因而对太阳辐射的减弱作用不大28地学基础资源与环境学院2课件

1、第三章 大气圈 第一节 大气的组成与结构第二节 大气的热能与温度第三节 大气水分第四节 大气的运动第五节 天气系统第六节 气候 大气圈（atmosphere）是地球最外部的一个圈层。大气是人类和生物赖以生存必不可少的物质条件，也是使地表保持恒温和水分的保护层，同时也是促进地表形态变化的重要动力和媒介。覆盖整个地球的大气，质量约5300 万亿吨，约占地球总质量的百万分之一。由于地心引力的作用，大气质量的90%聚集在离地表15km 高度以下的大气层内。2000km高度以上，大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显上界。第一节 大气的组成与结构一、大气组成恒定组份：任何地方低层（90km）大气中；氮

2、+氧+氩 = 99.96；还有氖、氦、氪、氡等可变组份：随季节、气象和人类活动而变； CO2、O3、H2O不定组份：可有可无；尘埃、硫化氢、氮氧化物、硫氧化物大气组成干洁空气水汽悬浮颗粒主要来自水面、土壤的蒸发和植物的蒸“腾”作用；含量不稳定；可三相转化。主要源于土壤、岩石风化、火山爆发、宇宙尘埃、植物花粉及海水飞沫等；人类活动。干洁空气的体积组成二、大气的垂直结构按照人造卫星大气密度探测资料，用接近于星际的气体密度的高度估计，大气的上界为20003000 km，这个高度可以大致看作是地球大气的上界。根据大气热力性质在垂向上的差异，可将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、热层和散逸层（外层）

3、。赤道较厚，两极较薄，赤道1718km，两极89km，平均1113km；一般夏季较大，冬季较小；占大气圈总质量3/4，集中了大气全部水汽和尘埃；大气降温率6.5/km（热源来自地面的长波辐射）；垂直对流强（风、雪、雨、云等活动）；湿度和温度水平分布不均匀；受人类活动影响最显著。（一）对流层（troposphere）在飞机上俯瞰对流层对流层以上至3555km，占大气圈总质量的20%；含臭氧层（ozone layers），吸收紫外线；臭氧吸收紫外线，使温度逐渐上升（热源来自太阳的短波辐射）；气流以水平运动为主，垂直运动缓慢，例如火山尘埃，可以在平流层下部停留多年，使全球气温降低；水汽少、尘埃少、透

4、明度高，很少气象现象发生。（二）平流层（stratosphere）平流层顶至55-85km，无臭氧，气温随高度增大而迅速下降；出现空气的垂直对流，但空气太稀薄，又无水蒸汽，无风雨。（三）中间层（mesosphere）（高空对流层）80-500km，空气质点受太阳辐射和高能宇宙粒子作用，温度迅速升高；氧、氦气等被分解，处于原子或离子状态，电离层。（四）热层（thermosphere）热层上部800km以上，空气极为稀薄，人造卫星轨道处；大气圈与星际空间过渡地带。（五）散逸层（exosphere ）大气圈的垂直分层结构示意图（据M. J. Pidwirny，2002 年资料）三、大气的物理性状表示

5、空气冷热程度的物理量。一般用 T 来表示；单位：摄氏温标（，即气压为1013.3hPa时纯水的冰点为0，沸点为100，其间等分100等份中的1份即为1）；绝对温标（K，T=t+273.15）；测量：百叶箱。（一）主要气象要素1、气温百叶箱的作用是防止太阳对仪器的直接辐射和地面对仪器的反射辐射，保护仪器免受强风、雨、雪等的影响，并使仪器感应部分有适当的通风，能真实地感应外界空气温度的变化。百叶箱内外各部分均涂刷白色油漆。 百叶箱单位面积上所承受的大气柱的重量；单位：毫米汞柱高度 mmHg；百帕 hPa；换算：1hPa=0.75mmHg；当选定温度为0，纬度为45的海平面作为标准时，海平面气压为1

