气象学与气候学课件 13.ppt

大气科学概论 大气科学学院 王伟 习题 1、简述气候系统。 2、哪些自然现象能证实大气圈的存在？ 3、大气圈各层的主要物理特性是怎样的？ 4、试述臭氧的功用及在大气中的分布特点？ 第一章 绪论 气象学、气候学的研究对象、任务和简史 气候系统概述 有关大气的物理性状 气象学、气候学的研究对象、任务和简史 一、气象学与气候学的研究对象 二、天气与气候的关系 三、本学科在实际生活中的应用 四、气象学与气候学的发展简史 气候系统概述 一、气候系统 二、大气圈概述 三、水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述 第一章 绪论 气象学、气候学的研究对象、任务和简史 气候系统概述 有关大气的物理性状 有关大气的物理性状 一、主要气象要素 二、空气状态方程 问题的提出 既然大气是“物质”，那么它就是“运动的” 那么如何“定量地描述”大气呢？ 究竟需要“哪些量”才能较好地描述大气呢？ 通过对大气的定量描述，能够总结出“哪些大气运动的规律？” 有关大气的物理性状 一、主要气象要素 二、空气状态方程 一、主要气象要素 气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量和能见度等等。 1. 气温 a.定义：表示空气冷热程度的物理量，称为气温。在一定的容积内，一定质量空气温度的高低与气体分子运动的平均动能多少有关，而气体分子运动的平均动能只与温度有关，且与绝对温度了成正比。因此，空气冷热的程度，实质上是空气分子平均动能。 物理含义：气温的升降决定于大气的内能的增多或减少。 一、主要气象要素 大小的表现：当空气获得热量时，它的分子运动的平均速度增大，随之平均动能增加，气温也就升高；反之当空气失去热量时，它的分子运动平均速度减小，随之平均动能也减少，气温也就降低。 　 气温的单位：摄氏温标（t, ℃ ），我国规定用温标，以气压为1013.3hpa（相当于760mmHg）时纯水的冰点为0 ℃，沸点为100 ℃，其间等分100份中的1份即为1 ℃ 。 在理论研究上常用绝对温标（K） ，以K表示，这种温标中一度的间隔和摄氏温标相同，但其零度规定为摄氏-273.16℃，称为“绝对零度”，水的冰点为273.16K，沸点定为373.16K。 两种温标之间的换算关系如下： T=t+273.15 ≈t+273 (1-2) 一、主要气象要素 一、主要气象要素 温标的对应关系 一、主要气象要素 2. 气压 a.定义：气压是指大气的压强，单位面积上所承受到的整个空气柱的质量，即大气的压力。实质：气压的大小决定于整个空气柱质量的多少。若以P代表气压，F代表面积A上所承受的力，则： P＝F/A 物理含义：空气的分子运动与地球重力场综合作用的结果。 dP=-pgdz式称为静力方程。它表达了大气在垂直方向上处于静力平衡状态时，气压变化和高度变化之间的定量关系。 地面气压分布一般在940—1040mb之间，在台风中心可能低于900mb，在西伯利亚高压中心可能高于1080mb。 一、主要气象要素 b.单位：mmHg, pa, mb 1hpa=1mb=3/4 mmHg c.标准大气压 在纬度为45°的海平面上，温度为0 ℃时，所测得的水银柱高为760mmHg的大气压强，为一个标准大气压(1013.25mb)。 精确的气压值是用水银气压表来测量的。 一、主要气象要素 水银柱测量气压 一般情况下，气压值是用水银气压表测量的，若水银柱的高度为h,水银的密度为ρ，水银的截面为S，则所测大气压强为： 一、主要气象要素 有关气压的实验 1654年5月8日，德国马德堡市的市民们看到了一件令人惊奇又困惑的事情：他们的市长，就是发明抽气机的奥托·格里克，把两个直径40多厘米的空心铜半 球紧贴在一起，用抽气机抽出球内的空气，然后用两队马向相反的方向拉两个半球，“连16匹马（拼命挣扎着）都不能把它们拉开，或者只有费了很大的劲才能拉 开它们，当马用尽了全力把两个半球最后拉开的时候，还发出了很大的响声，象放炮一样。” 市民们惊奇得问：“是什么力量把它们压合得这么紧呢？”“没有什么，是空气。”市长这样回答。而如果把铜半球上的阀门拧开， 空气经阀门流进球里，用手一拉球就开了。这就是著名的马德堡半球实验 一、主要气象要素 有关气压的实验 一、主要气象要素 d. 主要气压仪器 动槽式水银气压表、定槽式水银气压表 定槽式水银气压表水银面是