氣象氣候?qū)W作業(yè)2

第二章大氣的熱能和溫度［主要內(nèi)容］本章主要討論與大氣溫度有關(guān)的輻射能量及其轉(zhuǎn)化，說(shuō)明了大氣溫度變化的原因，揭示了大氣溫度的時(shí)空分布規(guī)律。［名詞解釋］輻射：以電磁波為傳播能量的方式輻射能：通過(guò)輻射傳播的能量輻射強(qiáng)度：點(diǎn)輻射源在某方向上單位立體角內(nèi)傳送的輻射通量輻射通量密度：?jiǎn)挝幻娣e內(nèi)通過(guò)單位面積的輻射能量黑體：可以吸收所有入射輻射的物體太陽(yáng)常數(shù)：日地處于平均距離，在大氣上界，垂直于太陽(yáng)光線的1平方厘米面積內(nèi)，1分鐘內(nèi)獲得的太陽(yáng)輻射能量直接輻射：太陽(yáng)以平行光線的形式直接投射到地面上的太陽(yáng)輻射散射輻射：經(jīng)過(guò)散射后自天空投射到地面的太陽(yáng)輻射總輻射：直接輻射與散射輻射的總和行星反射率：以全球平均而言，太陽(yáng)輻射約有百分之30被散射和漫射后回宇宙大氣窗口：大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射，在8—12波段處吸收率最小，透明度最大地面有效輻射：地面放射的輻射與地面吸收到的大氣逆輻射之差干絕熱直減率：對(duì)于干空氣和未飽和的濕空氣而言，氣塊絕熱上升單位距離時(shí)的溫度降低值濕絕熱直減率：飽和濕空氣絕熱上升的減溫率泊松方程：位溫：氣體從原有的壓強(qiáng)與溫度出發(fā)，絕熱膨脹或壓縮到標(biāo)準(zhǔn)壓強(qiáng)時(shí)的溫度假相當(dāng)位溫：當(dāng)氣塊中含有的水汽全部凝結(jié)降落時(shí)所釋放的潛熱，使原氣溫的位溫達(dá)到極值大氣穩(wěn)定度：氣塊受任意方向擾動(dòng)后，返回或遠(yuǎn)離原平衡位置的趨勢(shì)和程度氣溫的日較差：一天中氣溫最高值與最低值的差值氣溫的年較差：一年中月平均氣溫的最高值與最低值的差值熱赤道：位于北緯20度左右的地區(qū)，平均溫度1月7月均高于24攝氏度逆溫：一定條件下，對(duì)流層中出現(xiàn)氣溫隨高度增加而設(shè)廣告的現(xiàn)象［填空］1、太陽(yáng)輻射是地球最重要的能量來(lái)源，一年中整個(gè)地球可以有太陽(yáng)獲得_5.44乂10八24_的能量。2、氣象學(xué)著重研究太陽(yáng)、地球和大氣的熱輻射，它們的波長(zhǎng)大約在___0.15-120之間。3、基耳荷夫定律表明：同一物體在溫度T時(shí)放射某一波長(zhǎng)的輻射，那么在同一溫度下它也_TOC\o"1-5"\h\z吸收這一波長(zhǎng)輻射；一個(gè)物體的吸收率等于該物體同溫度同波長(zhǎng)的__放射率；__黑體的吸收能力最強(qiáng)，它也是最好的放射體。4、黑體的總放射能力與它本身的__絕對(duì)溫度的四次方成正比。5、物體溫度愈高，其單色輻射極大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)__愈短。6、太陽(yáng)輻射在大氣中的減弱，以_臭氧___作用最為重要，_二氧化碳___作用其次，_懸浮在大氣中的水滴、雜質(zhì)__作用相對(duì)最小。7、布格公式表示太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)大氣減弱之后到達(dá)地面的數(shù)值，其表達(dá)式為_l=l0PAm。