大气物理第一章

1、Ch1 Ch1 大气概貌大气概貌1.1 1.1 地球大气的演化地球大气的演化1.21.2 现代大气的组成现代大气的组成1.31.3 空气状态方程空气状态方程1.41.4 物理量的垂直分布物理量的垂直分布The Three Atmospheres of EarthnFirst atmosphere: Composed of gases from the generating nebulanprincipally H2, He nSecond atmosphere: First atmosphere nminus gases boiled away to spacenplus gases emit

2、ted from volcanoes nplus gases arriving from comets etc. nModern atmosphere: Resulting from the effects of life and the addition of oxygen Setting the Composition of the 2nd Atmosphere - VolcanoesnGases were expelled from the interior (same as today) CO2 (10%) CO SO2 H2S (a few percent) Cl2 N2 (a fe

3、w percent) H2O (85%) H2 NH3 CH4 No oxygen!1.1 地球大气的演化地球大气的演化地球形成初期的原始大气是以宇宙中最丰地球形成初期的原始大气是以宇宙中最丰富的轻物质富的轻物质H2，He为主。为主。火山喷发形成次生大气，主要由水汽、火山喷发形成次生大气，主要由水汽、 CO2、氮和硫或硫化物。没有氧气。氮和硫或硫化物。没有氧气。 大量水汽造成长时间降雨，持续了几千年大量水汽造成长时间降雨，持续了几千年（推测），形成原始海洋，生命就在原始海洋（推测），形成原始海洋，生命就在原始海洋的汤液中形成。的汤液中形成。1、原始大气、原始大气后来原始大气逐渐逃逸。估计在后来

4、原始大气逐渐逃逸。估计在45亿年前亿年前或晚些时候，地球上无大气。或晚些时候，地球上无大气。2、次生大气、次生大气 生命的光合作用使大气圈中出现了氧气。生命的光合作用使大气圈中出现了氧气。3、氧化大气、氧化大气 从火山喷发出来的氮，由于其化学惰从火山喷发出来的氮，由于其化学惰性及其在水中的低溶解度，大部分仍留在性及其在水中的低溶解度，大部分仍留在大气中，成为现代大气中的主要气体成分；大气中，成为现代大气中的主要气体成分； 大气中的氩，是地球固体部分放射性物质大气中的氩，是地球固体部分放射性物质 40K衰变时的副产品。衰变时的副产品。Ch1 Ch1 大气概貌大气概貌1.1 1.1 地球大气的演化

5、地球大气的演化1.21.2 现代大气的组成现代大气的组成1.31.3 空气状态方程空气状态方程1.41.4 物理量的垂直分布物理量的垂直分布n1.2 现代大气组成现代大气组成地球大气是由多种地球大气是由多种气体气体以及漂浮于其中以及漂浮于其中的固态、液态等的固态、液态等颗粒物质颗粒物质(大气气溶胶大气气溶胶粒子粒子)组成的。组成的。相变特征：在地球大气温、压条件下，相变特征：在地球大气温、压条件下，水汽是唯一能发生相变的气体成分。水汽是唯一能发生相变的气体成分。水汽的相变不但造成云雾降水，而且在水汽的相变不但造成云雾降水，而且在地球的生态系统中起着重要作用。地球的生态系统中起着重要作用。（1）

6、干洁大气：不含水汽和悬浮颗粒物的）干洁大气：不含水汽和悬浮颗粒物的 大气称为干洁大气大气称为干洁大气有关概念有关概念 （2）浓度：表示浓度有绝对量和相对量。绝对量）浓度：表示浓度有绝对量和相对量。绝对量如体积质量如体积质量mg/m3，g/m3等。相对量如等。相对量如ppm（10-6），），ppb（10-9）和）和ppt（10-12）等）等, 可分别可分别加尾缀加尾缀m或或v表示质量和体积，例如表示质量和体积，例如ppmm和和ppmv。（3）平均停留时间：）平均停留时间： 即该种成分的所有分子更新一次即该种成分的所有分子更新一次所需要的时间，亦即所需要的时间，亦即“平均寿命平均寿命”。在准平衡条

