氣象氣候?qū)W第三講第一課.

1、第二章 大氣的熱能和溫度第三節(jié) 大氣的增溫和冷卻第三節(jié) 大氣的增溫和冷卻 海陸增溫和冷卻的差異 空氣的增溫和冷卻 空氣溫度的個(gè)別和局地變化 大氣靜力穩(wěn)定度一、海陸增溫和冷卻的差異 同樣的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面也會(huì)因下墊面性質(zhì)的不同而溫度不同樣的太陽(yáng)輻射到達(dá)地面也會(huì)因下墊面性質(zhì)的不同而溫度不同，而大氣的熱源主要來(lái)自下墊面，所以下墊面的不同對(duì)大同，而大氣的熱源主要來(lái)自下墊面，所以下墊面的不同對(duì)大氣溫度有著深刻的影響。其中海洋與陸地的差異最大。氣溫度有著深刻的影響。其中海洋與陸地的差異最大。結(jié)論：結(jié)論：1、陸地受熱快，冷卻也快，所以海洋年最高氣溫和最低氣、陸地受熱快，冷卻也快，所以海洋年最高氣溫和最低氣溫

2、的出現(xiàn)比大陸延遲溫的出現(xiàn)比大陸延遲12個(gè)月，陸地是急性子，海洋是慢性子。個(gè)月，陸地是急性子，海洋是慢性子。2、陸地溫度升降變化大。海洋好像大氣熱量的存儲(chǔ)器和調(diào)節(jié)器，、陸地溫度升降變化大。海洋好像大氣熱量的存儲(chǔ)器和調(diào)節(jié)器，升溫和冷卻都較慢，且日較差和年較差都比陸地小。升溫和冷卻都較慢，且日較差和年較差都比陸地小。1、二者對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射不同、二者對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收和反射不同2、能量分布的厚度不同、能量分布的厚度不同4、水汽含量不同、水汽含量不同5、陸地比熱小于海洋比熱、陸地比熱小于海洋比熱 3、二者的導(dǎo)熱方式不同、二者的導(dǎo)熱方式不同二、空氣的增溫和冷卻空氣的溫度高低實(shí)質(zhì)是空氣分子運(yùn)動(dòng)快慢（內(nèi)

3、能）的表現(xiàn)，所空氣的溫度高低實(shí)質(zhì)是空氣分子運(yùn)動(dòng)快慢（內(nèi)能）的表現(xiàn)，所以空氣既可以通過(guò)與外部的能量交換而升高或降低溫度以空氣既可以通過(guò)與外部的能量交換而升高或降低溫度氣氣溫的非絕熱變化溫的非絕熱變化，也可以通過(guò)做功而變化，也可以通過(guò)做功而變化氣溫的絕熱變化氣溫的絕熱變化。氣塊（團(tuán)）氣塊（團(tuán)）垂直運(yùn)動(dòng)（絕熱變化）水平運(yùn)動(dòng)（非絕熱變化）熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能熱能在不同物熱能在不同物體之間傳遞體之間傳遞1、氣溫的非絕熱變化、氣溫的非絕熱變化（幾種與外界傳遞熱量的方式）（幾種與外界傳遞熱量的方式）傳導(dǎo)傳導(dǎo)輻射輻射對(duì)流對(duì)流湍流湍流蒸發(fā)蒸發(fā)凝結(jié)凝結(jié)2 2、氣溫的絕熱變化、氣溫的絕熱變化 當(dāng)某一氣團(tuán)

