【正文】 航海氣象與海洋學講義陳登俊編目 錄第一章 大氣概況第二章 氣溫和濕度第三章 氣壓第四章 風第五章 大氣穩(wěn)定度第六章 云和霧第七章 海溫和海冰第八章 海浪第十章 大氣環(huán)流第十一章 海流第十二章 水文氣象要素的氣候分布第十三章 天氣圖基礎知識第十四章 氣團和鋒第十五章 鋒面氣旋和中小尺度系統(tǒng)第十六章 冷高壓和副熱帶高壓第十七章 西風帶高空天氣系統(tǒng)第十八章 熱帶氣旋和其它熱帶天氣系統(tǒng)第十九章 天氣預報原理和簡易預報方法第二十章 氣象報告和氣象傳真圖的識讀與應用第二十一章 船舶氣象導航第一章 大氣概況第一節(jié) 大氣的組成一、干潔空氣（ ）、主要成分：氮氣（）、氧氣（），二者占空氣總容積的％、次要成分：二氧化碳（）、臭氧（）、氫氣、惰性氣體，體積比不足％、易變成分：（質量易變）二氧化碳（）、臭氧（）、對氣溫有影響的成分： 二氧化碳（）――吸收和放射長波輻射，產生溫室效應 臭氧（）――――－吸收紫外線、干潔空氣的分子量：二、水汽（）、來源：地表的蒸發(fā)、水平分布：海洋多于陸地，沙漠最少、垂直分布：低空多于高空，隨高度升高水汽含量迅速減少、特點：) 在自然條件下，水汽是大氣中唯一能發(fā)生相態(tài)變化的氣體，是天氣演變的主角。) 具有吸收和放射長波輻射的性能，加上在水相變化中伴有凝結潛熱的吸收或釋放，對氣溫產生影響。、濕空氣（ ）：含有水汽的空氣三、雜質、雜質：懸浮在大氣中的固體或液體顆粒，又稱為氣溶膠粒子，包括水汽凝結物（水滴、冰晶）、微小鹽粒等、對大氣的影響：使能見度降低；作為水汽凝結的凝結核、城市污染監(jiān)測的主要成分：總懸浮顆粒物，二氧化硫、氮氧化物第二節(jié) 大氣的垂直結構一、大氣的垂直范圍和垂直分層、空氣密度：標準狀況下，近地面附近干空氣的密度為、大氣上界：大氣與星際空間的分界面，通常以“極光”出現的最大高度作為大氣上界的高度、垂直分層：) 分層依據：氣溫和水汽的垂直分布、大氣的擾動程度和電離現象等) 分層：自地面向高空，大氣分為對流層、平流層、中間層、熱層、散逸層) 平流層：空氣以水平運動為主，且水汽極少，類似對流層中的云很難生成) 熱層：又稱電離層，對遠程無線電通訊具有重要意義二、對流層（）的主要特征、對流層的厚度：平均；在赤道最厚，向兩極減小；夏季厚，冬季薄云、雨、霧、雪等主要天氣現象發(fā)生在該層，是氣象學研究的重點層次、三個主要特點：) 氣溫隨高度的升高而降低，每升高，氣溫平均下降℃，該值稱為平均氣溫（垂）直（遞）減率，用表示，即＝℃ 。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔朧。實測的氣溫直減率以Υ表示。通常，氣溫隨高度升高而降低，Υ有時，氣溫隨高度升高而升高，Υ，稱為逆溫，出現逆溫的空氣層稱為逆溫層或，氣溫隨高度升高基本不變，Υ＝，稱為同溫，出現同溫的空氣層稱為同溫層) 有強烈的對流和亂流運動) 氣象要素（如溫度、濕度等）在水平方向上分布不均勻、對流層的垂直分層：) 根據——大氣運動的不同特征) 摩擦層：下界——地面，上界——距地面 高度，必須考慮摩擦力對空氣運動的影響，空氣運動復雜) 自由大氣：下界距地面（摩擦層頂），上界——對流層頂，摩擦作用小，可忽略不計。在自由大氣中，空氣運動規(guī)律清楚，常用距地面()高處的空氣運動表征整個對流層大氣的運動趨勢。聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈禍測樅。中緯度地區(qū)上空盛行西風，風速隨高度升高而增大，形成高空急流（風速≥）。、對流層頂：厚度約為～的同溫甚至逆溫層，對發(fā)展旺盛的積雨云頂有阻擋作用，是云頂平衍成砧狀。第三節(jié) 大氣狀態(tài)方程一、狀態(tài)方程、干空氣的狀態(tài)方程：ρ干空氣的——氣壓，ρ——密度，——比氣體常數，——氣溫、水汽的狀態(tài)方程：水汽的——氣壓，——密度(絕對濕度)，——比氣體常數，——氣溫、濕空氣的狀態(tài)方程：ρ ()濕空氣的——氣壓，ρ——密度，——氣溫，——虛溫二、兩個結論： ) 氣溫、氣壓相同時，干空氣的密度大于濕空氣的密度) 氣壓相同時，干冷空氣的密度比暖濕空氣大得多第二章 氣溫和濕度氣象要素――表征大氣狀態(tài)的物理量或物理現象，如氣溫、濕度、氣壓、風、云、能見度、霧、雷暴、雨、雪、冰雹等。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟婭騍東。第一節(jié) 氣溫一、氣溫的定義和單位、氣溫（ ）：表示空氣冷熱程度的物理量、三種常有溫標之間的換算關系： ) 三種溫標對純水冰點和沸點的定義： 冰點 沸點 等分攝氏溫標（℃） 華氏溫標（℉） 絕對溫標（） ）三種溫標的換算關系已知℃，則對應的華氏溫標（℉）＝＋絕對溫標（）＝＋若已知℉，則對應的攝氏溫標（℃）＝（－）絕對溫標（）＝＋（－）二、太陽、地面、大氣輻射太陽輻射：一種短波輻射地面輻射：一種長波輻射大氣輻射：波長與地面輻射波長幾乎相同，也是長波輻射大氣逆輻射：大氣輻射是向各個方向的，其中向地面的那一部分，因剛好與地面輻射方向相反，故稱之～。結論：太陽輻射是地球表面和大氣唯一的能量來源，但大氣受熱的主要直接熱源是地球表面的長波輻射。三、空氣的增熱和冷卻、氣溫的非絕熱變化 實現氣溫非絕熱變化的方式（物理過程）有：）輻射：長波輻射是地面和大氣之間交換熱量的主要方式。 ）對流與平流： 對流（）——空氣在垂直方向上有規(guī)則的升降運動，是上、下層空氣熱量傳遞的方式之一。 平流（）——大范圍空氣的水平運動（風），同時伴有某種物理量的輸送，是不同地區(qū)空氣交換熱量的主要方式。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒鈀。）水相變化：蒸發(fā)和凝結也可實現地面與大氣、空氣塊與空氣塊之間交換熱量。）亂流：又叫湍流（），指空氣微團的無規(guī)則運動。一般只發(fā)生在貼近地面以下的摩擦層內。亂流可使熱量、水分和微塵在各個方向上分布趨于均勻彈貿攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾膚。）熱傳導：通常不予考慮。、氣溫的絕熱變化）干絕熱變化. 定義：干空氣塊或未飽和濕空氣塊在絕熱上升或絕熱下降過程中溫度的變化（因沒有水汽的增加或減少，故沒有凝結潛熱的釋放或吸收）空氣塊絕熱上升，體積膨脹，對外作功，消耗自身內能，氣溫下降空氣塊絕熱下降，外界壓縮氣塊對氣塊作功，氣塊內能增加，氣溫升高. 干絕熱直減率：以Υ表示，指在干絕熱過程中，氣塊溫度隨高度的改變率。據計算，Υ＝≈℃表明，干空氣塊或未飽和濕空氣塊每絕熱上升米，氣溫下降℃，每絕熱下降米，氣溫上升℃. 干絕熱線（Υ線）：因Υ是常數，故Υ線是斜率不變的直線(見圖)）濕絕熱變化. 