基本气象要素

基本气象要素

气象要素（meteorological element）

表示大气状态的物理量和物理现象通称为气象要素。主要有：气温、气压、风、湿度、云、降水、蒸发、能见度、辐射、日照以及各种天气现象。 （一）气温

气温 : 是表示空气冷热程度的物理量。它实质上是空气分子运动的平均动能。 我国常用摄氏度，英美等国常用华氏温度，而理论工作常用绝对稳定。 摄氏度与华氏度的换算：F=9/5C+32 C=5/9(F-32)

一般生活中所说的气温是气象观测所用的百叶箱中离地面1.5米高处的温度。 气温的分布 1、等温线

世界各地冷热不同，气温的分布有很大差别。通常用等温线来表示气温的水平分布。在同一条等温线上，各点的气温相等。

①等温线疏---气温差别小 ②等温线密---气温差别大 2、气温的分布规律及原因

①低纬度气温高，高纬度气温低。（因为随着纬度的升高，地面获得的太阳光照逐渐减少）

②同纬度地带，夏季陆地气温高，海洋气温低；冬季相反（由于海陆的物理性质不同造成的，陆地吸热快，放热也快，海洋吸热慢，放热也慢，因此，吸收（或放出）同样的热量，陆地和海洋的温度不一样，因此，海陆上空大气的温度也不一样。

③在山地，气温随海拔升高而降低。大致每升高100米，气温约下降0.6℃。 气温的变化特征

气温的变化→分子动能的变化→空气内能的变化 日平均气温：一天中观测气温的平均值。 月平均气温：一月内各日平均气温的平均值。 年平均气温：一年内各月平均气温的平均值。

1、气温的时间变化规律

日变化：最高温出现在午后2时，最低温出现在日出前后。

年变化：热带气温年变化小，温带寒带气温年变化大。北半球（陆地）七月平均气温最高，一月平均气温最低。

气温变化的基本方式 1. 气温的非绝热变化

非非绝热变化：指空气块通过与外界的热量交换而产生的温度变化。变化的方式主要有：辐射、乱流、水相变化、传导。

辐射：指物体以电磁波的形式向外放射热量的方式。（空气块之间、地气之间、云之间大气层白天由于太阳辐射而增温，夜间由于向外放出辐射而降温）

乱流：空气无规则的小范围涡旋运动，乱流使空气微团产生混合，气块间热量也随之得到交换。 水相变化：指水的状态变化，水通过相变释放热量或吸收热量，引起气温变化。 传导：依靠分子的热运动将热量从高温物体直接传递给低温物体的现象。 2. 气温的绝热变化

绝热变化：空气块与外界没有热量交换，仅由于其自身内能增减而引起的温度变化。

大气中的温度变化：当气块作水平运动或静止不动时，非绝热变化是主要的；当气块作垂直运动时，绝热变化是主要的。绝热变化过程有两种情况：干绝热过程、湿绝热过程。

干绝热过程：在绝热过程中，如果气块内部没有水相的变化，叫干绝热过程（即干空气或未饱和空气的绝热过程。干绝热直减率γd≈1°C/100m）。

湿绝热过程：在绝热过程中，如果气块内部存在水相变化，叫是绝热过程。是绝热过程直减率，用γm表示γm=0.4～0.7°C/100m。

3.局地气温的周期变化

日较差：一日中气温最高值与最低值之差

年较差：最热月的平均温度与最冷月的平均温度之差 1. 局地气温的变化特点之非周期变化

由于大规模冷暖空气运动和阴雨天气的影响而产生的温度变化，没有周期性。 （二）气压

气压（即大气压强），是空气分子运动与地球重力场综合作用的结果。 气压的单位：百帕

hPa、毫米汞柱

mmHg、英寸

inches（1

个大气压

=1013.25hPa=760mmHg=29.92inches）。

1、 气压随高度的变化：气压总是随高度而降低的，高度越高，气压随高度降低得越慢。 2、 航空上常用的几种气压：本站气压、修正海平面气压、场面气压、标准海平面气压。

