺度在數(shù)千公里，垂直尺度在十公里以上，時間尺度大于,24,小時。,,大氣環(huán)流反映了大氣運動的基本狀態(tài)和基本特征，是各種不同尺度天氣系統(tǒng)活動的基礎(chǔ)。同時也是氣候形成和演變的重要背景條件。,,一、影響大氣環(huán)流的主要因子：,太陽輻射、地球自轉(zhuǎn)、海陸分布不均勻和高大地形等因素影響。,1.,太陽輻射,——,單圈

45、環(huán)流,假設(shè),：地球是靜止的，下墊面性質(zhì)均一。只考慮太陽輻射隨緯度的不均勻性，赤道低緯由于空氣受熱垂直上升，極地高緯冷卻下沉，高層空氣由赤道流向極地，低層空氣由極地流向赤道，從而產(chǎn)生了一個簡單的一圈環(huán)流，稱單圈環(huán)流。,,2.,地球自轉(zhuǎn),——,三圈環(huán)流,假設(shè),：,下墊面性質(zhì)均一。在太陽輻射隨緯度不均勻和地球自轉(zhuǎn)（地轉(zhuǎn)偏向力）二個因子的作用下，從赤道到極地形成三圈環(huán)流，即赤道環(huán)流（哈德萊環(huán)流）、極地環(huán)流和中間環(huán)流（費雷爾環(huán)流）。,極地環(huán)流,赤道環(huán)流,中間環(huán)流,極鋒,二、氣壓帶和行星風帶,氣壓帶,,1.,赤道低壓帶,（,Equatorial Low,）,,平均位于南北緯,10,?,范圍內(nèi)，隨季節(jié)南北移

46、動。,,2.,副熱帶高壓帶,(Subtropical High),,平均位于南北緯,30,?,附近。,,3.,副極地低壓帶,(,Subpolar,Low),,平均位于南北緯,60,?,附近。,,4.,極地高壓,(Polar High),,位于兩極附近。,行星,風帶,1.,赤道無風,（,Doldrums,）,,平均位于南北緯,10o,范圍內(nèi)。,,特征：,對流旺盛、平流微弱、云量多、溫高、濕大、多雷雨、風微弱不定向，位置隨季節(jié)南北移動。,赤道無風帶,2,．信風帶,（,Trades Wind Zone,）,,位于副熱帶高壓帶與赤道低壓帶之間，平均位置在南北緯,10--28o,附近。北半球吹,NE,信

47、風，南半球,SE,信風。,,特征：,風向常年穩(wěn)定少變，風力一般,3—4,級，天氣晴朗，大洋西部降水較多，位置隨季節(jié)南北移動。,,3.,,副熱帶無風帶,（,Horse Latitudes,）,,位于信風帶和西風帶之間，平均位于南北緯,30o,附近。,,特征：,內(nèi)部多下沉氣流，天氣晴朗、少云、微風、陸上干燥、海上潮濕，位置隨季節(jié)南北移動。,信風帶,盛行西風帶,副熱帶無風帶,極地風帶,4,．盛行西風帶,（,Westerlies,）,,位于副熱帶高壓帶與副極地低壓帶之間，在南北緯,30--60o,之間。大氣主要自西向東運動，北半球主要為,SW,風，南半球為,NW,風。,,特征：,此區(qū)域氣旋活動頻繁，天

48、氣十分復雜，常有大風和雷雨，風速較大，南半球在此范圍內(nèi)，除南美尖端外幾乎沒有陸地，常年盛行強勁的西風，,7,級以上的大風頻率每月可達,10,天以上，故有“咆哮西風帶”之稱。位置隨季節(jié)南北移動。,,5,．極地東風帶,（,Polar Easterlies,）,,位于南北緯,60--90o,之間，北半球吹,NE,風，南半球吹,SE,風,。,三、海平面平均氣壓場基本特征,海陸分布不均勻的影響,,冬季大陸是冷源，容易形成高壓。而海洋是熱源，容易形成低壓。夏季相反。,,高大地形影響,,高大地形對大氣運動能產(chǎn)生動力的和熱力作用。冬季它是一個冷源，夏季是熱源。熱力作用使大氣產(chǎn)生擾動，因此地形對大氣環(huán)流的狀態(tài)必

