第一章

1、地球是目前所知太阳系中唯一有生命演化和高度文明的行星，它具有什么独特条件？它的大气演化有什么特点？

地球的独特环境：

（1）离太阳距离适中，大部分水以液态存在；

（2）质量适中，形成适宜的大气圈、海洋陆地等；

（3）绕太阳近圆轨道、地轴倾斜、自转速度适中。

它的大气演化有什么特点：

（1）原始大气由氢、氦和氢的化合物如甲烷和氨组成。初期地球炽热的地表，使这些气体获得较高能量，他 们大多从地球逃逸。

（2）地球和小行星的剧烈碰撞产生高温，使地球内部的水汽、氧和二氧化碳等释放出来，并被地球所吸引。第二代大气组成约：80%的水汽、10%的二氧化碳、以及氮气等。

（3）水:水汽—云—降水—河、湖和海洋.彗星碰撞：来自彗星撞木星的启示.二氧化碳:溶入海洋成石灰石等;植物光合作用。氧气:水汽分解成氢和氧;植物生物的出现使氧气量加快.氮气:动植物代谢过程中排出的蛋白质分解产生.这样逐渐形成了第三代大气即现代大气。

2 现代大气的组成成分中，哪些成分对大气热力过程起作用？哪些对大气化学、云、降水和大气辐射起作用？最丰富的4种成分是哪些？哪种变化最大，它为什么重要？

共存的水的三种相态（水汽、水粒、冰粒）——云雾对大气热力过程相当重要。

固态或液态之其他小颗粒子——气溶胶，对大气化学、云、降水和大气辐射较重要，但对于大气热力过程可以被忽略。

现在地球大气中的4种主要成分：氮气、氧气、水、氩气。

水汽在空气中变化幅度很大。

大气中因为水汽的作用，不仅可成云致雨，而且在过程中，从汽态到液态水或固态冰时，释放热量(潜热),另外水汽是温室气体,强烈吸收地球放射能量的一部分（类似温室的玻璃一

样，阻止了里面热量出去和外面空气混合），在维持地球能量平衡方面起了重要作用。

第二章

1、大气温室和农业生产中的温室（花房）有什么不同？

一些气体能够选择吸收和放射热红外辐射式大气的特性，称为大气效应，也称为温室效应。这些气体称为温室气体，是因为温室上的玻璃几乎与大气类似，但实质不同。真正的温室效应，即花房效应，主要是由于温室顶上的玻璃或塑料薄膜罩子阻止了内外空气的交换，从而达到了保温的效果。而温室气体是将部分吸收的辐射放出返还给地表，由此，地表的温度要比辐射平衡温度高。

2、请找寻有关预防霜冻有哪些方法？原理是什么？

覆盖、加热炉、风机、灌溉、喷洒。

覆盖法：用草帘、席子、草灰、或土覆盖，可使地面热量不易散失。

加热法　用燃料在地面燃烧，直接加热空气，防止霜冻发生。

风机：当出现辐射霜冻时，常出现暖空气在上空而冷空气靠近地面的逆温现象使用鼓风机吹风，使上下空气混合，下层气温升高，从而能保护作物不受霜害。

灌溉：灌水后土壤中的水份含量高，相对气体就少，土壤热容量大，土壤升、降温幅度小，发生霜冻后危害小。

喷洒法：在有霜的夜晚，对作物洒水，水滴在飞行中就会冷却，在附着的瞬间变成冰。由于不断有水滴附着，就会产生大量的热量，其中一部分热量用于作物体的保温，使作物体温维持在危险温度以内，这就是喷洒法防霜的原理。  

第三章

1、从很冷的室外进入温暖的室内时，眼镜上会出现凝结现象。为什么从温暖室内到很冷的室外，眼镜上却没有凝结？

很冷的室外，温度很低且水汽含量小，进入温暖的室内，水汽含量较多，而眼镜周围温度较低，露点较低，饱和水气压低，相对湿度大，水汽含量大于露点于是凝结成小水珠，。而反过来，从温暖的室内到很冷的室外，由于室外的水汽含量少，而且眼镜周围温度较高，露点较高，饱和水气压大，相对湿度小，水汽的含量达不到露点，所以眼镜周围不很出现凝结现象。

