气象部门事业单位招聘考试《气象专业基础知识》

气象部门事业单位招聘考试《气象专业基础知识》大气的基本特征大气的组成大气是由多种气体混合而成的，此外还包含一些悬浮的固态和液态微粒。干洁空气是大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，主要成分是氮（N₂）、氧（O₂）和氩（Ar），占比分别约为78.09%、20.94%、0.93%。此外，还有少量的二氧化碳（CO₂）、臭氧（O₃）等。二氧化碳虽然在干洁空气中所占比例很小，但其对地球气候有着重要影响。它能强烈吸收地面长波辐射，使大气增温，起到“温室效应”。臭氧主要分布在平流层，它能吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受紫外线的伤害。水汽是大气中含量变化最大的成分，主要集中在大气底层。水汽具有相变的特性，在相变过程中会吸收或释放大量潜热，对大气的能量转化和天气变化起着重要作用。同时，水汽也是形成云、雨、雪等天气现象的重要物质条件。悬浮在大气中的固态和液态微粒，如尘埃、烟粒、盐粒等，统称为大气气溶胶。它们能充当水汽凝结的核心，对云、雾和降水的形成有重要作用。此外，气溶胶还能散射和吸收太阳辐射，影响大气的温度分布和能见度。大气的垂直分层根据大气温度、成分、电荷等物理性质，以及大气的垂直运动状况，可将大气自下而上分为五层。-对流层：是大气的最底层，其厚度随纬度和季节而变化。一般来说，低纬度地区对流层厚度约为17-18千米，中纬度地区约为10-12千米，高纬度地区约为8-9千米。对流层的主要特点是气温随高度增加而降低，平均每上升100米，气温约降低0.65℃。这是因为对流层大气的热量主要来自地面长波辐射，离地面越远，获得的热量越少。对流层内有强烈的对流运动，这是由于地面受热不均导致的。对流运动使高层和低层的空气得以交换，促进了水汽和热量的输送，形成了复杂多变的天气现象。-平流层：从对流层顶到约50-55千米高度的大气层为平流层。平流层下部气温随高度变化很小，在30千米以上，气温随高度增加迅速升高。这是因为平流层中的臭氧吸收太阳紫外线，使大气增温。平流层内气流平稳，以水平运动为主，水汽和杂质含量极少，天气晴朗，能见度好，有利于飞机飞行。-中间层：平流层顶到约85千米高度的大气层为中间层。该层气温随高度增加而迅速降低，顶部气温可降至-83℃以下。中间层有强烈的对流运动，又称为高空对流层。-热层：中间层顶到约800千米高度的大气层为热层。热层的空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，形成电离层。电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要意义。热层气温随高度增加而迅速升高，这是因为该层大气吸收了大量太阳紫外线辐射。-散逸层：热层以上的大气层称为散逸层，是大气的最外层。该层大气极为稀薄，受地球引力作用很小，一些高速运动的大气质点能够挣脱地球引力的束缚而逃逸到宇宙空间。大气的热力过程-太阳辐射：太阳辐射是地球表面和大气最主要的能量来源。太阳辐射能主要集中在可见光区，其波长范围大约为0.15-4微米。太阳辐射到达地球表面之前，要经过大气的削弱作用，包括吸收、散射和反射。大气对太阳辐射的吸收具有选择性，臭氧主要吸收紫外线，水汽和二氧化碳主要吸收红外线，而对可见光吸收较少。大气中的气体分子、尘埃等会对太阳辐射产生散射作用，使一部分太阳辐射改变方向，不能到达地面。云层和较大的尘埃等会对太阳辐射产生反射作用，反射率的大小取决于云层的厚度和云状等因素。-地面辐射和大气辐射：地面吸收太阳辐射后，温度升高，同时向外辐射能量，称为地面辐射。地面辐射是长波辐射，其波长范围大约为3-120微米。大气吸收地面辐射后，也会向外辐射能量，称为大气辐射。大气辐射一部分向上射向宇宙空间，一部分向下射向地面，射向地面的大气辐射称为大气逆辐射。大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。-气温的变化：气温的变化包括周期性变化和非周期性变化。气温的周期性变化主要有日变化和年变化。气温日变化的特点是一天中最高气温出现在午后2时左右，最低气温出现在日出前后。这是因为地面热量收支的变化导致的，日出后，地面吸收太阳辐射，温度逐渐升高，到午后1时左右，地面热量收支达到平衡，地面温度达到最高，随后地面将热量传递给大气，使大气温度继续升高，到午后2时左右，大气温度达到最高。气温年变化的特点是在北半球，大陆上最高气温出现在7月，最低气温出现在1月；海洋上最高气温出现在8月，最低气温出现在2月。