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第三章 大氣圈與氣候系統(tǒng) 1、通常把除水汽、液體和固體雜質(zhì)外的整個(gè)混合氣體稱為干潔空氣。它是地球大氣的主體，主要成分是氮、氧、氬、二氧化碳。 2、只要發(fā)生在最大高度上的某種現(xiàn)象與地面氣候有關(guān)，便可定義這個(gè)高度為大氣上界。 3、從觀測(cè)高度到大氣上界單位面積上（橫截面積1cm2）垂直空氣柱的質(zhì)量為大氣壓強(qiáng)，簡(jiǎn)稱氣壓。氣象學(xué)把溫度為0℃、維度為45的海平面氣壓作為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，稱為1個(gè)大氣壓，相當(dāng)于1.01Kpa。 根據(jù)各地同一時(shí)刻的海平面氣壓值，在地圖上用等壓線繪出高、低氣壓的分布區(qū)域，就是水平氣壓場(chǎng)。 氣壓隨高度升高而降低。 地面暖區(qū)氣壓常比周圍低，而高空氣壓往往比同高度的臨區(qū)高。 4、按照溫度和運(yùn)動(dòng)情況，大氣圈可以分為5層。 5、表示太陽輻射強(qiáng)弱的物理量，即單位時(shí)間內(nèi)垂直投射在單位面積上的太陽輻射能，稱為太陽輻射強(qiáng)度。 6、在日地平均距離（D=1.496108km）上，大氣頂界垂直于太陽光線的單位面積上每分鐘接受的太陽輻射稱為太陽常數(shù)。 7、大氣獲得能量的具體結(jié)構(gòu)為？ 1）對(duì)太陽輻射的直接吸收。大氣中吸收太陽輻射的物質(zhì)主要是臭氧、水汽和液態(tài)水，占大氣體積99%以上的氮和氧對(duì)太陽輻射的吸收微弱。 2）對(duì)地面輻射的吸收。地表吸收了到達(dá)大氣上界太陽輻射能的50%，變成熱能使本身溫度升高，而后再以大于3um的長(zhǎng)波（紅外）向外輻射。地面長(zhǎng)波輻射幾乎全被近地面40-50m厚的大氣層所吸收。 3）潛熱輸送。海面和陸面的水分蒸發(fā)使地面熱量輸送到大氣中。 4）感熱輸送。陸面、水面溫度與底層大氣溫度并不相等，因此地表和大氣間便由感熱交換產(chǎn)生能量輸送。 8、大氣獲得熱能后依據(jù)本身溫度向外輻射，稱為大氣輻射。其中一部分外溢到宇宙空間，一部分向下投向地面，后者稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射的存在使地面實(shí)際損失的熱量略少于以長(zhǎng)波輻射放出的能量，因此地面得以保持一定的溫暖程度。這種保溫作用，通常稱為“花房效應(yīng)”或“溫室效應(yīng)”。 9、把地面直到大氣上界當(dāng)做一個(gè)整體，其輻射能凈收入就是地氣-系統(tǒng)的輻射平衡。地氣-系統(tǒng)的輻射能凈收入包括地面吸收的太陽總輻射能及整層大氣吸收的太陽輻射能之和再減去大氣上界向空間放射的長(zhǎng)波輻射能。 10、全球氣溫水平分布特點(diǎn)？ 1）由于太陽輻射隨緯度變化，等溫線分布的總趨勢(shì)大致與緯圈平行。 2）同緯度夏季海面氣溫低于陸面，冬季海面氣溫高于陸地，等溫線發(fā)生彎曲。 3）洋流對(duì)海面氣溫的分布有很大影響。 4）近赤道地區(qū)有一個(gè)高溫帶，稱為熱赤道。 5）南半球不論冬、夏，最低氣溫都出現(xiàn)在南極，北半球最低氣溫夏季出現(xiàn)在極地，冬季出現(xiàn)在高緯地區(qū)。 11、近地面層常因夜間地面輻射降溫而形成逆溫層（隨高度增加，溫度升高的現(xiàn)象），稱為輻射逆溫。較暖的空氣流到較冷地面或水面上時(shí)，也會(huì)形成逆溫，稱為平流氣溫。 12、大氣中水汽所產(chǎn)生的壓力叫水汽壓。溫度一定時(shí)，單位體積空氣中容納的水汽量有一定限度，達(dá)到這個(gè)限度，空氣呈飽和狀態(tài)，稱為飽和空氣。飽和空氣的水汽壓，稱為飽和水汽壓。