1、 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、
2、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0.652) 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
3、个对流层大气的运动趋势。4、对流层顶：厚度约为12km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（）9C/532绝对温标Z（K）273C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
4、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
5、) 日变化特点：一天中最高气温（Tmax）：陆地上在1314时，海洋上在12时30分 最低气温（Tmin）：近日出前2）气温日较差：TmaxTmin3）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Tmin3）影响年较差的因素：下垫面性质：陆地年较差海洋，沙漠
6、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10N附近，冬天5-10N，夏天20N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
7、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，空气过饱和。2、相对湿度(Relative Humidity，用f表示) f=e100%/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 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。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tO，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t5000m卷云CirrusCi卷层云Cirr
8、o-StratusCs卷积云Cirro-CumulusCc中云2500m5000m高层云Alto-StratusAs连续性或间歇性的雨、雪高积云Alto-CumulusAc低云2500m层积云Stratus-CumulusSc间歇性微弱的雨、雪层云StratusSt毛毛雨雨层云Nimbo-StratusNs连续性中大的雨、雪碎雨云Fracto-NimbusFn（附属云）积云CumulusCu积雨云Cumulo-NimbusCb阵性降水2、物理分类云型低云中云高云大气稳定度层状云雨层云（Ns）、层云（St）高层云（As）卷层云（Cs）稳定md波状云层积云（Cs）、高积云（Ac）卷积云（Cc）积状
9、云（对流云）淡积云（Cu hum）、浓积云（Cu cong）、积雨云（Cb）卷云（Ci）不稳定md8后，海雾很少发生。3、适合的风向、风速风力24级。4、充沛的水汽相对湿度f80%5、低层逆温层结四、平流雾消散的条件风向大角度改变，风力增至很大或减至很小。如冷锋过境。 海浪一、波浪（Wave）要素1、波峰波面的最高点。2、波谷波面的最低点。3、波高（H）相邻波峰与波谷之间的垂直距离。4、波幅（a）波高的一半，a=H/2。5、波长（）相邻两波峰或相邻两波谷之间的水平距离。6、波陡（）波高与波长之比，H/。7、周期（T）相邻的两波峰或两波谷相继通过一固定点所需要的时间。8、频率（f）周期的倒数，f
10、1/T。9、波速（C）波峰或波谷在单位时间内的水平位移（波形传播的速度），C/ T。10、波峰线通过波峰垂直于波浪传播方向的线。11、波向线波形传播的方向线，垂直于波峰线。二、波浪的分类1、按成因分类1）风浪和涌浪风浪（Wind Wave）风的直接作用所引起的水面波动。（无风不起浪）涌浪（Swell）风浪离开风区传至远处，或者风区里风停息后所遗留下来的波浪。（无风三尺浪）2）海啸（Tsunami，又称地震波）由于海底或海岸附近发生地震或火山爆发所形成的海面异常波动。特点：周期长，波长长，波速大，在外海坡度很小，当传至近岸时，波高剧增。世界上常受海啸袭击的国家和地区有：日本、菲律宾、印度尼西亚、
