航海气象学知识点

大气的组成

一、干洁空气（Dry Air） 对气温有影响的成分：

二氧化碳（CO2）――吸收和放射长波辐射，产生温室效应 臭氧（O3）――――－吸收紫外线 二、水汽（Vapour）

1、垂直分布：低空多于高空，随高度升高水汽含量迅速减少 2、特点：

1) 在自然条件下，水汽是大气中唯一能发生相态变化的气体，是天气演变的主角。 2) 具有吸收和放射长波辐射的性能，加上在水相变化中伴有凝结潜热的吸收或释放，

对气温产生影响。

三、杂质

作为水汽凝结的凝结核

城市污染监测的主要成分：总悬浮颗粒物，二氧化硫、氮氧化物

大气的垂直结构

一、大气的垂直范围和垂直分层 1、垂直分层：

1) 分层：自地面向高空，大气分为对流层、平流层、中间层、热层、散逸层 2) 平流层：空气以水平运动为主，且水汽极少，类似对流层中的云很难生成 3) 热层：又称电离层，对远程无线电通讯具有重要意义 二、对流层（Troposphere）的主要特征

1、对流层的厚度：平均10km；在赤道最厚，向两极减小；夏季厚，冬季薄 2、三个主要特点：

1) 气温随高度的升高而降低，每升高100m，气温平均下降0.65℃ 2) 有强烈的对流和乱流运动

3) 气象要素（如温度、湿度等）在水平方向上分布不均匀 3、对流层的垂直分层：

自由大气：下界距地面1km（摩擦层顶），上界——对流层顶，摩擦作用小，可忽略不

计。在自由大气中，空气运动规律清楚，常用距地面5500m(500hPa)高处的空气运动表征整个对流层大气的运动趋势。

4、对流层顶：厚度约为1～2km的同温甚至逆温层，对发展旺盛的积雨云顶有阻挡作用，是

云顶平衍成砧状。

1) 气温、气压相同时，干空气的密度大于湿空气的密度 2) 气压相同时，干冷空气的密度比暖湿空气大得多

气温

一、气温的定义和单位

1、气温（Air Temperature）：表示空气冷热程度的物理量

2）三种温标的换算关系

已知X℃，则对应的

华氏温标Y（℉）＝9?C/5＋32 绝对温标Z（K）＝273＋C

二、太阳、地面、大气辐射

太阳辐射：一种短波辐射 地面辐射：一种长波辐射 结论：太阳辐射是地球表面和大气唯一的能量来源，但大气受热的主要直接热源是地球

表面的长波辐射。

三、空气的增热和冷却

实现气温非绝热变化的方式（物理过程）有：

1）辐射：长波辐射是地面和大气之间交换热量的主要方式。 2）对流与平流：

对流（Convection）——空气在垂直方向上有规则的升降运动，是上、下层空气热量传

递的方式之一。

平流（Advection）——大范围空气的水平运动（风），同时伴有某种物理量的输送，是

不同地区空气交换热量的主要方式。

3）水相变化：蒸发和凝结也可实现地面与大气、空气块与空气块之间交换热量。 4）乱流：又叫湍流（Turbulence），指空气微团的无规则运动。一般只发生在贴近地面

1km以下的摩擦层内。乱流可使热量、水分和微尘在各个方向上分布趋于均匀

5）热传导：通常不予考虑。 四、气温的日、年变化 1、日变化

1) 日变化特点：一天中最高气温（Tmax）：陆地上在13～14时，海洋上在12时30分 最低气温（Tmin）：近日出前 2）气温日较差：Tmax－Tmin 3）影响日较差的因素：