飽和水汽壓隨溫度升高而增大。 13、單位容積空氣所含的水汽質(zhì)量，稱為絕對(duì)濕度或水汽密度。大氣的實(shí)際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓之比，稱為相對(duì)濕度。 14、濕空氣等壓降溫達(dá)到飽和的溫度就是露點(diǎn)溫度，簡(jiǎn)稱露點(diǎn)。氣溫降低到露點(diǎn)是水汽凝結(jié)的必要條件。 15、水汽凝結(jié)條件？ 既要使水汽達(dá)到飽和或者過飽和（一方面增加空氣的水汽含量，另一方面使含有一定量水汽的空氣冷卻，使之達(dá)到露點(diǎn)），還必須有凝結(jié)核（少量塵埃、煙粒等）。 大氣降溫的過程有四種：絕熱冷卻（空氣上升時(shí)，因絕熱膨脹而冷卻）、輻射冷卻（空氣本身因向外放散熱量而冷卻）、平流冷卻（較暖的空氣經(jīng)過冷地面，由于不斷把熱量傳給冷的地表造成空氣本身冷卻）、混合冷卻（溫度相差較大且接近飽和的兩團(tuán)空氣混合時(shí)，混合后氣團(tuán)的平均水汽壓可能比混合前氣團(tuán)的飽和水汽壓大，多余的水汽就會(huì)凝結(jié)）。 凝結(jié)核的作用有：一是對(duì)水汽的吸附作用，二是使形成的粒滴比單純由水分子凝聚而成的粒滴大得多。 16、水汽的凝結(jié)現(xiàn)象？ 1）地表面的凝結(jié)現(xiàn)象 日落后，當(dāng)氣溫降低到露點(diǎn)以下時(shí)，水汽即凝附于地面或地面物體上。如溫度在0℃以上，水汽凝結(jié)為液態(tài)，稱為露；溫度在0℃以下，水汽凝結(jié)為固態(tài)，稱為霜。 吳淞是一種白色固體凝結(jié)物，由過冷霧滴附著于地面物體或者樹枝迅速凍結(jié)而成，俗稱“樹掛”。雨凇是形成在地面或者地物迎風(fēng)面上的、透明或者毛玻璃狀的緊密冰層，俗稱“冰凌”。 2）大氣中的凝結(jié)現(xiàn)象 1>霧是漂浮在近地面層的乳白色微小水滴或冰晶。 霧可分為輻射霧（夜間地面輻射冷卻使貼近地面氣層變冷而形成的霧）、平流霧（暖空氣移到冷下墊面上而形成的霧）、蒸氣霧（冷空氣移到暖水面上而形成的霧）、上坡霧（潮濕空氣沿山坡上升使水汽凝結(jié)而形成的霧）和鋒面霧（發(fā)生于鋒面附近的霧）五種。空氣中煙塵等微粒較多也能導(dǎo)致能見度降低，這種現(xiàn)象稱為霾。 2>云是高空水汽凝結(jié)現(xiàn)象。 云可分為積狀云（由于空氣對(duì)流上升，體積膨脹絕熱冷卻，使水汽發(fā)生凝結(jié)而形成的）、層狀云（由空氣斜升運(yùn)動(dòng)形成的）、波狀云（因空氣密度不同、運(yùn)動(dòng)速度不等的兩個(gè)氣層界面上產(chǎn)生波動(dòng)而形成的）。 17、當(dāng)水滴和冰晶共存時(shí)，在溫度相同條件下，由于冰面飽和水汽壓小于水面飽和水汽壓，水滴將不斷蒸發(fā)變小，而冰晶則不斷凝華增大，這種過程稱為冰晶效應(yīng)。 18、降水的類型？ 1）對(duì)流雨——暖季空氣濕度較大，近地面氣層強(qiáng)烈受熱引起對(duì)流而形成的降水稱為對(duì)流雨。這種降水多以暴雨形式出現(xiàn)，并伴有雷電現(xiàn)象，故又稱為熱雷雨。 2）地形雨——暖濕空氣前進(jìn)途中遇到較高山地阻礙而被迫抬升，絕熱冷卻，在達(dá)到凝結(jié)高度時(shí)并便產(chǎn)生降水。世界年降水較多的地方基本都與地形雨有關(guān)。 3）鋒面（氣團(tuán)）雨——兩種物理性質(zhì)不同的氣團(tuán)相遇，暖濕空氣循交界面滑升，絕熱冷卻，達(dá)到凝結(jié)高度時(shí)便產(chǎn)生云雨。具有雨區(qū)廣、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等特點(diǎn)。 4）臺(tái)風(fēng)雨——臺(tái)風(fēng)中大量暖濕空氣上升可產(chǎn)生強(qiáng)度極大的降水。