内容发布更新时间 : 2024/12/24 11:05:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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、热成层、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. 热成层中空气多被离解成离子，因此又称电离层。

答案：1.对，2.错，3.错，4.对，5.错，6.对，7.对。 四、问答题：

1. 为什么大气中二氧化碳浓度有日变化和年变化？ 答：大气中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料。植物在太阳辐射的作用下，以二氧化碳和水为原料，合成碳水化合物，因此全球的植物要消耗大量的二氧化碳；同时，由于生物的呼吸，有机物的分解以及燃烧化石燃料等人类活动，又要产生大量的二氧化碳。这样就存在着消耗和产生二氧化碳的两种过程。一般来说，消耗二氧化碳的光合作用只在白天进行，其速度在大多数地区是夏半年大，冬半年小；而呼吸作用等产生二氧化碳的过程则每时每刻都在进行。所以这两种过程速度的差异在一天之内是不断变化的，在一年中也随季节变化，从而引起二氧化碳浓度的日变化和年变化。

在一天中，从日出开始，随着太阳辐射的增强，植物光合速率不断增大，空气中的二氧化碳浓度也随之不断降低，中午前后，植被上方的二氧化碳浓度达最低值；午后，随着空气温度下降，光合作用减慢，呼吸速率加快，使二氧化碳消耗减少；日落后，光合作用停止，而呼吸作用仍在进行，故近地气层中二氧化碳浓度逐渐增大，到第二天日出时达一天的最大值。

在一年中，二氧化碳的浓度也主要受植物光合作用速率的影响。一般来说，植物夏季生长最旺，光合作用最强，秋季最弱。因此二氧化碳浓度秋季最小，春季最大。 此外，由于人类燃烧大量的化石燃料，大量的二氧化碳释放到空气中，因而二氧化碳浓度有逐年增加的趋势。

2. 对流层的主要特点是什么？

答：对流层是大气中最低的一层，是对生物和人类活动影响最大的气层。对流层的主要特点有：

(1)对流层集中了80%以上的大气质量和几乎全部的水汽，是天气变化最复杂的层次，大气中的云、雾、雨、雪、雷电等天气现象，都集中在这一气层内；

(2) 在对流层中， 气温一般随高度增高而下降， 平均每上升100米， 气温降低0.65℃，在对流层顶可降至－50℃至－85℃；

(3) 具有强烈的对流运动和乱流运动，促进了气层内的能量和物质的交换；

(4) 温度、湿度等气象要素在水平方向的分布很不均匀，这主要是由于太阳辐射随纬度变化和地表性质分布的

第一章 大气

一、名词解释题：

1. 干洁大气：除去了水汽和各种悬浮的固体与液体微粒的纯净大气，称为干洁大气。

2. 下垫面：指与大气底部相接触的地球表面，或垫在空气层之下的界面。如地表面、海面及其它各种水面、植被表面等。

3. 气象要素：构成和反映大气状态的物理量和物理现象，称气象要素。主要包括气压、气温、湿度、风、云、能见度、降水、辐射、日照和各种天气现象等。 二、填空题：

(说明：在有底线的数字处填上适当内容)

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. 根据大气中 (9) 的铅直分布，可以把大气在铅直方向上分为五个层次。

7. 在对流层中，温度一般随高度升高而 (10) 。

8. 大气中对流层之上的一层称为 (11) 层，这一层上部气温随高度增高而 (12) 。

9. 根据大气中极光出现的最大高度作为判断大气上界的标准，大气顶约高 (13) 千米。

答案： (1)氮 (2)氧 (3)二氧化碳 (4)紫外线 (5)长波 (6)低 (7)低 (8)水汽 (9)温度 (10)降低 (11)平流 (12)升高 (13)1200 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