4、在與外界沒(méi)有任何熱量交換的情況下，做上升運(yùn)當(dāng)某一氣團(tuán)在與外界沒(méi)有任何熱量交換的情況下，做上升運(yùn)動(dòng)，如果該氣團(tuán)體積不變上升到某一處，則其內(nèi)部的壓強(qiáng)會(huì)比動(dòng)，如果該氣團(tuán)體積不變上升到某一處，則其內(nèi)部的壓強(qiáng)會(huì)比周?chē)髿獾囊?，氣團(tuán)為了與外界大氣相平衡，氣塊體積要膨周?chē)髿獾囊撸瑲鈭F(tuán)為了與外界大氣相平衡，氣塊體積要膨脹，在脹，在膨脹的過(guò)程中克服外界壓力而做功，氣團(tuán)做功所消耗的膨脹的過(guò)程中克服外界壓力而做功，氣團(tuán)做功所消耗的能量取自氣團(tuán)內(nèi)部，因此使氣塊溫度降低能量取自氣團(tuán)內(nèi)部，因此使氣塊溫度降低，以上過(guò)程稱(chēng)為氣溫，以上過(guò)程稱(chēng)為氣溫的的絕熱冷卻絕熱冷卻。 反之，氣團(tuán)作下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，若與外界沒(méi)有熱量交換的情況

5、下，反之，氣團(tuán)作下沉運(yùn)動(dòng)時(shí)，若與外界沒(méi)有熱量交換的情況下，由于外界氣壓比起團(tuán)內(nèi)部氣壓高，會(huì)壓縮氣塊使氣團(tuán)體積縮小，由于外界氣壓比起團(tuán)內(nèi)部氣壓高，會(huì)壓縮氣塊使氣團(tuán)體積縮小，同時(shí)同時(shí)氣團(tuán)內(nèi)氣體被壓縮做功，內(nèi)能增加，溫度上升氣團(tuán)內(nèi)氣體被壓縮做功，內(nèi)能增加，溫度上升，這種現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為稱(chēng)為絕熱增溫絕熱增溫。干絕熱和濕絕熱過(guò)程 干絕熱過(guò)程：空氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有與外界發(fā)生熱量并且其中水分的狀態(tài)沒(méi)有發(fā)生變化，即，沒(méi)有發(fā)生蒸發(fā)或者凝結(jié)。 濕絕熱過(guò)程：空氣運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有與外界發(fā)生熱量交換，但其中水分的狀態(tài)發(fā)生了改變，即，有一部分水蒸氣發(fā)生凝結(jié)或者有液態(tài)水蒸發(fā)成水蒸氣。PP-PP+PP+p絕熱冷卻絕熱增溫氣溫的

6、絕熱變化干絕熱方程（泊松方程）：干絕熱方程（泊松方程）：286. 000)(PPTTP干絕熱過(guò)程2、濕絕熱變化、濕絕熱變化濕絕熱變化過(guò)程：當(dāng)飽和濕空氣在做絕熱上升（或下沉?xí)r）濕絕熱變化過(guò)程：當(dāng)飽和濕空氣在做絕熱上升（或下沉?xí)r）溫度受到兩方面的影響溫度受到兩方面的影響 (1)氣團(tuán)中的干空氣上升體積膨脹降溫，也是每上升氣團(tuán)中的干空氣上升體積膨脹降溫，也是每上升100米溫米溫度降低度降低1C。（2）水汽既已是飽和，它會(huì)因?yàn)樯仙鋮s而發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)）水汽既已是飽和，它會(huì)因?yàn)樯仙鋮s而發(fā)生凝結(jié)，凝結(jié)就要放熱，所以放出的熱量又使溫度有所回升。所以可以推就要放熱，所以放出的熱量又使溫度有所回升。所以可以推論

7、，因?yàn)橛心Y(jié)放出熱量的補(bǔ)給，降溫要小于干絕熱過(guò)程。論，因?yàn)橛心Y(jié)放出熱量的補(bǔ)給，降溫要小于干絕熱過(guò)程。這整個(gè)過(guò)程就是大氣溫度的濕絕熱變化。這整個(gè)過(guò)程就是大氣溫度的濕絕熱變化。三、空氣溫度的個(gè)別和局地變化 空氣溫度的個(gè)別變化和局地變化是描述空氣溫度變化的兩種方法。 空氣溫度的個(gè)別變化是在某一團(tuán)空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)，追蹤其溫度變化的情況，以此來(lái)描述空氣溫度發(fā)生的改變。 空氣溫度的局地變化指的是在不同氣流經(jīng)過(guò)時(shí)，某一固定地點(diǎn)溫度的變化情況。空氣溫度的個(gè)別變化T1T2T4T3T5時(shí)間t溫度TT1T2T3T4T5空氣溫度的局地變化A地T1T2顯然，空氣溫度的局地變化更容易測(cè)量。四、大氣的穩(wěn)定度 許多天氣現(xiàn)象的發(fā)生