本站气压：是指气象台气压表直接侧得的气压。（由于各测站所处地理位置及海拔高度不同，本站气压常有较大差异）。

修正海平面气压：是由本站气压推算到同一地点海平面高度上的气压值。（海拔高度大于1500米的测站不推算修正海平面气压）。

场面气压：指着陆区（跑道入口端）最高点的气压。（场面气压是由本站气压推算出来的）。 标准海平面气压：大气处于标准状态下的海平面气压称标准海平面气压。（标准海平面气压值为1013.25hPa或760mmHg）。

气压的水平分布特点

气压在空间的分布称气压场。

等压面与某一平面相交所构成的交线称为等压线。

若等压面簇与某一高度平面相交，就构成等压面的水平剖面图。由水平剖面图上等压线的分布

情况，可以看出气压在水平方向上的变化情况。

如果这个平面是海平面，我们便得到了一张海平面等压线图，也就是地面天气图。

低气压：（简称低压）低气压又称为气旋。它是由中心气压（或位势）比四周低的一簇闭合等压

线（或等高线）所组成。其附近空间等压面是向下凹的。

高气压：（简称高压）高气压又称为反气旋，它是中心气压（或位势）比四周高的一簇闭合的等

压线（或等高线）所组成。其附近空间等压面向上凸起。

低压槽：（简称槽）低压槽是低压延伸出来的狭长区域，在槽中各等压线曲率最大的点的连线称

为槽线。在槽附近的空间等压面象地形中的山谷。

高压脊：（简称脊）高压脊是高压延伸出来的狭长区域。在脊中等压线曲率最大的点连线为脊线。

高压脊附近的空间象地形中的山脊。

鞍型气压区：（简称鞍）鞍型气压区是由两个高压区和两个低压区相对组成的中间区域，其附近

空间等压面的形状像马鞍。

结论：1、等压线的疏密程度代表了气压在水平方向上变化快慢的程度。 2、等压线越密的地方，气压延垂直等压线的方向的变化就越快。

（三）湿度

表示大气中水汽量多少或空气干燥潮湿程度的物理量称大气湿度。（大气湿度状况与云、雾、降水等关系密切）

常用的湿度表示方法：水汽压和饱和水汽压、相对湿度、饱和差、比湿、水汽混合比、露点（td）、

气温露点差（t-td）

水汽压：大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压。

饱和水汽压：在温度一定情况下，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，空气就呈饱和状态，这时的空气称饱和空气。饱和空气的水汽压称饱和水汽压，也叫最大水汽压，因为超过这个限度，水汽就要开始凝结。实验和理论都可证明，饱和水汽压随温度的升高而增大。在不同的温度条件下，饱和水汽压的数值是不同的。

相对湿度：就是空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值（用百分数表示），即

f=e/E*100% 相对湿度直接反映空气距离饱和的程度。当接近100%时，表明当时空气接近于饱和。当水汽压不变时，气温升高，饱和水汽压增大，相对湿度减小。通常情况下，气温变化大于水汽含量变化，一个地方的空气相对湿度的变化主要受温度的影响，晚上和清晨相对湿度大。

饱和差：在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中的水汽压之差称饱和差（d），即d-E-e,d表示

实际空气距离饱和程度。

比湿：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，称

比湿。其单位是g/g,即表示每一克湿空气中含有多少克的水汽。对于某一团空气而言，只要其中水汽质量和干空气质量保持不变，不论发生膨胀或压缩，体积如何变化，其比湿都保持不变。

