讲稿气象气象学chapter one

1、Meteorology Tutor：Tong xiaojuan School of forestry, BFU 2012.09第三节 大气的物 理性状 气象要素:指表示大气中物理现 象的物理量。1. 气温 (air temperature)气温：表示空气冷热程度的物理量。摄氏温标（）：t=5/9(F-32)华氏温标（）：t=9/5C+32绝对温标（K） ： T=273+t 双金属片温度计1) 气压：地球表面单位面积上所受到的大气压力 称为气压。2) 单位：帕斯卡(Pa)，毫巴 (m b) 1mb=100Pa=1百帕=3/4毫米水银柱 1毫米水银柱=4/3百帕=4/3毫巴2. 气压 (air p

2、ressure)湿度：表示大气中水汽量多少的物理量。 大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素。 1) 水汽压 (vapor pressure, e)：指大气中所 含水分的分压力。3. 湿度 (humidity)2）饱和水汽压 （E）（Saturation vapor pressure） 饱和水汽压:在一定温度下,空气中水汽达到最大含 水量时的水汽压力称为饱和水汽压。(1) 饱和水汽压随温度升高而很快增大。 对于纯水面上饱和水汽压与温度的关系可用马格奴斯（ Magnus）公式表示： 水面：a=7.45 b=235 冰面: a=9.5 b=265(2) 饱和水汽压除与温度有关外，还与

3、蒸发面 的物态、形状以及蒸发面的溶液浓度等有关。a、同一温度下，饱和水汽压； 冰面水面；凹面平 面 溶液3） 饱和差 (d) (1)定义： 在某一温度下，饱和水汽压与实际空气中 水汽压之差称为饱和差。(2) 公式： d=E-e d 表示实际空气距离饱和的程度，在研究水面蒸 发时常用到。 当空气饱和时，d=0；当未饱和时，d0；当过饱 和时，d0。4）相对湿度 (relative humidity, RH)(1)定义：空气中的实际水汽压与同温度下的 饱和水汽压的比值。(2)表达式： 用百分数表示，即：f=e/E*100 f 的大小直接反映空气距离饱和的程度。 当空气饱和时：f=100% 未饱和时

4、： f 100%5） 绝对湿度 (absolute humidity, a)绝对湿度：单位容积湿空气中含有的水汽质量。a单位取g/m3，e的单位为hpa，则e的单位为mm，a 的单位为g/m3，则 T 为绝对温度，当T=289K(或t=16 )时，a在数值上等于e。在常温下，可以mm为单位的e代替a，但两者的单位不同。6） 比湿 (q)（1）定义：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空 气的总质量（水汽质量加干空气质量）的 比值，称为比湿。（2）单位：g/g(3)公式：表示每克湿空气中含有多少克水汽，因此比湿也就是单位质量空气中所含水汽的质量，即：q=mw/(mw + md)mw为该团湿空气中水汽

5、的质量；md为该团湿空气中干空气的质量。由此公式和状态方程可得：q=0.622e/p注意：上式中气压（P）和水汽压（e ）必须采用相同的单位mb或mmHg）。7） 露点 (td) Dew point (dew-point temperature)(1)定义：在空气中水汽含量不 变，在一定的气压条 件下使空气冷却达到 饱和时的温度，称为 露点温度, 简称露点。单位与气温相同。（2）公式 由上式看出，在气压不变的条件下，露点温度的高低只与空气中的水汽含量有关。水汽含量越高，露点温度越高。实际气温（t ）与露点（td）之差表示空气距离饱和的程度。 当ttd时，空气未饱和 ； ttd时，过饱和； t=

6、td时，饱和干湿球温度表毛发湿度计4. 风 (wind)风：空气的水平运动就叫风。风向指风的来向。地面风向用16个方位表示；高空风向用方位度数（共分360）表示，以0（或360）表示正北，90表示正东，180表示正南，270表示正西。测定仪器：轻便三杯风向风速表、电接风风杯风速计例如：南风4级 八级西南风风速：单位时间内空气移动过的距离单位：m/s km/h 5. 云 (cloud) 云：是悬浮在大气中的水滴或冰晶混合的聚合体。底部 不接触地面，并有一定的厚度。 云的观测包括：云状、云量和云高方法：将地平以上全部天空划分为10份，被云遮 蔽的份数即为云量。 （欧美将天空划为8份，以云占天空八分

7、之几的 面积计作云量） 例：碧空无云： 云量为0 天空一半为云：云量为5 遮空蔽日： 云量为10云量：云遮蔽天空视野的成数。6. 蒸发 (evaporation)蒸发：气象学中把液态水变为水汽称为蒸发。蒸发量：指在一定时段内，水分经蒸发而逸入 空中的量，称为蒸发量。单位：mm蒸发量用小型和E601型蒸发器测定。7. 降水 (precipitation)1）定义降水：从云中降落到地面的液态或固态水称为降水。2）表示方法：降水的形态、降水的性质、降水量 和降水强度表示。3）测定仪器：降水量采用雨量器测定，单位mm 降水量连续变化采用翻斗式遥测雨量计和虹吸式雨量计测定。定义：指视力正常的人，在当时天

8、气条件下，能够从天空背景中看到和辨认出目标物的最大水平距离。单位:kmVisibility :The greatest distance an observer can see and identify prominent objects. 8. 水平能见度（Visibility） 空气的状态可以用密度、体积、气压、温度来表示。状态方程：用来表示上述四个物理变量之 间的关系或规律的方程。三、状态方程(一)理想气体状态方程 PV/T=R* (R是常量) 适用于任何理想的1摩尓的气体. R*=0.082大气压升/mol =8.31107尔格/mol 条件：p0=1个大气压 T0=273 K V0=

9、22.4 L/mol 注：未饱和湿空气和干空气可以近似看作是理想气体， 并满足此方程的条件空气状态方程 1. 理想气体状态方程2.干空气的状态方程 理想气体状态方程干空气状态方程 当分子量为，质量为M时，气体的状态方程是： PV=M/ R*T ( 克拉珀珑方程) 在气象学中一般用单位体积的空气块作为研究对象： 则：P=M / VR*/ T=RT 其中：R=R*/ 对1克气体而言的比气体常数 =M/V 空气密度理想气体状态方程 干空气的分子量u=28.966 则比气体常数Rd=R*/ 代入理想气体状态方程P=RT中得到： P=dRdT(二)干空气状态方程湿空气：含有大量水汽的空气，因水汽是 不断变化的，则湿空气中的比气体常 数也是个变量。 (三)湿空气状态方程Questions of review1. 臭氧的分布特点是什么?大气中的臭氧在气