7、件下。在准平衡条件下, 一种大一种大气成分的分子在大气中的平均滞留时间定义为气成分的分子在大气中的平均滞留时间定义为 其中其中M为这种成分的总质量为这种成分的总质量, F是向大气的输入速率是向大气的输入速率(包括源和包括源和化学转化化学转化), R是消失速率是消失速率(因沉降、化学转化和逃逸因沉降、化学转化和逃逸)。 RMFM一、干洁大气的组成一、干洁大气的组成这里主要关注这里主要关注100km以下的均匀混合层，以下的均匀混合层，特别是对流层内空气的成分特别是对流层内空气的成分Table 1.1 U .S. Standard A tm osphere. Constituent gas Cont

8、ent (% by volum e) N itrogen (N2) 78.084 O xygen (O2) 20.948 A rgon (A r) 0.934 Carbon dioxide (CO2) 0.333 N eon (N e) 18.1810-4 H elium (H e) 5.2410-4 M ethane (CH4) 1.510-4 Krypton (Kr) 1.1410-4 H ydrogen (H2) 0.510-4 N itrous oxideb (N2O ) 0.2710-4 Carbon m onoxideb (CO ) 0.1910-4 O zone (O3) 0-1

9、210-4 X enon (X e) 0.08910-4 A m m oniab (N H3) 0.00410-4 Sulfur dioxideb (SO 2) 0.00110-4 N itrogen dioxideb (N O2) 0.00110-4 Water vaporb (H2O ) 0-0.0410-4 N itric O xideb (N O ) 0.000510-4 H ydrogen Sulfideb (H2S) 0.0000510-4 N itric acid vapor Traces b Concentration near the earths surface. 1、按浓

10、度（单位为体积混合比）、按浓度（单位为体积混合比）来分，分为：来分，分为：主要气体：浓度主要气体：浓度300ppmv，包括，包括N2、O2、Ar、CO2微量气体：微量气体：1ppmv20ppmv，如，如CH4等等痕量气体：痕量气体： 1ppmv，重要的有重要的有O3、 H2、 氮氧化物、氮氧化物、 硫化物等硫化物等Table 1.1 U .S. Standard A tm osphere. Constituent gas Content (% by volum e) N itrogen (N2) 78.084 O xygen (O2) 20.948 A rgon (A r) 0.934 Car

11、bon dioxide (CO2) 0.333 N eon (N e) 18.1810-4 H elium (H e) 5.2410-4 M ethane (CH4) 1.510-4 Krypton (Kr) 1.1410-4 H ydrogen (H2) 0.510-4 N itrous oxideb (N2O ) 0.2710-4 Carbon m onoxideb (CO ) 0.1910-4 O zone (O3) 0-1210-4 X enon (X e) 0.08910-4 A m m oniab (N H3) 0.00410-4 Sulfur dioxideb (SO 2) 0.

12、00110-4 N itrogen dioxideb (N O2) 0.00110-4 Water vaporb (H2O ) 0-0.0410-4 N itric O xideb (N O ) 0.000510-4 H ydrogen Sulfideb (H2S) 0.0000510-4 N itric acid vapor Traces b Concentration near the earths surface. 大气的组成饼图大气的组成饼图Principal Gases of Dry AirNitrogen (N2)Oxygen (O2)Argon (Ar)Carbon dioxid

13、e (CO2) and others2、按平均停留时间来分，即该种成分的所有、按平均停留时间来分，即该种成分的所有 分子更新一次所需要的时间，亦即分子更新一次所需要的时间，亦即“平均寿平均寿 命命”，分为：，分为：准定常成分：平均寿命大于准定常成分：平均寿命大于1000年。年。主要包括主要包括N2、O2、惰性气体惰性气体可变成分：可变成分：平均寿命为几年到十几平均寿命为几年到十几年年。例如，。例如， CO2、O3、CH4等等短寿命成分：短寿命成分：平均寿命短于平均寿命短于1年。年。例如，例如，碳、硫、氮的化合物碳、硫、氮的化合物二、大气中的水汽二、大气中的水汽在天气、气候、地球水循环中起重要作