这是因为海陆热力性质差异导致的，陆地的比热容小于海洋，升温快，降温也快。气温的非周期性变化主要是由天气系统的影响引起的，如冷空气活动、暖湿气流的影响等。大气运动与天气系统气压与气压场气压是指单位面积上所承受的大气柱的重量。气压的大小与海拔高度、空气密度等因素有关。海拔越高，空气越稀薄，气压越低。气压场是指气压在空间的分布。表示气压场的方法有等压线和等压面。等压线是指在同一水平面上气压相等的各点的连线。等压面是指空间气压相等的各点所组成的面。根据等压线或等压面的分布，可以分析气压场的形势。常见的气压场类型有低气压、高气压、低压槽、高压脊和鞍形气压场。低气压是指中心气压低于四周的气压系统，在低气压区，空气会从四周向中心辐合上升，容易形成云雨天气。高气压是指中心气压高于四周的气压系统，在高气压区，空气会从中心向四周辐散下沉，天气晴朗。低压槽是指低气压延伸出来的狭长区域，槽线附近气流上升，常出现云雨天气。高压脊是指高气压延伸出来的狭长区域，脊线附近气流下沉，天气晴朗。鞍形气压场是指两个高气压和两个低气压交错分布的中间区域，天气多变。大气的水平运动——风风是指空气的水平运动。空气产生水平运动的直接原因是水平气压梯度力。水平气压梯度力是指由于水平气压差异而产生的促使空气从高压区流向低压区的力，其方向垂直于等压线，由高压指向低压。在实际大气中，风的形成还受到地转偏向力、摩擦力等因素的影响。地转偏向力是由于地球自转产生的，其方向在北半球向右，在南半球向左，它只改变风的方向，不改变风的大小。摩擦力是指空气与地面或空气层之间的摩擦力，它会减小风速，同时也会影响风的方向。在自由大气中（离地面1000米以上），摩擦力可以忽略不计，风主要受水平气压梯度力和地转偏向力的影响。当这两个力达到平衡时，风向与等压线平行，这种风称为地转风。在近地面层，风受到水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用，风向与等压线斜交，在北半球，背风而立，高压在右后方，低压在左前方；在南半球，背风而立，高压在左后方，低压在右前方。天气系统-锋面系统：锋面是指冷暖气团的交界面。根据冷暖气团的移动情况，锋面可分为冷锋、暖锋和准静止锋。冷锋是指冷气团主动向暖气团移动的锋。冷锋过境时，常出现大风、降温、降雨等天气现象，降雨区域主要在锋后。暖锋是指暖气团主动向冷气团移动的锋。暖锋过境时，常出现连续性降水，降雨区域主要在锋前。准静止锋是指冷暖气团势力相当，使锋面来回摆动的锋。准静止锋过境时，常出现阴雨连绵的天气，如我国长江中下游地区的梅雨天气就是由江淮准静止锋造成的。-气旋和反气旋：气旋是指中心气压低，四周气压高的大气涡旋。在北半球，气旋内气流呈逆时针方向旋转，在南半球则呈顺时针方向旋转。气旋中心气流上升，容易形成云雨天气。台风是一种强烈发展的热带气旋，会带来狂风、暴雨和风暴潮等灾害性天气。反气旋是指中心气压高，四周气压低的大气涡旋。在北半球，反气旋内气流呈顺时针方向旋转，在南半球则呈逆时针方向旋转。反气旋中心气流下沉，天气晴朗。我国冬季的寒潮就是由冷性反气旋引起的。-高空槽和切变线：高空槽是指对流层中上层西风带上的短波槽。高空槽前盛行上升气流，常伴有云雨天气；高空槽后盛行下沉气流，天气晴朗。切变线是指风向或风速发生急剧变化的狭窄区域。切变线附近气流辐合上升，容易形成云雨天气，是我国夏季降水的重要天气系统之一。气象要素的观测与预报气象要素的观测气象要素是指表示大气状态和天气现象的各种物理量，如气温、气压、湿度、风、降水等。气象观测是气象工作的基础，通过对气象要素的观测，可以获取大气的实时信息，为天气预报、气候分析等提供数据支持。气象观测可分为地面气象观测和高空气象观测。地面气象观测是指在地面上对近地面层的气象要素进行观测，观测项目包括气温、气压、湿度、风、降水、蒸发、日照等。地面气象观测站通常配备有各种气象仪器，如温度计、气压计、湿度计、风速风向仪、雨量计等。高空气象观测是指对自由大气的气象要素进行观测，观测项目包括高空的气温、气压、湿度、风向、风速等。高空气象观测主要采用气球探测、飞机探测、卫星探测等方法。气球探测是将探空仪绑在气球上，随着气球的上升，探空仪不断测量高空的气象要素，并将数据通过无线电信号发送到地面接收站。气象预报方法气象预报是指根据气象观测资料，应用天气学、动力气象学、统计学等原理和方法，对未来一定时期内的天气变化作出预测。气象预报方法主要有天气学预报方法、数值预报方法和统计预报方法。-天气学预报方法：天气学预报方法是根据天气图上各种天气系统的发生、发展和移动的规律，来预报未来的天气变化。