2、形成露和霜的天气条件有哪些？ 为什么？

露的形成天气条件：晴朗少风湿度大的夜间，地表温度在0摄氏度以上。

原因：水汽在地面及近地面物体上冷却凝结而成可见的小水珠，形成露。

霜的形成天气条件：在形成露的基础上，温度降到霜点。

原因：（1）当温度降至霜点时，水汽直接凝华生成白色松脆的冰晶，形成白霜（2）空气非常干，温度降低达不到霜点，没有可见的霜出现，形成黑霜。

第四章

1、举出每属云的两个显著特征？

卷云：丝缕状结构；云体白色无暗影。

卷积云：由似鳞片的细小云块组成。白色无暗影。

卷层云：白色透明的云幕，日月轮廓分明，地物有影，常有晕环。

高层云：带有条纹或纤缕结构的云幕，颜色灰白或灰(蓝)色。可看到昏暗不清的日月轮廓或看不到日月。云层各部分明暗程度不同，云底没有显著的起伏。

高积云：云块较小，轮廓分明。成群、成行、成波状排列。大多数云块的视角宽度在1到5度。薄的云块呈白色，厚的云块呈暗灰色。

层积云：云块个体都相当大，成群排列，其视角多数大于5度；云层常呈灰色、灰白色，常有若干部分比较阴暗。

积云：垂直向上发展的，顶部呈圆弧形或圆弧形重叠凸起，而底部几乎是水平的云块。 云体边界分明。

积雨云：云体庞大。云顶常呈铁砧状或马鬃状。云底阴暗混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构。

雨层云：厚而均匀的降水云层，完全遮蔽日月，呈暗灰色，布满全天，常有连续性降水。云底会形成雪（雨）旛，云底显得混乱。

层云：云底低而均匀的云层，象雾， 但不接地，呈灰色或灰白色。

2、如何区分浓积云和积雨云，高积云和层积云，厚卷层云和薄高层云，卷层云和卷积云？

（1）成花椰菜状，在阳光下边缘白而明亮，而积雨云云顶常呈铁砧状或马鬃状。云底阴暗混乱，起伏明显，有时呈悬球状结构

（2）高积云由白色或暗灰色块状或片状的小个体组成，有时呈波状或带状排列。日华或月华是我们识别高积云的一个重要线索，大多数云块的视角宽度在1到5度。而层积云是介于层状云和积状云之间的一种云，由较大的块状，其视角多数大于5度，片状或条状云块组成，结构不大均匀，常成群出现，不像晴天出现的三三两两的积云。

（3）高卷层云为白色透明的云幕，日月轮廓分明，地物有影，常有晕环。

而薄高层云只能看到昏暗不清的日月轮廓或看不到日月。带有条纹或纤缕结构的云幕，颜色灰白或灰(蓝)色。

（4）卷层云常呈薄纱状的云幕，覆盖整个天空。透过云幕，可以清楚地看到日月，地物有影，云中冰晶可产生日晕，月晕和假日等光学现象。

而卷积云是圆形细小，白色隆起的云块，常排列成行或成群，当成行时，很像轻风吹过水面所引起的小波纹也极像鱼鳞一样，故有“鱼鳞天”的说法。

第五章

1、在夏日陆地上乌云的日子，请定性描述一下从日出后24小时内地面附近大气稳定度变化？

因为温度的日变化，在一天中大气稳定度是变化的。早晨，因夜间辐射导致的逆温，烟霾靠近地面，大气是稳定层结。太阳出来后，地面开始吸收太阳辐射，低层大气温度逐渐升高，这样低层变得不稳定。温度继续升高，当达到一天中最热的时候，地面附近大气最不稳定。之后，地表温度开始降低，大气开始趋于稳定，进入夜间，由于夜间辐射导致逆温，大气处于稳定状态。

