大气复习题.doc

1. 为什么云层存在会使白天气温降低，夜间气温升高?白天云层存在，云层对太阳辐射有吸收，散射和反射作用，云层越厚，作用越强，那么到达地面的太阳辐射就小，使得白天气温降低；而在夜间，由于云层的存在，而不存在太阳辐射，云层越厚，大气逆辐射越强，地面可以得到热量的补偿，减少热量的损失，地面有效辐射小，所以，夜间的气温升高。2. 气候系统的组成气候系统是一个包括大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。太阳辐射是这个系统的主要能源。在太阳辐射的作用下，气候系统内部产生一系列的复杂过程，各个组成部分之间， 通过物质交换和能量交换，紧密地联结成一个开放系统。3. 台风发生与否的临界SST26.5度4. 对太阳辐射削弱作用最强的是什么大气对太阳辐射具有削弱作用，分别表现在三个方面：1.吸收作用：平流层的臭氧吸收太阳辐射里的紫外线。对流层中的水汽和二氧化碳吸收太阳辐射中的红外线。 2.反射作用：主要是云层。云层越厚反射越强烈。 3.散射作用：微小的尘埃和空气分子选择性吸收可见光中的蓝紫光。较大颗粒的尘埃进行无选择散射。其中反射最为重要，太阳辐射有30%因为反射和散射回到宇宙空间，19%被大气吸收，其余51%到达地面。5. 开尔文温度和摄氏温度怎么换算摄氏温度=开尔文温度-273.166. 温室效应，温室气体温室效应：温室效应，又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。温室气体：温室气体是指大气层中能够吸收和重新放出红外辐射的自然和人为的气体。这些温室气体对辐射具有选择性吸收 ，如H20、CO2、CH4、CFCs、N2O等很少吸收太阳的短波辐射，但它们对红外长波辐射的吸收很强。O3既吸收太阳的紫外辐射，也吸收红外长辐射。它们的作用是使地球表面变得更暖，类似于温室截留太阳辐射，并加热温室内空气的作用。7. 什么是数值天气预报的初始值敏感性？初值场的微小误差，便可以带来完全不同的预报结果。这便是Lorenz的浑沌理论所隐含的重要结论之一，也就是初始场敏感性问题。运动对初值的敏感性的依赖性可分为两类：第一类是运动情况一般地依赖初值：如单摆的自由小摆动（线性微分方程）；第二类是运动情况敏感地依赖初值：如气候的变化问题（非线性微分方程）。一般来说，服从非线性规律的非线性系统，对初始值表现出敏感。8. 一温度为 14 C 的未饱和气块在 g = -0.8 C/100m 的气层中作向上运动，其温度按干绝热直减率变化（-10 C/km），问气块上升 300m 后的温度是多少，这时它周围空气的温度呢？并说明此气块的运动趋势。14-10/1000*300=11度14-0.8/100*300=11.6度，所以下沉趋势。9. 简述城市热岛效应的特点。城市热岛效应指由于城市的存在而使城市温度高于其周边区域的温度。实际上，因城市的存在所产生的气候效应相当复杂。第一，城市建设使得树木和其他植被覆盖减少，而这些植被可以遮挡阳光并通过蒸腾作用冷却大气。第二，城市建筑物和公路的存在（暗色的材料）会增大太阳辐射的吸收，从而导致地表及近地面大气升温。第三，城市能源消费远大于周边地区，而能源（化石燃料、电能、核能等）消费的最终结果都是将能量转化为热能排放到大气中。有人曾做过估计，如果人类消耗的总能量大于太阳常数的1%的话，即使没有温室效应，也将不可避免地改变地球气候。因此，城市热岛效应的存在对全球变暖有相当的贡献。10. 分别涂为黑白色，但性质相同的两个物体，在露天下其夜间与白天的表面温度是否相同?白天，白色物体的反照率高，黑色物体的反照率低，黑色物体比白色物体更能吸热，所以，白天，黑色物体比白天物体的温度高。晚上，没有了太阳辐射，白色物体和黑色物体的温度相同。11. 天气与气候的含义有什么不同，现代气候学的核心是什么?气候和天气的区别 天气-短时期内，气候-多年间，气候相比天气更稳定气候和天气的区别主要在于它们的时间尺度.一般来说,天气系统的时间尺度在一个星期左右,而气候的时间尺度在一个月以上。气候的空间尺度则变化很大, 从几十公里到全球范围。现代气候学的核心：以气候系统和全球变化为核心。12. 简述云和雾产生的必要条件，并加以对比云和雾的形成都是水汽由未饱和达到饱和。