8、直接輻射有顯著的年變化、日變化和緯度變化，這種變化主要由__太陽(yáng)高度角決定。TOC\o"1-5"\h\z9、我國(guó)總輻射最高的地區(qū)在___西藏。10、雨后天晴，天空呈青藍(lán)色，是因?yàn)開太陽(yáng)輻射中青藍(lán)色波長(zhǎng)較短，容易被大氣吸收。11、_分子__散射，或稱_瑞利___散射，有選擇性；_粗粒___散射，或稱_米___散射，沒(méi)有選擇性。12、地面輻射差額可表示為__輻射差額=收入輻射—支出輻射。13、氣溫的變化有_非絕熱變化和絕熱變化兩種情況。14、空氣與外界交換熱量的方式有_傳導(dǎo)、___輻射___、__對(duì)流、__湍流、__蒸發(fā)和凝結(jié)。在地面與空氣間最主要的是__輻射，在氣層之間，主要是___對(duì)流___和__湍流。15、位溫對(duì)于__干絕熱過(guò)程具有保守性，假相當(dāng)位溫對(duì)于__干絕熱過(guò)程、___濕絕熱___過(guò)程、假絕熱過(guò)程，都具有保守性。16、關(guān)于大氣的靜力穩(wěn)定度，有如下的結(jié)論：氣溫直減率愈大，大氣愈_不穩(wěn)定___。氣溫直減率小于濕絕熱直減率時(shí)是_加速度與位移方向相反、層結(jié)穩(wěn)定；氣溫直減率大于干絕熱直減率時(shí)是_加速度與唯一方向一致、層結(jié)不穩(wěn)定；氣溫直減率介于濕絕熱TOC\o"1-5"\h\z直減率和干絕熱直減率之間時(shí)是__層結(jié)中性。17、近地層氣溫日變化的特征是：在一日內(nèi)有一個(gè)最高值，一般出現(xiàn)在_午后14時(shí)左右，一個(gè)最低值，一般出現(xiàn)在__清晨日出前后___。一天中_氣溫的最高值與最低值的差值，稱為日較差。一年中__月平均氣溫的最高值和最低值__的差值，稱為年較差。18、影響氣溫分布的主要因素有__緯度、海陸、__高度。19、北半球冬季最冷的地區(qū)位于__東部西伯利亞和__格陵蘭地區(qū)。20、造成逆溫的條件有__地面輻射冷卻、__空氣平流冷卻、空氣下沉增溫、__空氣湍流混合等。［問(wèn)答題］試敘述有關(guān)輻射的三個(gè)基本定律的具體內(nèi)容?；鶢柡煞蚨杀砻髟谝欢úㄩL(zhǎng)、一定溫度下，一個(gè)物體的吸收率等于該物體同溫度、同波長(zhǎng)的放射率。即對(duì)不同物體，輻射能力強(qiáng)的物質(zhì)，其吸收能力也強(qiáng)；同一物體在一定溫度時(shí)放射某一波長(zhǎng)的輻射，在同一溫度下也吸收這一波長(zhǎng)的輻射。斯蒂芬-玻爾茲曼：黑體的總放射能力與它本身的絕對(duì)溫度低四次方成正比，可以計(jì)算黑體在某一溫度時(shí)的輻射強(qiáng)度，也可以有黑體的輻射強(qiáng)度求得其表面溫度。維恩位移定律：黑體單色輻射強(qiáng)度極大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)與其絕對(duì)溫度成反比，物體溫度愈高，其單色輻射極大值所對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)愈短；反之，物體溫度愈低，其輻射的波長(zhǎng)則愈長(zhǎng)。試說(shuō)明總輻射、地面有效輻射和地面輻射差額的時(shí)空分布規(guī)律。