49、定發(fā)生重要作用。,,冬季：,北半球受四個大的氣壓系統(tǒng)（又稱大氣活動中心）控制，它們是,阿留申低壓，冰島低壓，蒙古高壓和北美高壓,。蒙古高壓前部的偏北氣流就是亞洲穩(wěn)定的冬季季風。南半球在南太平洋，南大西洋和南印度洋分別是三個高壓中心，在南非，澳大利亞和南美大陸上是熱低壓組成的低壓帶。,夏季：,北半球的大氣活動中心有,印度低壓，北美低壓，太平洋副高和大西洋副高,，同時冰島低壓和阿留申低壓明顯減弱，范圍大大縮小。南半球大陸上的高壓加強伸展，在副熱帶緯度上，高壓帶環(huán)繞全球。,,春秋兩季屬于過渡季節(jié)，北半球春季，原有的四個大氣活動中心減弱，副熱帶高壓開始增強。,1,月海平面平均氣壓場,冰島低壓,北美高

50、壓,西伯利亞高壓,阿留申低壓,7,月海平面平均氣壓場,北大西洋副高,,(,亞速爾高壓,),北美低壓,北太平洋副高,,(,夏威夷高壓,),印度低壓,大氣活動中心,(Atmospheric Center of Action),永久性大氣活動中心,：,指常年存在的大范圍氣壓區(qū)。如赤道低壓帶、海上副熱帶高壓、南極高壓、 冰島低壓、阿留申低壓和南半球副極地低壓帶。,,半永久性大氣活動中心,：,指大范圍的氣壓區(qū)隨季節(jié)改變。如蒙古高壓、北美高壓、印度低壓、北美低壓、澳大利亞高壓、南美高壓、非洲高壓、澳大利亞低壓、南美低壓和非洲低壓。,,影響我國天氣和氣候的大氣活動中心主要有：,西伯利亞高壓、阿留申低壓、西太

51、平洋副高、印度低壓。,,大氣活動中心的季節(jié)變化必然引起大氣環(huán)流的季節(jié)變化，而大氣活動中心的短期變化對大范圍的天氣造成重大影響，它們是制作天氣預(yù)報的背景條件。,四、,,季風環(huán)流,（,Monsoons,）,季風定義,：大范圍地區(qū)的風向隨季節(jié)而有規(guī)律改變的盛行風，稱為季風。要求盛行風的方向至少改變,120,°,，盛行風頻率 ＞,40,％。,,1,、季風的成因,（,Formation of Monsoons,）：,,海陸季風,(Sea-Land Monsoon),：由海陸之間熱力異差引起的風系隨季節(jié)有極明顯的變化，稱海陸季風。,,行星季風,(,Plantary,Monsoon),：由于行星風帶隨季節(jié)

52、移動而引起的風系變化，稱行星季風。,,青藏高原的地形作用,：青藏高原在夏季的熱源作用和冬季的冷源作用對維持和加強南亞季風起了重要的作用。,季風的分布,季風主要分布在東亞、南亞、東南亞和赤道非洲四個區(qū)域。,2,、,東亞季風,成因,:,,主要是由于海陸間的熱力差異引起的。,,范圍,：我國大部分地區(qū)，朝鮮半島和日本附近洋面。,,冬季風特征,：蒙古高壓盤踞亞洲大陸，寒潮和冷空氣不斷爆發(fā)南下，高壓前緣的偏北風成為東亞的冬季風。我國大部、朝鮮半島和日本附近洋面吹西北風，東海南部、南海、臺灣海峽吹東北風，風力均在,5-6,級，最大可達,8-9,級或以上。,,夏季風特征,：陸地是印度低壓（亞洲低壓），海上是西

53、太平洋副熱帶高壓。我國東部沿海、朝鮮、日本吹東南風；南海、臺灣海峽、菲律賓附近洋面吹西南風。風力一般,3-4,級。,,季風的天氣氣候特征,：夏季風：高溫、潮濕、多陰雨，來臨慢；,,冬季風：大風、降溫、干冷,,,來臨快、強度大。冬季風大于夏季風,。,3.,南亞季風,(,印度季風,),成因,：主要是行星風帶的季節(jié)性位移引起的，也有海陸間的熱力差異和大地形（青藏高原）的作用。,,范圍,：東非、西南亞、南亞、中印半島一帶，又稱印度季風。,,夏季風特征,：整個北印度洋上吹強勁的西南風，,7-8,月份風力常達,8-9,級以上，并伴有雷雨。,9-10,月份開始減弱，阿拉伯海的風大于孟加拉灣，尤其是索科特拉