僅限于夏、秋季。 19、單位時(shí)間內(nèi)的降水量稱為降水強(qiáng)度。降水量是降落在地面的雨、雪、雹等，未經(jīng)蒸發(fā)、滲透流失而積聚在平面上的水層厚度。降水強(qiáng)度關(guān)系到降水量的利用價(jià)值。 20、降水量與蒸發(fā)量的對(duì)比關(guān)系，即濕潤(rùn)系數(shù)。各年降水量的距平數(shù)（當(dāng)年降水量與多年平均降水量之差）與多年平均降水量的百分比表征降水量的變化程度，即降水變率。 21、降水量的地理分布？ 1）赤道多雨帶，赤道及其兩側(cè)是全球降水量最多的地帶。 2）南北緯15-30少雨帶，受副熱帶高壓控制，以下沉氣流為主，是全球降水量稀少帶。 3）中緯多雨帶，主要受天氣系統(tǒng)影響，即鋒面、氣旋活動(dòng)頻繁，多鋒面、氣旋雨。 4）高緯少雨帶，因緯度高，全年氣溫很低，蒸發(fā)微弱，大氣中所含水汽數(shù)量少。 22、作用于空氣的力有：水平氣壓梯度力（存在水平氣壓梯度時(shí)單位質(zhì)量空氣所受的力）、地轉(zhuǎn)偏向力（由于地球轉(zhuǎn)動(dòng)而使在地球上運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生方向偏轉(zhuǎn)的力，北半球向右偏、南半球向左偏）、慣性離心力（空氣做曲線運(yùn)動(dòng)所受的力）、摩擦力（運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的氣層之間、空氣和地面之間等所產(chǎn)生的阻礙氣流運(yùn)動(dòng)的力） 23、自由大氣中的空氣做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用于空氣的氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力、慣性離心力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)稱為梯度風(fēng)。自由大氣中的空氣做等速、直線水平運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用于空氣的氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力達(dá)到平衡時(shí)的風(fēng)稱為地轉(zhuǎn)風(fēng)。由水平溫度梯度引起的上下層風(fēng)的向量差，稱為熱成風(fēng)。 24、把北半球摩擦層中不同高度上風(fēng)的向量投影到同一個(gè)平面上，可以得到一條風(fēng)向、風(fēng)速隨高度變化的螺旋曲線，稱為埃克曼螺線。 25、大氣環(huán)流是大范圍內(nèi)具有一定穩(wěn)定性的各種氣流運(yùn)行的綜合現(xiàn)象。主要表現(xiàn)形式包括全球環(huán)流（全球氣壓帶、行星風(fēng)系、經(jīng)向三圈環(huán)流、高空西風(fēng)帶的波動(dòng)和急流）、季風(fēng)環(huán)流、局地環(huán)流。 （一）全球氣壓帶——赤道低壓帶、極地高壓區(qū)、副熱帶高壓帶、副極地低壓帶 由海陸熱力差異形成于陸地上的冷高壓和熱低壓主要限于低空，且具有季節(jié)性，稱為半永久性氣壓系統(tǒng)。而海洋上的高壓和低壓系統(tǒng)，雖然位置、范圍、強(qiáng)度隨季節(jié)變化，但它們作為緯度氣壓帶終年存在，稱為永久性氣壓系統(tǒng)。 （二）行星風(fēng)系 不考慮海陸和地形的影響，地面盛行風(fēng)的全球性形式稱為行星風(fēng)系，包括三個(gè)盛行風(fēng)帶。 1）信風(fēng)帶，由于南北緯30-35附近副熱帶高壓與赤道低壓之間存在氣壓梯度，從副熱帶高壓輻散的一部分氣流便流向赤道，因受地轉(zhuǎn)偏向力的作用，在北半球形成東北風(fēng)，在南半球形成東南風(fēng)。 