1、1第一章 大气一、名词解释：大气科学；天气；气候；干洁大气；气象要素；酸雨；气温直减率二、填空题1. 干洁大气中，按容积计算含量最多的四种气体是： (1) 、 (2) 、氩和 (3) 。2. 大气中臭氧主要吸收太阳辐射中的 (4) 。3. 大气中二氧化碳和水汽主要吸收 (5) 辐射。4. 近地气层空气中二氧化碳的浓度一般白天比晚上 (6) ，夏天比冬天 (7) 。5. (8) 是大气中唯一能在自然条件下发生三相变化的成分，是天气演变的重要角色。6. 在对流层中，温度一般随高度升高而 (9) 。三、判断题：(说明：正确的打“”，错误的打“”)1. 臭氧主要集中在平流层及其以上的大气层中，它可以吸
2、收太阳辐射中的紫外线。2. 二氧化碳可以强烈吸收太阳辐射中的紫外线，使地面空气升温，产生“温室效应”。3. 由于植物大量吸收二氧化碳用于光合作用，使地球上二氧化碳含量逐年减少。4. 地球大气中水汽含量一般来说是低纬多于高纬，下层多于上层，夏季多于冬季。5. 大气在铅直方向上按从下到上的顺序，分别为对流层、热层、中间层、平流层和散逸层。6. 平流层中气温随高度上升而升高，没有强烈的对流运动。7. 热层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。四、问答题：1. 为何气象学中将大气中含量并不太大的水汽看作是一种重要的成分？2. 大气在铅直方向上分层的依据是什么？23. 大气在铅直方向上可分为哪几层？其中
3、最低的一层有什么特点？4. 臭氧在大气中有什么作用？它与平流层温度的铅直分布有什么关系？第二章 辐射一、名词解释题： 辐射；辐射通量密度；太阳高度角；可照时数；太阳常数；大气质量数；大气透明度；地球辐射；大气天窗；地面有效辐射；地面净辐射；光合有效辐射；光照时间；光饱和点；光补偿点；光能利用率；光周期现象；大气逆辐射；太阳直接辐射；温室效应二、填空题：1. 常用的辐射通量密度的单位是 (1) 。2. 不透明物体的吸收率与反射率之和为 (2) 。3. 对任何波长的辐射，吸收率都是 1 的物体称为 (3) 。4. 太阳赤纬在春秋分时为 (4) ，冬至时为 (5) 。5. 冬半年，在北半球随纬度的升
4、高，正午的太阳高度角 (6) 。6.由冬至到夏至，北半球可照时间逐渐 (7) 。7. 光照时间延长，短日照植物的发育速度就会 (8) 。8.地面有效辐射随空气湿度的增大而 (9) ，随地面与空气温度之差的增大而 (10) ，随风速的增大而 (11) 。9.地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为 (12) 。10.太阳辐射辐射光谱分三个区，有（） 、 （） 、 （） 。其中太阳辐射能量最多的是（ ） ，其次是（ ） ，再其次是（ ） 。11.大气上界的太阳常数是（ ） 。12.进入大气的太阳辐射有三种被削弱的方式（ 吸收 、散射 、反射 ）三、选择题：(说明：在四个答案中，只能选一个正确答案
5、填入空格内。)1. 短日照植物南种北引，生育期将_。A. 延长； B.缩短； C. 不变； D.可能延长也可能缩短。2. 晴朗的天空呈蓝色，是由于大气对太阳辐射中蓝紫色光_较多的结果。A. 吸收； B. 散射； C. 反射； D.透射。3. 对光合作用有效的辐射包含在_中。A. 红外线； B. 紫外线； C. 可见光； D. 长波辐射。4. 当地面有效辐射增大时，夜间地面降温速度将_。A. 加快； B. 减慢； C. 不变； D. 取决于气温。3四、判断题：1. 对绝对黑体，当温度升高时，辐射能力最大值所对应的波长将向长波方向移动。2. 在南北回归线之间的地区，一年有两次地理纬度等于太阳赤纬。