2、画图说明飞机尾迹云的形成原因？

飞机的尾迹云是空气水平混合凝结成云，属于混合成云，是温度和湿度不同的未饱和空气发生混合混合后在一定条件下可达到饱和而形成云（原理如下图所示）。具体说明：飞机在200hPa高度飞行,其喷出的尾气温度高达600K,尾气中的水汽压约为4hPa,这种尾气与低于-47C的干冷环境空气混合，就会发生饱和形成凝结尾迹云。

第六章

1、什么叫溶质效应和冰晶效应？

溶质效应：因为环境中吸湿性凝结核的存在$即使相对湿度小于100%，这些核也能吸收水汽发生凝结成为溶液滴。这些核则溶解成为离子，这些溶液中的离子对水分子有吸附力，因此降低了溶液滴的平衡水汽压，这个作用称为溶质效应。

冰晶效应：因为分子逃离液态水表面比冰面容易，因此液滴需要更多的水汽维持饱和。所以，在同一低于冰点的温度下，水面饱和水汽压比冰面饱和水汽压要高。这种差异导致水汽从水滴到冰晶的转移，液滴的水汽压减小而与环境不再平衡，于是蒸发加快，水汽不断在冰晶上凝华，冰晶快速长大，这种现象叫做冰晶效应。

2、说明暖云和冷云的降水机制？

①在暖云中,云滴增大成长为雨滴最后形成降雨,过程分为（1）液滴的曲率效应和溶质效应（2）凝结增长（3）碰并过程。凝结增长过程中，水汽分子在空气中随机运动，并向水汽含量少的方向扩散，在过饱和环境中，溶液滴从邻近环境中不断凝结吸收水汽，液滴不断变大。在重力作用下，粒子的下落速度不断增加，不同的粒子速度不同，一些就会发生碰撞，大滴在下落路上与小滴碰撞后合为一体。这些碰并后的粒子更重，下落也越快，因此也碰并更多的粒子，这种碰并过程会导致雨滴快速增大形成降雨。

②冷云产生降水的主要过程分为3步（1）核化作用产生冰核（2）借助冰水转化过程，由凝华作用产生较大的冰晶粒子（3）然后再由结凇,撞冻-作用和聚合作用产生固态降水。在冷云中，水滴粘在冰核上并冻结，可形成凝华核、凝结冻结核，因冰晶效应，冰晶可一直长大到克服上升气流而下降形成降水。软雹（雪丸）的冰物质在下落时与水滴的撞击和较冷的云中的冰晶间的相碰会裂成小冰晶，再与上百的过冷水滴接触冻结，这两种链式反应过程产生了更多的冰晶。冰晶下落时，可彼此碰撞粘贴，最终可形成雪花，如果雪花在落地前融化，就成为雨滴。

第七章

1、把白贝罗定律应用于南半球，如何叙述？

如果背对地面风，逆时针转30°，低压在右，高压在左。

2、说明气温差异能产生气压梯度，并最终形成风。

对于一个水平气压系统，当它的温度分布在水平方向发生变化时，就可以导致它的气压分布也在水平方向发生变化，从而引起气压系统随高度的改变，气压不同则出现了从高压到低压方向的气压梯度，气压梯度力的作用使空气从高压流向低压。在水平方向，高空暖空气就流向冷空气，从而也导致暖空气中地表气压下降，同时冷空气中地面气压升高。在地面也形成了从冷空气到暖空气的气压梯度了，空气也出现水平流动，形成了风。

第八章

1、热力环流是如何形成的？哪些天气系统属于热力环流？

因为热力差异，会造成高空气压梯度，而地面气压梯度则相反，因此造成了从热区吹向冷区的高空风，从冷区吹向暖区的地面风，如果考虑热的地方气流上升，冷的地方气流下沉，这样就组成了一个环流圈$称为热力环流。