水汽混合比：一团空气中，水汽质量的比值称水汽混合比。

露点：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，称露点温度，简称

露点。露点温度取决于：空气中的水汽含量（气压一定）；气压降低，露点温度降低（水汽含量一定）。

气温露点差：气温减去露点就是气温露点差。气温露点差表示了空气的干燥潮湿程度。气温露点

差越小，空气越潮湿。未饱和湿空气：露点温度﹤气温 饱和湿空气：露点温度=气温。 空气中的水汽含量与地表有关。同一地区空气中水汽含量与气温有关。 空气湿度的变化

1、 空气中水汽含量的变化：白天大于晚上，夏季大于冬季 2、 空气饱和程度的变化：早晨大午后小，冬季大夏季小

基本气象要素变化对空气密度的影响

空气密度与气压成正比 空气密度与气温成反比 水汽含量越大空气密度越小

（四）云和云量

云：云是悬浮在大气中的小水滴、过冷水滴、冰晶或它们的混合物组成的可见聚合体；有时也包含一些较大的雨滴、冰粒和冰晶。其底部不接触地面。

云的观测主要包括：判定云状、估计云量、测定云高和选定云码。

云的分类：按云的外形特征、结构特点和云底高度，将云分为三族，十属，二十九类。 1、 低云（云底高度小于2000米）。

（1） 积云（Cu）：垂直向上发展的、顶部呈圆弧形或圆弧形凸起，而底部几乎是水平的云块。积云

是由气块上升、水汽凝结而成。

淡积云（Cu hum）：扁平的积云，垂直发展不盛，水平宽度大于垂直厚度。在阳光下呈白色，

厚的云块中部有淡影，晴天常见。

浓积云（Cu cong）：浓厚的积云，顶部呈重叠的圆弧形凸起，很像花椰菜；垂直发展旺盛时，

个体臃肿、高耸，在阳光下边缘白而明亮。有时可产生阵性降水。

碎积云（Fc）：破碎不规则的积云块，个体不大，形状多变。

（2） 积雨云（Cb）：云体浓厚庞大，垂直发展极盛，远看像耸立的高山。云顶由冰晶组成， 有白色毛丝般光泽的丝缕结构，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。积雨云常产生雷暴、阵雨（雪），或有雨（雪）幡下垂。有时产生飑或降冰雹。云底偶尔有龙卷产生。

秃积雨云（Cb calv）：浓积云发展到鬃积雨云的过渡阶段。存在的时间一般比较短。

鬃积雨云(Cb cap)：积雨云发展的成熟阶段，云顶有明显的白色毛丝般冰晶结构，多呈

马鬃状或砧状。

（3） 层积云（Sc）：团块、薄片或条形云组成的云群或云层，常成行、成群或波状排列。云 层有时布满全天，有时分布稀疏，常呈灰色、灰白色。有时可降雨、雪，通常较小。层云除直接生产外，也可由高积云、层云、雨层云演变而来，或由积云、积雨云扩散或平衍而成。

透光层积云（Sc tra）：云层厚度变化很大，云块之间有明显的的缝隙，即使无缝隙，大部分云块边缘也比较明亮。

蔽光层积云（Sc op）：阴暗的大条形云轴或团块组成的连续云层，无缝隙，云层底部有明显的起伏。有时不一定布满全天。

积云性层积云（ Sc cug ）：由积云、积雨云因上面有稳定气层而扩展或云顶下塌平衍而成的层积云。多呈灰色条状，顶部常有积云的特征。傍晚有时可直接生成。

堡状层积云（Sc cast）：垂直发展的积云形的云块 ，并列在一线上，有一个共同的底边，顶部

凸起明显，远处看好像城堡。

荚状层积云（ Sc lent）：中间厚、边缘薄，形似豆荚、梭子状的云条。个体分明，分离散出。 （4） 层云（St）：低而均匀的云层，像雾，但不接地，呈灰色或者灰白色。除直接生产外， 也可由雾抬升或由层积云演变而来。可降毛毛雨或米雪。

碎层云（Fs）：不规则的松散碎片，形状多变，呈灰色或灰白色。由层云分裂或雾抬升而成。山地的碎层云早晚也可直接产生。

（5） 雨层云（Ns）：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。

碎雨云（Fn）：低而破碎的云，灰色或暗灰色。不断滋生，形状多变，移动快。最初是各自孤立分离的，后来可渐并合。常出现在降水前后的降水云层之下。 2、中云（云底高度在2000-6000米之间）