6、个大气压，相当于760mm的水银柱高度或1013.25hPa。测量：一般情况下气压值用水银气压表测量。气压随高度升高而降低。2、气压空气的水平运动；风向是指风的来向。地面风向用16方位表示，高空风向常用方位度数表示，即以0（或360）为正北，90为正东，180为正南，270为正西；风速单位常用m/s、knot（海里/小时，又称“节”，）表示，其换算关系：1m/s=1.94knot。测量：地面风向风向标，地面风速风速表。3、风风向16方位图 表示大气中水汽量多少的物理量。水汽压和饱和水汽压水汽压（e）：大气中的水汽所产生的压力。用hPa表示。饱和水汽压（E）：一定温度下，水汽达到饱和时的压力，也

7、叫最大水汽压。饱和水汽压随温度的升高而增大。绝对湿度（a）：单位体积中气中所含水蒸汽的质量（gm3）；换算：a=217（e/T），式中，e-水汽压（hPa），T-绝对温度（K）。4、湿度饱和差（d）在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差。即d=E-e。f=100% 或 d=0 时， E=e 空气饱和f100% 或 d0 时， Ee 空气过饱和f100% 或 d0 时， Ee 空气未饱和相对湿度（f）空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值（用百分数表示）,即露点（Td）空气中水汽含量不变、气压一定时，使空气冷却达到饱和时的温度，简称露点。单位与气温相同。在气压一定时，露点的高低只

8、与空气中的水汽含量有关，水汽含量愈多，露点愈高，所以露点也是反映空气中水汽含量的物理量。实际大气中，露点温度常比气温低（TdT） 。因此，T和Td的差值，可反映空气距离饱和的程度。（二）空气状态方程1、干空气状态方程空气状态：密度（）、体积（V）、压强（P）、 温度（T）理想气体的状态方程：在标准状态下（P0=1013.25hPa，T0=273K），1mol气体的体积约等于22.4L，即V0=22.4L/mol可见，质量为M的理想气体状态方程：温度一定，气体的压强与其密度成正比；密度一定，气体的压强与其绝对温度成正比。 R称比气体常数，其取值与气体的性质有关。若把干空气分子量视为28.97，则

9、干空气比气体常数：2、湿空气状态方程湿空气水汽含量变化，因此R湿很难固定；用P-湿空气总压强，e-水汽压，d，w-干、湿空气密度，则：1.608Rd上式右边分子分母同乘（1+0.378 e/P），因e比P小很多，故（0.378 e/P）2可忽略不计，上式可写成：引入虚温Tv=（1+0.378 e/P）T，则：虚温的意义：同一压强下，干空气密度等于湿空气密度时，干空气应有的温度，虚温大于实际温度。低层大气，尤其是夏季，必须用湿空气状态方程。第二节 大气的热能和温度一、太阳辐射太阳辐射光谱：太阳辐射中辐射能按波长的分布。（一）太阳辐射光谱和太阳常数T=6000K时，根据黑体辐射公式计算的黑体光谱能

10、量分布曲线 太阳辐射强度太阳常数（I0）：大气上界日地平均距离时，垂直于太阳光线的1cm2面积，1min内获得的太阳辐射能量（1370W/m2）。太阳辐射强度影响因子：太阳高度和日地距离。1、大气对太阳辐射的吸收（二）太阳辐射在大气中的减弱0-50-100501001250红外线可见光吸收红外线O3CO2水汽吸收紫外线到达地面的主要是可见光。O3CO2水汽紫外线此外，悬浮在大气中的水滴、尘埃等杂质，也能吸收一部分太阳辐射，但其量甚微。 结论：大气对太阳辐射的吸收具有选择性，因而穿过大气后的太阳辐射光谱极不规则。由于大气中主要吸收物质（臭氧和水汽）对太阳辐射的吸收带都位于太阳辐射光谱两端能量较小