54、島南側(cè)的北印度洋，西南風特別大，是世界上最著名的狂風惡浪海區(qū)之一。,冬季風特征,：行星風帶南移，亞洲大陸高壓強大，其南部的東北風成為南亞的冬季風。北印度洋吹東北風，風力一般為,3-4,級，是航海的,“,黃金季節(jié),”,。,,季風轉(zhuǎn)換時間,：,5,月冬季風轉(zhuǎn)夏季風；,10,月夏季風轉(zhuǎn)冬季風。,3,、其他地區(qū)的季風,北澳、印尼和伊里安的季風：,冬季（南半球）東南風，夏季西北風。由于信風帶的移動引起。,,西非的季風：,塞內(nèi)加爾到塞拉利昂沿岸，夏季西南季風，潮濕多雨；冬季東北季風，干燥少雨。,,北美與南美的季風：,北美冬季西北風，夏季西南風。南美巴西東岸，,7,月份為東南風，,1,月份則為東北風或東風。

55、,五、局地環(huán)流,（地方性風,Local wind,）,1.,海陸風,(Sea and Land Breeze),,在海岸附近，由于海陸間熱力差異的日變化引起的。白天：風從海洋吹向陸地稱海風；夜間：風從陸地吹向海洋稱陸風。海風＞陸風，主要出現(xiàn)在中低緯度，氣溫日較差較大，多在夏季晴朗天氣條件下。,2,.,山谷風,(Mountain and Valley Breeze),,,在山區(qū)，由于山峰山谷的溫度差異產(chǎn)生的局地環(huán)流。白天：風從山谷吹向山頂稱谷風；夜間：風從山頂吹向山谷稱山風，谷風,＞,山風。,,在我國海陸風和山谷風均盛行的港口是連云港和秦皇島。,3.,峽谷風,,當氣流從開闊地區(qū)吹進峽口時，形成的

56、強風。如臺灣海峽、直布羅陀海峽等。,“,峽管效應(yīng),”,4.,布拉風,（,Bora,）,從山地或高原經(jīng)過低矮隘道向下傾落寒冷而又干燥的風暴，稱布拉風。,,典型的布拉風出現(xiàn)在黑海的冬季，其破壞力很大，最大平均風速可達,40m/s—60m/s,，氣溫可迅速降低到,-27,℃,，,可造成嚴重的“船舶積冰”。類似現(xiàn)象在土耳其沿海和亞得利亞海均可出現(xiàn)。,,其它地方性風甚多。（見,P44,表,1-7,）,第六節(jié) 大氣濕度,基本概念和知識點：,濕度的概念；濕度的表示方法；,濕度的變化；大氣中水汽凝結(jié)途徑。,,重點：,濕度的表示方法；,濕度的日年變化。,一、濕度的定義和表示方法,濕度,(Humidity,）：是

57、表示大氣中水汽含量多少或空氣潮濕程度的物理量。大氣中的水汽是形成云、霧和降水等天氣現(xiàn)象的主要因子，同時對船運貨物是否受潮變質(zhì)有很大的影響。通常表示大氣濕度的物理量有下列幾種。,絕對濕度,(absolute humidity),a,,：,,單位體積空氣中所含水汽的質(zhì)量（實際上就是水汽密度）。單位為,g/cm,3,，,g/m,3,。,,它直接表示空氣中含水汽的多少，,絕對濕度大，水汽含量多，絕對濕度小，水汽含量少。絕對濕度不能直接測量，一般通過查算,<,濕度查算表,>,獲得。,,水汽壓,（,vapour,pressure,）,e,,：,,指大氣中水汽所引起的那部分壓強稱水汽壓。單位與氣壓相同。,它

58、表示空氣中水汽含量的多少，,水汽壓大，水汽含量多，水汽壓小，水汽含量少。水汽壓也不能直接測得，查算,<,濕度查算表,>,獲得。,飽和水汽壓,（,saturation,vapour,pressure,）,E,:,,指空氣達到飽和時的水汽壓。飽和空氣中的水汽壓是溫度的函數(shù)，即,E=E(T),，隨著溫度的升高而增大。,,它表示空氣,“,吞食,”,水汽的能力，,不反映空氣中水汽含量的多少。,,相對濕度,（,relative humidity,）,f,,：,,指空氣中的實際水汽壓,(e),與同溫度下的飽和水汽壓的百分比，即：,f=e/E,×,100,％。 當,f,＜,100,％ 未飽和；當,f=100,