许多地域性的风（局地环流）是热力环流，例如海陆风、山谷风等。

2、什么是焚风？其产生的原因有哪些？

焚风是指气流过山以后形成的干而暖的地方性风。

产生原因：其一，有降水时，潜热释放提供过山气流热能而使气温剧升。

其二，无降水时，空气自上层而来，经绝热压缩气温升高所致。

第九章

1、根据什么来识别锋？各类锋面的天气状况如何？

①可根据下列特点在地面天气图上确定锋：

（1）在相对短距离内温度有突变；

（2）由露点温度表征的空气水汽含量的变化；

（3）风向的变化；

（4）气压分布和气压变化；

（5）云和降水特征。

②静止锋的天气：沿锋天气晴朗或部分有云。如果两气团干，则无降水。当暖湿气团在冷空气上面时，在广大区域会有大范围的云系和降水。

 

冷锋的天气：锋前进方向的前端，有锋里的积状云被高空风吹而延伸出的卷层云和卷云；在锋面附近，因暖空气上升剧烈形成积状云如高积云和积雨云等，积雨云会产生暴雨和强风，锋面气温骤降。在锋后，空气干冷，天气变晴，只有表示晴好天气的少量积云。

 

暖锋的天气：卷云逐渐被薄幕状的卷层云取代，然后天空云层加厚变低，我们看到高层云和云中太阳模糊的亮斑。高层云之后过来的是厚的雨层云，可以看到降雪，风也变大，气压缓慢降低。这时锋线大概距我们仍有数百公里，空中由雨层云也逐渐变成层云，但冷空气已经相当稀薄，空中小雪逐渐变成冻雨、雨和毛毛雨，较大地域会有小到中雨的天气。锋线靠近时，暖冷湿空气混合会产生雾。暖锋过境后，温度、露点升高，气压停止下降，降雨天气结束，层云和雾消失，天气变得晴好，只有少量的层积云，夏天空气潮湿时会有积雨云出现。夏季，当暖气团气层不稳定且湿度很大时，在暖锋中深厚的雨层云中常产生积雨云，伴有雷阵雨天气。当暖气团中水汽含量少时，锋上只会出现一些高、中云，很少有降水。

 

锢囚锋的天气：此锢囚锋两侧均是降水区，锋上暖空气的抬升作用可以使降水进一步得到加强。

2、简绘理想的锋面气旋和反气旋的垂直结构，并画出等压面图和水平流场示意图，并做简要说明。

第十章

1、什么是CIN和CAPE，他们对雷暴的生成和发展有什么作用？

气块重力大于气压梯度力，即合力（净浮力）为负，气块要克服负浮力上升，气块在此上升过程中需要的能量称为对流抑制能量（CIN）。气块就受到正浮力作用而加速上升运动获得的能量称为对流有效势能（CAPE）。

CIN的大小决定对流能否发生，而CAPE的大小则决定对流发展的旺盛程度。显然CIN越小，对流越容易发生CAPE越大，对流发展越旺盛，雷暴发展越强。

2、普通雷暴单体的结构及其影响下的天气与超级单体的差异有哪些？

（1）持续时间：普通雷暴的生命期约为1-2小时，超级单体雷暴更持久,可维持一小时以上（美国曾观测到寿命长达7-8小时）。

（2）大小：超级单体雷暴是一个旋转雷暴，比普通单体雷暴更巨大,尺度可达（50km）；

（3）形状：普通单体雷暴云顶呈现轮廓清晰的花椰菜状隆起；超级单体雷暴云体顶部向四周延展而呈砧状；

（4）普通单体雷暴主要是积云的垂直发展，有上升气流和下沉气流起作用；超级单体雷暴具有一个近于稳定的有高度组织的上升和下沉气流完美配合的环流，并与环境风的垂直切变有密切，高空风速往往很强，并导致强烈的风切，上升气流从风暴云右侧倾斜进入云体后，因风向的变化引起水平旋转；

（5）影响下的天气：普通单体雷暴成熟期时出现闪电、雷鸣和大雨（偶尔有小冰雹），超级单体雷暴带来更为强烈的天气，例如葡萄大小的冰雹，具有危害性的地面风和大而持续时间长的龙卷风。