6、3.白天气温升高主要是因为空气吸收太阳辐射的缘故。4.地面辐射和大气辐射均为长波辐射。5.在地面有效辐射中，地温高于气温，则有效辐射是正值 .6.维恩位移定律表明黑体辐射最大值所对应的波长与温度成反比。7.斯蒂芬-波尔兹曼定律表明物体的辐射能力与物体的温度成反比。五、计算题1. 任意时刻太阳高度角的计算根据公式 Sinhsinsincoscoscos大致分三步进行：(1) 计算时角 ，以正午时为 0，上午为负，下午为正，每小时 15；如以“度”为单位，其计算式是 (t12)15其中 t 为以小时为单位的时间；(2) 计算 sinh 值(所需的 值可从气象常用表中查到，考试时一般作为已知条件给出
7、)。(3) 求反正弦函数值 h，即为所求太阳高度角。 例：计算武汉(30N)在冬至日上午 10 时的太阳高度角。解：上午 10 时：(t12)15(1012)1530冬至日：=2327 武汉纬度：=30sinh = sin30sin(2327)cos30cos(2327)cos(30)=0.48908h=29172. 正午太阳高度角的计算根据公式： h=90 进行计算；特别应注意当计算结果 h90时，应取补角(即用 180h 作为太阳高度角)。也可根据 h=90| 进行计算，就不需考虑取补角的问题(建议用后一公式计算)。还应注意对南半球任何地区， 应取负值；在北半球为冬半年(秋分至春分)时，
8、也取负值。 例 计算当太阳直射 20S 时(约 11 月 25 日)在 40S 的正午太阳高度角。解：已知 = 40(在南半球) =20h=90(40)+(20)=110计算结果大于 90，故取补角，太阳高度角为：h=180110=70也可用上述后一公式直接得h=90| = 90|40(20)|=7043.分别计算北京(40N)冬至、夏至和春秋分的正午 12 点的太阳高度角。4. 计算可照时间大致分三步：(1) 根据公式： cos 0 = tgtg 计算 cos 0 的值。(2) 计算反余弦函数值 0 ，得日出时角为 0 ，日落时角为+ 0(3) 计算可照时间 2 0 /15(其中 0 必须以
9、角度为单位)。 例 计算武汉（纬度 =30）夏至日的可照时间。解：夏至日 =23.5， cos 0 =tgtg=tg30tg(23.5)= 0 = 可照时间=2 0/15= 小时5. 计算水平面上的太阳直接辐射通量密度根据公式： R sb=Rscam sinh大致分三步进行计算：(1) 计算太阳高度角的正弦 sinh (参看第 1，2 两部分)。(2) 计算大气质量数，一般用公式 m=1/sinh(3) 计算 Rsb例 1 计算北京(取 =40N)冬至日上午 10 时水平面上的太阳直接辐射通量密度(设Rsc=1367 瓦米 -2 ，a=0.8)。解：已知 =40,=2327(冬至日)，=30s
10、inh=sin40sin(2327) + cos40cos(2327) cos(30)=0.352825m=1/sinh=1/0.352825=2.83R sb=Rscam sinh=13670.82.83430.352825=256.25 (瓦米 -2 )例 2 计算武汉( 为 30N)在夏至日正午时的太阳直接辐射通量密度(已知 a=0.8)。解：已知 =30，=2327，正午太阳高度角为 h=90=90302327=8327m=1/sinh=1.00657Rsb=Rscam sinh=13670.81.00657 sin8327=1084.87 (瓦米 -2)例 3 当太阳直射南半球纬度