天气图是一种反映一定时刻、一定范围内大气状态和天气系统分布的地图，包括地面天气图和高空天气图。预报员通过分析天气图，判断天气系统的位置、强度和移动方向，从而作出天气预报。天气学预报方法具有直观、简便的特点，但对天气系统的发展和演变的预测精度有限。-数值预报方法：数值预报方法是根据大气运动的基本方程组，利用电子计算机对未来的大气状态进行数值计算，从而作出天气预报。数值预报方法可以考虑多种气象要素和物理过程，具有较高的预报精度和较长的预报时效。目前，数值预报已经成为天气预报的重要手段之一。-统计预报方法：统计预报方法是根据大量的历史气象资料，应用统计学的方法，建立气象要素与预报因子之间的统计关系，从而作出天气预报。统计预报方法可以充分利用历史资料中的信息，但对未来气象条件的变化适应性较差。在实际天气预报中，通常将天气学预报方法、数值预报方法和统计预报方法相结合，综合分析各种预报结果，以提高天气预报的准确性和可靠性。气候的形成与变化气候的形成因素-太阳辐射：太阳辐射是气候形成的最基本因素。太阳辐射在地球表面的分布随纬度而变化，低纬度地区获得的太阳辐射多，气温高；高纬度地区获得的太阳辐射少，气温低。这种纬度差异导致了气候的地带性分布，从低纬度到高纬度依次为热带气候、亚热带气候、温带气候和寒带气候。-大气环流：大气环流是指大气圈内空气作大规模的、有规律的运动。大气环流对气候的形成起着重要的作用，它可以调节高低纬度之间、海陆之间的热量和水汽输送。例如，在赤道地区，由于太阳辐射强烈，空气受热上升，形成赤道低气压带；在极地地区，由于太阳辐射弱，空气冷却下沉，形成极地高气压带。在赤道低气压带和极地高气压带之间，形成了一系列的气压带和风带，如副热带高气压带、副极地低气压带、信风带、西风带等。这些气压带和风带的分布和移动，对全球气候的分布和变化有着重要的影响。-下垫面：下垫面是指地球表面的状况，包括海陆分布、地形地貌、植被覆盖等。海陆分布对气候的影响很大，由于海陆热力性质差异，海洋和陆地的气温变化和降水分布都有明显的不同。一般来说，海洋性气候的特点是气温年较差小，降水均匀；大陆性气候的特点是气温年较差大，降水集中在夏季。地形地貌对气候也有重要影响，山脉可以阻挡气流的运动，使山脉两侧的气候产生明显差异。例如，山脉的迎风坡降水多，背风坡降水少。植被覆盖对气候也有一定的影响，植被可以调节气温、增加空气湿度、减少水土流失等。气候变化气候变化是指气候平均状态和离差（距平）两者中的一个或两个一起出现了统计意义上的显著变化。气候变化可分为地质时期的气候变化、历史时期的气候变化和近代气候变化。地质时期的气候变化是指距今22亿年-1万年前的气候变化，这一时期的气候变化幅度很大，经历了多次冰期和间冰期的交替。历史时期的气候变化是指距今1万年以来的气候变化，这一时期的气候变化相对较小，但也出现了多次冷暖干湿的波动。近代气候变化是指近一二百年以来的气候变化，这一时期的气候变化主要表现为全球气候变暖。全球气候变暖是指地球表面和近地面大气平均温度的升高。近百年来，全球平均气温呈上升趋势，其主要原因是人类活动排放了大量的温室气体，如二氧化碳、甲烷等，增强了大气的温室效应。全球气候变暖会导致冰川融化、海平面上升、降水分布改变、极端天气事件增多等一系列环境问题，对人类的生存和发展构成严重威胁。为了应对全球气候变暖，国际社会采取了一系列措施，如制定《联合国气候变化框架公约》《京都议定书》《巴黎协定》等，以减少温室气体排放，减缓全球气候变暖的趋势。气象灾害及其防御气象灾害的类型气象灾害是指大气对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成的直接或间接的损害。常见的气象灾害有暴雨、洪涝、干旱、台风、寒潮、大风、沙尘暴等。-暴雨和洪涝：暴雨是指短时间内出现的大量降水。当降雨量超过排水系统的承受能力时，就会引发洪涝灾害。暴雨和洪涝会淹没城市和农田，冲毁房屋和基础设施，造成人员伤亡和财产损失。-干旱：干旱是指长期无降水或降水异常偏少，导致空气干燥、土壤缺水的现象。干旱会影响农作物的生长和发育，导致粮食减产，还会引发水资源短缺、土地沙化等问题。-台风：台风是一种强烈发展的热带气旋，通常伴有狂风、暴雨和风暴潮。台风会摧毁建筑物、吹倒电线杆、破坏农作物，风暴潮还会淹没沿海地区，造成巨大的人员伤亡和财产损失。-寒潮：寒潮是指冷空气大规模向南侵袭，造成大范围的剧烈降温，并伴有大风、雨雪、冰冻等天气现象。寒潮会对农作物、畜牧业、交通运输等造成严重影响。-大风和沙尘暴：大风是指风力达到一定强度的风。大风会吹倒建筑物、吹断电线、影响交通运输等。沙尘暴是指强风将地面