8、都和大氣穩(wěn)定度有密切關(guān)系，許多天氣現(xiàn)象的發(fā)生都和大氣穩(wěn)定度有密切關(guān)系，大氣穩(wěn)定度是指氣塊受到任意方向的擾動(dòng)后返回或大氣穩(wěn)定度是指氣塊受到任意方向的擾動(dòng)后返回或遠(yuǎn)離平衡位置的趨勢(shì)和程度。也即表示空氣是否安遠(yuǎn)離平衡位置的趨勢(shì)和程度。也即表示空氣是否安于原來(lái)的層次，是否易于發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)（對(duì)流）。于原來(lái)的層次，是否易于發(fā)生垂直運(yùn)動(dòng)（對(duì)流）。如果容易就不穩(wěn)定，不容易就穩(wěn)定。如果容易就不穩(wěn)定，不容易就穩(wěn)定。第四節(jié) 大氣溫度隨時(shí)間的變化 氣溫的周期性變化 氣溫的非周期性變化一、氣溫的周期性變化 氣溫的日變化 氣溫的年變化1.1 氣溫的日變化太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射地面溫度地面溫度大氣（溫度）大氣（溫度） 短波短波長(zhǎng)

9、波長(zhǎng)波最大值最大值12點(diǎn)點(diǎn)13點(diǎn)點(diǎn)1415點(diǎn)點(diǎn)原因原因太陽(yáng)高度角最大太陽(yáng)高度角最大12點(diǎn)之后地面熱量點(diǎn)之后地面熱量仍然得大于失，溫仍然得大于失，溫度還要上升一段時(shí)度還要上升一段時(shí)間間大氣接收地大氣接收地面輻射需要面輻射需要一個(gè)過(guò)程而一個(gè)過(guò)程而不是瞬間不是瞬間（1）、最高氣溫）、最高氣溫（2）最低氣溫）最低氣溫次日日出前次日日出前，大地不停地向外界散失熱量而沒(méi)有接收任何太陽(yáng)輻，大地不停地向外界散失熱量而沒(méi)有接收任何太陽(yáng)輻射，所以地面溫度最低，大氣溫度也達(dá)到了一天當(dāng)中的最低值。射，所以地面溫度最低，大氣溫度也達(dá)到了一天當(dāng)中的最低值。日較差日較差：一天中最高溫與最低溫的差值。其變化規(guī)律為：一天中最高

10、溫與最低溫的差值。其變化規(guī)律為：緯度緯度：低緯大于高緯，從副熱帶向兩極遞減：低緯大于高緯，從副熱帶向兩極遞減？低緯低緯 正午太陽(yáng)高度角大正午太陽(yáng)高度角大 接受的太陽(yáng)輻射多接受的太陽(yáng)輻射多 最高溫高最高溫高 夜間放出的也多夜間放出的也多 差值大差值大高緯高緯 正午太陽(yáng)高度角小正午太陽(yáng)高度角小 接受的太陽(yáng)輻射少接受的太陽(yáng)輻射少 最高溫低最高溫低 夜間放出的也少夜間放出的也少 差值小差值小季節(jié)季節(jié)：夏季大于冬季：夏季大于冬季？地表性質(zhì)地表性質(zhì)：陸地大于海洋；山谷、河川、盆地大于山峰、凸地形：陸地大于海洋；山谷、河川、盆地大于山峰、凸地形云量云量：晴天大于陰天：晴天大于陰天1.2 氣溫的年變化 就北半