11、的区域，因而对太阳辐射的减弱作用不大。2、大气对太阳辐射的散射太阳辐射通过大气，遇到空气分子、尘粒、云滴等质点散射。散射只是改变辐射的方向而不改变能量形式，使太阳辐射以质点为中心向四面八方传播。分子散射，也叫蕾利散射：粗粒（水滴）散射，也称米散射：太阳辐射遇到直径比波长小的空气分子，则辐射的波长愈短，散射得愈强。晴空呈蓝色。太阳辐射遇到直径比波长大的质点，辐射的各种波长都同样地被散射。空气有较多尘埃和雾粒时，天空呈灰白色。3、大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射3、大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射大气中云层和较大颗粒的尘埃能将太阳辐射中一部分能量反射到宇宙空间去。反射没有选择性，所以反射光呈白色云

12、的反射作用最为显著：高云反射率约25，中云为50，低云为65，稀薄云层10-20，厚云层可达90，平均反射率为50-55。1、雨后天晴，天空呈青蓝色。2、当空气中存在较多的尘埃或雾粒时，天空呈灰白色。3、白天乌云密布时，天空光线很暗。问题请解释下列现象：总结：1、吸收和分子散射有选择性，粗粒散射和反射无选择性2、散射作用主要减弱可见光；而吸收作用主要减弱紫外区和红外区；反射则较均匀的减弱太阳辐射。3、散射和反射只改变辐射的方向，不改变能量形式；而吸收是将辐射转变为热能形式。4、三个作用中，以反射和散射为主，而吸收作用较小。课堂练习：下列现象中，与大气对太阳辐射的削弱作用无关的是： A.多云的夜

13、晚比晴朗的夜晚温暖些B.日出前天已亮，日落后天不黑 C.夏季白天多云时，气温不会太高D.平流层的气温随高度的增加而增加直接辐射+散射辐射=到达地面的总辐射（三）到达地面的太阳辐射1、直接辐射（Q）太阳以平行光线的形式直接投射到地面上的。两个主因子：太阳高度角和大气透明度。 太阳高度角（h）的影响太阳高度角愈小，太阳辐射穿过的大气层愈厚大气透明度影响透明系数（）它是指透过一个大气质量的辐射强度与进入该大气的辐射强度之比。 小大气中所含水汽、水汽凝结物和尘粒杂质较多。大气层厚度一定时，越小对太阳辐射削弱越多。2、散射辐射（q） h增大，到达近地面层的Q增强，q也相应增强；大气透明度差，参与散射作用

14、的质点增多，q增加； 日出以前，地面上总辐射收入少，只有散射辐射；日出以后，随着太阳高度的升高，Q和q逐渐增加。Qq，即散射辐射在总辐射中所占成分逐渐减小；太阳高度升到约8时，Q=q；当50时，qQ; 中午时Q和q均达到最大值；中午以后二者又按相反次序变化。随纬度的分布：纬度愈低，总辐射愈大。3、总辐射（Q+q） 影响因子辐射类型h增大增强海拔增高纬度加大总辐射E总增强增强增强减弱直接辐射Q增强增强增强减弱散射辐射q增强减弱减弱减弱(绝对量)增强(相对量)4、地面对太阳辐射的反射陆地表面对太阳辐射的反射率约为10-30；雪面的反射率约为60，洁白雪面可达90；水面比陆面反射率小。太阳辐射的减弱

15、吸收、散射、反射太阳常数（I0）到达地面的总辐射=直接辐射+散射辐射地面对太阳辐射的反射二、地面和大气辐射（一）地面、大气的辐射和地面有效辐射太阳辐射短波辐射，地面、大气辐射长波辐射1、地面辐射2、大气辐射由地面向上空放出热量，大部分为大气所吸收。水汽对长波辐射的吸收最显著，除8-12m波段外，其它波段都能吸收，并以6m附近和24m以上波段的吸收能力最强。 液态水对长波辐射的吸收性质与水汽相仿，作用更强，厚度大的云层表面几乎全部吸收。二氧化碳有两个吸收带，中心分别位于4.3m和14.7m。 8-12m处吸收率最小，透明度最大，称为“大气窗口” 正好位于地面辐射能力最强处，20%的地面辐射能量被

