空气湿气压学习教案

1、空气空气(kngq)湿气压湿气压第一页，共53页。（4）按O3浓度(nngd)分： 臭氧层（1050km) 非臭氧层（5）按地磁场对带电粒子运动作用(zuyng)明显与否分一、一、按温度随高度的变化按温度随高度的变化 分为对流层、平流层、中层、热层、分为对流层、平流层、中层、热层、外层外层第1页/共53页第二页，共53页。第2页/共53页第三页，共53页。第3页/共53页第四页，共53页。1)、温度随高度、温度随高度(god)的增加而降低，气温的增加而降低，气温递减率递减率为为6.5/kmTz 定义定义(dngy)气温递减率气温递减率：高度每升高单位高：高度每升高单位高 度气温降低的度数。度气

2、温降低的度数。2)、对流层中的垂直运动、对流层中的垂直运动(yndng)显著。显著。3)、集中了80%的大气质量和几乎全部水汽第4页/共53页第五页，共53页。4)、云雾、云雾(ynw)降水均发生在此层降水均发生在此层5)、受地表影响最强烈，空气属性的、受地表影响最强烈，空气属性的水平水平(shupng)分布很不均匀分布很不均匀第5页/共53页第六页，共53页。1)25km以下温度(wnd)递减率接近零，25km以上温度(wnd)随高度明显增加2)平流层气流运动主要(zhyo)以水平运动为主.3)水汽水汽(shu q)极少，颗粒物极少，能见度极极少，颗粒物极少，能见度极好。好。4）大气污染物进

3、入平流层后能长期存在）大气污染物进入平流层后能长期存在第6页/共53页第七页，共53页。1）层内温度随高度(god)增加而下降2）空气的垂直对流运动(yndng)强,故又称之为高空对流层或上对流层。第7页/共53页第八页，共53页。1)温度(wnd)随高度增加而上升2)高度高度(god)电离。电离。 3）带电粒子运动(yndng)受地球磁场的作用明显。第8页/共53页第九页，共53页。第9页/共53页第十页，共53页。第10页/共53页第十一页，共53页。第11页/共53页第十二页，共53页。第12页/共53页第十三页，共53页。第13页/共53页第十四页，共53页。2 2）大气成分可以）大气

4、成分可以(ky(ky) )散逸到星际空间。散逸到星际空间。1）随高度升高气温增加）随高度升高气温增加(zngji)不显著不显著第14页/共53页第十五页，共53页。第15页/共53页第十六页，共53页。 地壳和大气中的放射性物质主要对低层大气的地壳和大气中的放射性物质主要对低层大气的电离起作用，而它们的作用较弱，而宇宙线和太阳电离起作用，而它们的作用较弱，而宇宙线和太阳(tiyng)紫外线辐射对高层大气起作用，且作用较紫外线辐射对高层大气起作用，且作用较强。因此，大气中离子浓度低层低，高层高，据此强。因此，大气中离子浓度低层低，高层高，据此分为分为中性中性(zhngxng)层层（60km以下以

5、下)电离层（电离层（60km以上）以上）第16页/共53页第十七页，共53页。1、非磁层（、非磁层（500km以下以下(yxi)）由于空气较稠密，带电粒子的运动主要由于空气较稠密，带电粒子的运动主要受粒子间的碰撞受粒子间的碰撞(pn zhun)支配支配2、磁层（、磁层（500km以上）以上）本层内存在大量带电粒子，空气又稀本层内存在大量带电粒子，空气又稀薄，粒子间碰撞稀少，所以，带电粒薄，粒子间碰撞稀少，所以，带电粒子的运动主要受地磁场控制子的运动主要受地磁场控制第17页/共53页第十八页，共53页。气象要素：表征气象要素：表征(bio zhn)大气状态和现大气状态和现象的物理量。例如，气温、

