大气科学概论知识梳理（大气的基本知识）
一、地球大气成分由三个部分组成
① 干洁大气（即干空气）Clean Air【没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气】 ② 水汽（滴） Moisture
③ 悬浮在大气中的固液态杂质 Impurity 二、低层大气的各种主要成分 ① 氮气（N2)：
存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。
作用：是有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原料。
② 氧气（O2）：
是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体； 积极参加大气中的许多化学过程；
对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。
③ 臭氧（O3）： 时空变化：
最大值出现在春季，最小值出现在夏季。 空间变化： 水平：由赤道向两极增加。
垂直：55～60km，含量极少。
20～25km，达最大值，形成臭氧层； 12～15km以上，含量增加特别显著； 从10km向上，逐渐增加； 近地面，含量很少； 臭氧的作用：
a. 对紫外线有着极其重要的调控制作用。 b. 对高层大气有明显的增
温作用。
④ 二氧化碳（CO2) 空间变化：
水平：城市大于农村； 垂直：0～20km，含 量最高；20km 以上，含量显 著减少。
作用：
a. 绿色植物进行光合作用
不可缺少的原料。 b. 强烈吸收长波辐射（地面
辐射、大气辐射），使地面保持较高的温度，产生“温室效应”。
三、水汽
① 来源：主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾。
② 时空变化：
时间：夏季多于冬季
空间：一般低纬多于高纬，下层多于上层。
③ 作用：
a. 在天气气候变化中扮演了重要角色。
b. 能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放出长波辐射，对大气起着“温室效应”。
四、大气中的杂质
在大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和大气污染物质两大部分）。 气溶胶的作用：
① 吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地面的太阳辐射； ② 缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而失去的热量； ③ 降低大气透明度，影响大气能见度；
④ 充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有重要意义。 五、气温、
① 定义：表示大气冷热程度的物理量，反映一定条件下空气分子平均动能大小。 通常指距地面1.5m高处百叶箱中的空气温度。
② 单位：摄氏度（℃）温标；绝对温标，以K表示；华氏温标：℉，水的沸点为212℉ ③ 单位换算：
④ 百叶箱的设置条件： 1.全为白色
2.四周全为百叶 3.离地面1.5m
4.窗扇向北（因为太阳东升西落，以避免开窗时温度计受到阳光直接照射，使得温度计的读数失真）
六、气压
a. 定义：单位面积上所承受到的整个空气柱的质量——大气的压强。实质：气压的大小决定于整个空气 柱质量的多少。 b. 标准大气压：在纬度为450℃时，所测得的水银柱高高为760mm的大气压强， 为一个标准大气压（1atm＝1013.25Pa）。 c. 单位：1Pa=1N/m2，mb—毫巴，Pa—帕斯卡
1mb=100Pa=1hPa（百帕）；
1atm＝101325Pa＝1013.25mb=760mmHg d. 气压的垂直分布
由于大气层的厚度随高度的增高而变薄，空气密度也随高度增高而迅速减小，所以，气压随高度增高 而急剧减小。
大气总质量：由于地表大气平均压力为1个大气压，相当于每cm2地球表面包围103g空气。地球总表 面积为5.1×108km2，故大气总质量约为5.2×1015吨(5.2×1021g)，相当于地球总质量的 10-6倍（百万分之0.86）。 七、湿度
1、定义：表示大气中水汽量多少的物理量称大气湿度。
2、意义：大气湿度状况直接影响了云、雾、降水等天气现象的形成。 3、湿度的表示方法
水汽压(e)及饱和水汽压(E)：
水汽压（e）：水汽和其它气体一样也有压力，大气中水汽产生的那一部分压力。 单位：hPa(百帕)
饱和水汽压(E)：温度一定，单位体积空气中的水汽含量是有一定限度，空气达到 此限度时为饱和湿空气，饱和湿空气中的水汽所产生的那部分 压力，即最大水汽压。
相对湿度（f）：表示空气中的实有水汽压（e）与同温度下饱和水气压（E）的百分比。 f=e/E *100%
意义：直接反映了空气距离饱和的程度。f 越大，越接近饱和，
当达到f =100%时，空气就达饱和状态，此时水汽就要开始凝结。
饱和差（d）：在一定温度下，饱和水汽压（E）与实际空气水汽压（e）之差。即：d=E-e 意义：d越大，越不饱和； d=0，空气达饱和状态；
d ＞0，说明不饱和；d＜0，过饱和。
比湿（q）：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量（水汽质量加上干空气质量）的比
值，q=m水/(m干+ m水)，其单位是g/g。
水汽混合比（γ/S）：相对湿一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值称水汽混合比。 S=m水/m干，其单位是g/g。
露点（Td）：在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度。
意义：气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量越多，露点 越高，所以露点也是反映空气中水汽含量多少的物理量。在实际大气中，空 气常处于不饱和状态，此时露点要比气温低，即露点温度差（Td-T）＜0。 当Td=T时，空气饱和；
当Td-T＜0时，空气不饱和； 当Td-T≥0，空气过饱和。