2）西風(fēng)帶，南北緯35-60之間，因副熱帶高壓與副極地低壓之間存在氣壓梯度，從副熱帶高壓輻散的一部分流向高緯度，因受地轉(zhuǎn)偏向力的作用變成偏西方向即西風(fēng)。 3）極地東風(fēng)帶，自極地高壓向外輻散的氣流因地轉(zhuǎn)偏向力的作用而變成偏東風(fēng)，故稱為極地東風(fēng)帶。 （三）經(jīng)向三圈環(huán)流（低地氣流從高壓流向低壓，高空氣流從低壓流向高壓，補(bǔ)償?shù)偷氐膿p失；冷高壓暖低壓） 1）信風(fēng)環(huán)流圈 2）中緯度環(huán)流圈 3）高緯度環(huán)流圈 （四）季風(fēng)環(huán)流 大陸和海洋間的廣大地區(qū)，以一年為周期、隨著季節(jié)變化而方向相反的風(fēng)系，稱為季風(fēng)。其中，夏季由海洋吹向陸地的為夏季風(fēng)，冬季由大陸吹向海洋的風(fēng)為冬季風(fēng)。一般來說，夏季風(fēng)由暖濕熱帶海洋氣團(tuán)或赤道海洋氣團(tuán)構(gòu)成，冬季風(fēng)則由干冷的極地大陸氣團(tuán)構(gòu)成。 （五）局地環(huán)流 由局部環(huán)境如地形起伏、地表受熱不均等引起的小范圍氣流，稱為局地環(huán)流。包括海陸風(fēng)、山谷風(fēng)、焚風(fēng)等地方性風(fēng)。 濱海地區(qū)白天風(fēng)從海洋吹向陸地，晚間風(fēng)從陸地吹向海洋，這就是海陸風(fēng)環(huán)流。 當(dāng)大范圍水平氣壓場(chǎng)較弱時(shí)，山區(qū)白天地面風(fēng)從谷地吹向山坡，晚間風(fēng)從山坡吹向谷地，這就是山谷風(fēng)環(huán)流。 氣流越山后順坡下沉，基本上按干絕熱直減率增溫，以致背風(fēng)坡氣溫比迎風(fēng)坡同高度氣溫高，從而形成相對(duì)干熱的風(fēng)，稱為焚風(fēng)。 26、大氣中引起天氣變化的各種尺度的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)稱為天氣系統(tǒng)。 （一）氣團(tuán) 氣團(tuán)是指在廣大區(qū)域內(nèi)水平方向上溫度、濕度、垂直穩(wěn)定度等物理屬性較均勻的大塊空氣團(tuán)。氣團(tuán)一旦移動(dòng)到新環(huán)境，就會(huì)改變其原有屬性，獲得新屬性，這一過程稱為氣團(tuán)變形。氣團(tuán)向比它暖的下墊面移到時(shí)稱為冷氣團(tuán)；氣團(tuán)向比它冷的下墊面移到時(shí)稱為暖氣團(tuán)。 （二）鋒 溫度和密度差異很大的兩個(gè)氣團(tuán)相遇形成的狹窄過渡區(qū)稱為鋒。 根據(jù)鋒移到過程中冷暖氣團(tuán)的替代情況，鋒可分為冷鋒（冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)方向移到的鋒）、暖鋒（暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)方向移到的鋒）、準(zhǔn)靜止鋒（很少移到或者移到速度非常緩慢的鋒）、錮囚鋒（）。根據(jù)形成鋒的氣團(tuán)源地類型，鋒可分為冰洋鋒（冰洋氣團(tuán)與極地氣團(tuán)之間的分界面）、極鋒（極地氣團(tuán)與熱帶氣團(tuán)之間的分界面）、赤道鋒（熱帶氣團(tuán)與赤道氣團(tuán)之間的分界面）。 （三）氣旋 氣旋是由鋒面上或不同密度空氣分界面上發(fā)生波動(dòng)形成的，占有三度空間，中心氣壓比四周低的水平空氣渦旋。 根據(jù)氣旋產(chǎn)生的地理位置，可將氣旋分為溫帶氣旋（即鋒面氣旋，一般活動(dòng)于中緯度地區(qū)）和熱帶氣旋（形成于熱帶海洋上的一種具有暖心結(jié)構(gòu)的氣旋性渦旋。