关于大气物理学题库_答案

关于⼤⽓物理学题库_答案

⼤⽓物理学题库答案

1.氮⽓、氧⽓、氩⽓（或N2、O2、Ar）

2.原始⼤⽓、次⽣⼤⽓、现代⼤⽓

3.基尔霍夫定律、普朗克定律、斯蒂芬-玻尔兹曼定律、维恩定律。

4.核化（或填异质核化）、凝结、碰并、连锁；

5.⽔云、冰云、混合云；

6.⾊；

7.爱根核，⼤核，巨核；

8.增加空⽓中的⽔汽、降温。

2、O3；

10.瑞利散射，⽶散射，⼏何光学散射；

11.宇宙射线地壳αβγ射线作⽤⼤⽓中放射性元素

12.低⽓压、⾼⽓压、低压槽、⾼压脊、鞍型⽓压场

off （或基尔霍夫）

14.紫外光、红外光

15.辐射平衡、热量平衡，潜热、感热，太阳辐射，⼤⽓。

16.⾼压、低压

17.冷却、增湿、冷却、增湿

18.⽇地平均距离⼤⽓上界

19.⽐湿、混合⽐、⽔汽密度、露点、相对湿度。

20.状态（变化）、层结。

21.对流层、平流层、中层、热层、外层。

22.绝热上升膨胀冷却、辐射冷却、平流冷却、混合冷却。（降温过程很多，

写出其中四种即可）

23. 0>??z θ、 0

θ 。 24. ⼤⽓温度直减率 ，⼲绝热递减率，湿绝热递减率。

25. TSP 、 降尘 、PM10 。（任意写出其中的三种）（可在TSP 、降尘、PM10、

PM2.5、尘粒、粉尘、灰、飞灰、总灰等中任选三个）

26. 虚温 。

27. 8 ， 等温 。

28.