14、用在天气、气候、地球水循环中起重要作用这些作用取决于大气湿度这些作用取决于大气湿度se1.大气湿度大气湿度定义：表示空气中水汽含量多定义：表示空气中水汽含量多少或潮湿程度的物理量。少或潮湿程度的物理量。 2. 相对于纯水相对于纯水(冰冰)平面的平面的饱和水汽压饱和水汽压 ( ):由水汽和平面纯水（或纯冰）组由水汽和平面纯水（或纯冰）组成的系统，在某温度下达到两相成的系统，在某温度下达到两相平衡时，水汽所具有的分压强称平衡时，水汽所具有的分压强称为为相对于纯水相对于纯水(冰冰)平面的饱和水平面的饱和水汽压汽压 。siese仅是温度的函数，随温度升高而增大仅是温度的函数，随温度升高而增大在同一温度

15、下，在同一温度下，es(T)esi(T)（见下页表格及图）（见下页表格及图）饱和水汽压计算公式（后面）饱和水汽压计算公式（后面）3. 湿空气的饱和水汽压湿空气的饱和水汽压 : 严格地说严格地说, 不等不等于纯水汽的饱和水汽压于纯水汽的饱和水汽压.但由于二者的差别但由于二者的差别不大不大, 所以在研究大气时所以在研究大气时,常忽略二者的差常忽略二者的差异异,用纯水汽的饱和水汽压代替湿空气的饱用纯水汽的饱和水汽压代替湿空气的饱和水汽压和水汽压 .（见（见22页第二自然段）页第二自然段）t()01234567894073.77377.79882.01186.41991.02995.850100.89

16、106.15111.65117.403042.42744.92447.54850.30353.19756.23359.41862.75966.26069.9302023.37124.85826.42828.08329.82931.66833.60635.64637.79340.0521012.27113.11814.01614.96715.97517.04218.17119.36520.62821.96206.1076.5657.0547.5748.1288.7189.34510.01210.72011.47306.1075.6775.2754.8974.5444.2143.9063.6173

17、.3483.097102.8622.6442.4402.2512.0751.9111.7591.6181.4871.366201.2541.1501.0540.96470.88260.80680.73690.67260.61330.5588300.50870.46270.42040.38170.34630.31380.28410.25700.23220.2097400.18910.17040.15330.13790.12300.11110.09960.08920.07920.0712t()012345678906.1075.6225.1734.7564.3714.0143.6843.3793.

18、0972.837102.5972.3752.1711.9831.8101.6511.5051.3711.2481.135201.0320.93660.85010.77080.69830.63220.57190.51690.46680.4212300.37970.34200.30780.27680.24870.22320.20020.17940.16060.1436400.12830.11450.10210.09100.08100.07200.06390.05670.05020.0445 0vv0ss11exp)(TTRLeTe78614. 01101042873. 0101 1050475.

19、1)/lg(02800. 5)/1 (79574.10lg)/1(76955. 43)1/(2969. 840000s0000TTTTTTTTe78614. 0)/1 (87682. 0)/lg(56654. 3) 1/(09685. 9lg000000siTTTTTTe对平液面，对平液面， 49.9100范围内范围内对平冰面，对平冰面， 100 0.0范围内范围内 以上两式中以上两式中T是热力学温度（是热力学温度（K），），T00=273.16K是水的三相点是水的三相点温度。 tbtaee100ss (2.2.10)式中t是摄氏温度，a和b是常数，Tetens经验公式经验公式 1）水汽混合比

20、）水汽混合比rvdmrm单位：单位：kg/kg 或或 g/kg4、湿度参量、湿度参量有很多个有很多个相对于纯水相对于纯水(冰冰)平面的饱和混合比平面的饱和混合比rs(rsi ):3) 绝对湿度（水汽密度绝对湿度（水汽密度)vvvmV单位：单位：kg/m3或或 g/m3V为湿空气体积为湿空气体积2)比湿比湿 q()vvdmqmmq于于r的关系：的关系：1rqr单位：单位：kg/kg 或或 g/kgqs(qsi ):rq 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 湿空气在水汽含量不变的情况下，等湿空气在水汽含量不变的情况下，等压降温至相对于纯水平面达饱