6、空气湿度、气压、象的物理量。例如，气温、空气湿度、气压、风风一、气温一、气温(qwn)1、定义：表示空气冷热程度的物理量、定义：表示空气冷热程度的物理量2、温标、温标摄氏温标摄氏温标华氏温标华氏温标绝对温标绝对温标单位单位FK常用符号常用符号tFT第18页/共53页第十九页，共53页。关系关系(gun x)：273.15Tt 9325Ft3、观测、观测(gunc)地面气温地面气温(qwn)指离地指离地1.5m（我国）高处（我国）高处百叶箱里的气温百叶箱里的气温(qwn)第19页/共53页第二十页，共53页。第20页/共53页第二十一页，共53页。第21页/共53页第二十二页，共53页。二、气压

7、二、气压(qy)1、定义、定义(dngy)：大气压：大气压力力2、单位：国际单位、单位：国际单位 帕（帕（Pa) 气象气象(qxing)上常用上常用 百帕百帕（hPa） 标准大气压标准大气压 =1013.25 hPa3、测量：、测量：第22页/共53页第二十三页，共53页。第23页/共53页第二十四页，共53页。第24页/共53页第二十五页，共53页。第25页/共53页第二十六页，共53页。第26页/共53页第二十七页，共53页。1、定义、定义(dngy)：表示空气中水汽含量多少或：表示空气中水汽含量多少或潮湿程度的物理量。潮湿程度的物理量。2、水汽、水汽(shu q)达饱和达饱和3、湿度参量

8、、湿度参量(p19) 由水汽和平面纯水（或由水汽和平面纯水（或纯水）组成的系统，在某温纯水）组成的系统，在某温度下达到两相平衡时，称为度下达到两相平衡时，称为水汽达饱和。水汽达饱和。有很多个有很多个第27页/共53页第二十八页，共53页。1）水汽）水汽(shu q)混合比混合比rvdmrm单位单位(dnwi)：kg/kg2)比湿比湿 q单位单位(dnwi)：kg/kg()vvdmqmmq于于r的关系：的关系：1rqr第28页/共53页第二十九页，共53页。3) 绝对湿度绝对湿度(judu shd)（水汽（水汽密度密度)vvvmV单位单位(dnwi)：kg/m3V为湿空气体积为湿空气体积(tj)

9、4）水汽压）水汽压e：湿空气中水汽的分压强。单位湿空气中水汽的分压强。单位 为为hPa相对于纯水相对于纯水(冰）平面的饱和水汽压冰）平面的饱和水汽压 E w（Ei ），），仅是温度的函数，随温度升高而增大仅是温度的函数，随温度升高而增大第29页/共53页第三十页，共53页。饱和水汽压计算公式（饱和水汽压计算公式（p21）5）相对湿度）相对湿度(xingdu shd) f100%efE6）露点）露点(ldin) td、霜点、霜点 tf湿空气在水汽含量不变的情况下，等压降温湿空气在水汽含量不变的情况下，等压降温(jing wn)至相对于纯水平面达饱和时的温度，称为露点；等压降温至相对于纯水平面达饱

10、和时的温度，称为露点；等压降温(jing wn)至相对于纯冰平面达饱和时的温度称为霜点。至相对于纯冰平面达饱和时的温度称为霜点。()wdEte()ifEte第30页/共53页第三十一页，共53页。1、风的概念、风的概念(ginin)1）空气相对运动）空气相对运动(xin du yn dn)形成风形成风大气科学大气科学(kxu)中的风以地面中的风以地面为参照物，分水平风、垂直风为参照物，分水平风、垂直风2）风是矢量，水平风是二维矢量）风是矢量，水平风是二维矢量3）水平风有两种描述方法：分量法、方）水平风有两种描述方法：分量法、方向大小法向大小法第31页/共53页第三十二页，共53页。2、风向、风