11、球而言，太陽(yáng)輻射最強(qiáng)和最弱的月份分別是夏至就北半球而言，太陽(yáng)輻射最強(qiáng)和最弱的月份分別是夏至（6.22）和冬至（）和冬至（12.22），由于地面儲(chǔ)存熱量，并把熱），由于地面儲(chǔ)存熱量，并把熱量傳給大氣需要一個(gè)過(guò)程，所以氣溫最高和最低值出現(xiàn)的量傳給大氣需要一個(gè)過(guò)程，所以氣溫最高和最低值出現(xiàn)的時(shí)間要落后時(shí)間要落后12個(gè)月。個(gè)月。 年較差年較差：一年中月平均溫最高值與最低值之差。：一年中月平均溫最高值與最低值之差。 變化規(guī)律：變化規(guī)律： 緯度緯度：隨著緯度的增加而增大：隨著緯度的增加而增大 在赤道地區(qū)太陽(yáng)高度角終年相差不大，最冷月和最在赤道地區(qū)太陽(yáng)高度角終年相差不大，最冷月和最熱月熱熱月熱 量收支差別不

12、明顯所以氣溫年較差較小量收支差別不明顯所以氣溫年較差較小 。 在高緯地區(qū)夏季太陽(yáng)直射北回歸線與冬季太陽(yáng)直射在高緯地區(qū)夏季太陽(yáng)直射北回歸線與冬季太陽(yáng)直射南回歸南回歸 線時(shí)的太陽(yáng)高度角相差極大，所以年溫差也較大。線時(shí)的太陽(yáng)高度角相差極大，所以年溫差也較大。 海陸海陸：陸地大于海洋（：陸地大于海洋（1、7月月 2、8月）月）第五節(jié) 大氣溫度的空間分布 氣溫的水平分布 對(duì)流層中氣溫的垂直分布一、氣溫的水平分布一、氣溫的水平分布等溫線圖：把水平空間上，溫度相同的各點(diǎn)用平滑的曲線等溫線圖：把水平空間上，溫度相同的各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)。連接起來(lái)。影響溫度的因素有影響溫度的因素有緯度、海陸、緯度、海陸、海

13、拔高度海拔高度，但是一般的等，但是一般的等溫線圖中常溫線圖中常把不同海拔高度處的溫度統(tǒng)一換算到海平面的把不同海拔高度處的溫度統(tǒng)一換算到海平面的溫度溫度。這樣就在等溫線圖中突出地表現(xiàn)。這樣就在等溫線圖中突出地表現(xiàn)緯度緯度和和海陸海陸對(duì)溫對(duì)溫度的影響。度的影響。相鄰兩條曲線之間的差值相相鄰兩條曲線之間的差值相同，都等于同，都等于2C 。等溫線稀疏說(shuō)明氣溫變化等溫線稀疏說(shuō)明氣溫變化等溫線稠密說(shuō)明氣溫變化等溫線稠密說(shuō)明氣溫變化8C10C12C北半球北半球1月份海平面氣溫分布圖（理想）月份海平面氣溫分布圖（理想）02468無(wú)海陸差異的等溫線圖無(wú)海陸差異的等溫線圖只突出的反映了太陽(yáng)輻射隨只突出的反映了太陽(yáng)

14、輻射隨緯度緯度在地球表面分布的差異在地球表面分布的差異02468A B C1月份大陸是冷源，海洋是熱源月份大陸是冷源，海洋是熱源圖圖2.33 世界海平面世界海平面1月氣溫分布月氣溫分布海陸熱力差異使得同緯度本該是直線的等溫線變形為曲海陸熱力差異使得同緯度本該是直線的等溫線變形為曲線，并且海陸溫差越大曲線的彎曲越大。右第線，并且海陸溫差越大曲線的彎曲越大。右第3圖中往往圖中往往是寒、暖流經(jīng)過(guò)的地方。是寒、暖流經(jīng)過(guò)的地方。陸陸 海海42A B T(B)-T(A)=2CA B2468T(B)-T(A)=9-2=7C陸陸 海海02468特點(diǎn)：特點(diǎn)：1、一月份等溫線圖低緯溫度高，從低緯向、一月份等溫線圖