21、和时的温度，压降温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冰平面达称为露点；等压降温至相对于纯冰平面达饱和时的温度称为霜点。饱和时的温度称为霜点。6）露点）露点 Td、霜点霜点 Tf (见下页图见下页图)5）相对湿度）相对湿度 UW (Ui)(TeeUsw)(TeeUsiieTeds)(eTefsi)(5. 湿度参量小节湿度参量小节(见下页见下页) 注意注意:涉及到水汽饱和时若不加以特别涉及到水汽饱和时若不加以特别说明说明,通常指相对于纯水平面饱和通常指相对于纯水平面饱和 名名 称称惯用惯用符号符号 单单 位位 测量方法测量方法 应应 用用混合比混合比比湿比湿rqg/g ,

22、 g/kg绝对法绝对法(称重称重法法)因在气块无相变的绝因在气块无相变的绝热过程中保热过程中保持常量持常量, 故常用于理论故常用于理论计算计算水汽密水汽密度度 v g/m3 kg/m3绝对法绝对法(称重称重法法)表示水汽绝对含量表示水汽绝对含量, 常常用于理论计算用于理论计算水汽压水汽压 es hPa通风干湿表通风干湿表表示水汽绝对含量表示水汽绝对含量露点露点霜点霜点TdTf露点仪露点仪预报露、霜、云和雾等预报露、霜、云和雾等现象是否现象是否出现出现相对湿相对湿度度 Uw , Ui %通风干湿表通风干湿表和毛发湿度和毛发湿度计计表示空气接近饱和状态表示空气接近饱和状态的程度的程度, 也可用来推

23、算也可用来推算其它湿度参量其它湿度参量1rqreTeds)(a.b.eTefsi)(6.湿度参量间的关系湿度参量间的关系)(TeeUsw)(TeeUsiic.d.eper 622. 0epeq378. 0622. 0TRTMRevvvve.实际大气中可认为实际大气中可认为peq622. 0思考题思考题1、某气块等压降温时，下列湿度参量中随之增大的是、某气块等压降温时，下列湿度参量中随之增大的是 （ ）。）。 A、露点温度；、露点温度；B、相对湿度；、相对湿度；C、混合比、混合比2、两块气团的相对湿度分别为、两块气团的相对湿度分别为36%和和78%， 其中含有较多水汽的是（其中含有较多水汽的是（

24、 ）。）。 A、相对湿度为、相对湿度为36%的气团；的气团； B、相对湿度为、相对湿度为78%的气团；的气团； C、条件不足，无法确定、条件不足，无法确定 3、如果我们向一个密闭盒子里增加水汽分子，、如果我们向一个密闭盒子里增加水汽分子， 而温度保持不变，那么下列哪些物理量会增加。而温度保持不变，那么下列哪些物理量会增加。 A、相对湿度、相对湿度 B、水汽压、水汽压 C、露点、露点 D、以上所有物理量、以上所有物理量 E、以上物理量中没有增加的。、以上物理量中没有增加的。三、大气气溶胶三、大气气溶胶n1、 气溶胶与气溶胶质粒定义气溶胶与气溶胶质粒定义n指在气体中悬浮有液体或固体微粒时的气体和悬

25、浮指在气体中悬浮有液体或固体微粒时的气体和悬浮物的总体系。其中的悬浮物就称为气溶胶质粒（颗物的总体系。其中的悬浮物就称为气溶胶质粒（颗粒、粒子）粒、粒子）。n大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子，例如尘大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子，例如尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由水埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉，以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子，所以可以和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子，所以可以把大气看成是一种气溶胶。把大气看成是一种气溶胶。 n大气气溶胶质粒的直径范围大气气溶胶质粒的直径范围:10-3m到到100mn注意：我们有时常用气溶胶作为悬浮质粒的同义词，注意：