29. 、分⼦散射（或瑞利散射）。

30. 波长、红外光、紫外光。

31. 太阳散射辐射，⽡/⽶2 。

32. ⾏星反照率 。

33. 热流量。

34. 1000

35. ⼤⽓压⼒是指 单位⾯积上 直⾄ ⼤⽓上界 整个空⽓柱的 重量 ，是⽓

象学中极其重要的⼀个物理量。常⽤的单位有： Pa 、 hPa 、 毫巴（标准⼤⽓压） 等。标准⼤⽓状态下，我们假设海平⾯⽓

压为 1000hPa ，1.5km ⾼度⽓压为 850 hPa ，5.5km ⾼度⽓压为 500hPa 。

36. ⽔汽混合⽐是指 ⽔汽 的质量与 ⼲空⽓ 的质量⽐，⽐湿是指 ⽔汽

的质量与 湿空⽓ 的质量⽐。

37. 绝热过程指系统与外界 没有热量交换 的过程。⼲绝热过程指 没有相变发

⽣的的绝热过程。位温指把空⽓块 ⼲绝热膨胀 或 压缩 到标准⽓压时应有的温度。

38.⼤⽓窗区是指8-12µm 波段的长波辐射。

39.光学厚度是指沿辐射传输路径上，单位截⾯积上所有吸收和散射物质

产⽣的总削弱。

40.⼤⽓按照温度随⾼度的变化分为对流层、平流层、中间层、

热和外层,其中极光出现在热层。

41.⽓象要素是表征⼤⽓状态和现象的物理量。例如温度、湿度、⽓压、

风都是常规⽓象要素。

42.⼤⽓静⼒学⽅程的导数形式是dp/dz=-ρg ，该⽅程适⽤于静⽌⼤

⽓⼤⽓，和⼀般⼤⽓，不适⽤于垂直运动强的⼤⽓。

43.地⾯天⽓图是等⾼⾯图，在地图上绘制等压线图；⾼空天⽓图

是等压⾯，其上绘制等⾼线。（填空选项：等⾼⾯，等压⾯，等⾼线，等压线）

44.位温是⽓块经过⼲绝热过程，⽓压变为1000 时，⽓块所具有的

温度。

45.由于⼤⽓对8-12微⽶的辐射的吸收很弱，因此地⾯发出的该波段范围

的长波辐射可顺利地被发送到宇宙空间。

46.地球表⾯的辐射差额（净辐射）就是地⾯所吸收的太阳短波辐射和地⾯放出

的有效辐射之差。在夜间，表⾯的辐射差额是负值，则地⾯降温。

47.谱线增宽的因素有⾃然增宽、压⼒增宽、多普勒增宽,其中在实际⼤

⽓中增宽中压⼒增宽和多普勒增宽同时存在，在⼤⽓低层，谱线的增宽主要由压⼒增宽决定。⾼层的谱线增宽由多普勒增宽。

48.使空⽓达到饱和的途径有降温、增湿。在⾃然界中形成云雾的主要降温

过程主要以绝热膨胀降温为主。

49.在讨论⼤⽓的压强随⾼度的变化关系时，根据应⽤的需要将温度和密度作了

⼀些假设，进⽽产⽣了三种具有⼴泛应⽤的⼤⽓模式，分别为等温⼤⽓模式、多元⼤⽓模式、均质⼤⽓模式。

50.世界⽓象组织对标准⼤⽓的定义是，能够粗略地反映出周年、中纬度状况，

得到国际上承认的，假定的⼤⽓温度、密度和⽓压的垂直分布。51.⼤⽓对辐射的吸收具有选择性，吸收长波辐射的主要⽓体

是

⽔汽，其次是⼆氧化碳和臭氧。

52.按照尺度数可以将散射分为三类，分别是瑞利散射、⽶散射和⼏何光

学散射，其中⽓溶胶粒⼦对可见光的散射属于⽶散射。

处具有的温度称为位温。

4.梯度风：在⽔平⾯上沿曲线运动的空⽓，在⽔平⽓压梯度⼒、科⾥奥利

⼒和离⼼⼒的平衡下的风称为梯度风。

5. 峨眉宝光：在多雾的⼭上早晨或傍晚，当观测者站在⼭上，⽇光从他背

后射向他前⾯的密云或浓雾时，他可能看到云雾幕上出现⼀个⼈影，且围绕在⼈影四周有⼀圈的彩⾊光环。这种光象常出现在

四川峨眉⼭，故称为峨眉宝光。

