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氣象學復習模擬練習題
第一節(jié) 大氣的組成和熱能
1、什么是干潔空氣？（P82）
通常把除水汽、液體和固體雜質外的整個混合氣體稱為干潔空氣，簡稱干空氣。
2、什么是一個大氣壓？（P86）
氣象學把溫度為0℃、緯度為45°的海平面氣壓作為標準大氣壓，稱為1個大氣壓，相當于1013.25 hPa。
3、氣壓隨高度的變化與氣溫和氣壓條件的關系。(P87)
氣壓隨高度的實際變化與氣溫和氣壓條件有關。
從下表3-3可以看出：
①在氣壓相同條件下，氣柱溫度愈高單位氣壓高度差愈大，氣壓垂直梯度愈小，即暖區(qū)氣壓垂直梯度比冷區(qū)小；
②在相同氣溫下，氣壓愈高單位氣壓高度差愈小，氣壓垂直梯度愈大。
因此，地面高氣壓區(qū)，氣壓隨海拔上升而很快降低，上空往往出現(xiàn)高空低壓。地面暖區(qū)氣壓常比周圍低，而高空氣壓往往比同高度的鄰區(qū)高；地面冷區(qū)氣壓常比周圍高，而高空氣壓往往比周圍低。
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4、什么是“標準大氣”？（P90）
人們根據高空探測數據和理論，規(guī)定了一種特性隨高度平均分布的大氣模式，稱為“標準大氣”或“參考大氣”。標準大氣模式假定空氣是干燥的，在86km以下是均勻混合物，平均摩爾質量為28.9644kg/kmol，且處于靜力學平衡和水平成層分布。
5、太陽輻射能由哪些組成？（P91）
太陽輻射能主要是波長在0.4一0. 76 um的可見光，約占總能量的50%；其次是波長大于0.76 um的紅外輻射，約占總輻射能的43%；波長小于0.4 um的紫外輻射約占7%。
6、什么是太陽輻射強度？（P91）
表示太陽輻射能強弱的物理量，即單位時間內垂直投射在單位面積上的太陽輻射能，稱為太陽輻射強度。
7、什么是太陽常數？（P91）
在日地平均距離（D= 1.496×108 km）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（用S0表示）。
8、為什么天空有時候是蔚藍色的，有時候又是灰白色的？（必考）（P91-92）
散射和反射作用受云層厚度、水汽含量、大氣懸浮微粒粒徑和含量的影響很大。晴空時起散射作用的主要是空氣分子，波長較短的藍紫光被散射，使天空呈蔚藍色；陰天或大氣塵埃較多時起散射作用的主要是大氣懸浮微粒，散射光長短波混合，天空呈灰白色。
9、到達地面的太陽輻射包括哪些？什么是散射輻射？什么是總輻射？（P92）
（1）經大氣削弱后到達地面的太陽輻射包括兩部分：
一是直接輻射，二是散射輻射。
（2）經大氣散射后到大地面部分的太陽輻射，稱為散射輻射。
（3）直接輻射和散射輻射之和即是太陽輻射總量，稱為總輻射。
10、總輻射的日變化和年變化是什么？（P92）
總輻射有明顯的日變化和年變化。
一天之內，夜間總輻射為零，日出后逐漸增加，正午達最大值，午后逐漸減小。但云的影響可改變正常的日變化。
一年之內，夏季總輻射最大，冬季最小。總輻射的緯度分布，一般是緯度愈低總輻射愈大；緯度愈高總輻射愈小。因為赤道附近多云，總輻射最大值并不出現(xiàn)在赤道，而是出現(xiàn)在20°N附近。
11、什么是“大氣窗”？（P93）
波長為8.5一12 um的輻射稱為“大氣窗”。
12、什么是大氣輻射？什么是大氣逆輻射？（P94）
（1）大氣獲得熱能后依據本身溫度向外輻射，稱為大氣輻射。
（2）大氣輻射中一部分向下投向地面，即是大氣逆輻射。
13、什么是“花房效應”（即溫室效應）？（P96-97）
大氣逆輻射的存在使地面實際損失的熱量略少于以長波輻射放出的熱量，因而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”或“溫室效應”。
14、為什么氣溫下午2時最高，日出前后氣溫最低？（思考題）（必考）（P96-97）