（1） 高层云（As）：带有条纹或纤缕结构的云幕，有时较均匀，颜色灰白或灰色，有时微带蓝色。云层底部较薄部分，可以看到昏暗不清的日月轮廓，看上去好像隔了一层毛玻璃。厚的高层云看不到日月。高层云可降连续性、间歇性的雨雪。它是由卷层云变厚或雨层云变薄而成。有时也可由蔽光高积云演变而成。在我国南方有时积雨云上部或中部延伸，也可形成，但持续时间不长。

透光高层云（As tra）：较薄而均匀的云层，呈灰白色。透过云层，日月轮廓模糊，好像隔了一层毛玻璃，地面物体没有影子。

蔽光高层云（As op）：云层较厚，且厚度变化较大。厚的部分隔着云层看不见日月；薄的部

分比较明亮些，可看出纤缕结构。呈灰色，有时微带蓝色。

（2） 高积云（Ac ）：高积云的云块较小，轮廓分明，常呈扁圆形、瓦块状、鱼鳞片，或是水波状的密集云条。成群、成行、成波状排列。薄的云块呈白色，厚的云块呈暗灰色。在薄的高积云上，常有环绕日月的虹彩，或颜色为外红内蓝的华环。可与高层云、层积云、卷积云相互演变。

透光高积云（Ac tra）：云块的颜色从洁白到深灰都有，厚度变化大。云层中个体明显，一般

排列相当规则，但是各部透明程度不同。云缝中可见青天，即使没有云缝，薄的部分也较明亮。

蔽光高积云（Ac op）：连续性的高积云层，至少大部分云层都没有什么间隙，云块深暗而不

规则。云层的厚度厚，个体密集，几乎完全不透光，但云底云块个体依然可辨。

荚状高积云（Ac lent）：高积云分散在天空，成椭圆形或豆荚状，轮廓分明。 积云性高积云（Ac cug）：这种高积云由积雨云、浓积云延展而成。

絮状高积云（Ac flo）：似小块积云的团簇，没有底边，个体破碎如棉絮团，多呈白色。 堡状高积云（Ac cast）：垂直发展的积云形的云块，远看并列在一线上，有一个共同的水平底

边，顶部凸起明显，好像城堡。云块比堡状层积云小。 3、高云（云底高度在6000米以上）

（1） 卷云（Ci）：具有丝缕结构，柔丝般光泽，分离散乱的云。云体通常白色无暗影，呈丝条状、羽毛状、马尾状、钩状、团簇状、片状、砧状等。卷云见晕的机会比较少，即使出现，晕也不完整。我国北方和西部高原地区，冬季卷云有时会下零星的雪。日出前后，在阳光的反射下，卷云常呈鲜明的黄色或橙色。

毛卷云（Ci fil）：纤细分散的云，呈丝条、羽毛、马尾状。

密卷云（Ci dens）：较厚的、成片的卷云，中部有时有暗影，但边缘部分特征仍很明显。 伪卷云（Ci not）：由鬃积雨云顶部脱离母体而成。云体较大而厚密，有时似砧状。 钩卷云（Ci unc）：形状好像逗点符号，云丝向上的一头有小簇或小钩。

(2) 卷层云（Cs）：白色透明的云幕，日月透过云幕时轮廓分明，地物有影，常有晕环。有时云的组织薄的几乎看不出来，只使天空呈乳白色；有时丝缕结构隐约可辨，好像乱丝一般。我国北方和西部高原地区，冬季可以有少量降雪。厚的卷层云与薄的高层云相混。如日月轮廓分明，地物有影或有晕或有丝缕结构为卷层云；如只辨日月位置，地物无影也无晕，为高层云。

毛卷层云（Cs fil）：白色丝缕结构明显，云体厚薄不很均匀的卷层云。

薄幕卷层云（Cs nebu）：均匀的云幕，有时薄的几乎看不见，只因有晕，才证明其存在；云

幕较厚时，也看不出什么明显结构，只是日月轮廓清楚可见，有晕，地物有影。

(3) 卷积云（Cc）：似鳞片或球状细小云块组成的云片或云层，常排列成行或成群，很像轻风吹过水面所引起的小波纹。白色无暗影，有柔丝般光泽。卷积云可由卷云、卷层云演变而成。有时高积云也可演变为卷积云。卷积云应符合：①和卷云或卷层云之间有明显的联系②从卷云或卷层云演变而成③确有卷云的柔丝般光泽和丝缕状特点。