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不均匀性而产生的。 五、复习思考题：

1. 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？

2. 二氧化碳的日年化、年变化和长期变化的特点如何？为什么会有这样的变化？

3. 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？

4. 大气在铅直方向上分层的依据是什么？

5. 大气在铅直方向上可分为哪几层？其中最低的一层有什么特点？

6. 根据气体的状态方程，说明当一块空气的温度比同高度上周围空气温度高或低时，这块空气在铅直方向上的运动情况。

7. 根据状态方程，比较同温同压下干、湿空气密度的差异。

第二章 辐射

一、名词解释题：

1. 辐射：物体以发射电磁波或粒子的形成向外放射能量的方式。由辐射所传输的能量称为辐射能，有时把辐射能也简称为辐射。

2. 太阳高度角：太阳光线与地平面的交角。是决定地面太阳辐射通量密度的重要因素。在一天中，太阳高度角在日出日落时为0，正午时达最大值。

3. 太阳方位角：太阳光线在地平面上的投影与当地子午线的交角。以正南为0，从正南顺时钟向变化为正，逆时针向变化为负，如正东方为－90°，正西方为90°。 4. 可照时间：从日出到日落之间的时间。

5. 光照时间：可照时间与因大气散射作用而产生的曙暮光照射的时间之和。

6. 太阳常数：当地球距太阳为日地平均距离时，大气上界垂直于太阳光线平面上的太阳辐射能通量密度。其值为1367瓦?米-2 。

7. 大气质量数：太阳辐射在大气中通过的路径长度与大气铅直厚度的比值。

8. 直接辐射：以平行光线的形式直接投射到地面上的太阳辐射。

9. 总辐射：太阳直接辐射和散射辐射之和。 10. 光合有效辐射：绿色植物进行光合作用时，能被叶绿素吸收并参与光化学反应的太阳辐射光谱成分。 11. 大气逆辐射：大气每时每刻都在向各个方向放射长波辐射，投向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。

12 . 地面有效辐射：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差，即地面净损失的长波辐射。 13. 地面辐射差额：某时段内，地面吸收的总辐射与放出的有效辐射之差。 二、填空题：

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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. 当绝对温度升高一倍时，绝对黑体的总辐射能力将增大 (4) 倍。

5. 如果把太阳和地面都视为黑体，太阳表面绝对温度为6000K，地面温度为300K，则太阳表面的辐射通量密度是地表面的 (5) 倍。

6. 绝对黑体温度升高一倍时，其辐射能力最大值所对应的波长就变为原来的 (6) 。

7. 太阳赤纬在春秋分时为 (7) ，冬至时为 (8) 。 8. 上午8时的时角为 (9) ，下午15时的时角为 (10) 。 9. 武汉(30°N)在夏至、冬至和春秋分正午时的太阳高度角分别为 (11) ， (12) 和 (13) 。 10. 冬半年，在北半球随纬度的升高，正午的太阳高度角 (14) 。

11. 湖北省在立夏日太阳升起的方位是 (15) 。 12. 在六月份，北京的可照时间比武汉的 (16) 。 13. 在太阳直射北纬10°时，北半球纬度高于 (17) 的北极地区就出现极昼。

14. 由冬至到夏至，北半球可照时间逐渐 (18) 。 15. 光照时间延长，短日照植物的发育速度就会 (19) 。

16. 在干洁大气中，波长较短的辐射传播的距离比波长较长的辐射传播距离 (20) 。 17. 随着太阳高度的降低，太阳直接辐射中长波光的比 (21) 。

18. 地面温度越高，地面向外辐射的能量越 (22) 。 19. 地面有效辐射随空气湿度的增大而 (23) ，随地面与空气温度之差的增大而 (24) ，随风速的增大而 (25) 。 20. 地面吸收的太阳总辐射与地面有效辐射之差称为 (26) 。

答案： (1)瓦.米－2 ； (2)1； (3)绝对黑体； (4)15； (5)160000； (6)二分之一； (7)0°；(8)－23°27'； (9)－60°； (10)45°； (11)83°27'； (12)36°33'； 三、选择题：

(说明：在四个答案中，只能选一个正确答案填入空格内。)