定義：飽和濕空氣塊在絕熱上升或絕熱下降過程中溫度的變化(上升中水汽減少，有潛熱釋放補充內能；下降中水汽增加，要吸收潛熱消耗內能，使氣塊始終處于飽和)空氣塊絕熱上升，體積膨脹，氣溫下降，便有水汽凝結釋放潛熱，潛熱對氣塊的加熱使上升冷卻變緩慢空氣塊絕熱下降，外界壓縮氣塊，氣溫升高，有水滴蒸發(fā)吸收潛熱，使氣塊的下降增溫作用減弱. 濕絕熱直減率：以Υ表示，指在濕絕熱過程中，氣塊溫度隨高度的改變率。由分析可知，ΥΥ，即Υ℃表明，飽和濕空氣塊每絕熱上升米，氣溫下降不足℃，每絕熱下降米，氣溫上升不足℃；Υ是變量，通常取或℃。謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點鉍雜。. 濕絕熱線（Υ線）：Υ是變量，故Υ線是曲線，在溫度高度圖上，偏于Υ線的右方(見圖)。廈礴懇蹣駢時盡繼價騷巹癩龔。干絕熱線、濕絕熱線――――狀態(tài)曲線四、氣溫的日、年變化、日變化) 日變化特點：一天中最高氣溫（）：陸地上在～時，海洋上在時分 最低氣溫（）：近日出前）氣溫日較差：－）影響日較差的因素：下墊面性質：陸地日較差海洋，沙漠最大緯度：低緯日較差高緯季節(jié)：夏季日較差冬季天空狀況：晴天日較差陰天海拔高度：低處日較差高處、年變化）年變化特點：一年中月平均最高氣溫（）：北半球，陸地在月，海洋在月 南半球，陸地在月，海洋在月 最低氣溫（）：北半球，陸地在月，海洋在月 南半球，陸地在月，海洋在月）氣溫年較差：月平均－月平均）影響年較差的因素：下墊面性質：陸地年較差海洋，沙漠最大緯度：高緯年較差低緯，赤道最小但赤道上氣溫有兩高，在春分、秋分時，有兩低，在冬至、夏至海拔高度：低處年較差高處五、海平面平均氣溫的分布海平面平均氣溫的分布特點、赤道附近氣溫最高，向兩極逐漸降低，地表的最高氣溫帶在176。附近、等溫線大致與緯圈平行，南半球表現明顯北半球差異較大：冬季，大陸等溫線凹向赤道，海洋凸向極地，夏季相反。墨西哥灣流對氣溫分布的影響：如176。以北的挪威、瑞典月氣溫比同緯度的亞洲及北美東岸高℃～℃煢楨廣鰳鯡選塊網羈淚鍍齊鈞。對氣溫分布有影響的高大地形：青藏高原、洛磯山、阿爾卑斯山等、地球上的冷極：北半球，冬季兩個——西伯利亞、格陵蘭；夏季——北極附近南半球，南極附近，是全球氣溫最低的地方第二節(jié) 濕度一、濕度的定義和表示方法、水汽壓（）大氣中所含水汽引起的分壓強，單位――百帕()或毫米水銀柱高()空氣中實際水汽含量越多，值越大；實際水汽含量越少，值越小。水汽壓的大小直接表示了空氣中水汽含量的多少。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰聾。飽和空氣的水汽壓稱為飽和水汽壓()，是溫度的函數，隨溫度的升高而增大當 時，空氣未飽和；當 時，空氣正好達到飽和；當 時，空氣過飽和。、相對濕度( ，用表示) 的大小，表示空氣距離飽和的程度。當氣溫一定時若 ，即 ，則空氣未飽和，值越小，空氣距離飽和程度越遠若 ，即 ，表示空氣飽和若 ，即 ，則空氣過飽和、露點()空氣中的水汽含量不變且氣壓一定時，降低氣溫，使末飽和空氣剛好達到飽和時的溫度稱為露點溫度( )，簡稱露點。單位同氣溫?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨櫧撻曉。水汽含量多，對應的就高；水汽含量少，對應的 就低。