《大气科学基础》复习大纲

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1、《大气科学基础》复习大纲大气动力学基础作用于空气的力：重力、气压梯度力、地转偏向力、摩擦力气压梯度力：G=-丄VpP其中=_（也+也心dxdydz水平气压梯度力：g—11p1垂直气压梯度力：c=_LV/7=J.p「p地转偏向力：C=-2OxV科里奥利系数：/=2Qsigx=2Qvsincos0科里奥利力在各方向的分量：y=・2Qucos0z=2QucosQdll1DPrc・丄cc——=—+2Qvsin0・2£2wcos0忽略摩擦,标准坐标系的动量方程为：;鳥;—=2Qusin0dtp3y此=丄単+2Qucos0・gdtpdzdu简化后：dvdT"1Dpf+fvp3x1O

2、Pr—十fupdyc1dpdp0=-——-gT-=-gppc/zdz程方续连mar^ar%-Jr+V(pV)=0apapdpdvdw、八+u+v子+w子+p(—+—+-r—)=()dx3ydzdxdydz+pVv=()速度散度的意义:丄坐=丄心pdtadt嗨为比容质量增加，V「vO,流入辐合单位时间质量的变化率:质量减少，Vv>0,流出辐散—>0,体积增加，Vv>0,膨胀辐散单位时间体积的变化率：dt—>0,体积减少，WvO,缩小辐合dt水平速度散度和垂直速度的关系：o性z西az33+-a)一a)・al一ay++aw-aAaM-aA31一rs・31一r?++aw-axa

3、w-aA有对不可压缩大气有：子=°，即可=°>0,水平辐散，子<0,垂直速度随高度减小，减弱上升运动dz<0,水平辐合，学>0,垂直速度随高度增大，加强上升运动az大气中的平衡运动：地转风：在水平气压梯度力与水平地转偏向力达到平衡的风，无加速度、无摩擦的空气水平运动梯度风是水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力三者相平衡时的风。热成风是上层地转风与下层地转风的矢量差,太阳、地面和大气的辐射能量的传递方式：辐射，传导，对流辐射：以电磁波传递能量的过程辐射能：辐射过程传播的能量热辐射：由于热的原因发生的辐射，物体减少本身的内能或吸收传来的热量发生的辐射微波：lmm~lm

4、红外波段：0.76-1000um可见光：0.38~0.76um紫外线:0.001~0.38um太阳短波辐射：0.15~4um地面、大气长波辐射：3~120ump=^Q辐射通量：单位时间内通过空间任一平面的辐射能:〃（W）辐射通量密度：单位时间单位面积通过的辐射量：dA发射面放出的称为辐射出射率或辐射能力；接受面的称为辐照度辐射强度：单位时间内通过垂直于选定方向上的单位面积（单位立体角）的辐射能：辐射亮度：通过选定方向上单位立体角单位面积的辐射通量：L=或"出dAcos阳GdAcos&dF=F®辐射光谱：r+8太阳常数：在日地平均距离处大气上界与太阳光垂直面上的太阳辐照度

5、，1367W/m2物体对辐射发生反射、投射与吸收黑体：吸收率不随波长变化，且都等于lz即对入射辐射全部吸收的物体灰体:吸收率不随波长变化的非黑体。辐射的基本定律基尔霍夫定律：在辐射平衡的条件下，任一物体的单色辐射能力与物体对该波长吸收率的比值是一个温度与波长的普适函数”与物体性质无关。診…®)也可表达为任意物体的辐射能力与其吸收率之比等于相同温度下的黑体的辐射能力。意义：把物体吸收率、放射率和黑体辐射联系起来普朗克定律：绝对黑体的单色辐出度随波长变化的函数：e（o=2hc51Jic/AkT~~ic—1对应任一温度，只有一个峰值，温度能唯一确定单色辐出度的光谱变化和辐射出

6、射度单色辐出度随温度升高而增大；峰值随温度升高向短波方向移动。维恩位移定律：随温度增加辐射能峰值向短波方向移动：Amax=号-斯蒂芬•玻尔兹曼定律：黑体发射辐射的能力与其绝对温度的四次方成正比：E=oT"太阳温度:约6000K太阳辐射能力对应峰值0.475um,对应可见光青光太阳辐射：紫外光区：7%;可见光区：50%;红外光区43%影响大气上界太阳辐射的因素：日地距离、太阳高度、白昼长度太阳辐射在大气中的衰减：大气对辐射的吸收、大气对辐射的散射、大气对辐射的反射。大气的吸收：太阳辐射因水汽吸收减弱4-15%;大气对太阳辐射吸收具有选择性，减弱作用不大；太阳辐射不是大气主

7、要的直接热源。大气的散射：散射：光通过密度或折射率分布不均的介质，除光传播方向外，其他方向也可见到光。瑞利散射（分子散射）:太阳辐射遇到直径比起波长小的空气分子发生的散射。有选择性,波长越短散射越强，天空呈蓝色是因为辐射中波长短。粗颗粒散射（米散射）:太阳辐射遇到空气中波长尺度大的颗粒所发生的散射。无选择性,使天空呈灰白色。大气的反身寸：无选择性，反射光呈白色太阳辐射在大气中的削弱与其经过路径的空气质量有关，还与大气透明度有关到达地面的太阳辐射：直接辐射和散射辐射直接辐射：受太阳高度和大气透明度影响散射辐射：受太阳高度角，大气透明度和云量