15、低緯溫度高，從低緯向兩極遞減的大趨勢(shì)。兩極遞減的大趨勢(shì)。2、熱帶以外的區(qū)域，大陸上等溫線向、熱帶以外的區(qū)域，大陸上等溫線向南凸出，表示北半球大陸的的溫度低南凸出，表示北半球大陸的的溫度低于海洋，這是由于海陸熱力差異造成于海洋，這是由于海陸熱力差異造成的，彎曲劇烈的地方往往是暖流經(jīng)過(guò)的，彎曲劇烈的地方往往是暖流經(jīng)過(guò)的地方，如：黑潮和墨西哥暖流。的地方，如：黑潮和墨西哥暖流。3、北半球冬季氣溫最低值出現(xiàn)在高緯度、北半球冬季氣溫最低值出現(xiàn)在高緯度大陸內(nèi)部和格陵蘭地區(qū)，西伯利亞的維爾大陸內(nèi)部和格陵蘭地區(qū)，西伯利亞的維爾霍揚(yáng)斯克霍揚(yáng)斯克-69.8 C；奧伊米亞康；奧伊米亞康-73 C陸陸 海海特點(diǎn)特點(diǎn)1

16、、7月份等溫線圖從低緯度向兩極遞減。月份等溫線圖從低緯度向兩極遞減。3、近赤道地區(qū)有一個(gè)高溫帶，月平均、近赤道地區(qū)有一個(gè)高溫帶，月平均溫度在冬夏都高于溫度在冬夏都高于25C，稱(chēng)為熱赤道。，稱(chēng)為熱赤道。熱赤道的位置隨太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)而變熱赤道的位置隨太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)而變化，冬季在化，冬季在510N，夏季在，夏季在20N，因，因此世界上最熱的地方不在赤道，而在此世界上最熱的地方不在赤道，而在2030N撒哈拉大沙漠的內(nèi)部，曾出撒哈拉大沙漠的內(nèi)部，曾出現(xiàn)現(xiàn)40C以上的高溫。以上的高溫。2、7月北半球等溫線在大陸凸向高緯，月北半球等溫線在大陸凸向高緯，海洋凸向赤道海洋凸向赤道二、對(duì)流層中氣溫的垂直分布二

17、、對(duì)流層中氣溫的垂直分布 逆溫：氣溫隨高度的增加而升高的現(xiàn)象逆溫：氣溫隨高度的增加而升高的現(xiàn)象一般情況下，對(duì)流層中氣溫隨高度的增加而降低。一般情況下，對(duì)流層中氣溫隨高度的增加而降低。逆溫逆溫輻射逆溫輻射逆溫平流逆溫平流逆溫湍流逆溫湍流逆溫下沉逆溫下沉逆溫鋒面逆溫鋒面逆溫第一節(jié)第一節(jié) 太陽(yáng)輻射太陽(yáng)輻射（一）什么是輻射（一）什么是輻射一、輻射的基本知識(shí)一、輻射的基本知識(shí)二、太陽(yáng)輻射二、太陽(yáng)輻射（三）輻射差額（三）輻射差額（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（一）太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減（二）太陽(yáng)輻射在大氣中的衰減（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（三）到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（四）地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射（二）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射第二節(jié)第二節(jié) 地面和大氣的輻射地面和大氣的輻射一、地面和大氣的輻射一、地面和大氣的輻射1、都是長(zhǎng)波輻射、都是長(zhǎng)波輻射2、大氣對(duì)長(zhǎng)波輻、大氣對(duì)長(zhǎng)波輻射的吸收射的吸收3、大氣逆輻射、大氣逆輻射4、大氣對(duì)地面的、大氣對(duì)地面的保溫作用保溫作用二、地面的有效輻射二、地面的有效輻射三、地面的輻射差額（正）三、地面的輻射差額（正） 大氣的輻射差額（負(fù)）大氣的輻射差額（負(fù)）地地氣系統(tǒng)的輻射差