①大氣主要因吸收地面長波輻射而增溫，地面輻射又取決于地表面吸收并儲存的太陽輻射量。太陽輻射有日變化，氣溫也相應出現(xiàn)日變化特征。正午太陽高度角最大時太陽輻射最強，但地面儲存的熱量傳給大氣需要一個過程，所以氣溫最高值不出現(xiàn)在正午而是在午后2時前后。
②其后，太陽輻射逐漸減弱，地面溫度和氣溫也逐漸下降。清晨日出前地面儲存熱量減至最少，所以一日之內氣溫最低值出現(xiàn)在日出前后。日出時間隨緯度和季節(jié)不同，因而最低溫度出現(xiàn)時間也不同。日出后太陽輻射加強，地面儲存熱量又開始增加，氣溫也相應回升。
15、全球氣溫水平分布的特點。（P98）
①由于太陽輻射量隨緯度變化，等溫線分布的總趨勢大致與緯圈平行。
（北半球1月等溫線比7月等溫線密集，表明冬季南北溫差大，夏季南北溫差小。南半球也有冬夏氣溫差別，但季節(jié)與北半球相反。）
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。
（南半球因海洋面積較大，等溫線較平直；北半球海陸分布復雜，等溫線走向曲折，甚至變?yōu)榉忾]曲線，形成溫暖或寒冷中心，亞歐大陸和北太平洋上表現(xiàn)得最清楚。）
③洋流對海面氣溫的分布有很大影響。
（1月太平洋和大西洋北部等溫線向北極方向突出，表明黑潮和墨西哥灣暖流具有強大的增溫作用，南半球因受秘魯寒流和本格拉寒流影響，等溫線突向赤道方向。7月寒流影響最顯著，北半球等溫線沿非洲和北美西岸轉向南突出，南半球等溫線在非洲和南美西安向北突出。）
④近赤道地區(qū)有一個高溫帶，月平均溫度冬、夏均高于24℃，稱為熱赤道。
（熱赤道平均位于5-10°N。冬季在赤道附近或南半球大陸上，夏季則北移到20°N左右。）
⑤南半球無論冬、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)在高緯大陸。
（俄羅斯的維爾霍揚克和奧伊米亞康分別為-69.8℃和-73℃，被稱為寒極。最高溫度北半球夏季出現(xiàn)在低緯大陸上，如20°N-30°N的撒哈拉、阿拉伯半島、加利福尼亞等地。世界絕對最高溫度出現(xiàn)在索馬里境內，為63℃。由此可見，地球表面氣溫的變化范圍在-90℃-63℃之間。）
第二節(jié) 大氣水分與降水
1、空氣中水汽含量與溫度的關系？（P102）
空氣中水汽含量與溫度關系密切。溫度一定時，單位體積空氣中容納的水汽量有一定的限度，達到這個限度，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(E)，也叫最大水汽壓，超過這個限度水汽就開始凝結。飽和水汽壓隨溫度升高而增大。若沒有達到飽和水汽壓，則可以用降溫和增加水汽的方法達到飽和水汽壓。
2、簡述露點溫度。（P103）
一定質量的濕空氣，若氣壓保持不變而令其冷卻，則飽和水汽壓E隨溫度降低而減小。當E=e時，空氣達到飽和。濕空氣等壓降溫達到飽和的溫度就是露點溫Td ，簡稱露點。 露點完全由空氣的水汽壓決定，氣壓一定時它是等壓冷卻過程的保守量。空氣一般未飽和，故露點常比氣溫低。空氣飽和時露點和氣溫相等。根據露點差即氣溫T和露點Td之差，可大致判斷空氣的飽和程度。飽和空氣T-Td=0;未飽和空氣T-Td>0；T-Td差值越大說明相對濕度越低。氣溫降低到露點是水汽凝結的必要條件。
3、大氣降溫的過程包括哪四種？（P105-106）
①絕熱冷卻：
空氣上升時，氣壓隨高度升高而降低，因絕熱膨脹而冷卻，可使氣溫迅速降低，在較短時間內引起凝結現(xiàn)象，形成中雨或大雨。空氣上升愈快冷卻也愈快，凝結過程也愈強烈。這種絕熱冷卻是引起水汽凝結或凝華的最重要的過程，大氣中很多凝結現(xiàn)象是絕熱冷卻的產物。
②輻射冷卻：
地球表面或大氣系統(tǒng)在接受輻射小于自身發(fā)射輻射的情況下所產生的溫度降低的過程，稱為輻射冷卻。空氣本身因向外放散熱量而冷卻。近地面夜間除空氣本身的輻射冷卻外，還受到地面輻射冷卻的作用，使氣溫不斷降低。如水汽較充沛，就會發(fā)生凝結。輻射冷卻過程一般較緩慢，水汽凝結量不多，只能形成露、霜、霧、層狀云或小雨。