11、18时，试求我国纬度 42处地面上正午时的直接辐射通量密度(已知大气透明系数为 0.7，太阳常数为 1367 瓦米 -2)。 解：已知 =42 =18 a=0.7正午时：h=90+=904218=30m=1/sinh=1/sin30=2Rsb=Rscam sinh=1367(0.7)2 sin30=334.9 (瓦米 -2 )六、问答题：1.可照时间长短随纬度和季节是如何变化的？2. 什么是地面有效辐射？它的强弱受哪些因子的影响？3. 写出地面净辐射公式并说明各项所代表的意义。5第三章 温度一、名词解释热容量；导热率；逆温；温度日较差；温度年较差；三基点温度；农业界限温度；温周期现象；积温；活
12、动温度；活动积温；有效温度；有效积温；大气稳定度；二、填空题；3、大气减弱太阳辐射的方式有（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、2、当 = d时，对作干绝热升降运动的空气团而言，大气是（ ） ；对作湿绝热升降运动的空气团而言，大气是（ ） 。3、当 = m时，对作湿绝热升降运动的空气团而言，大气是（ ） ；对作干绝热升降运动的空气团而言，大气是（ ） 。4、当（ d ）时的气层是绝对不稳定的；当（m d）时，气层为条件性不稳定。5、暖而轻的空气上升，冷而重的空气下沉，这种空气的升降运动称为（对流） ；空气的不规则运动称为（湍流或乱流） ；大规模空气的水平运动称为（平流） 。6、干空气或未饱和的湿空
13、气团的绝热变化称为（干绝热变化） ；其温度随高度的变化率称为（干绝热直减率）：常用（d ）表示，其值为（1.0/100m） 。7、饱和湿空气团的绝热变化称为（湿绝热变化） ；其温度随高度的变化率称为（湿绝热直减率）：常用（m ）表示，其值平均为（0.5/100m） 。8、影响气温日较差的因素有（纬度） 、季节、地形、 （天气 ） 、 （下垫面性质） 。9、土壤温度随深度的增加而增加的类型称为（ ） ，土壤温度随深度的增加而降低的类型称为（ ） 。10、一天中，太阳辐射的最大值出现在（ ）,空气温度的最大值出现在（ ） 。 11、土壤温度的垂直分布类型为（ ） 、 （ ） 、 （ ） 。12、植
14、物的三基点温度是：（ ） 、 （ ） 、 （ ） 。13. 某地某月 16 日的日均温分别是 10.2，10.1，9.9，10.5，10.0，10.2，若某一生物的生物学下限温度为 10，则其活动积温为 ，有效积温为 。14. 空气温度日变化规律是：最高温度出现在 时，最低温度出现 时。年变化是最热月在 ，最冷月在 月。15. 土温日较差，随深度增加而 ，极值(即最高，最低值)出现的时间，随着深度的增加而 。16. 水的热容量(C)比空气的热容量 。水的导热率()比空气 。粘土的热容量比沙土的要 ，粘土的导热率比沙土 。17. 我国气温日较差，高纬度地区 ，低纬度地区 ；年较差随纬度的升高而
15、。 三、判断题：1. 对流层中气温随高度升高而升高。62. 我国气温的日较差，年较差都是随纬度升高而升高。3. 寒冷时期，灌水保温，是因为水的热容量大。4. 紧湿土壤，春季升温和秋季降温均比干松土壤要慢。5. 干绝热直减率：r d =0.5/100 米；湿绝热直减率：r m=1.0/100 米。6. 因为太阳辐射先穿进大气，再到达地面，所以地面上最高温度出现的时刻比空气的要稍后。7. 气温随高度升高而升高的气层，称为逆温层。四、选择题：1. 某时刻土壤温度的铅直分布是随着深度的增加而升高，它属于( ) 。清晨转换型 正午受热(日射)型 夜间放热(辐射)型 傍晚转换型2. 由于水的热容量、导热率