云量：是指云遮蔽天空视野的成数。云量观测包括总云量和低云量。总云量是指观测时天空

被所有的云遮蔽的总成数，低云量是指天空被低云族的云所遮蔽的成数，均记整数。

总云量的记录：全天无云，总云量记0；天空完全为云所遮蔽，记10；天空完全为云所遮蔽，但只要从云

隙中可见青天，则记10-；云占全天十分之一，总云量记1；云占全天十分之二，总云量记2，依此类推。天空有少许云，其量不到天空的十分之0.5时，总云量记0.

低云量的记法与总云量相同。

云高：指云底距测站是垂直距离，以米为单位，记录取整数，并在云高数值前加记云状，云状只记十个云属和Fc、Fs、Fn三个云类。

实测云高：云幕球测云高、激光测云仪测云高、云幕灯测云高 估测云高：目测云高（根据云状来估测云高）

云形成的条件：1、空气中有充足的水汽 2、要有促使水汽发生凝结的空气冷却过程-绝热 3、要有促使

水汽产生凝结的凝结核

上升运动的种类:对流运动（大规模的有规律的空气上升和下降运动。积云、积雨云） 湍流运动（层云）

地形的抬升和波动（水汽含量充足。地形云；大气层稳定-层状云；气层不稳定-积云） 大范围的辐合上升和锋面抬升（低压-高层云、云层云；锋面-层状云/积云或积雨云） 云的形成：1、积状云的形成---由空气对流形成，又叫对流云。包括Cu、Cu cong、Cb、Fc。 共同特征：孤立分散，个体分明，底部平坦，顶部呈圆弧形凸起，具有明显的日变化。

2、层状云的形成---主要产生于低压（或槽）中水平气流辐合区，大范围冷暖空气的交锋区，

大型山脉的迎风坡。（Ns As Cs Ci）

共同特征：云体向水平方向发展，云层均匀、范围广阔，层状云常连绵几百千米，形成大面积

的降水，维持时间较长。

3、波状云的形成---由于气流的波动而形成的。像水面上的波浪或者皱纹形状的云层。 共同特征：都是由云块、云片、云条组成的云层，只是大小不同。 （1）在波动中形成的波状云

波动出现在高空：卷积云 波动出现在中空：高积云 波动出现在低空：层积云 （2）乱流中形成的波状云

层云：逆温层下乱流发展 碎层云：空中风大层云分裂 碎雨云：降水云下乱流发展

波状云和天气

大多数波状云出现时，气层比较稳定，天气少变。如果波状云不断加厚，高度降低，向蔽光层积云演变，表示阴雨天气将要来临。

堡状云：大气不稳定，可能出现雷阵雨天气（早上城堡云，下午雷雨鸣）。

絮状云：是在潮湿气层中出现强烈的湍流混合时形成的。当空中有强烈的乱流时，会使高积云个

体变得破碎，状如棉絮团，形成絮状云。（在絮状云区飞行飞机颠簸较强烈）

荚状云：天气在局部升降气流汇合处，上升气流区形成云，上部下沉使云的边缘变薄而形成豆荚

状的云。（荚状云通常是晴天的预兆）

悬球状云：指Cb底部，常有一些云体从云内向云下凸起，形状像悬球。它是当云底附近有强烈的

上升气流与云中夹杂着大量水滴的下降气流相遇时形成的。（悬球状云的出现预示着降水很快就要来临） （五）降水

降水：指从云中降落的液态水和固态水，如雨、雪、冰雹等。

降水量：指降水落至地面后（固态降水则需经融化后），未经蒸发、渗透、流失而在水面上积聚的

深度，降水量以毫米为单位。

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