成信工《大气科学基础》课后习题.docVIP

《大气科学基础》课后习题 PART I 1 地球是目前所知太阳系中唯一有生命演化的高度文明的行星，它具有什么独特条件？它的大气演化有什么特点？ 2 现代大气的组成成分中，哪些成分对大气热力过程起作用？哪些对大气化学、云、降水和大气辐射起作用？最丰富的4种成分是哪些？哪种变化最大、它为什么重要？ 3 从理想气体方程pV=nRT出发，计算在压强1013.25mb（1mb=100Pa）、温度15oC时，1cm3的空气中有多少氧气分子？其中V为体积，n为摩尔数（mol），1 mol物质中的分子数为6.022×1023个，称为阿福加德罗(Avogadro)常数，R=8.2145J?mol-1?K-1 4 从干空气和水汽的状态方程推导湿空气的状态方程。并解释在相同温度和压强下，为什么湿空气比干空气轻？ 5 假设气压标高为8km，在气压为500mb的高度上，1cm-3的空气中有多少氧气分子？并解释为什么民航飞机要加压？ 6 地面温度20oC，大气从地面到10km高度的减温率是6oC?km-1，随后大气变成逆温，减温率为-5oC?km-1。求大气在15km高度处的温度。 7 如果大气密度不变，即为不可压大气，已知大气厚度为10km，地面气压为1000mb，在哪个高度气压会变为500mb？绘制这种情况下气压随高度变化的图像，并与课程中的等温大气进行比较讨论。 8 设想现在大气中没有臭氧层，按温度垂直减温率划分大气垂直结构，请分层并为每层命名。就你所知，太阳系中的行星有这样的大气结构吗？ 9 热层几百K的温度是如何探测得到的？设想没有航空服保护的正常人身处这样的环境，会发生一些什么情况？ 10 说明天气和气候的定义和区别，并指出下面哪些说话是天气？哪些是气候？ （1）因学生多，到下课时，教室内温度升高到25 oC； （2）中国北方的夏季现在变得越来越热； （3）本站历史最高日降水量为200mm； （4）北京明天天气晴转多云； （5）今天最高温度达到35 oC PART II 1 蓝色光的波长为0.48 m，它的频率、波长是多少？ 2 假设地球大气为一等温气层，温度为Ta，它透过太阳辐射但吸收所有的热红外辐射。证明地表温度为T=21/4Ta。如果地气系统反射率为30%，太阳系数为1366W?m-2,求地表温度。 3 大气温室和农业生产中的温室（花坊）有什么不同？ 4 为什么温室效应增强会使地表温度增大，但它不能改变辐射平衡温度？ 5 如果地球上云量增多，辐射平衡温度和地表温度如何变化？ 6 考虑长波辐射时，可以忽略大气对长波辐射的散射效应。波长为的长波辐射能（其辐射通量密度为Ein），在均匀且温度为T的等温大气中沿某一直线路径传输了微小距离，辐射能在这段距离内的变化为。已知大气吸收系数，写出的表达式。 7 在高山上滑雪时，人们常常带眼镜，为什么？ 8 请找寻有关预防霜冻有哪些方法？原理是什么？ PART III 1 湿空气气压为1013.25hPa，在室温20oC时1m-3的体积中含有10g水汽。求水汽压、相对湿度、绝对湿度、混合比、比湿和露点温度。 2 从很冷的室外进入温暖的室内时，眼睛上会出现凝结现象。为什么从温暖室内到很冷的室外，眼睛上却没有凝结？ 3 平水面的饱和水汽压是在纯水和纯水汽的情况下得到的，在实际情况下，常常是考虑湿空气的饱和水汽压。纯水和纯水汽中加入干空气后，饱和水汽压如何变化？ 4 请解释为什么露点温度能反应实际水汽含量，而相对湿度不能？ 5 气象台站使用干湿球温度表的测量值如何得到相对湿度和露点温度？如果干湿球温度表在观测时，湿球纱布上使用的是稀盐水，得到的相对湿度和露点温度如何变化？ 6 形成露和霜的天气条件有哪些？为什么？ 7 列举一些雾，并解释它们是如何形成的。在什么地方或时间我们能发现这些雾？ 8 雾在夜晚生成，如果继续冷却，露点温度怎么变化？ 9 请推导湿空气（干空气和水汽组成）的状态方程为，其中p、为湿空气的气压和密度，，称为虚温。其中为水汽混合比。 10 如果湿空气中包含有水汽和液态水滴，其中它们相对于干空气的混合比分别为和，请推导虚温 PART IV 1 云对地球气候有什么作用？设想如果现在地球大气中无云存在，地球环境将如何变化？ 2 云的分类中4种基本云型名称和意义是什么？ 3 举出每属云的两个显著特征。 4 如何区分浓积云与积雨云、高积云和层积云、后卷积云和薄高积云、卷层云和卷积云？ 5 观测地平线附近云的时候，会出现哪些问题？有没有避免的办法？ 6 在某地面气象站，观测测到午后天空出现积云，此时台站气温为32oC，露点温度为28oC，试估计云底高度。 7 一个垂直观测的探测器离可以旋转的云幕灯2500m，在夜间，探测器探测到其上空云底的云幕灯强光源照射的光点，同时测到云幕灯的仰角是30o，请确定云高。