16、均大，所以灌溉后的潮湿土壤，白天和夜间的温度变化是( )。 白天升高慢，夜间降温快 白天升高快，夜间降温慢白天和夜间，升温、降温都快 白天升高慢，夜间降温慢3. 气温的日较差和年较差随着纬度的升高是( )。日较差，年较差均减小 日较差、年较差均增大年较差增大，日较差减小 日较差增大，年较差减小五、简答题：1. 地面最高温度为什么出现在午后(13 时左右)？答：正午时虽然太阳辐射强度最强，但地面得热仍多于失热，地面热量贮存量继续增加，因此，温度仍不断升高，直到午后 13 时左右，地面热收入量与支出量相等，热贮存量不再增加，此时地面热贮存量才达到最大值，相应地温度才出现最高值。2. 试述什么是逆温
17、及其种类，并举例说明在农业生产中的意义。答：气温随着高度升高而升高的气层，称为逆温层。逆温的类型有辐射逆温、平流逆温、下沉逆温和锋面逆温。农业生产中，常利用逆温层内气流铅直运动弱的特点，选择上午喷洒农药和进行叶面施肥以提高药效及肥效。逆温层对熏烟防霜冻也有利。特别是晴天逆温更显著，贴近地面温度，可比 2 米上的气温低 35，故冬季对甘薯、萝卜等晒干加工时，为防冻应将晒制品搁放在稍高处。73. 试比较沙土和粘土、干松土壤和紧湿土壤温度变化的特点及其成因。答：沙土和干松土在白天或增温季节，升温比粘土、紧湿土壤要快；在夜间或降温季节沙土和干松土降温比粘土和紧湿土也快。结果沙土和干松土的温度日较差比粘
18、土和紧湿土的日较差大。这是因为沙土和干松土中空气较多，粘土和紧湿土中水分较多，而空气的热容量和导热率比水的要小的缘故。4. 空气块在作上升运动时会降温的原因是什么？空气块作上升运动是绝热过程。当上升运动时，因周围气压降低，气块体积膨胀，以维持与外界平衡，对外作功，消耗能量。因为是绝热过程，所消耗的能量只能取自气块本身，所以温度降低。5、在对流层中，气温随高度的增加而降低的原因是什么？六、计算题：1. 某地在 200 米处气温为 19.9，在 1300 米处气温为 7.8。试求 2001300 米气层中干空气块的大气稳定度。解：据题意先求出 ：(19.97.8)/(1300200)1.1/100
19、 米再进行比较判断： d 1/100 米 d 在 2001300 米的气层中，对干空气块是不稳定状态。 2、 某地五天的日平均温度分别是：10.5; 11.7; 9.5; 10.0;12.0。该地五天10.0的活动积温是多少？3、某地五天的日平均温度分别是：10.5; 11.7; 9.5; 10.0;12.0。该地五天10.0的有效积温是多少？第四章 水分一、名词解释：饱和水汽压；露点温度；饱和差；相对湿度；降水量；干燥度；农田蒸散；降水距平；降水变率；降水强度；作物水分临界期；植物蒸腾系数；水分利用率；二、填空1、空气湿度的表示方法有：（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 。2、水汽压
20、的日变化的两种类型分别是：（ ）和（ ） 。3、一天中相对湿度的最高值出现在（ ）时，最低值出现在（ ）时4、水汽凝结的条件为：（ ） 、 （ ）5、云的存在和发展必须具备的条件是空气中（ ） 、 （ ） ，还必须有（ ） 。6、云滴增大主要是通过（ ） 、 （ ）两种过程完成的。7、降水量的单位是（ ） ，降水强度的单位是（ ） 。8.产生于地表或地物上的水汽凝结物主要有（ ） （）雾凇和雨凇等，产生于空气中的水汽凝结物主要有（ ）和（） 。89.若大气中的水汽凝结时的露点温度（ ） ，则凝结为露；若露点（ ） ，则水汽凝华为霜。形成露和霜的有利条件是（ ） 。10.水汽凝结的条件是（ ）