形成的共同条件有：一是增加空气中的水汽，二是降温。一般来说云主要是靠潮湿空气在上升运动过程中绝热膨胀降温达到饱和而生成的。因此，上升气流和充足的水汽是云生成的必要条件。而雾出现在贴地气层中，是接地的云。雾的形成有两个基本条件，一是近地面空气中的水蒸气含量充沛，二是地面气温低。其实云、雾本是同类，并没有本质上的差别，只是由于他们所处的位置不同，才有云和雾之分。因为人们通常是生活在地面，因此总是从站在地面的位置来区分云或雾：笼罩在地面或海面的是雾；离开地面和海面的，不管它有多高，都是云。因此可以说，云是空中之雾，雾是地面、海面之云。两者之间并没有不可逾越的鸿沟。清晨茫茫大雾，日出后不久，常常被抬升到空中而成为灰白色的云层；而当一股暖锋移来的时候，云层又往往会越降越低，有时终于碰到地面和海面，就成为茫茫大雾。13. 什么是厄尔尼诺现象？简述其形成机制和特点，以及对全球天气、气候的影响。厄尔尼诺又称厄尔尼诺海流，是沿厄瓜多尔和秘鲁沿岸，出现一弱的暖洋流。它代替了秘鲁海洋通常对应的冷水。正常年份中，由于赤道太平洋地区盛行热带东风（信风），把赤道中东太平洋表层暖水吹到西太平洋堆积，使这里成了世界上最暖的“暖池”，而中、东太平洋地区则由于东风吹走了表层海水，深层冷水涌升补充，这里便成了赤道地区中温度最低的水域，在有些年份，由于大气环流的变异使赤道以南的辐射东南信风突然减弱，因而秘鲁沿岸深层冷海水的涌升和表层海水的辐射同时减弱甚至停止，厄瓜多尔和秘鲁沿岸的冷水急剧增暖。厄尔尼诺现象的出现常带有突发性，且无明显的规律可循，大约是每隔2-7年重复出现一次，每次持续时间几个月，有时甚至一年以上，但无论时间长短，其影响范围之广，给人类造成的灾害极大，在正常情况下，赤道东太平洋地区与南美洲秘鲁等国家降水稀少，而西太平洋地区的印尼，澳大利亚等国家降水丰沛，这是沃克环流影响的结果。厄尔尼诺的出现，往往给全球不少地方造成严重气候异常和灾害。14. 台风的定义。台风发生发展的三个必要条件是什么？试从这些条件出发简述台风发生的区域一般在什么地域。谈谈在气候变暖的情况下，台风发生、发展的可能变化，简单说说你自己的理由。台风是热带气旋的一种。气象学上，台风专指北太平洋西部(国际日期线以西，包括南中国海)上发生，中心持续风速达到12级及以上(即每秒32.6米以上)的热带气旋。至于在大西洋或北太平洋东部发生，达到同样强度的热带气旋，称为飓风。习惯上，台风亦被用来统称所有在西北太平洋发生的热带气旋。三个条件:1)第一个条件是温暖的水域,水面温度大于26.5;2)第二个条件是潮湿的大气,水汽的潜热释放是台风的能量来源;3)第三个条件就是要有足够的地转偏向力，在海洋洋面上的风要能够将空气变成向内旋转流动。 台风的源地: 在热带海洋发生，不在赤道。绝对多数台风生成在纬度520之间, 大约2/3的台风生成在纬度1020. 因为台风的旋转需要科氏力来平衡气压梯度力. 没有台风在非常靠近赤道的地方生成, 一个重要原因可能是那里的科氏力为0. 气候变暖对台风的影响：1.IPCC的评估报告中给出结论，数值试验表明，由于全球变暖，未来的强台风将变得更强、台风的最大风速和降水都将变得更加猛烈。没有足够证据提出热带气旋频数减少。2.全球变暖使海洋表面温度升高，高海温带来更多的动力，但并非温度越高对台风的产生越有利。温度升高，洋面对流随之增多，释放更多的潜热使上层大气变暖，大气层结构趋于稳定，从而抑制对流继续发生，因而未必利于台风的产生。15. 大气的特殊量T、Td、(T-Td)各有什么含义?T、Td、(T-Td)分别指气温、露点和温度露点差。在空气中水汽含量不变、使空气冷却到饱和时的温度，称露点温度，简称露点，用 Td 表示。空气中水汽含量愈高，露点愈高，反之亦然。在实际大气中，空气经常处于未饱和状态，露点温度比气温要低，即 TdT。因此根据温度露点差（T-Td），可以大致判断空气距离饱和的程度。16. 举出几个属于天气尺度及中小尺度的天气系统吗？天气尺度天气系统：气旋、锋面系统、副热带低压切变线、台风、云团中小尺度天气系统：尘卷风、飑线、暴雨、雷暴高压、龙卷风、海陆风、对流单体17. 为什么数值天气预报有一定的时效，而不能无限长？初值场的微小误差，便可以带来完全不同的预报结果。这便是Lorenz的浑沌理论所隐含的重要结论之一，也就是初始场敏感性问题。 