59、％飽和；當,f,＞,100,％過飽和。,,它表示空氣距離飽和的程度，,不直接反映空氣中水汽含量的多少。,露點,,(dew point),t,d,,：,,指空氣中水汽含量不變且氣壓一定時,,,降低溫度使其空氣達到飽和時的溫度，稱為露點溫度。單位與氣溫相同。,,它表示空氣中水汽含量的多少，,水汽含量多，露點高,;,水汽含量少,,,露點低。通常以,e,為引數(shù)查算,<,露點查算表,>,獲得。,,溫度,—,露點差,(t-t,d,),,：,,它的大小反映空氣距離飽和程度。,t-t,d,=0,飽和；,t-t,d,＞,0,未飽和；,t-t,d,愈大，,f,愈小。另外，若濕球溫度趨于干球溫度，說明相對濕度大，

60、一般有霧或降水。,二、大氣中水汽的分布,大氣中的水汽主要來自下墊面的蒸發(fā)，水汽的凝結(jié)或凝華改變水汽的含量，其分布是不均勻的。,,垂直分布：,絕對濕度隨高度的增加而迅速減小。在,2,公里高度處不足地面的,1/2,，,5,公里處減到地面,1/10,，,90%,的水汽集中在,3,公里以下的低層大氣中。,,水平分布：,絕對濕度的水平分布與氣溫的水平分布基本一致。它與下墊面性質(zhì)（如海面、陸地、沙漠、冰面等）關(guān)系密切。赤道地區(qū)大，隨緯度的增高而遞減。,三、濕度的日年變化,水汽壓的日年變化：,日變化與氣溫的一致，最高值出現(xiàn)在午后，最低值在清晨。年變化與氣溫的年變化相似，最高值出現(xiàn)在,7,～,8,月份，最低值

61、出現(xiàn)在,1,～,2,月份。,,絕對濕度的日年變化：,日變化與溫度的日變化一樣，最高值出現(xiàn)在午后，最低值出現(xiàn)在清晨。年變化與溫度的年變化趨勢一致，極大值出現(xiàn)在夏季（,7,月，,8,月），極小值出現(xiàn)在冬季（,1,月，,2,月）。,,相對濕度的日年變化：,日變化與氣溫的日變化相反，最大值在清晨，最小值在午后。相對濕度的年變化在季風盛行時，夏季大冬季小，而內(nèi)陸相反。,四、大氣中水汽凝結(jié)途徑,水汽含量不變降低溫度,:,大氣存在許多冷卻過程可以降低溫度，除上升運動中的絕熱冷卻外，還有輻射冷卻、平流冷卻、亂流冷卻和接觸冷卻等過程。,,氣溫不變增加水汽,:,增加水汽的途徑主要是蒸發(fā)，如水面蒸發(fā)和云雨滴在下降過

62、程中的蒸發(fā)等。蒸發(fā)量的大小主要取決于水面上空氣的飽和差（,E,w,-e,）和風速的大小。飽和差和風速越大時,,,蒸發(fā)量越大。,,兩者同時作用,:,若增加水汽和降低溫度同時進行，將加速凝結(jié)過程。,五、濕度與貨運,某些海上運輸貨物因受潮而遭受貨損。貨損的原因是貨艙,“,出汗,”,和貨物,“,出汗,”,，前者水滴凝結(jié)于艙頂、艙壁，而后者水滴凝結(jié)于貨物上。,,一般而言，若艙內(nèi)溫度低于艙外露點，最好不要通風；若艙內(nèi)溫度高于艙外露點，有必要開艙通風。,溫濕度計,四、大氣中的逆溫,逆溫定義,：,在對流層中，某一時刻某氣層溫度隨高度上升或不變的狀態(tài)稱逆溫。逆溫所在的氣層稱逆溫層。,（,γ,＜,0,或,γ=0,