21、， （ ）三、简答题1、什么是蒸发通量密度（或蒸发速率）？影响水面蒸发的因子有哪些？如何作用？2、自然界中有哪些途径和方式使空气中的水汽达到过饱和状态？四、计算题：1. 当饱和差为 1hPa，相对湿度为 80，求饱和水汽压是多少？解：已知 d=Ee =1hpa U = e / E=0.8则：e = E1 又(E1)/E=0.8 E= 5 (hPa)答：饱和水汽压为 5hPa。 2. 温度为 20，水汽压为 17.1hPa 的一未饱和气块，从山脚海平处抬升翻越 1500m的高山，凝结产生的水滴均降在迎风坡，求该气块到达山背风坡海平面处的温度和相对湿度(已知 rd =1/100 米，r m=0.5
22、/100 米，且温度为 10，15，20，25时的饱和水汽压分别为 12.3，17.1，23.4，31.7hPa，忽略未饱和气块升降时露点的变化)。解：e=17.1hPa 当 t =15时， 则水汽饱和：E 15 =17.1hPa凝结高度为：Z d =(to t d )/rd =(2015) /(1/100 米) =(2015)100=500 米T1500 米 =20(1.0500/100)0.5(1500500)/100=10t 山背脚 =10+11500/100=25 e=E 10=12.3hpaU = e/E100 =12.3/31.7100=39答：背风坡海平面上的气温为 25，相对湿
23、度为 39%。 第五章 气压和空气运动一、名词解释低气压；高气压；地转风；梯度风；季风；海陆风；焚风；大气活动中心；气压场二、填空题：1. 按照三圈环流理论，北半球有 、 、 、 四个气压带和 、 、 三个风带。2. 季风以 为周期，海陆风以 为周期，且海风 陆风。93. 作用于空气运动的力有 、 、 和 ；其中在高层大气中， 力可以忽略；而空气作直线运动时， 力可以忽略。4. 白天，由山谷吹向山坡的风是 风，夜晚，由陆地吹向海洋的风是 风。5.气压场的基本型式有（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ）和鞍形场。6.水平气压梯度力是产生风的（ ） ，其表达式为（ ） 。7、在空气运动中，地转
24、偏向力的作用是（ ） 。8、地转偏向力只改变空气运动的（ ） ，不改变运动（ ） 。三、简答题：1. 海平面气压场有哪几种基本类型？各自所对应的天气如何？答：按照气压的分布，海平面气压场有五种基本类型：低气压，即等压线封闭的中心气压低四周气压高的区域，常常带来阴雨天气。高气压，即等压线封闭的中心气压高，四周气压低的区域，常常对应晴好天气。低压槽，即由低气压向高气压延伸的狭长区域，它的天气与低压天气类似。高压脊，即由高气压向低气压延伸的狭长区域，天气与高气压天气类似。鞍形气压区，即两个高压和两个低压交错相对的中间区域，这个区域的天气一般无明显规律，常常取决于是偏于高压还是低压，从而具有相应的天气
25、。 2. 海陆风的成因。答：由于海陆热力差异，白天陆地增温比海洋快，使陆地上空气温度高，密度小，气流上升，近地形成低压区；海洋上空气温度低，密度大而下沉，形成高压区。气压梯度由海洋指向陆地，使空气自海洋流向陆地，即海风。夜间陆地降温比海洋快。于是情况与白天相反，空气自陆地流向海洋，即陆风。 3. 为什么高大山体的迎风坡多云雨？答：由于空气受高大山体阻碍，沿着迎风坡绝热上升，按干绝热规律降温；到一定高度(凝结高度)时，空气达到饱和状态，然后按湿绝热规律上升降温，空气中水汽凝结，成云致雨。故迎风坡多云雨。4. 何谓大气活动中心？其中，北半球半永久性活动中心和季节性活动中心都有那些？影响我国的有哪些