16、透过。 长波辐射与太阳直接辐射的差异太阳直接辐射是定向的平行辐射，地面和大气辐射是漫射辐射。太阳辐射在大气中传播时，仅考虑大气对太阳辐射的削弱作用。但长波辐射在大气中的传播时，不仅要考虑大气对长波辐射的吸收，而且要考虑大气本身的长波辐射。长波辐射在大气中传播时，可不考虑散射作用。3、地面有效辐射大气逆辐射：大气辐射指向地面的部分。保温效应：大气逆辐射使地面因放射辐射而实际损耗的能量减少，大气对地面这种保暖作用。大气的保温作用使近地表气温提高约18。月球无大气，白天表面温度达127，夜间降至-183。地面有效辐射(F0)：地面放射的辐射(Eg)与地面吸收的大气逆辐射(Ea)之差。 F0=Eg-E

17、a通常地面温度高于大气温度，地面有效辐射多为正影响因子：地面温度，空气温度，空气湿度和云况主要因子EgEaF0地面温度高增强增大空气温度高增强减小空气湿度大增强减小云量大减小增强减小多大气对地面的保温作用地面增温地面辐射射向宇宙空间太阳辐射大气吸收地面吸收 大气上界地面大气吸收“太阳暖大地”“大气还大地”“大地暖大气”大气辐射射向地面请分析下列现象1. 有云的夜晚比晴天的夜晚暖和；2. 空气混浊度大时比空气干洁时有效辐射小；3. 湿热的天气条件下，有效辐射比干冷时小。 插入问题（二）地面及地-气系统的辐射差额1、地面辐射差额（Rg）单位时间内单位面积地表面所吸收的总辐射和其有效辐射之差值。Rg

18、0，地面辐射能收入大于支出，地面有热量的积累；Rg0，则地面因辐射而有热量的亏损。日变化：夜间为负，白天为正; 由负值转到正值和由正值转到负值的时刻分别在日出后和日落前1h。辐射差额（净辐射）：物体收入辐射能与支出辐射能的差值。辐射差额=收入辐射-支出辐射2、 地-气系统的辐射差额（Rs）不同纬度地区，Rs可以为正，也可以为负。就整个地气系统来说，Rs多年平均为零。 根据所学知识解释自然现象：1、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？2、为什么白天多云，气温比晴天低，夜间多云，气温又比晴天高？3、为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？4、在

19、晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？5、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？6、某地昨天为晴朗的天气，今天为多云的天气，仅从大气的热力作用分析，哪一个气温日较差小？为什么？三、大气的增温和冷却1、海陆比热不同：岩石、土壤的比热小于水（1g水的温度变化1，则使1g岩石的温度变化大约是5）；2、海陆导热方式不同：水中上下层热量交换迅速；3、海陆透射太阳辐射的性能不同：可透射水的深处。（一）海陆的增温和冷却的差异结论：大陆受热快，冷却也快，温度升降变化大海洋温度变化缓慢，温度升降变化小大洋中，年最高及最低气温出现的时间要比大陆延迟一两个月。气温实质上是空气内能大小的表现。 两种空气内能