下垫面性质：陆地日较差>海洋，沙漠最大 纬度：低纬日较差>高纬 季节：夏季日较差>冬季 天空状况：晴天日较差>阴天 海拔高度：低处日较差>高处

2、年变化

1）年变化特点：

一年中月平均最高气温（Tmax）：北半球，陆地在7月，海洋在8月

南半球，陆地在1月，海洋在2月 最低气温（Tmin）：北半球，陆地在1月，海洋在2月 南半球，陆地在7月，海洋在8月

2）气温年较差：月平均Tmax－月平均Tmin

3）影响年较差的因素：下垫面性质：陆地年较差>海洋，沙漠最大；纬度：高纬年较差>低纬，赤道最小；海拔高度：低处年较差>高处

五、海平面平均气温的分布 海平面平均气温的分布特点 1、热赤道平均在10°N附近，冬天5-10°N，夏天20°N附近

2、等温线大致与纬圈平行，南半球表现明显。北半球差异较大：冬季，大陆等温线凹向赤道，海洋凸向极地，夏季相反。

3、地球上的冷极：北半球，冬季两个——西伯利亚、格陵兰；夏季——北极附近

南半球，南极附近，是全球气温最低的地方

湿度

一、湿度的定义和表示方法 1、水汽压（e）

大气中所含水汽引起的分压强，单位――百帕(hPa)或毫米水银柱高(mmHg)

空气中实际水汽含量越多，e值越大；实际水汽含量越少，e值越小。水汽压的大小直接表示了空气中水汽含量的多少。

饱和空气的水汽压称为饱和水汽压(E)，E是温度的函数，随温度的升高而增大

当e < E时，空气未饱和；当e = E时，空气正好达到饱和；当e >E时，空气过饱和。 2、相对湿度(Relative Humidity，用f表示) f=e3100%/E f的大小，表示空气距离饱和的程度。当气温一定时

若e < E，即f < 100%，则空气未饱和，f值越小，空气距离饱和程度越远 若e = E，即f = 100%，表示空气饱和 若e > E，即f > 100%，则空气过饱和

3、露点(td)空气中水汽含量不变，气压一定时，降低温度使其达到饱和的温度。水汽含量多，对应的td就高；水汽含量少，对应的td 就低。

空气中水汽含量不变，气压一定时，降低温度使其达到饱和的温度。水汽含量多，对应的td就高；水汽含量少，对应的td 就低。

常用气温与露点之差⊿t=t-td的大小大致判断空气距离饱和的程度： 若⊿t>O，空气未饱和，⊿t越大，距离饱和越远 若⊿t=O，即气温与露点相等，空气饱和。 若⊿t

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绝对湿度――单位容积空气中包含的水汽质量，单位g?cm-或g2m-。

实际上它代表水汽密度，反映空气中水汽的绝对含量。空气中的水汽含量越多，绝对湿度越大。

故能表征空气中水汽含量多少的物理量有绝对湿度、水汽压和露点 表征空气吞食水汽的能力的物理量有饱和水汽压

表征空气距饱和的程度的物理量有：相对湿度，温度露点差 三、湿度的日、年变化 1、相对湿度的日、年变化 1）相对湿度的日变化

f的日变化主要决定于气温。

白天，t升高，e增大，但E以更快速度增大，f减小 夜间，t降低，e减小，但E以更快速度减小，f增大。

因此，f在一日中有一个最高值，出现在日出前，有一个最低值，出现在午后。 f日变化与气温日变化位相相反。 2) 相对湿度的年变化

季风区: f的极大值出现在夏季，极小值出现在冬季。 内陆全年干燥地区: f夏季小，冬季大。 2、绝对湿度的日、年变化 1）绝对湿度的日变化

在海洋、沿海及岛屿处，绝对湿度一日中有一个高值，出现在午后；一个低值，出现在清晨。

2) 绝对湿度的年变化

主要由气温的年变化决定。夏季出现a的最高值(北半球为7、8月，南半球为1、2

月)；冬季出现a的最低值(北半球1、2月，南半球为7、8月)。 四、大气中水汽的凝结

使空气达到饱和主要有两种途径: 1）增加水汽含量 2）冷却过程

不断降低气温至露点，使空气达到饱和。

大气中主要的冷却过程有绝热冷却、辐射冷却、平流冷却及乱流冷却等。

云、雨主要是空气上升中绝热冷却而产生的，平流雾则主要由平流冷却而形成。

气压

一、气压的定义和单位

大气压强(Air Pressure) ――简称气压，在重力方向上，单位截面上垂直大气柱的重

量，单位“百帕(hPa)”、“mb”、“mmHg”