26、？答：由三圈环流模式所导出的地球表面的气压带和行星风带的分布均未考虑地表物理状况的影响。由于地球表面海陆性质的差异，气压带和风带发生断裂，形成性质各异的一个个气压中心，这些中心统称为大气活动中心。影响我国的大气活动中心夏半年有北太平洋高压和印度低压，冬半年有蒙古高压和阿留申低压。四、综合论述题：1. 实际大气中的风是在哪几种力作用下产生的？各自所起的作用如何？答：实际大气中的风是在水平气压梯度力、地转偏向力、惯性离心力和摩擦力四个力的作用下产生的。水平气压梯度力是使空气开始运动的原始动力，只要有温度差就会有气压差、气压梯度，由此产生气压梯度力，空气就可以开始运动，而且气压梯度的方向就是空气开始
27、运动的方向。地转偏向力是由于地球自转而产生的，是一种假想的力。在北半球，它永远偏于运动10方向的右面，只能改变运动的方向，不能改变运动的速度，且随纬度的增高而增大，赤道上为零，极地最大，因此，在低纬度地区，地转偏向力常可忽略不计。当空气运动的轨迹是曲线时，要受到惯性离心力的作用，这个力由曲率中心指向外围，大小与风速成正比，与曲率半径成反比。在多数情况下，这个力数值很小，仅在龙卷风、台风中比较明显。摩擦力总是阻碍空气的运动，既存在于空气与下垫面之间(外摩擦)，也存在于不同运动速度的空气层之间(内摩擦)。摩擦力一般在摩擦层(2km 以下的大气层)比较重要，且越近地面摩擦力越大，在 2km 以上的自
28、由大气中可忽略不计。五、计算题：1. 一登山运动员，从海拔 500m，气温为 25处开始登山。当他到达高度 Z1 处时，气压比出发时减少了 1/5，气温为 13。他继续往上走，到 Z2 处时，气压比 Z1 处又减少了 1/5，气温为-1。试问 Z1 、Z 2 处的海拔高度各为多少？解：已知开始登山时 Z0 =500m， t 0 =25，到 Z1 高度 t1 =13，Z 2 处 t2 =-1设开始登山时的气压为 P0，则 Z1 处气压 P1 =(1-1/5)P0=4/5Po，Z2 处气压为 P2 =4/5P1 由拉普拉斯压高公式得：Z1 -Zo =18400(1+t m)1gP0 /P1 Z1
29、=500+184001+1/273(25+3)/21gP0 /(4/5P0 )=2407mZ2 =2407+184001+1/273(13-1)/21gP1 /(4/5P1 )=4229m答：Z 1 、Z 2 处的海拔高度分别为 2407m 和 4229m。2. 在某山脚处测得气压为 1013hPa，气温为 19，山顶处气压为 880hPa，气温为 12，求山的高度。第六章 天气一、名词解释天气；天气过程；气团；暖锋；冷锋；静止锋；气旋；反气旋；霜冻；寒潮；干热风二、填空题：1、根据热力分类法可将气团分为（ ）和（ ） ；2、气团形成的必要条件是：一、 （ ）二、 （ ） ；3、根据锋的移动情况，可将锋分为（ ） 、 （ ） 、 （ ）和（ ） ；4、按气旋内部热力结构可分为（ ）气旋和（ ）气旋；5、根据气团形成的源地可把气团分成四类：即冰洋气团、 （ ） （ ） （ ） 。6、春天最后一次出现的霜冻称为（ ） ，秋天第一次出现的霜冻称为（ ） 。7、温带地区最常见的天气系统是（ ） ，热带地区最重要的天气系统是（ ） 。8. 在 系统长期稳定控制下易发生干旱。9. 静止锋的形成是因 和 相遇时势均力敌，或受 阻滞，而使锋面在原地少动或来回摆动，产生降水的时间 ，范围 。