常用氣溫與露點之差⊿的大小大致判斷空氣距離飽和的程度：若⊿，空氣未飽和，⊿越大，距離飽和越遠若⊿，即氣溫與露點相等，空氣飽和。若⊿，空氣過飽和，自然界中不常見、絕對濕度() 絕對濕度――單位容積空氣中包含的水汽質量，單位或實際上它代表水汽密度，反映空氣中水汽的絕對含量?？諝庵械乃吭蕉?，絕對濕度越大。絕對濕度與水汽壓成正比，兩者間的關系為：當氣溫℃ ()時，的單位，的單位三、濕度的日、年變化、相對濕度的日、年變化）相對濕度的日變化 的日變化主要決定于氣溫。白天，升高，增大，但以更快速度增大，減小夜間，降低，減小，但以更快速度減小，增大。因此，在一日中有一個最高值，出現在日出前，有一個最低值，出現在午后。日變化與氣溫日變化位相相反。 ) 相對濕度的年變化季風區(qū): 的極大值出現在夏季，極小值出現在冬季。內陸全年干燥地區(qū): 夏季小，冬季大。、絕對濕度的日、年變化）絕對濕度的日變化 在海洋、沿海及島嶼處，絕對濕度一日中有一個高值，出現在午后；一個低值，出現在清晨。) 絕對濕度的年變化 主要由氣溫的年變化決定。夏季出現的最高值(北半球為、月，南半球為、月)；冬季出現的最低值(北半球、月，南半球為、月)。預頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥齙。四、大氣中水汽的凝結使空氣達到飽和主要有兩種途徑:）增加水汽含量 通過蒸發(fā)過程或暖濕平流實現。在海洋上，海面蒸發(fā)量的大小取決于海面上空氣的飽和差()和風速的大小。 ）冷卻過程 不斷降低氣溫至露點，使空氣達到飽和。大氣中主要的冷卻過程有絕熱冷卻、輻射冷卻、平流冷卻及亂流冷卻等。云、雨主要是空氣上升中絕熱冷卻而產生的，平流霧則主要由平流冷卻而形成。第三章 氣壓第一節(jié) 氣壓的定義、單位及時空變化一、氣壓的定義和單位大氣壓強( ) ――簡稱氣壓，在重力方向上，單位截面上垂直大氣柱的重量，單位“百帕()”、“”、“”滲釤嗆儼勻諤鱉調硯錦鋇絨鈔。標準大氣壓――標準情況下（氣溫℃、緯度176。），海平面上，高的大氣壓＝、和兩單位之間有如下關系: ＝ 或 ＝ ＝二、氣壓隨高度的變化、變化規(guī)律氣壓隨高度的升高而降低，近地面下降快，高空下降慢。海平面：氣壓 米： 米： 米： 在近地面層空氣中，高度每升高米，氣壓降低值約為(或高度每上升米，氣壓降低)，用該數據將船臺高度測出的氣壓訂正為海平面氣壓。鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵羆。、單位高度氣壓差ΔΔ＝－ρ由大氣靜力方程得出：單位高度氣壓差與空氣密度成正比，低空密度大，單位高度氣壓差大，氣壓變化快；高空密度小，單位高度氣壓差小，氣壓變化慢。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報贏無。、單位氣壓高度差＝∣ΔΔ∣單位氣壓高度差與空氣密度成反比。低空密度大，小，氣壓變化快；高空密度小，大，氣壓變化慢。在水平方向上，密度主要受氣溫影響，暖區(qū)氣溫高，密度小，大；冷區(qū)氣溫低，密度大，小。三、氣壓隨時間的變化氣壓的周期性變化、日變化一晝夜，地面氣壓具有兩高值：在時（最高）和時兩低值：時（最低）和時日較差隨緯度變化：低緯最大，中緯較小。、年變化大陸型：冬季最高；夏季最低海洋型：夏季最高；冬季最低年較差，陸地大，海洋??；中緯大，低緯小。第二節(jié) 海平面氣壓場的基本型式一、空間等壓面和等壓線等壓面――空間