26、我们有时常用气溶胶作为悬浮质粒的同义词，而且习惯上不包括水汽凝结体（指云、雨滴和冰而且习惯上不包括水汽凝结体（指云、雨滴和冰粒）。粒）。2、 气溶胶粒子分类按大小分为三类：按大小分为三类：n爱根核：爱根核：半径半径在在0.01到到0.1微米之间。起凝结微米之间。起凝结核作用明显。其中具有吸湿性的尘粒只要过饱核作用明显。其中具有吸湿性的尘粒只要过饱和度达和度达0.5%到到2.0%，就可使水汽凝为液水；，就可使水汽凝为液水；n大核：半径在大核：半径在0.1到到1微米之间。一般只要过饱微米之间。一般只要过饱和度不到和度不到0.5，就可使水汽凝结。如果这些核，就可使水汽凝结。如果这些核是吸湿性的，那末

27、即使大气尚未达水汽饱和，是吸湿性的，那末即使大气尚未达水汽饱和，液水也能凝结于其上。液水也能凝结于其上。n巨核：半径大于巨核：半径大于1微米。它们在吸收大气中的微米。它们在吸收大气中的水汽，使之转化为液水方面，有很大作用。水汽，使之转化为液水方面，有很大作用。n按核化方式可分为：按核化方式可分为：n凝结核：能使空中水汽依附而成为液态水滴的凝结核：能使空中水汽依附而成为液态水滴的微粒，实际大气中能凝结长大为云滴的凝结核微粒，实际大气中能凝结长大为云滴的凝结核称为云凝结核称为云凝结核CCN；n凝华核：指能使空中水汽依附而成为冰晶的微凝华核：指能使空中水汽依附而成为冰晶的微粒；粒；n冻结核：指能使空

28、中过冷却水滴冻结的微粒。冻结核：指能使空中过冷却水滴冻结的微粒。冻结核可分为两种，冻结核可分为两种，A：浸润冻结核；浸润冻结核；B：接触接触冻结核。冻结核。n冰核：凝华核、冻结核都称为冰核冰核：凝华核、冻结核都称为冰核(成冰核成冰核)n混合核：兼起两种核化作用的核。混合核：兼起两种核化作用的核。Dust stormsVolcanoesFiresAnthropogenic pollution3、 大气气溶胶的来源大气气溶胶的来源n据估计，全球气溶胶质粒主要是自然界产生据估计，全球气溶胶质粒主要是自然界产生的，人工来源仅为自然来源的五分之一。的，人工来源仅为自然来源的五分之一。n自然源按产生量大小

29、主要包括：海盐、气粒自然源按产生量大小主要包括：海盐、气粒转换、风砂扬尘、林火烟粒、火山喷发（变转换、风砂扬尘、林火烟粒、火山喷发（变化很大）、陨星余烬、植物花粉等；化很大）、陨星余烬、植物花粉等；n人为源主要有：气粒转换、工业过程、燃料人为源主要有：气粒转换、工业过程、燃料燃烧、固废处理、交通运输、核弹爆炸、人燃烧、固废处理、交通运输、核弹爆炸、人工播云等。工播云等。n大多数气溶胶质粒是由大多数气溶胶质粒是由海水飞沫海水飞沫中的盐和中的盐和气气粒转换粒转换所造成的。所造成的。n气粒转换：是指大气中通过气体之间或气体与液滴、或固粒之间的相互作用，形成新的大气悬浮物的过程。n由气粒转换产生的次生

30、质粒占大气气溶胶总质量的25%左右。n海盐核的形成过程n空中盐核主要是洋面气泡破裂所造成的。na)海水中气泡上升，并发生膨胀。nb)气泡上升到水面，其上部凸出水面形成一个泡膜。泡膜就不断因膨胀而变薄，破裂成许多水屑。nc)水屑飞散于水面以上蒸发，所含盐分成为空中盐核。nd)水面凹陷处汇聚的水流造成水柱上升破裂成水珠，水珠下沉回海面可携带部分空气形成水中新的气泡。Sahara dust storm blown off over west Africa to the AtlanticMarch 1, 20033、大气气溶胶的来源4 大气气溶胶移除过程n干移出过程：指质粒在干的状况下移出大气的过程。