数值天气预报是通过将支配大气运动的偏微分方程，以当前观测值为初始条件，利用计算机的数值解法（时间积分）求得的理论预报的天气预报方法。数值预报的准确性与初始场，模式的参数化方案以及数值求解技术等都有密切关系。初值的观测误差和分析误差，数值模式的参数化不完善引起的误差，以及数值求解控制方程时近似（非线性方程的数值解法等）等误差都会引起数值预报误差。特别地，由于大气运动方程的非线性性质，在数值积分过程中，这些误差会随着时间的延长而增长，预报结果的误差随预报时间逐渐增大，最后失去预报价值。所以，数值天气预报有一定的时效性。18. 空气中的水汽达到饱和与过饱和形成云雨最主要的途径绝热冷却19. 黄梅时节家家雨每年初夏时期（6月中旬至7月上旬），在长江流域、淮河流域到日本南部这一近似东西向的带状地区，都会持续一条稳定持久的降雨带，形成降雨非常集中的特殊连阴雨天气，其降水范围广，持续时间长，暴雨过程频繁，是洪涝灾害最集中的时期。这时正好是梅子黄熟的季节，故称这种连阴雨天气为梅雨。梅雨产生于西太平洋副热带高压边缘的锋区（可称梅雨锋），是极地气团和副热带气团相互作用的产物。梅雨雨带的位置和稳定性，与副热带高压的位置（脊线一般稳定在北纬2025之间）和强度密切相关，还与西风带有无利于冷空气南下到长江流域的环流形势有关。每年6月初，当大气环流的形势产生比较大的调整后，西太平洋副热带高压脊线跳到北纬20以北，就开始人梅。当西太平洋副热带高压脊线进一步北跳，越过北纬25时，梅雨期结束，这时长江流域进入伏旱期。在梅雨时期，雨带中的暴雨分布不均匀，常有数个暴雨中心。梅雨锋的暴雨强度一般比台风暴雨要小得多，但由于梅雨锋持续时间长，暴雨范围广，造成的洪涝灾害的区域一般比台风要大20. 森林能增加大气垂直降水？森林时一种特殊的下垫面，它除了影响大气中的CO2含量外，还能形成独具特色的森林气候。1.森林树冠可以截留降水，林下的疏松腐殖质及枯枝落叶层可以蓄水，减少降雨后的地表径流量，乔木根系可从土壤中吸收足够的水分供林木蒸腾消耗，使林区的空气湿度大于无林地区，为大气垂直降水提供了条件。2.森林高达十几米甚至几十米，气流通过森林时被迫抬升。抬升高度可达几百米甚至几千米，有利于降水的形成。3.森林使下垫面的粗糙度增大，使森林上方的湍流交换作用加强，促使水汽向上输送，有利于云和降水的形成。21. 城市干岛效应，城市湿岛效应干岛效应：与热岛效应通常是相伴存在的。由于城市的主体为连片的钢筋水泥筑就的不透水下垫面，因此，降落地面的水分大部分都经人工铺设的管道排至他处，形成径流迅速，缺乏天然地面所具有的土壤和植被的吸收和保蓄能力。因而平时城市近地面的空气就难以像其他自然区域一样，从土壤和植被的蒸发中获得持续的水分补给。这样，城市空气中的水分偏少，湿度较低，形成孤立于周围地区的干岛。到了晚上，天气稳定又无低云、风速较小的夜间，郊区降温快，结露多，空气中水汽大量析出，水汽压即迅速降低；市区因热岛效应，气温较高，结露量较少，空气中水汽压高于郊区，形成城市湿岛。22. 平流层和对流层臭氧对人类居住环境的影响有什么不同？在对流层里存在的臭氧属于一种对生物有害的污染物，是光化学烟雾的组成部分之一。许多涉及化学能量快速转化的人类活动，如内燃机开动、复印机工作等等，都会产生臭氧，危害人类健康。经常用激光打印机将会有臭氧的气味，在高浓度时会中毒。臭氧（O3）是一种强氧化剂，容易与其他化学物质反应生成许多有毒的氧化物，对眼睛和呼吸道非常有害。平流层中臭氧的存在对于地球生命物质至关重要，因为，它阻挡了高能量的紫外辐射到达地面。阳光中的紫外辐射虽然只占太阳总发射能量的5左右，但是它对于地球生命系统又有很大的伤害能力，并且，能量越高，伤害越大。能量最高的部分，即EUV，在平流层以上就被大气中的原于和分子氧所吸收。因此，臭氧层实际上已成为地球生命系统的保护层。23. 举例说明什么样的条件下边界层污染比较严重？什么样条件下污染较弱？1.边界层稳定性，边界层越稳定，垂直对流越弱，污染物不宜向上扩散，主要集中在边界层，污染严重。2.当一个地区受到高压控制，大气运动时下沉的，不利于污染物垂直扩散。当地面受低压控制时，污染较弱。3.有逆温层存在，边界层稳定，污染物不宜扩散。4.城市热岛效应容易把污染物向周围扩展5.微风或无风时，污染物不宜