6. 以 表⽰⼤⽓上界在⽇地平均距离?d0时，与⽇光垂直平⾯上的太阳分光辐照度，此时的太阳积分辐照度 称为太阳常数。

7. 辐射通量密度：单位时间内通过单位⾯积的辐射能，单位为W.m -2。

8. 由于云和⽓溶胶（特别是⽕⼭灰）对太阳辐射的强散射作⽤，导致到达

地⾯的太阳辐射能减少，称为阳伞效应或反射效应。

9. 焚风效应：潮湿的⽓流经过⼭脉时被强迫抬升，达到凝结⾼度后⽔汽就

凝结⽽形成云。⽓流继续上升后其温度将按假绝热减温率变化，凝结出的⽔分部分或甚⾄全部降落。⽓流越过⼭顶以后，由于

⽔分已全部降落或部分降落，将⼲绝热下沉或先湿绝热下沉待剩余⽔分蒸发完后再⼲绝热下沉。因此，在⼭前⼭后的同⼀⾼度

上，⽓流的温度、湿度都不同，背风⾯出现了温度⾼、湿度⼩的⼲热风。

10. 假相当位温：空⽓由原来的状态沿⼲绝热过程上升，到达抬升凝结⾼度

LCL 后再沿假绝热过程上升到⽔汽全部凝结脱离，再按⼲绝热过程下降到1000hPa 处所具有的温度。

11. ⼤⽓透明窗：在地⽓辐射中的8~12um 波段，⼤⽓的吸收作⽤很弱，地⾯

长波辐射可以透过此窗⼝发送到宇宙空间。

12. 光学厚度：沿辐射传输路径，单位截⾯上所有吸收和散射物质产⽣的总

,0S 0

S

削弱。是⽆因次量。'00l l

ex ex k dl k dl δρ==?? 13. GPS 测湿原理：如果GPS 接收机所在位置是事先测定的，只要知道各颗

GPS 星的轨道参数，地⾯接收机和各卫星之间的直线距离L 是可以算出的，

通过计算L 和所测伪距之差即可得到由于⼤⽓影响所带来的延迟。延迟的

⼤⼩包含有⼤⽓结构的信息，可⽤来作为⼤⽓探测的⼀种⽅法，尤其是

⽤于测量⼤⽓⽔汽含量。

14. 抬升凝结⾼度：未饱和湿空⽓块被外⼒强迫抬升时，因为上升速度快，

过程。

16. 湿球温度是在等压绝热蒸发过程中，系统内的液态⽔蒸发使空⽓降温，

达到饱和时空⽓所具有的温度，是这个过程中的最低温度。这是理论上

的湿球温度，也称等压湿球温度。

17. 低层⼤⽓是⼀个⼲绝热⽓层，此时只要低层有⼀点扰动，空⽓就能上升，

若⽔汽含量较⼤，上升到某⼀⾼度就会发⽣凝结。这个凝结⾼度称为对

流凝结⾼度。

18.维恩位移定律：1893年维恩从热⼒学理论推导出⿊体辐射光谱极⼤值对

应的波长λmax和温度的乘积为⼀常数。由此可知，若⿊体温度越⾼，则λmax愈⼩，故称维恩位移定律。

19.相对⼤⽓质量的准确定义，是指⽇光⾃?⾓倾斜⼊射时与⾃天顶⼊射时的

光学厚度之⽐。

20.若要把漫射辐射当作平⾏辐射处理，应当将其光学厚度加⼤1.66 倍。其

原理是清楚的，因为(?0??) 是这⼀层⼤⽓的垂直光学厚度，垂直⽅向辐射的光学路径最短，⽽其它⽅向的路径都要加长，其

吸收当然也增加了。

作为对各个⽅向的积分，其最终效果是加⼤ 1.66 倍，因此也有⼈把β称为漫射因⼦。

21.空中如有薄云存在，⽽且这种云主要由冰晶组成，由于冰晶对⽇光或⽉

光的折射，就会引起⼀系列光学现象，统称为晕。

22.散射效率因⼦是粒⼦的散射截⾯与粒⼦⼏何截⾯之⽐。

23.辐射差额：系统或物体收⼊辐射能与⽀出辐射能的差值。

24.湿空⽓定压降温达到饱和时的温度称为露点Td。

25.⽓层的温度直减率⼩于⼲绝热直减率⽽⼤于湿绝热直减率时的状态（?