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. 在大气中放射辐射能力最强的物质是________。 A. 氧； B. 臭氧；

C. 氮； D. 水汽、水滴和二氧化碳。 5. 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。

答案： 1. A； 2. B； 3. C； 4. D； 5. A。 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。

3. 时角表示太阳的方位,太阳在正西方时,时角为90°。 4. 北半球某一纬度出现极昼时，南半球同样的纬度上必然出现极夜。

5. 白天气温升高主要是因为空气吸收太阳辐射的缘故。

6. 光合有效辐射只是生理辐射的一部分。

7. 太阳直接辐射、散射辐射和大气逆辐射之和称为总辐射。

8. 地面辐射和大气辐射均为长波辐射。

9. 对太阳辐射吸收得很少的气体，对地面辐射也必然很少吸收。

10. 北半球热带地区辐射差额昼夜均为正值，所以气温较高。

答案： 1. 错； 2. 对； 3. 错； 4. 对； 5. 错； 6. 对； 7. 错； 8. 对； 9.错； 10. 错。 五、计算题

1. 任意时刻太阳高度角的计算

根据公式Sinh＝sinφsinδ＋cosφcosδcosω 大致分三步进行：

(1) 计算时角ω，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ω＝(t－12)×15°其中t为以小时为单位的时间；如以“弧度”为单位，则ω＝(t－12)×2π/24建议计算时以角度为单位。 (2) 计算sinh值(所需的δ值可从教材附表3中查到，考试时一般作为已知条件给出)。

(3) 求反正弦函数值h，即为所求太阳高度角。

例：计算武汉(30°N)在冬至日上午10时的太阳高度角。 解：上午10时：ω＝(t－12)×15°＝(10－12)×15°＝－30°

冬至日：δ=－23°27' 武汉纬度：φ=30°

∴sinh = sin30°sin(－23°27')＋cos30°cos(－23°27')cos(－30°)=0.48908 h=29°17'

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2. 正午太阳高度角的计算 根据公式：

h=90°－φ＋δ

进行计算；特别应注意当计算结果h>90°时，应取补角(即用180°－h作为太阳高度角)。 也可根据

h=90°－|φ－δ|

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，φ应取负值；在北半球为冬半年(秋分至春分)时，δ也取负值。

例 计算当太阳直射20°S时(约11月25日)在40°S的正午太阳高度角。

解：已知φ= －40°(在南半球) δ=－20° ∴h=90°－(－40°)+(－20°)=110° 计算结果大于90°，故取补角，

太阳高度角为：h=180°－110°=70° 也可用上述后一公式直接得

h=90°－|φ－δ| = 90°－|－40°－(－20°)|=70° 3. 计算可照时间 大致分三步：

(1) 根据公式： cosω0 = －tgφtgδ 计算cosω0 的值。 (2) 计算反余弦函数值ω0 ，得日出时角为－ω0 ，日落时角为+ω0

(3) 计算可照时间2ω0 /15°(其中ω0 必须以角度为单位)。

例 计算11月25日武汉的可照时间。

解：由附表3可查得δ=－20°，武汉纬度φ=30° cosω0 =－tgφtgδ=－tg30°tg(－20°)=0.210138 ω0 =77.87°

即：日出时角为－77.87°(相当于真太阳时6时49分)， 日落时角为77.87°(相当于真太阳时17时11分)。 ∴ 可照时间=2ω0/15°=2×77.87°/15°=10.38小时 4. 计算水平面上的太阳直接辐射通量密度 根据公式： Rsb=Rsc?am 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φ=40°N)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φ=40°,δ=－23°27'(冬至日)，ω=－30° sinh=sin40°sin(－23°27') + cos40°cos(－23°27') cos(－30°)=0.352825

m=1/sinh=1/0.352825=2.8343

∴Rsb=Rsc?am sinh=1367×0.82.8343×0.352825=256.25 (瓦?米-2 )

例2 计算武汉(φ为30°N)在夏至日正午时的太阳直接