20、变化：非绝热变化空气与外界有热量交换。绝热变化空气与外界没有热量交换。（二）空气的增温和冷却1、气温的非绝热变化空气与外界交换热量的五种方式: 传导、辐射、对流、湍流和蒸发凝结（包括升华、凝华）。地面与空气之间最主要的方式是辐射；在气层（气团）之间，主要依靠对流和湍流，其次通过蒸发、凝结过程的潜热出入，进行热量交换。 2、气温的绝热变化（1）干绝热直减率和湿绝热直减率 绝热垂直减温率（简称绝热直减率）：气块绝热上升单位距离时的温度降低值。A、干绝热直减率（d）：干空气和未饱和的湿空气上升单位距离时的温度降低值。理论上可以计算出d0.98/100m；实际工作中取d =1/100m在干绝热过程中，

21、气块每上升100m，温度约下降1。如果气块的起始温度为T0，干绝热上升Z高度后，温度T为：T=T0-dZ B、湿绝热直减率（m）：饱和湿空气绝热上升单位距离时的温度降低值。饱和湿空气绝热上升:一 膨胀对外作功而降温；二 冷却发生凝结，释放潜热，加热气块饱和湿空气绝热上升时因膨胀而引起的减温率恒比干绝热减温率小。 即m d。气压(hPa)温度（）-30-20-10010203010008007005003000.930.920.910.890.850.860.830.810.760.660.760.710.690.620.510.630.580.560.480.380.540.500.470.4

22、10.440.410.380.38湿绝热直减率（/100m)m随温度升高和气压减小而减小 m d干绝热线直减率近于常数，故呈一直线；而湿绝热线，因md，故在干绝热线的右方，并且下部因为温度高，m小，上部温度低，m大，这样形成上陡下缓的一条曲线。到高层水汽凝结愈来愈多，空气中水汽含量便愈来愈少，m愈来愈和d值相接近，使干、湿绝热线近于平行。 H3、大气静力稳定度（1）大气稳定度的概念指气块受任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。大气稳定度的三种情况：稳定，不稳定，中性。是否易于垂直运动，即是否易于发生对流。稳定的 不稳定的 中性的 （2）判断大气稳定度的基本方法两个力作用单位体积气块

23、：一是四周大气对它的浮力g，方向垂直向上；另一是本身的重力ig，方向垂直向下；两力的合力称为层结内力f。fg -ig =miaPi0Ti0i0gig单位体积气块i=mi，则： 据状态方程P=RT，Pi=iRTi 准静力条件Pi= P 则：稳定度的基本公式TiT，a0，受到一向上加速度而上升不稳定；TiT，a0，受到向下加速度而返回原位稳定；Ti=T，a=0，垂直运动将不会发展中性。当干空气或未饱和湿空气块上升Z高度时，其温度为Ti=Tio-dZ；而周围的空气温度为T=T0-Z。因为起始温度相等，即Ti0=T0，代入，则得：干空气和未饱和湿空气稳定度判断当d，若Z0，则a0，层结是稳定的；当d，

24、若Z0，则a0，层结不稳定；当=d，a=0，层结是中性的。（d）是干空气和未饱和湿空气稳定度判据。 举例12.012.0稳定不稳定四、气温（一）大气温度随时间的变化 1、气温的周期性变化：日变化；年变化 2、气温的非周期变化（二）大气温度的空间分布 1、气温的水平分布 2、对流层中气温的垂直分布（一）大气温度随时间的变化1、气温的周期性变化（1） 气温的日变化 近地层气温日变化的特征一日内有一个最高值，一般出现在午后14时左右，一个最低值，一般出现在日出前后。太阳辐射大气削弱到达地面吸收地面辐射大气逆辐射多方作用中以气温表现。 气温日较差的变化气温日较差：一天中气温的最高值与最低值之差，其大小