31、包括重力下沉、碰并附粘、扩散附粘、吸并附粘n湿移出过程：指质粒受雨雪或云雾滴等影响而下沉到下垫面移出大气的过程。包括扫并下沉、扩并下沉、拖并下沉和凝长下沉，前三种过程的共同点是：气溶胶粒子碰并到降水质粒上，然后由降水质粒带出大气。n云雾降水物理学中，湿移出过程是主要研究对象n拖并下沉：即悬浮微粒受介质气体分子有规则流动的拖并下沉：即悬浮微粒受介质气体分子有规则流动的影响而被拖并到降水物上并下沉到地面影响而被拖并到降水物上并下沉到地面n在凝结或蒸发时，有水汽梯度存在。它能产生在凝结或蒸发时，有水汽梯度存在。它能产生水汽扩水汽扩泳现象泳现象，使水汽分子在扩散过程中出现了向低水汽密使水汽分子在扩散过

32、程中出现了向低水汽密度方向的净扩散运动；度方向的净扩散运动；n当空气中有两处温度高低不同时，高温处空气分子热当空气中有两处温度高低不同时，高温处空气分子热扩散能力（动能）大于低温处，于是空气就有了向低扩散能力（动能）大于低温处，于是空气就有了向低温方向净热扩散的运动，形成了温方向净热扩散的运动，形成了热力扩泳现象热力扩泳现象n云滴在蒸发时，水汽扩泳使净水汽分子流背离云滴运云滴在蒸发时，水汽扩泳使净水汽分子流背离云滴运动，但蒸发造成冷却，却能通过热扩泳而造成净空气动，但蒸发造成冷却，却能通过热扩泳而造成净空气分子流向着云滴运动。反之当云滴在凝结时亦有相反分子流向着云滴运动。反之当云滴在凝结时亦有

33、相反扩泳过程。可见当云滴在进行相变时，水汽分子流的扩泳过程。可见当云滴在进行相变时，水汽分子流的方向常与空气分子流的方向是相反的。方向常与空气分子流的方向是相反的。4 大气气溶胶移除过程5、大气气溶胶粒子在大气过程中的作用大气气溶胶粒子在大气过程中的作用1）在云雾降水中的作用在云雾降水中的作用； 可作为水汽凝结和凝华以及水滴冻可作为水汽凝结和凝华以及水滴冻结的核结的核 心，即部分大气气溶胶粒子可作心，即部分大气气溶胶粒子可作为为CCN（cloud condensation nuclei)或或IN (ice nuclei)2）对大气辐射过程的影响对大气辐射过程的影响； 吸收和散射太阳辐射、长波辐

34、射，影响地吸收和散射太阳辐射、长波辐射，影响地球能量平衡球能量平衡3）对大气光学特性的影响对大气光学特性的影响； 对太阳光的散射和吸收，会影响大气能见度，对太阳光的散射和吸收，会影响大气能见度， 还会影响天空颜色。一些光学现象的出现，还会影响天空颜色。一些光学现象的出现，也与它们的作用有关。也与它们的作用有关。4）对大气电学特性的影响对大气电学特性的影响 气溶胶粒子捕获小离子而成为大离子，气溶胶粒子捕获小离子而成为大离子， 由于大离子迁移率小，故大气电场中的传由于大离子迁移率小，故大气电场中的传 导电流减小导电流减小+ + + + + + + + + + + + + + +- - - - -

35、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -晴天大气地面正离子负离子5）在大气化学过程中的作用。在大气化学过程中的作用。 作为媒介、载体和（或）终极产物，气溶胶在大气化学和大气污染过程中也起着重要作用. 很多大气气溶胶粒子可以认为由气态物质转化而产生.空气中悬浮的粒子也可以通过化学反应而转化成新的组成粒子Ch1 Ch1 大气概貌大气概貌1.1 1.1 地球大气的演化地球大气的演化1.21.2 现代大气的组成现代大气的组成1.31.3 空气状态方程空气状态方程1.41.4 物理量的垂直分布物理量的垂直分布1.3 空气状态方程空气状态方程 一、理想气体