11、向(fngxing)1）指风的来向）指风的来向2）表示）表示(biosh)方法：用方法：用16个地理方个地理方位位用方位角用方位角3、风速、风速(fn s)表示方法表示方法1）单位时间里空气所经过的距离。）单位时间里空气所经过的距离。 单位：单位： m/s、mile/h第32页/共53页第三十三页，共53页。第33页/共53页第三十四页，共53页。第34页/共53页第三十五页，共53页。第35页/共53页第三十六页，共53页。2) 风级风级(fngj)1.热带低压热带低压(中心附近最大风力中心附近最大风力67级级)2.热带风暴热带风暴(r di fn bo)(89级级)3.强热带风暴强热带风暴

12、(r di fn bo)(1011级级)4.台风台风(12级级)。例如例如(lr)，热带气旋用风级划分，热带气旋用风级划分为：为：第36页/共53页第三十七页，共53页。第37页/共53页第三十八页，共53页。1mPVR TM、2、地球上自然状态下的空气、地球上自然状态下的空气(kngq)可看作理想气体可看作理想气体第38页/共53页第三十九页，共53页。1、方程、方程(fngchng)推推导导设体积为设体积为V、温度、温度(wnd)为为T的干空气的干空气中，含有中，含有 n 种气体成分，其中第种气体成分，其中第i种种 成成分的状态方程为：分的状态方程为：,1,1iiimPVR T inM（）

13、对以上对以上n个式子求和，有个式子求和，有第39页/共53页第四十页，共53页。2iiimVPR TM （ ）考虑考虑(kol)到到iPPimm并令并令iimMmM，则有，则有3mV PR TM（）第40页/共53页第四十一页，共53页。90km以下以下(yxi)，28.966/Mg mol令令*1138.3128728.966 10dRRJ kgKMRd称为干空气称为干空气(kngq)比气体常数比气体常数（3）式可化为）式可化为4dddPRT（）第41页/共53页第四十二页，共53页。2、比气体、比气体(qt)常数常数*11287dRRJ kgKM*1138.3146118 10vvRRJ

14、kgKM1.6085vdRR （ ）第42页/共53页第四十三页，共53页。1、方程、方程(fngchng)推导推导干空气和水汽干空气和水汽(shu q)状态方程分状态方程分别为别为4dddPRT（）6vveRT （）把（把（5）代入上式（）代入上式（6），有），有1.6087vdeR T （）第43页/共53页第四十四页，共53页。（4）+（7）得）得(1.608)ddvdPeRT 即即(0.608)vdPR T1 0.608)vdR T（8）第44页/共53页第四十五页，共53页。（7）/（8），得），得1.608910.608vveP（ ）考虑考虑(kol)到到1v（9）式近似）式近似(

15、jn s)为为1101.608veP （）第45页/共53页第四十六页，共53页。把（把（10）代入（）代入（8），有），有0.6081)1.608dePR TP（1 0.378)11deR TP（ ）1 0.378)mdeRRP（若令若令则（则（11）式化为）式化为12mpR T（ ）第46页/共53页第四十七页，共53页。1 0.378)veTTP（若令若令则（则（11）式化为）式化为13dvpR T（ ）（11）（13）为湿空气状态方程的三种形式）为湿空气状态方程的三种形式(xngsh)，其中最常用的为公式（，其中最常用的为公式（13）2、虚温、虚温第47页/共53页第四十八页，共53页

16、。 是关于温度、水汽压和压强的函数。为了能是关于温度、水汽压和压强的函数。为了能在湿空气状态方程中使用在湿空气状态方程中使用 ，并且使其与干空，并且使其与干空气状态方程具有类似的简单形式气状态方程具有类似的简单形式(xngsh)所引入所引入的参量。定义式为的参量。定义式为dR1 0.378)veTTP（第48页/共53页第四十九页，共53页。1re、 与一块体积为一块体积为V 、温度、温度(wnd)为为T的湿空的湿空气中，水汽和干空气状态方程分别为气中，水汽和干空气状态方程分别为6vveRT （）4ddP eRT （1）（6）/（14），得），得第49页/共53页第五十页，共53页。vvddRepeR1.608v