在一年中總輻射強(qiáng)度在夏季最大，冬季最??；總輻射隨維度分布一般是維度愈低，總輻射愈大，反之愈小。但是有效輻射的最大值并不在赤道，而在東經(jīng)20度。日總量隨維度增加而減小。在白天由于低層大氣中垂直溫度梯度增大，所以有效輻射值也增大，在夜間有效輻射值逐漸減小，在清晨達(dá)到最小。有效輻射值的年變化，夏季最大，冬季最小。地面輻射差額一般白天為正，夜間為負(fù)，由負(fù)值轉(zhuǎn)到正值的時(shí)刻一般在日出后1h,由正值轉(zhuǎn)到負(fù)值的時(shí)刻一般在日落1-1.5h。一般夏季輻射差額為正，冬季為負(fù)值，最大值出現(xiàn)在較暖的月份，最小值出現(xiàn)在較冷的月份。海陸的增溫和冷卻差異的原因是什么？首先，在同樣的太陽(yáng)輻射強(qiáng)度下，海洋所吸收的太陽(yáng)能多于陸地所吸收的太陽(yáng)能，這是因?yàn)殛懙貙?duì)太陽(yáng)光的反射率大于水面。其次，陸地所吸收的太陽(yáng)能分布在很薄的地表面，而海水所吸收的太陽(yáng)能分布在較厚的水層中。此外，海面有充分的水源供應(yīng)，以致蒸發(fā)量較大，失熱較多，這也使水溫不容易升高。最后，巖石和土壤的比熱小于水的比熱。什么是空氣溫度的個(gè)別變化和局地變化，它們的關(guān)系如何？個(gè)別變化：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)個(gè)別空氣質(zhì)點(diǎn)溫度的變化；局地變化：某一固定地點(diǎn)空氣溫度隨時(shí)間的變化。局地變化是平流變化和個(gè)別變化之和。氣溫日較差、年較差的時(shí)空分布規(guī)律怎樣？氣溫日較差最大地區(qū)在副熱帶，向兩極減少。熱帶地區(qū)的平均日較差約為12攝氏度，溫帶約為8-9攝氏度，幾圈內(nèi)衛(wèi)3-4攝氏度。日較差夏季大于冬季，但中緯地區(qū)日較差最大值出現(xiàn)在初夏，最小值出現(xiàn)在冬季。赤道附近，晝夜長(zhǎng)短幾乎相等，最熱月與最冷月熱量收支相差不大氣溫年較差很小，愈到高緯度地區(qū)冬夏區(qū)分明顯，氣溫年較差明顯。同一緯度的海陸相比，大陸區(qū)域冬夏兩季熱量收支差值比海洋大，所以陸上氣溫年較差比海洋大得多。海平面氣溫分布的規(guī)律如何？就全球而言赤道地區(qū)氣溫最高，向兩極逐漸降低，在北半球等溫線7月比1月稀疏。冬季北半球的等溫線在大陸上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向極地，而夏季相反。海洋上等溫線較平直，遇到陸地等溫線會(huì)發(fā)生彎曲。再次，最高氣溫帶并不位于赤道上，而是冬季在北緯5-10度處，夏季移到北緯20度左右。湍流逆溫和下沉逆溫是如何形成的？湍流逆溫是由于低層空氣的湍流混合而形成的逆溫。逆溫離地面的高度依賴于湍流混合層的厚度，通常在1500米以下，其厚度一般為數(shù)十米。當(dāng)氣層的氣溫直減率小于干絕熱直減率時(shí)，經(jīng)湍流混合后，氣層的溫度分布逐漸接近干絕熱直減率。因湍流上升的空氣按干絕熱直減率降低溫度?？諝馍仙交旌蠈禹敳繒r(shí)，它的溫度比周圍的氣溫低，混合的結(jié)果，使上層氣溫降低；空氣下沉?xí)r，情況相反，致使下層氣溫升高。這樣就在湍流減弱層，出現(xiàn)逆溫。下沉逆溫是由于空氣下沉壓縮增溫而形成的。多出現(xiàn)在離地面10