气象与气候学

这是一篇关于气象与气候学的思维导图，主要内容包括大气热学、大气水分、大气运动、天气系统、气候形成、气候带和气候类型等

气象学与气候学

• 大气结构
  • 对流层
    • 约占大气圈质量的75%，气温从下向上是降温的，含不均匀水蒸气、尘埃导致风、霜、雾等天气。
  • 平流层
    • 约占大气圈质量的25%，气温从下向上是升温的，飞机在此层飞行不易颠簸，无天气现象。
  • 中间层
    • 从下向上是升温的，存在电离层。
  • 暖层
    • 从下向上迅速升温，存在多层电离层。
  • 散逸层
    • 物质多以原子、离子状态存在。
• 有关大气的物理性状
  • 气象
    • 宏观上讲，大气冷热程度的物理量；微观上将，一定容积一定质量的空气中，温度的高低只与气体分子运动的平均动能有关。
    • 单位：摄氏度、开氏温度、华氏温度。
    • 观测方法：离地面1.5米处，百叶箱，四面通风。
    • 测量仪器：玻璃温度计、金属温度计。
  • 气压
    • 静止大气中任意高度上的气压值等于其单位面积上所承受的大气柱的重量。
    • 单位：水银柱的高度、大气压；
    • 测量：液体气压表和固体气压表。
  • 湿度
    • 表示大气中水汽量多少的物理量
    • 水汽压（e）和饱和水汽压（E）
      • 概念
        • 大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压
        • 大气压力是大气中各种气体压力的总和
        • 水汽和其他气体一样也有压力
      • 饱和空气
        • 温度一定情况下，单位体积空气中的水汽量有一定限度，如果水汽含量达到此限度，空气就饱和。
      • 饱和空气中的水汽压称为饱和水气压（E），超过限度，水汽就要凝结。
    • 饱和差
      • 一定温度下，饱和水汽压与实际水汽压之差，d=E-e
    • 比湿
      • 水汽质量与空气总质量比值
    • 水汽混合比
      • 水汽质量与干空气质量之比
    • 露点温度
      • 在空气中水汽含量不变，气压一定条件下，使空气冷却达到饱和时的温度。
  • 降水
  • 风
  • 云量
  • 能见度
• 太阳辐射
  • 概念
    • 辐射光谱曲线
    • 辐射光谱
    • E与I的关系
      • 平行光辐射情况下，I=E/cos0为辐射体表面的法向与选定方向间的夹角。
    • 吸收、反射和透射：
      • 设透射到物体上的总辐射能为Qo，被吸收的为Q，被反射的为Q，透过的为Qd，则 Qa+ Qr+Qd=Qo 两边同除以Qo，得 0a+0+20=1 G. GI a+r+d=1物体不透明：a+r=1
    • 辐射与辐射能
      • 辐射能
        • 通过辐射传播的能量，称为辐射能，也简称为辐射。 电磁波的波长范围：10-10μm~103m
      • 辐射
        • 自然界中的一切物体都以电磁波的方式向四周放射能量，这种传播能量的方式称为辐射。
        • 特点：辐射透过空间并不需要媒介物质，真空中也可以进行能量的传输；横波形式传输。
    • 辐射通量密度(E，单位：W/m2)
      • 单位时间内通过牛业面积的辐射能量。
      • 入射辐射通量密度：投射来的辐射 放射辐射通量密度(辐射出射度)：物体射出的辐射辐射强度
  • 三大定律
    • 基尔霍夫定律
      • 结论：1.一定波长、一定温度下，物体吸收率等于放射率2.一定波长、一定温度下，物体放射强度比吸收率与物体性质无关
    • 斯蒂芬-玻耳兹曼定律
      • 物体的放射能力随温度和波长而改变
      • 随着温度的升高，黑体对各 800波长的放射能力都相应的增强，辐射通量密度也随温度增大。
      • 黑体的总放射能力与绝对温度的四次方成正比。
    • 维恩位移定律
      • 黑体单色辐射强度极大值对应的波长入m与绝对温度成 反比。
      • 物体的温度越高，其单色辐射极大值所对应的波长越短。
• 1.物体的吸收率、反射率和透射率大小随着辐射波长物体性质而改变，称为物体对辐射的吸收、反射和透射的选择性。 2.黑体：完全吸收外来辐射而无任何反射的物体，其吸收率a=1。太阳可以看做黑体。 3.黑体辐射强度仅与温度和波长有关，与物体性质无关。只要找到与其温度相等的黑体，任何物体在某波长上的辐射能力理论上都可计算模拟。
• 水汽含量多，露点温度越高
• 饱和水气压随温度的升高而增大