中心附近平均最大風(fēng)力小于8級(jí)的熱帶氣旋稱熱帶低壓；最大風(fēng)力8~9級(jí)者稱熱帶風(fēng)暴；10~11級(jí)者稱熱強(qiáng)帶風(fēng)暴；大于12級(jí)者稱為臺(tái)風(fēng)）。 （四）反氣旋 反氣旋占有三度空間，中心氣壓比四周高的大型空氣渦旋。 冷性反氣旋帶來冷空氣入侵，形成降溫大風(fēng)天氣；暖性反氣旋下常出現(xiàn)晴朗炎熱天氣。 27、氣候是指某一地區(qū)多年間大氣的一般狀態(tài)及其變化特征。 28、完整的氣候系統(tǒng)由五部分組成？ 大氣圈是氣候系統(tǒng)的主體，也是系統(tǒng)最易變化和最敏感的部分。 海洋是氣候系統(tǒng)的熱量?jī)?chǔ)存庫。 冰凍圈包括全部的冰層和積雪，計(jì)有大陸冰蓋、高山冰川、地面雪被、多年凍土、海冰、湖冰和河冰。既是氣候變化的指示器，又對(duì)氣候長(zhǎng)期變化產(chǎn)生反饋，在地球熱平衡中起著重要作用。 陸面指山脈、地表巖石、沉積物、土壤等。 生物圈不僅對(duì)氣候變化敏感，也影響氣候。 29、太陽輻射、大氣環(huán)流和地表性質(zhì)在氣候形成中的作用？ 1）太陽輻射是氣候系統(tǒng)的能源，又是一切大氣物理過程和現(xiàn)象形成的基本動(dòng)力，在氣候形成中起主導(dǎo)作用。 大氣上界吸收太陽輻射與地球長(zhǎng)波輻射處于平衡時(shí)所具有的溫度，稱為輻射平衡溫度。 地球表面因輻射平衡溫度隨緯度和季節(jié)的分布形成的假想的簡(jiǎn)單氣候模式，稱為天文氣候，太陽天文輻射量取決于日地距離、太陽高度和日照時(shí)間。 形成7個(gè)緯度氣候帶，即赤道、熱帶、亞熱帶、溫度、亞寒帶、寒帶和基地帶。 2）地表太陽輻射能量分布不均引起的大氣環(huán)流是熱量和水分的轉(zhuǎn)移者，也是氣團(tuán)形成的基本原因。 1>大氣環(huán)流影響熱量輸送和水分循環(huán) 緯圈環(huán)流減弱時(shí)，南北水平溫度梯度加大，冷暖氣團(tuán)活躍，有利于產(chǎn)生鋒面、氣旋，多雨天氣相應(yīng)增多，某些地區(qū)將出現(xiàn)氣候異?，F(xiàn)象。 2>大氣環(huán)流導(dǎo)致海溫異常 赤道太平洋垂直剖面上，所出現(xiàn)的大起底層為偏東風(fēng)，上層為偏西風(fēng)的東西向熱成閉合環(huán)流，稱為沃克環(huán)流。 厄爾尼諾現(xiàn)象：指太平洋東部和中部的熱帶海洋的海水溫度異常地持續(xù)變暖，使整個(gè)世界氣候模式發(fā)生變化，造成一些地區(qū)干旱而另一些地區(qū)降雨過多的現(xiàn)象。 南方濤動(dòng)：指熱帶太平洋和熱帶印度洋之間氣壓變化呈反相關(guān)的震蕩現(xiàn)象。 厄爾尼諾-南方濤動(dòng)事件的內(nèi)在聯(lián)系，是全球海氣相互作用的強(qiáng)烈信號(hào)，二者合稱為“ENSO”。 3）地理因子通過對(duì)輻射因子和環(huán)流因子的影響而作用于氣候。 洋流是大洋中任一持續(xù)不斷并主要呈水平流動(dòng)的海水。 30、我國(guó)的氣候類型？ 熱帶季風(fēng)氣候——全年高溫、分旱雨兩季 亞熱帶季風(fēng)氣候——夏季高溫多雨，冬季溫和少雨 溫帶季風(fēng)氣候——夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥 溫度大陸性氣候——干旱少雨，冬季嚴(yán)寒、夏季炎熱 高山高原氣候——?dú)鉁氐陀谕暥鹊貐^(qū)，氣候垂直變化顯著 31、氣候變化的原因？ 1）天文方面，例如太陽輻射強(qiáng)度變化、太陽活動(dòng)的準(zhǔn)周期變化、地球軌道要素的變化。 2）地文方面，例如地極移動(dòng)、大陸漂移、造山運(yùn)動(dòng)、火山活動(dòng)。 3）人類活動(dòng)，影響規(guī)模與人口有關(guān)。