>? >? s）。即对未饱和空⽓，⼤⽓层结是稳定的。

d

26.根据正负⾯积的⼤⼩，可将潜在不稳定型再分成真潜不稳定和假潜不稳

定两种。若⼤⽓低层的湿度⼤，则⽓块能很快达到凝结⾼度，并容易被抬升到⾃由对流⾼度LFC以上，此时LFC以上的正⾯积

⼤于LFC以下的负⾯积，即对流有效位能CAPE⼤于对流抑制能量CIN，有利于对流发展甚

⾄雷暴的形成，这是真潜不稳定型。

⾼度以下的负⾯积区称为对流抑制能量CIN。CIN的物理意义是：处

于⼤⽓底部的⽓块要能到达⾃由对流⾼度，⾄少需从其它途径获得能量的下限。

28.异质核化：⽔汽在⽓溶胶粒⼦和离⼦上的汽—粒转化。

29.假绝热过程：如果在饱和⽓块上升过程中，凝结物⼀旦形成便全部从⽓

块中降落，在⽓块下沉时必然会沿着⼲绝热过程变化，⽆法再回到原来的状态。这是⼀个开放系的不可逆过程，称为假绝热过

程。

30.⽔汽同质核化：在纯净的空⽓中，靠⽔汽分⼦随机碰撞、相互结合⽽⽣

成云的胚胎，这种过程称为⽔汽同质核化。

31.⼤⽓压强：某⾼度的⼤⽓压强是指在该⾼度单位截⾯积的垂直空⽓柱的

重量；

32.露点温度：在⽔汽含量不变的条件下，使湿空⽓等压冷却到相对于平的

纯⽔⾯为饱和时的温度。

33.假湿球位温:空⽓由原来的状态A沿⼲绝热线上升，到达抬升凝结⾼度C

后再沿假绝热线下降到原来的⽓压处B，则B处的温度即为假湿球温度,从假湿球温度Tsw沿着假绝热线降到1000hPa处所具有

的温度。

34.静⼒能：⽓快的焓与重⼒位势之和。即静⼒能= h + Φ = C p T + g z。

35.播种云—供应云降⽔机制：⾼层播种的云，⼀般是卷层云，在⽓旋云系

中，⾼空对流泡是⼀种典型的播种云。供应云，⼀般指浓密的层状云，如⾼层云、⾬层云、层积云或层云。当供应云受到冰雪

晶粒⼦的播种后，云内会通过云⽔碰冻→云冰碰连→雪晶的有效转化以及碰并等过程，使

其降⽔强度明显增加。

36.⼲洁⼤⽓：不含⽔汽和悬浮颗粒物的⼤⽓称为⼲洁⼤⽓

37.标准⼤⽓：所谓标准⼤⽓，就是能够粗略地反映出周年、中纬度状况的，

得到国际上承认的，假定的⼤⽓温度、压⼒和密度的垂直分布。

38.净辐射：系统或物体收⼊辐射能与⽀出辐射能的差值

39.⽐湿：⽔汽与湿空⽓的质量⽐。

40.⽐辐射率：物体的放射能⼒Fλ , T和⿊体的辐射能⼒F B(? ,T )之⽐为⽐辐射

率 λ , T。

41.逆温层：某些⽓层的温度会随⾼度⽽增加，即Γ< 0，这些⽓层称为逆温

层。

42.多元⼤⽓：⽓温随⾼度线性变化的⼤⽓。

43.瑞利（Rayleigh）散射：分⼦散射的光的强度（决定于体积散射系数）与

波长的4次⽅成反⽐。波长短的光散射多，波长长的波散射少。

44.混合⽐：⽔汽与⼲空⽓的质量⽐。

45.辐亮度：单位⽴体⾓、单位时间、单位⾯积所通过的辐射能量，单位为

W/m2sr。

46.⼤⽓电导率：在单位电场作⽤下，因⼤⽓离⼦运动⽽形成的⼤⽓电流密

度值。

47.霜点：湿空⽓在⽔汽含量不变的条件下，等压降温达到相对于纯冰平⾯

饱和的温度。

48.光学质量：辐射传输路径上单位截⾯⽓柱内所包含吸收或散射⽓体的质

量。

49.⾏星反照率：地球-⼤⽓系统的反照率称为⾏星反照率，它表⽰射⼊地球

的太阳辐射被⼤⽓、云及地⾯反射回宇宙空间的总百分数。

50.海陆风：在晴朗⼩风的⽓象条件下，海岸边界层内常观测到向岸风和离

岸风的交替变化。⽩天边界层下部的⽓流来⾃海⾯，称为海风；夜间则风向相反，称为陆风。

51.辐射通量：是指单位时间内通过某曲⾯的辐射能，单位为W

52.⼤⽓逆辐射：⼤⽓辐射⼀部分向上进⼊太空，⼀部分向下到达地⾯，向

下到达地⾯的⼤⽓辐射称为⼤⽓逆辐射

53.蒸发雾：冷空⽓流经暖⽔⾯上，由于暖⽔⾯的蒸发，使冷空⽓达到饱和，

产⽣凝结⽽形成的雾。

54.⽔汽的均质凝结核化：在纯净的空⽓中，靠⽔汽分⼦随机碰撞、相互结

合⽽⽣成云滴的胚胎，这种过程称为⽔汽同质凝结核化。

55.散射：是指微粒把⼊射到其上的辐射重新向各⽅向辐射出去的⼀种现象。

56.地⾯有效辐射：地⾯辐射和地⾯所吸收的⼤⽓逆辐射之差。

57.平流雾：由暖湿空⽓平流到冷的下垫⾯上，经冷却⽽形成的雾

58.冰晶的异质冻结核化：以⽓溶胶粒⼦为核⼼，过冷⽔滴冻结成冰晶的过

