气象学讲义.docx

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1、《气象学》讲义绪论一、大气与大气科学1、大气科学研究大气各种现象及演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门科学，是地球科学的组成部分。2、大气科学的分支主要分支有：大气探测学、气候学、天气学、动力气象学、大气物理学、大气化学、应用气象学等。（1）天气学：天气：一地短时间内的气象要素和大气现象的综合状况。天气学：研究天气过程的形成和演变规律，并据此作出预报的科学。（2）气候学：气候：一地长时间内平均和极端的大气状态和过程。气候学：研究一地气候的形成、分布及变化规律的科学。（3）应用气象学是气象学理论与国民生活各部门相互渗

2、透和结合的产物。农业气象学又分：果树气象、林业气象、作物气象、蔬菜气象、畜牧气象、病虫害气象等等。二、农业生产与气象的关系1、大气提供了农业生物的重要生产环境和物质、能量基础。2、大气提供了可供农业生产利用的气候资源。3、气象条件对农业设施和农业生产活动的全过程的影响。4、大气对农业生产的宏观生态环境和其它自然资源的影响。5、农业生产活动对大气环境的影响。三、农业气象学的研究对象与任务（一）农业气象学：是研究大气科学与农业科学相互作用及其规律的一门学科。农业气象学的研究对象有：种植业、林业、畜牧业、水产业、农业设施等。农业气

3、象要素有：温度、湿度、气压、风、太阳辐射、降水、蒸发、二氧化碳浓度等（二）研究内容（任务）1、农业气象监测2、农业气象信息服务3、农业气候资源开发、利用与保护4、农业气象灾害与生态环境建设5、农业小气候利用与调节6、农业气象基础理论研究第一章大气一、大气组成主要是干洁大气、水汽、气溶胶粒子1、干洁大气：除去水汽和悬浮在大气中的气溶胶粒子以外的混合空气。干洁大气中对人类影响较大的成分是N2、O2、O3和CO2。（1）N2和O2：它们是大气的主要组成部分，但N2利用率低。O2是维持人类及动植物生命活动的气体。（2）O3：含量很低

4、，集中在20-25km的高空，形成臭氧层。可强烈吸收对生物有害的紫外线。（3）CO2：是植物生命活动离不了的气体，可吸收地面辐射，对气温影响较大。2、水汽：主要集中在低层大气中。低纬度地区多于高纬度地区；下层多于上层；夏季多于冬季。含量很少，但是天气变化的重要角色，云、雾、雨、雪的形成都与之有关。3、气溶胶粒子：悬浮于空气中的固体粒子。包括水滴、冰晶、烟粒、尘埃等。可充当水汽凝结物，有利于云、雨的形成；还可以吸收一部分辐射，对地温、气温有一定影响。二、大气垂直结构分层依据：从下到上分五层：对流层、平流层、中间层、热层、散逸层

5、（一）对流层靠近地表的大气最低层。其厚度随纬度和季节的不同而有变化：低纬度平均为17-18km，中纬度地区为10-12km，高纬度只有8-9km。夏季厚、冬季薄。特点：（1）气温随高度升高而降低。垂直递减率为：r=0.65℃/hm。（2）空气具有强烈的对流运动。易形成云和降水（雨、雪等）。（3）主要天气现象都发生在这一层。（4）气象要素水平分布不均匀。主要是受地形影响所致。（二）平流层从对流层顶到55km的气层。主要特点：1、（下部气温随高度变化小，上部气温随高度升高而显著增加。）温度随高度升高而升高。（因为臭氧层的存在）2

6、、气流运动以水平运动为主。3、水汽和尘埃很少，大气能见度好，非常适合飞机的飞行。（三）中间层从平流层顶到距离地面85km的高空。主要特点：1、温度随高度升高而迅速降低，其顶部可下降到-83℃。2、气流有强烈的垂直运动，故又称高空对流层。（四）热层（热层层、暖层、电离层）从中间层顶到距离地面约700km的气层。主要特点：1、气温随高度升高而迅速升高（因吸收短波紫外线）2、空气分子处于高度电离状态。（五）散逸层从热层顶以上的大气层。主要特点：（1）温度随高度很少变化。（2）空气质点受地球引力小，高速运动的空气分子常逃逸到外太空，

7、宇宙空间粒子也常进入该层。第二章辐射第一节辐射的基本知识一、概念辐射：物体以电磁波或粒子的形式向外放射能量的现象。辐射能：以辐射的放射传递的能量。辐射通量密度（辐照度）：单位时间、单位面积上发射或吸收的辐射能量。单位：W/m2（瓦/米2）二、辐射光谱气象学研究的辐射波普范围是0.1-120μm，即紫外线、可见光和红外线波段。太阳辐射波长范围在0.15-4μm，地面和大气辐射波长在3-120μm，因此常把太阳辐射称为短波辐射，地球和大气辐射称为长波辐射，以4um为分界线。辐射的传播不需要中间介质。三、基本定律1、斯蒂芬-玻尔兹

8、曼定律黑体的辐照度（E）与其表面绝对温度（T）的四次方成正比。E=λT4，λ是斯蒂芬-玻尔兹曼常数。黑体：将投射到其表面上各种波长辐射能全部吸收的物体。2、维恩位移定律黑体辐射能力极大值所对应的波长λ与其绝对温度成反比。第二节太阳辐射一、太阳辐射光谱和太阳常数1、太阳辐射光谱：太阳辐射能随