25、反映气温日变化的程度。纬度、季节、地形、天空状况、下垫面性质纬度日较差最大在副热带，向两极减小； 季节日较差夏季大于冬季；下垫面性质海洋小于大陆，沿海小于内陆，山区小于平原，潮湿区小于沙漠区。盆地和谷地日较差大；小山峰等凸出地形区日较差小地形凸起处小于凹下处。天空状况阴天小于晴天。（2）气温的年变化 特征一：地球上绝大部分地区，在一年中月平均气温有一个最高值和一个最低值 北半球，中、高纬度内陆的气温7月最高，1月最低；海洋上的气温8月最高，2月最低。 特征二：气温年较差的大小与纬度、地形、天空状况、下垫面性质等因素有关 气温年较差：一年中月平均气温最高值与最低值之差。纬度赤道附近小，愈到高纬度

26、地区愈大。据年较差大小及最高、最低值出现的时间，按纬度分为四种类型： 赤道型、热带型、温带型、极地型2、气温的非周期变化倒春寒，秋季回暖等（二）大气温度的空间分布1、气温的水平分布影响气温分布的主要因素：纬度、海陆、高度 在绘制等温线图时，常把温度值订正到同一高度即海平面上，以便于消除高度的因素。等温线大致与纬线平行，气温由赤道向两极渐降低。北半球冬季等温线，大陆凸向赤道，海洋凸向极地；夏季相反。南半球的等温线比北半球平直。?最高温度带不在赤道上，冬季在5-10N处，夏季移到20N左右。? 南半球冬夏季，最低温度都在南极。北半球最低温度夏季在极地附近，冬季在东部西伯利亚和格陵兰地区。 ?全球气

27、温水平分布的特点15 10 5 0 AB15 10 5 0BA南半球A是陆地 B是海洋北半球2、对流层中气温的垂直分布对流层气温随高度升高而降低，一定条件下出现逆温。（1）辐射逆温（2）湍流逆温 （3）平流逆温 （4）下沉逆温3500m3000m1500m200m第三节 大气水分一、蒸发和凝结液态水转化为水汽的过程叫蒸发。取决于实际水汽压(e)和饱和水汽压(E)的关系：eE，蒸发停止，可能产生凝结； e=E，动态平衡。（一）蒸发影响蒸发的因素水源蒸发面的湿度和空气湿度 热源蒸发面的温度 饱和差（E-e）:蒸发面性质、形状、温度、风速风速与湍流扩散 在影响蒸发的因子中，蒸发面的温度通常是起决定作

28、用的因子。凝结核(凝华核)：大气中能促使水汽凝结的微粒 凝结核半径一般为10-7-10-3cm，半径越大、吸湿性越好的核，越易产生凝结。空气中水汽的饱和或过饱和状态使空气达到过饱和的两种途径： 一是增加空气中的水汽； 二是冷却作用（二）水汽的凝结和凝结物1、大气中水汽凝结的条件2、地面的水汽凝结物 （1）露和霜 露：傍晚或夜间，地面或地物由于辐射冷却，使气温降到露点以下，而露点温度在0以上，在地面或地物上就出现微小的水滴。 霜：傍晚或夜间，地面或地物由于辐射冷却，使气温降到露点以下，而露点温度在0以下，则水汽直接在地面或地物上凝华成白色的冰晶。形成露和霜的气象条件是晴朗微风的夜晚。露的量虽有限

29、，但对植物很有利，尤其在干燥地区和干热天气，夜间的露常有维持植物生命的功用。例如，在埃及和阿拉伯沙漠中，虽数月无雨，植物还可以依赖露水生长发育。露霜和霜冻是有区别的。有霜时农作物不一定遭受霜冻之害。有霜冻时可有霜出现（白霜），也可没有霜出现（黑霜）霜为什么说霜前冷，霜后暖？ 我国南方人们常说：霜前冷，霜后暖。为什么霜前一段时间里，哗啦哗啦的西北风刮得这样紧反而没有霜呢？原因是在大寒潮刚刚来到的时候，虽然寒风刺骨，可是大风把上上下下的空气吹得团团乱转，使靠近地面的一层空气不能在地面上呆得过久，不能充分的冷却，这样霜就难出现了。寒潮过后风小下来了，大气就平静了，再加上云层移走后，天空晴朗少云，地面