程。

59.虚温：虚温是关于温度、⽔汽压和压强的函数。为了能在湿空⽓状态⽅

程中使⽤Rd，并且使其与⼲空⽓状态⽅程具有类似的简单形式所引⼊的

层在内，由于湍流扩散作⽤使⼤⽓均匀混合，⼤⽓中各种成份所占的⽐例，除臭氧等可变成份外，在垂直⽅向和⽔平⽅向保持

不变。

73.⼤⽓混合层：⼤⽓边界层中，湍流受热对流控制的近地⾯层以上部分。

特点是层结不稳定，对流旺盛，位温和风向风速都变化甚⼩，常发⽣于晴朗的⽩天，其⾼度较层结稳定的边界层⾼，⼀般为

1~2 km，主要由热对流的⾼度决定，与地⾯的垂直湍流热通量和⼤⽓层结稳定度有关，边界层以下的⼤尺度下沉运动和平流

作⽤对其⾼度也有所影响。

74.⼤⽓流体静⼒平衡：⼤⽓处于静⽌时垂直⽓压梯度⼒与重⼒相平衡。

75.⼤⽓边界层：⼜称摩擦层。是指从地⾯⾄离地500~2000m以下的⽓层。

（本层⽓流受地⾯摩擦作⽤的影响⼤，故风速随⾼度增加⽽变⼤。空⽓受地⾯的冷热影响⼤，故⽓温具有较明显的⽇变化。摩

擦层内的对流运动与乱流运动都很强烈。低云、雾、霾出现在这⼀层中。）

10：悬浮在空⽓中，空⽓动⼒学直径≤10微⽶的颗粒物，⼜称为可吸

⼊颗粒物或飘尘）。

77.热岛效应：城市地区由于⼈⼝稠密，⼯业集中，造成温度⾼于周围地区

的现象。

78.绝对不稳定⼤⽓：环境温度递减率⼤于⼲绝热减温率的⼤⽓状态，此时

⽓块抬升后温度⾼于环境空⽓温度。

79.辐射雾：由于地⾯辐射冷却，致使贴近地⾯的空⽓层中⽔汽达到饱和⽽

凝结形成的雾。⼀般发⽣在晴朗⽆云有微风⽔汽较充沛的夜间。

80.贝吉隆过程：在有冰晶和过冷却⽔滴共存的云中，由于冰⾯的饱和⽔汽

压⽐过冷却⽔⾯的饱和⽔汽压⼩，当空⽓中的实有⽔汽压介于两者之间时，过冷却⽔滴会因蒸发⽽减⼩，⽔分⼦不断由⽔滴向

冰晶上转移，冰晶则因凝华⽽增⼤。

81.⼤⽓保温效应：简称“⼤⽓效应”。⼤⽓具有允许太阳短波辐射透⼊⼤⽓

3.什么是⽓旋？什么是反⽓旋？在我国境内通常有哪⼏种⽓旋？他们对我

国天⽓有何影响？

在北半球的低⽓压区附近，空⽓围绕低⽓压中⼼成反时针⽅向流动（旋转），称为⽓旋。⽽在⾼⽓压区附近空⽓围绕⾼压中⼼

成顺时针⽅向旋转，称为反⽓旋。在我国境内通常有华北⽓旋、东北低压、江淮⽓旋和西南低涡。它们常常带来⼤风、降⽔等

天⽓。

4.什么是晴天⼤⽓电场？请说明它能维持的原因。

晴天⼤⽓电场——地球-⼤⽓系统是⼀个球形电容器，其正极在电离层和磁层，负极在地⾯，中间是导电性能差的⼤⽓形成⼀

个电场，称为晴天⼤⽓电场。

由于⼤⽓有弱导电性，所以晴天⼤⽓电场中有从上向下的传导电流，它会使地⾯负电荷减少。如果没有其他电流的补偿，晴天

电场就会逐渐消失。晴天电场之所以能够维持，主要是因为地球-⼤⽓系统中存在着⼀种充电机制-雷暴。当雷暴发⽣时，雷暴

云下引地⾯的电场⽅向与晴天⼤⽓电场相反。通过云地闪电，将云底的负电荷传到地⾯，同时地⾯的物体向云底的尖端放电，

把正电荷传向上⽅，使地⾯负电荷得以维持，也就维持了晴天⼤⽓电场。

5.何谓条件不稳定⽓层？这⽓层稳定度的性质取决于什么条件？

温度直减率γ满⾜的⽓层称为条件不稳定⽓层。其中和分别是⼲绝热和湿绝热过程的温度递减率。此⽓层的不稳定性质决定

于：

1. ⽓层中是否有充⾜的⽔汽，

2. ⽓层中是否有液态⽔，

3. ⽓层中有上升

运动还是下沉运动。

如果⽓层中⽔汽充⾜⼜有上升运动，那么，在上升过程中还未达到饱和时是稳定的，达到饱和后就不稳定了。如果⽓层中有液

10.在天空有卷层云时，有可能观测到晕。因为卷层云中有⼤量的冰晶，太

阳（或⽉亮）的光通过冰晶时会发⽣折射⽽产⽣⾊散，使得地⾯上的观测者看到⽇（⽉）周围出现以⽇（⽉）为中⼼的彩⾊光

圈、光弧、光柱或光斑。这就是晕。

11.对臭氧洞成因的研究⽬前主要在两个⽅⾯：

（1）⼤⽓动⼒学原因：南极冬季环极涡旋的作⽤。⼤⽓动⼒学过程本⾝不会破坏臭氧，但它能将臭氧重新分布；另外，特殊

的⽓象条件（极涡、严寒、平流层云等）能促进化学原因对臭氧的破坏。（2）⼤⽓化学原因：氟氯烃(CFC)等化合物对臭氧

的破坏作⽤。⼤⽓污染物质如氟氯烃(CFC)和溴化烃(halons)等⼈造化合物中释放的氯和溴对臭氧有破坏作⽤。

因此平流层云有利于氟氯烃(CFC)化合物对臭氧的破坏过程。