1标准大气压P0――标准情况下（气温O℃、纬度45°），海平面上，760mmHg高的大气

压

P0＝l013.25hPa

hPa、mb和mmHg两单位之间有如下关系:

1 hPa＝1mb=3mmHg/4 或 1 mmHg＝4 hPa/3＝4mb/3 二、气压随高度的变化 1、变化规律

气压随高度的升高而降低，近地面下降快，高空下降慢。 海平面：气压1000 hPa 1500米：850 hPa 3000米：700 hPa 5500米：500 hPa

在近地面层空气中，高度每升高10米，气压降低值约为1.31hPa(或高度每上升8米，气压降低1hPa)，用该数据将船台高度测出的气压订正为海平面气压。 2、单位气压高度差h＝∣ΔZ/ΔP∣

单位气压高度差h与空气密度成反比。

低空密度大，h小，气压变化快；高空密度小，h大，气压变化慢。

在水平方向上，密度主要受气温影响，暖区气温高，密度小，h大；冷区气温低，密度大，h小。

三、气压随时间的变化

气压的周期性变化 1、日变化

一昼夜，地面气压具有两高值：在10时（最高）和22时

两低值：16时（最低）和04时

日较差随纬度变化：低纬最大，中纬较小。 2、年变化

大陆型：冬季最高；夏季最低 海洋型：夏季最高；冬季最低

年较差，陆地大，海洋小；中纬大，低纬小。

海平面气压场的基本型式

一、海平面气压场的基本型式

1、低气压（Low pressure；Depression）

――由闭合等压线构成的中心气压比四周低的区域，其空间等压面形状下凹，如盆地。 2、低压槽（Trough）

――由低压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较高一方凸出的部

分，简称槽。

槽线(Trough line)――在低压槽中，各条等压线曲率最大处的连线。 3、高气压（High pressure）

――由闭合等压线构成的中心气压比四周高的区域，其空间等压面形状上凸，如山丘。 4、高压脊（Ridge）

――由高压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较低一方凸起的部

分，简称脊。

脊线(Ridge line)――在高压脊中，各条等压线曲率最大处的连线。 5、鞍型区(Col)

――相对并相邻的两高压和两低压组成的中间区域，简称鞍，其空间等压面的形状类似

马鞍。

鞍型区内气压分布较均匀，又有匀压区之称，主要天气特征是风小。 6、高压带

――相邻两低压之间的过渡区域 7、低压带

――相邻两高压之间的过渡区域

空气的水平运动――风

一、风(wind)的定义、单位和表示方法

1、定义――空气相对海底所作的水平运动，称为风。

2、风速――单位时间内空气在水平方向上移动的距离，单位：m/s，km/h，kn（节，nm/h）。

1m/s≈2kn。

风级（Beaufort）：0～17级

3、风向――风的来向，用方位度数（0°～360°）表示，或方位表示。

作用于空气微团上的外力

一、水平气压梯度力Gn

1、水平气压梯度（－ΔP/Δn）

――垂直于等压线，沿气压减小的方向，单位距离内的气压差。 1）大小：在天气图上，等压（高）线越密，水平气压梯度越大；

等压（高）线越疏，水平气压梯度越小。

单位：hPa/m，或，hPa/赤道度，1赤道度＝60nm，约111km。 2）方向：垂直于等压线，由高压指向低压。 2、水平气压梯度力Gn＝－ΔP/（ρΔn）

1）大小：与水平气压梯度成正比，

在天气图上，等压（高）线越密，水平气压梯度力越大；

等压（高）线越疏，水平气压梯度力越小。

与空气密度ρ成反比，高空ρ小，Gn增大；低空ρ大，Gn小。

2）方向：同水平气压梯度。 二、水平地转偏向力An

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