大气物理复习详解.pptVIP

例：求温度为20℃和-20℃时，1立方米空气中所含的最大水汽质量，第一个比第二个大多少倍。 解：分别求出温度为20℃和-20℃时的饱和水汽压 则 约大15.7倍。 例：在热带沙漠常常温度高达45℃或更高，而相对湿度却抵达2%，而在极低，温度降低到零下40℃或更低，相对湿度却近100%，试问哪个地区绝对湿度大，大多少倍？ 例：一立方体的黑体，每边长10cm，如果把它加热到727度，求此黑体放射的辐射能有多少瓦？ 例：一个物体的辐射通量密度为w/m2，吸收率 ，试求其温度为多少度？其辐射的最大能量对应的波长是多少？ 什么是云中水循环次数？什么是降水效率？一般降水有哪两个特点？ 降水量比上云内含水量是云中水循环次数 降水量比上入云水汽输送量为降水效率 一般云雾降水的降水量大于云内含水量而小于入云水汽输送量 降水粒子的碰撞效率，和碰撞粒子的直径之间的关系。 碰撞的小水滴数和大水滴所扫过的几何截面内全部小水滴数（可能碰撞小水滴数）之比称为碰撞效率（系数），用E表示。 r2/r1 趋近于0时E很小，小粒子惯性小，易绕过大滴。 当r2/r1 0.6后E下降，当粒子的尺度接近，导致粒子间相对速度减小，不利于互相碰撞 r2/r1趋近于1时: 两个粒子速度几乎相同时，E增大，尾涡俘获可使E1 气体成分：90km以下干洁大气均匀混合，称为均匀层。 干洁大气: 不含水汽和悬浮颗粒物的大气称为干洁大气。 相变特征：在地球大气温、压条件下，水汽是唯一能发生相变的气体成分。 空气密度:标准状态（p=1013.25hPa, t=0℃）下，干空气密度为1.29kg/m3。 平均分子量:90km以下，空气平均分子量为28.966，不随高度变化；90km以上，随高度递减。 * 本节讨论两个温度和湿度各不相同的空气块绝热等压混合的情况。 * 可见混合后的q、T、e和θ都可由初值的质量加权平均得到。说明：空气块绝热混合的效果是，位温高的气块混合时位温下降，即它释放出能量；位温低的气块混合时吸收热量，位温上升；若两块气块位温相等，则达到热量平衡。 * B常被称为净的阿基米德浮力，当气块上升到新的位置后，若气块密度比环境密度小，则B0，加速度为正，气块将继续上升，反之，B0，加速度为负，若B=0，加速度为零。 * 大气物理复习提纲 电子工程学院 汤志亚 tangzhiya@cuit.edu.cn 考试题型 一、选择题，20题，30分 二、简答题，2题，20分 三、证明题，1题，15分 四、计算题，3题，35分 第一讲大气概述 大气的演变 第一代大气、第二代大气、现代大气 大气的成分及分布：地球大气是由多种气体以及漂浮于其中的固态、液态等颗粒物质组成的。 气体成分、干洁大气、相变特征、空气密度:、平均分子量 水汽的特点及分布规律 CO2、O3的作用及分布 气溶胶及其在大气中的作用 大气的垂直结构 对流层、平流层的特点 大气的状态参数及其变化 气压随时间和空间变化情况 三种温标之间的转换、气温随时空变化情况 逆温层及其形成原因 各种湿度参量的定义及计算 气体的状态方程及计算 大气静力学方程、适用条件、应用 气压场的基本形式及位势高度 解：分别求出温度45℃与-40℃时的饱和水汽压E与它们的实际水汽e 则热带沙漠地区绝对湿度大，大约大7.7倍 第二讲 大气辐射 描述辐射场的物理量 辐射通量 辐射通量密度 辐射强度 辐射的基本定理 基尔霍夫定律 普朗克定律 史蒂芬-波尔兹曼定律 维恩位移定律 平方反比关系 大气的吸收光谱 吸收光谱 水汽、氧气、臭氧、二氧化碳的吸收光谱 大气窗 大气对辐射的散射 大气散射和吸收的不同 瑞利散射、米散射的特点 利用散射的原理解释天空为什么是蓝色 太阳辐射在大气中的传输 太阳常数 太阳辐射在大气上界的分布 解释地球、大气和地气系统的辐射平衡 解：立方体的表面积为： 每单位表面积放射的辐射为： 黑体放射的总的辐射能为： 解：根据基尔霍夫定律： 其中： 为黑体的辐射通量密度。所以 根据维恩位移定律： 所以 假定有一反射率为a的行星，其大气由两个等温层组成，它们对太阳辐射的吸收均为零，对行星的反射率的吸收均为0.5，设行星表面具有黑体性质。试证行星辐射的通量密度在顶层为1/3E，在底层为2/3E，在行星表面为5/3E，其中为行星向太空反射的辐射通量密度。 证：按题意作图 X为行星表面反射的辐射通量密度，Z为底层放射的辐射通量密度，Y为顶层放射的辐射通量密度，a为反射率，对行星表面来说，其辐射能收支为 对大气上界而言，行星向太空放射的辐射等于大气和行星表面向太空放射的辐射通量密度之和。 (1) (2) 对顶层而言，其辐射能收支为 (3)代入（2）式， 代入（1）式，有 将（5）代入（2） 将（