大气科学导论-第二章(大气的基本知识1).ppt

五、风(Wind) 定义：空气的水平运动称为风。 风是一个表示气流运动的物理量。 它不仅有数值的大小（风速），还具有方向（风向）。因此风是向量（矢量）。 风向是指风的来向。 地面风向用16 方位表示；在16 方位中，每相邻方位间的角差为22.5?。 风标和风速计：左边是杯型风速计，右边是螺旋桨风向风速计，可同时测量风向和风速。 地面风向表示方法 五、风 高空风向常用方位度数表示； 即以0?(或360?)表示正北，90?表示正东，180?表示正南，270?表示正西。 风速单位常用m/s、knot（海里/小时，又称“节”）和km/h 表示，其换算关系如下: 1m/s=3.6km/h；1knot=1.852km/h 1km/h=0.28m/s；1knot=1/2m/s。 在地面天气图上，用下列图示来表示风，风尾长划风速为4米/秒，即风力为2级，短划风速为2米/秒。一个风旗，表示风力为8级。风尾和风旗均放在风杆的左侧。 西南风5级 东南风12级 天气图上风的表示方法 0级静风，风平浪静，烟往上冲。 1级软风，烟示方向，斜指天空。 2级轻风，人有感觉，树叶微动。 3级微风，树叶摇动，旗展风中。 4级和风，灰尘四起，纸片风送。 5级清风，塘水起波，小树摇动。 6级强风，举伞困难，电线嗡嗡。 7级疾风，迎风难行，大树鞠躬。 8级大风，折断树枝，江湖浪猛。 9级烈风，屋顶受损，吹毁烟囱。 风力等级： ——英国蒲福 六、云量 (cloud amount) 云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不接触地面（如接触地面则为雾），且具有一定的厚度。 云量是指云遮蔽天空视野的成数。将地平以上全部天空划分为10份，为云所遮蔽的份数即为云量。例如，碧空无云，云量为0，天空一半为云所覆盖，则云量为5。 高云（5000m以上） 中云（2500-5000m） 低云（2500m以下） 七、能见度（Visibility） 能见度指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的最大水平距离。 单位用米（m）或千米（km）表示。 空气状态方程 对一定质量的空气，其P、V、T之间存在函数关系。例如，一小团空气从地面上升时，随着高度的增大，其受到的压力减小，随之发生体积膨胀增大，因膨胀时做功，消耗了内能，气温乃降低。这说明该过程中一个量变化了，其余的量也要随着变化，亦即空气状态发生了变化。如果三个量都不变，就称空气处于一定的状态中，因此，研究这些量的关系就可以得到空气状态变化的基本规律。 空气状态常用密度（ρ）、体积（V）、压强（P）、温度（T）表示。 气象上常用的状态方程为：P=ρRT 其中P为压强，ρ为空气密度，R为比气体常数，T为空气的温度。 对于一团干空气而言，Rd即干空气的比气体常数为Rd=0.287J/g.k。 状态方程式 湿空气的状态方程为：P=ρRdT（1+0.3e/p） P为湿空气压， e为水汽压。 从太空看大气层 大气的密度和气压 在重力的作用下，大气分子主要集中在近地面，大气密度和气压随高度呈指数递减 90%的大气质量或分子位于10公里以下 标准大气压： 76cm Hg=1013.25mb=1013.25hPa 第三节 大气圈的垂直结构 观测证明，大气在垂直方向上的物理性质是有显著差异的。 根据温度、成分、电荷等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况，可将大气分为五层。 大气科学研究重点：对流层，平流层 对流层（Troposphere, 自地面到10km左右） 对流层的主要特点： 对流层是大气的最下层，它的下界为地面，集中3/4大气，90%水汽，云、雾、雨雪等主要大气现象都出现在此层，也是对人类生产、生活影响最大的一个层次，也是大气科学研究的重点层次。 ①气温随着高度而降低， 每升高100m平均降温0.65℃ ②空气具有强烈的对流、乱流运动，大气污染主要发生在该层 ③温度和湿度等气象要素水平分布不均匀 在对流层的最下层称为行星边界层或摩擦层。其范围一般是自地面到1—1.5km高度。在这层里大气受地面摩擦和热力的影响最大，湍流交换作用强，水汽和微尘含量较多，各种气象要素都有明显的日变化。 行星边界层以上的大气层称为自由大气。在自由大气中，地球表面的摩擦作用可以忽略不计。 在对流层的最上层，介于对流层和平流层之间，还有一个厚度为数百米到1—2km的过渡层，称为对流层顶。这一层的主要特征是：气温随高度的增加突然降低缓慢，或者几乎不变，成为上下等温。 对流层(troposphere) 平流层(stratosphere) 对流层顶 (tropopause) 平流层顶(stratopause) 大气边界层——对流层下层1～1.5km