63、）,γ,＜,0,逆溫層,Z,Z,2,Z,1,0,T,γ=0,逆溫的種類,,（,1,）輻射逆溫；,,（,2,）平流逆溫；,,（,3,）下沉逆溫；,,（,4,）湍流逆溫；,,（,5,）鋒面逆溫。,,逆溫對天氣的影響,：,逆溫的存在好象一個蓋子，能有效地抑制對流的發(fā)展，阻擋水汽和塵埃等向上輸送。低層逆溫，易發(fā)生霧或低云天氣。,基本概念和知識點：,云的定義；云的形成和分類；降水的性質(zhì)；降水量。,,重點：,云的物理分類；各種云的特征及伴隨的天氣；云的國際縮寫符號；降水的性質(zhì)；降水量。,第八節(jié) 云和降水,一、云,,(Cloud),定義：,云是由大量的小水滴、小冰晶或兩者混合物組成的懸浮在空中的可見聚合體。

64、,,云不僅可以反映當時天氣狀況，同時也可預(yù)示未來天氣，,“,看云識天,”,就是這個道理。云層能阻擋太陽和大氣輻射，影響氣溫和風的日變化；某些云能產(chǎn)生陣性大風、雷雨、冰雹、龍卷等惡劣天氣。,云的形成條件：,,水汽條件：充足的水汽使空氣達到飽和狀態(tài)。,,冷卻條件：上升運動促使未飽和的空氣絕熱上升降溫達到飽和狀態(tài)。,,凝結(jié)核：可以促使水汽在一定溫度下凝結(jié)長大。,,故此，,上升運動＋水汽條件→云形成；,,下沉運動→云消散。,云的物理分類,按照大氣中上升運動的不同特點，將云分為積狀云、層狀云和波狀云。,,積狀云：,由不穩(wěn)定層結(jié)的自由對流發(fā)展而形成的云。積狀云是大氣層結(jié)不穩(wěn)定作用的產(chǎn)物，所以又稱對流云。,

65、,特點：,塊狀，孤立分散，垂直發(fā)展的云塊，底部水平，頂部隆起呈圓弧狀，云內(nèi)不穩(wěn)定，水平范圍小。,,種類：,積云,(Cu),、積雨云,(,Cb,),和卷云,(,Ci,),。,晴天,陣雨,雷雨大風冰雹,層 狀 云,層狀云：,在穩(wěn)定大氣層結(jié)中，由系統(tǒng)性的抬升運動而形成的云。如暖鋒抬升作用。,,特點：,均勻成層，呈薄幕狀，水平范圍大，云頂如云海，云內(nèi)較穩(wěn)定。,,種類：,卷層云,(Cs),、高層云,(As),、雨層云,(Ns),、層云,(St),。,波 狀 云,波狀云：,在穩(wěn)定大氣層結(jié)中，由大氣波動作用所產(chǎn)生的云。常形成在逆溫層上下。,,特點：,波浪起伏狀的碎云塊和云片，云頂常有逆溫層，水平范圍較大。,

66、,種類：,卷積云,(Cc),、高積云,(Ac),、層積云,(Sc),波 狀 云的形成,按云底高度分類,,二、降水,(Precipitation),降水：,大氣中的水汽凝結(jié)（或凝華）物，從空中降到地面的現(xiàn)象。種類：雨、毛毛雨、凍雨（雨夾雪）、雪、冰雹、冰粒、冰針等。,,降水的性質(zhì)：,,連續(xù)性降水：,指來自,Ns,和,As,的降水，具有持續(xù)穩(wěn)定的性質(zhì)，常在,10h,以上。如暖鋒降水。,,間歇性降水：,指來自,Sc,和厚薄不均勻的,As,的降水，降水強度時大時小、時降時止，變化緩慢。,,陣性降水：,指來自,Cb,和濃積云的降水，降水強度變化很快，驟降驟止，天空時明時暗，持續(xù)時間較短，幾十分鐘到幾小時，常伴有陣性大風。,降雨量等級表,（單位：,mm,）,,,降雪量等級表,(,單位：ｍｍ,),降水量和降水強度,,降水（包括近地面凝結(jié)出的露水）未經(jīng)蒸發(fā)、滲透、流失，在水平面上所積聚的水層深度，稱為降水量，以,mm,為單位表示。,,單位時間內(nèi)的降水量，稱為降水強度。常用“,mm/h”,、,“,mm/d”,等單位表示。我國氣象部門規(guī)定的常用降水量分級情況如表所示。,等級,零星小雨,小雨,中雨,大雨,暴