30、能充分冷却，霜就出现了。既然霜是风小少云天气的产物，所以霜后的天气一般说仍能保持晴好，阳光充足，温度一天天回升，因此我国民间有霜重见晴天的农谚。（2）雾凇和雨凇雾凇过冷的雾滴附着于物体表面（树枝、电线等）迅速冻结而成。形成条件：有雾、微风，温度低雨凇过冷却的雨滴降到温度低于零度的地面或地物上冻结而成。形成条件：冷暖空气交锋，而且暖空气势力较强雨凇“夜看雾，晨看挂，待到近午赏落花” 雾凇 粒状雾凇的结构紧密，能使电线、树枝折断，对交通运输、通讯、输电线路等有一定影响。（3）雾雾：悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1km的物理现象。如果能见度在1-10km范围内，则称为轻雾 。形

31、成条件：近地面气层稳定，空气水汽充沛，存在冷却过程和凝结核。因此，雾可能造成空气污染。最常见的是辐射雾和平流雾。辐射雾，主要是因为夜间地面辐射冷却，使空气中的水汽达到饱和所致，因此雾多发生在夜最长、气温最低的冬季或比较寒冷的冬半年。平流雾：暖湿气流流经冷的下垫面而逐渐冷却所形成。条件：下垫面与暖湿气流温差大，有适宜风向（由暖向冷）和风速（2-7m/s），层结较稳定。 诸葛亮对周瑜的安排，明知是计，却敢于接纳军令状，是早有神机妙算的。亮已于三日前算定今天有大雾，因此敢任三日之限。诸葛亮用雾作掩护，不费吹灰之力，得十万余支箭而伏周瑜。曹操却雾中失利，只得叫苦。雾在军事上的妙用，足见一斑。请葛亮运用

32、自身丰富的天气预报经验，提前三天准确地预报出一场大雾，令世人惊叹，他的预报经验并未留给后人，也无从考证。但天气是有其自身的演变规律，掌握了这种规律，就可以预报天气，这在三国时已是肯定无疑的了。草船借箭的启示 3、云的形成条件和分类 （1）云的形成条件 条件：充足的水汽；足够多凝结核；使水汽凝结的冷却过程。 云状不同是由空气上升运动形式不同造成的：大气的上升运动主要有三种方式：动力抬升：冷暖锋或地形层状云；热力对流：积状云；大气波动：地面不平波状云。根据云的形成高度并结合其形态，国际分类法将云分为4族10属，我国于1972年出版的中国云图将云分成3族11属。（2）云的分类 云的分类积状云淡积云浓

33、积云积雨云个体不大，轮廓清晰，底部平坦，顶部呈圆弧形凸起，状如馒头，其厚度小于水平宽度，晴天多见。 淡积云个体高大，轮廓清晰，底部平而暗，顶部圆弧状重叠，似花椰菜，其厚度超过水平宽度。一般不会出现降水。如果清晨有浓积云发展，显示出大气层结不稳定，会出现雷阵雨天气。 浓积云云体庞大如高耸的山岳，顶部开始冻结，轮廓模糊，底部十分阴暗，常有雨幡及碎雨云。积雨云是对流云发展到极盛阶段，常产生较强的阵性降水，并伴有大风、雷电等现象，有时还出现强的降雹。 积雨云层状云层状云是均匀幕状的云层，常具有较大的水平范围，包括卷层云、卷云、高层云及雨层云。层状云是由于空气大规模的系统性上升运动而产生的。系统性层状云