③平流冷卻：
由冷空氣或暖空氣的水平運動所造成的地面或近地氣層的降溫,稱為平流冷卻。較暖的空氣經過冷地面，由于不斷把熱量傳給冷的地表造成空氣本身冷卻。如果暖空氣與冷地表溫度相差較大，暖空氣溫度降低至露點或露點以下時，就可能產生凝結。 ④混合冷卻：
交替使用的自然冷卻和強迫冷卻來帶走熱量的冷卻方法，稱為混合冷卻。溫度相差較大且接近飽和的兩團空氣混合時，混合后氣團的平均水汽壓可能比混合前氣團的飽和水汽壓大，多余的水汽就會凝結。
4、云滴增長的兩個過程。（P110-111）
①云滴凝結（凝華）增長：
在云的發(fā)展階段，云體上絕熱冷卻，或不斷有水汽輸入，使云滴周圍的實際水汽壓大于其飽和水汽壓，云滴就會因水汽凝結或凝華而逐漸增大。當水滴和冰晶共存時，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（如圖3-16）；大小或冷暖不同的水滴在云中 共存時，也會因飽和水汽壓不同而使小或暖的水滴不斷蒸發(fā)變小，大或冷的水滴不斷凝結增大。
②云滴的沖并增長：
云滴大小不同，相應具有不同的運動速度。云滴下降時，個體大的降落快，個體小的降落慢，于是大云滴將“追上”小云滴，碰撞合并成為更大的云滴。
云滴增大，橫截面積變大，下降過程中又能沖并更多的小云滴。云中含水量愈大，云滴大小愈不均勻，相互沖并增大愈迅速。低緯度地區(qū)云中出現(xiàn)冰水共存機會不多，所以對氣溫>0℃的暖云降水而言，云滴沖并增大顯得尤為重要。
5、影響飽和水汽壓的因素。（思考題）
①蒸發(fā)面的溫度：
飽和水汽壓隨溫度的升高而按指數規(guī)律迅速增大。
②蒸發(fā)面的性質（水面、冰面、溶液面）：
a.冰面和過冷卻水面的飽和水汽壓仍隨溫度升高而按指數規(guī)律變化。
b.溶液面的飽和水汽壓小于純水面的飽和水汽壓；溶液濃度越大，飽和水汽壓越小。 ③蒸發(fā)面的形狀（平面、凹面、凸面）：
a.溫度相同時，凸面的飽和水汽壓最大，平面次之，凹面最小。
b.凸面的曲率越大，飽和水汽壓愈大；凹面的曲率愈大，飽和水汽壓愈小。
c.大水滴曲率小，飽和水汽壓小；小水滴曲率大，飽和水氣壓大；從而出現(xiàn)大水滴“吞并”小水滴現(xiàn)象。
6、降水的類型有哪些？（P111-112）
有四種：①對流雨 ②地形雨 ③鋒面（氣旋）雨 ④臺風雨
7、臺風的形成條件有哪些？臺風形成的地區(qū)？臺風影響我國的情況？臺風的結構包括什么？
（1）臺風形成的（必要）條件：
①要有廣闊的高溫洋面。
海水溫度要高于26.5℃，而且深度要有60米深。臺風需要消耗的巨大的能量只有廣闊的熱帶海洋釋放出的潛熱才能供應。另外，臺風周圍旋轉的強風，會引起中心附近60米深的海水發(fā)生翻騰，為了確保海水翻騰中海面溫度始終高于26.5℃，暖水層的厚度必須達60米。
②要有合適的流場。
臺風的形成需要強烈的上升運動。合適的流場（如東風波，赤道輻合帶）易產生熱帶弱氣旋，熱帶弱氣旋氣壓中間低外圍高，促使氣流不斷向氣旋中心輻合并作上升運動；上升過程中水汽凝結釋放出巨大的潛熱，形成暖心補給臺風能量，并使上升運動越來越強。
③要有足夠大的地轉偏向力。
如果輻合氣流直達氣旋中心發(fā)生空氣堆積阻塞，則臺風不能形成。足夠大的地轉偏向力使輻合氣流很難直接流進低氣壓中心，而是沿著中心旋轉，使氣旋性環(huán)流加強。赤道的地轉偏向力為零，向兩極逐漸增大，故臺風發(fā)生地點大約離開赤道5個緯距以上，在5-20度之間。
④氣流鉛直切變要小，即高低空風向風速相差不大。
如果高低空風速相差過大，潛熱會迅速平流出去，不利于臺風暖心形成和維持。緯度大于20度的地區(qū)，高層風很大，不利于增暖，臺風不易出現(xiàn)。
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