36、状态方程一、理想气体状态方程1mPVR TM、2、地球上自然状态下的空气可、地球上自然状态下的空气可看作理想气体看作理想气体二、干空气状态方程二、干空气状态方程1、方程推导、方程推导已知干空气质量为已知干空气质量为md, 体积为体积为V、温度为温度为T、气压为、气压为Pd，把它看成是均匀混合的，把它看成是均匀混合的单一成分，单一成分，摩尔质量为摩尔质量为Md,利用理想气利用理想气体状态方程，可得干空气状态方程为体状态方程，可得干空气状态方程为TRMmVPddd其中其中niiiniidMmmM11100km以下以下，molgMd/966.28令令11328710966.2831. 8KkgJMR

37、RddRd称为干空气比气体常数称为干空气比气体常数干空气状态方程干空气状态方程可表示为可表示为4dddPRT（）气象上常用这种形式气象上常用这种形式2、比气体常数、比气体常数*11287dRRJ kgKM*1138.3146118 10vvRRJ kgKM一般地，对于空气中的任何一种成分，包括湿空气都可一般地，对于空气中的任何一种成分，包括湿空气都可写出与干空气类似的状态方程，例如，湿空气的，写出与干空气类似的状态方程，例如，湿空气的，-(5)-TRPm三、湿空气状态方程的其他三、湿空气状态方程的其他形式形式)q1 (MMqMMmMmmmMvddddvvdvm1、方程推导、方程推导608q.

38、01Md0.608q)1 (R0.608q1MRMRRddmm所以，湿空气状态方程也可以表示为所以，湿空气状态方程也可以表示为T)608q. 01 (RTRPdm若定义虚温若定义虚温)608q. 01 (TTvvdTRP则湿空气状态方程也可表示为则湿空气状态方程也可表示为)pe378. 01 (T 虚温订正量为虚温订正量为Tpe378.0608qT.0TTTvv 是关于温度、水汽压和压强的是关于温度、水汽压和压强的函数。为了能在湿空气状态方程中函数。为了能在湿空气状态方程中使用使用 ，并且使其与干空气状态，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方程具有类似的简单形式所引入的参量。定

39、义式为参量。定义式为dR1 0.378)veTTP（小结：小结：湿空气状态方程的三种形式湿空气状态方程的三种形式T)608q. 01 (RPdTRPmvdTRPCh1 Ch1 大气概貌大气概貌1.1 1.1 地球大气的演化地球大气的演化1.21.2 现代大气的组成现代大气的组成1.31.3 空气状态方程空气状态方程1.41.4 物理量的垂直分布物理量的垂直分布1.4 气压、密度、温度的垂直分布气压、密度、温度的垂直分布其中，其中，H为标高，大约为为标高，大约为7-8km，密度随高度分布也服从随指数减小密度随高度分布也服从随指数减小规律。规律。Vertical profiles of press

40、ure, density and mean free pathn温度的垂直结构温度的垂直结构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、热分为对流层、平流层、中层、热层、外层层、外层1、对流层（、对流层（12km以下）以下）n在赤道地区对流层顶的高度约在赤道地区对流层顶的高度约18千米，中纬千米，中纬度地区约度地区约12千米，极地地区约千米，极地地区约8千米。夏季的千米。夏季的对流层厚度大于冬季。对流层厚度大于冬季。n以南京为例，夏季的对流层厚度达以南京为例，夏季的对流层厚度达17公里，而冬公里，而冬季只有季只有11公里，冬夏厚度之差达公里，冬夏厚度之差达6公里之多公里之多。特点：特点： 1)温度随高度的增加而降低，气温递减率温度随高度的增加而降低，气温递减率平均为平均为 =6.5/kmTz 定义气温递减率定义气温递减率：每升高单位高每升高单位高