34、的形成雨层云低而厚，覆盖范围很大，常布满天空。 雨层云常出现连续性降雨。雨层云“天上灰布悬，雨丝定连绵”：灰布指雨层云。云体均匀成层，呈灰白色或灰色，布满全天。在夏季多出现降雨，而在冬季多出现降雪。 高层云卷层云卷层云逐渐增厚，高度降低，并继续发展，预示将有天气系统影响测站，故有农谚“日晕三更雨，月晕午时风”。反之卷层云无明显变化，未来天气不会有大变化。 云体均匀成层、透明或乳白色，透过云层日、月轮廓清晰可见，地物有影，常有晕。卷云卷云常呈白色，远在天边时呈淡黄色，日出日落时常呈黄色或黄红色，夜间是黑灰色。卷云有毛丝般的光泽，常见有丝条状、片状、羽毛状、钩状等。云片较薄，颜色洁白，毛丝般纤维结

35、构很清晰。毛卷云在天空中出现时，预示当地将是晴天，农谚“游丝天外飞，久晴便可期”。如果毛卷云厚度增加，云量也增多时，逐渐发展成卷层云，则预示天气将有变化。毛卷云云体很薄，呈白色，云丝往往平行排列，向上的一头有小钩或小簇，很像逗点符号。钩卷云常分散在天空，当它系统的移入测站上空，并继续发展，预示即将有不稳定天气系统影响测站，还有可能出现阴雨天天气，农谚“天上钩钩云，地上雨淋淋” 。钩卷云波状云波状云是波浪起伏的云层，包括卷积云、高积云、层积云和层云。当空气存在波动时，波峰处空气上升，波谷处空气下沉。空气上升处由于绝热冷却而形成云，空气下沉处则无云形成。波状云的形成云体均勾成层，呈灰色，似雾，但不

36、与地接，常笼罩山腰。大气稳定的条件下形成，一般无降水。层云云块薄厚或形状有很大差异，常呈灰色。薄云块可辨出日、月位置；厚云块则较阴暗。层积云云底较低，当云层发展较厚时常出现短时降雨，冬季降雪。 层积云谚语“瓦块云，晒死人”、“天上鲤鱼斑，明天晒谷不用翻”，就是指透光高积云出现后，天气晴好而少变。高积云云体较小，个体分明，形状多呈扁圆形，瓦块状，鱼鳞片状的密集云条。在天空分布常密集成行或波状排列。 云块很小，呈白色细鳞、片状，常成行或成群，排列整齐，似微风吹过水面所引起的小波纹。 卷积云是在卷云或卷层云上产生波动后演变成的，所以它和大片层状云连在一起，表示将有风雨来临。“鱼鳞天，不雨也风颠”就是

37、指此种预兆。卷积云卷云卷积云卷层云高积云高层云雨层云层积云层云积雨云淡积云浓积云云的分类二、降水云滴增长方式：凝结增长、冲并增长。（一）降水形成的一般物理过程观测表明，半径大于30m的大水滴在很短时间内，就可通过重力冲并增长至半径为几毫米的雨滴。大水滴越大，冲并增长越迅速。即，水滴的冲并增长是一种加速过程。 大水滴下降时，与空气相对运动，空气经过大水滴，会在其周围发生绕流，如图。云中含水量越大，大小水滴的相对速度越大，则单位时间内冲并的小水滴越多，重力冲并增长越快。按成因地形雨、对流雨、锋面雨、台风雨（二）降水类型雨的形成及类型第四节 大气的运动一、大气的水平运动和垂直运动作用于空气的力重力气压梯度力：气压分布不均而产生地转偏向力：地球自转而产生摩擦力：气层间或大气与地面间相对运动时产生惯性离心力：空气作曲线运动时产生（一）水平运动1、气压梯度力气压梯度力（G）：因气压梯度存在而作用在单位质量空气上的力方向由高压指向低压；大小与气压梯度P成正比，与空气密度成反比。分为垂直气压梯度力（与重力平衡，不造成大的垂直加速度）和水平气压梯度力（虽小，由于没有其它力与之相平衡，是空气产生水平运动的直接动力）2、地转偏向力（科里奥利力）地转偏向力（A）：因地球自转而产生的作用于运动空气的非惯性力。北半球物