11、加勒比海、墨西哥沿岸、地中海。3）风暴潮（Storm Surge）由强烈的大气扰动（强台风、强锋面气旋、寒潮大风等）引起的海面异常上升现象。主要原因：海面气压分布不均匀气压每下降1hPa，海面约升高1cm；我国风暴潮多发区：莱州湾、渤海湾、长江口至闽江口、汕头至珠江口、雷州湾和海南岛东北角，其中莱州湾、汕头至珠江口是严重多发区。4）内波（Internal Wave）密度相差较大的水层界面上的波动。内波对航行船舶的影响：死水和共振船舶克服“死水”和“共振”的有效方法是改变航速和航向。3、按水深相对于波长的大小分类1）浅水波（水深h，20水深h）C（gh）1/2波速与波长和周期无关，只取决于水深。
12、2）深水波（水深h/2）波速与波长和周期有关，与水深无关。三、水质点的运动与波形传播的关系1、深水波：水质点的运动轨迹是圆，海表面的水质点的轨迹直径等于波高，水质点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一次圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。2、浅水波：水质点的运动轨迹是椭圆，水质点运动到最高位置时，运动方向与波向一致，运动到最低位置时，运动方向与波向相反。波面上每个水质点在自己的平衡位置附近完成一次椭圆周运动时，整个波形就向前传播一个波长的距离。总结：波浪沿海面向前传播，水质点在原地附近作周期运动前进波。
13、 群波和驻波(简述)一、群波（Group of Waves）当许多周期和波长不同但很相近的简单波动沿着同一方向传播时，在固定地点，有时出现振幅大的波动，有时出现振幅小的波动，两者相继交错发生，看起来大波是一群一群出现的，称之为群波。深水波的群速为相速的一半；浅水波的群速与相速相同。二、驻波（Standing Wave）波面随振幅的变化作上、下振动而波形不向前传播的波浪。当两列振幅、波长、周期相近但传播方向相反的前进波相叠加时，会形成驻波。在海滨峭壁处常出现驻波；热带气旋眼区的“金字塔”浪亦属于驻波。 风浪、涌浪和近岸浪一、风浪（Wind Wave）1、特征周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面
14、不规则，易破碎。方向（指来向）与风向较为一致。2、影响风浪成长的三要素1）几个概念 风区风速、风向近似一致的风作用的海域范围。沿风吹的方向，从风区上沿至下沿的距离，称为风区长度或风程。 风时近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。2）风速、风时、风区与风浪成长的关系风浪的三种状态 过渡状态风区内各点波浪要素随风吹刮时间增加而增长（尤指波高）。因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，波高越大。 定常状态随风时的不断延长，风区内离风区上沿较近的点上的浪高不再增长，这些点上的浪即进入定常状态。离风区上沿越近，波浪进入定常状态的时间越早，波高也越低。因此，处于定常状态的风浪的波高取决于该
15、点离风区上沿的远近（即该点的风程长短）。 充分成长状态风区、风时无限时，风浪成长到一定程度后停止发展（并变得不稳定，破碎），这种状态即为充分成长状态。风区、风时无限的情况下，风速越大，处于充分成长状态的风浪波高越大，因此，充分成长的风浪波高取决于风速。对于给定的风速，风浪要达到充分成长状态，风时需不低于某一值，风区长度也不低于某一值，这就是对应于该风速的最小风时和最小风区。因此，海面上的浪要达到充分成长状态，风速、风时、风区是决定性的三要素。3、浅水中风浪的成长风速、风时、风区相同时，浅水区的风浪尺寸比深水区的小得多。二、涌浪（Swell）1、特征波形规则，波峰圆滑，波长长，波峰线长，周期长，
16、移速快。方向（来向）与海面实际风向无关，两者间可成任意角度。2、传播特性波长大的衰减慢，波长小的衰减快，随着传播距离的增加，波高逐渐降低，周期不断增大，波长增加。三、近岸浪波浪传至浅水区域后，由于水深变浅、地形等影响，传播方向、波形发生改变，经变形后的浪称为近岸浪。1、波向的改变折射， 绕射，反射。2、波高变化波浪进入开敞海岸浅水区时，波高增大，波长变短，波陡增加，易翻卷破碎。四、其它因素对波高的影响1、波流效应流速23kn，风速1015m/s时，波浪运动方向与海流运动方向相反或接近相反时，波高增加最大，增幅达2030。波浪运动方向与海流运动方向相同时，波高降低，波长增加。2、水、气温差TwT
17、a1，波高增加5； 有效波高和合成波高一、几种常用的统计波高1、平均波高连续观测几个波，取所有波高的平均值。平均HHi/n2、有效波高H1/3称为有效波高，波浪预报图上的波高即为有效波高。3、合成波高风浪波高与涌浪波高的合成，HE（Hw2+Hs2）1/2，波浪分析图上的波高为合成波高。公式中：Hw平均显著风浪波高；Hs平均显著涌浪波高。二、有效波高与其它统计波高的关系设有效波高H1/31m，则平均H0.63m H1/101.27m H1/1001.61m H1/10001.94m 船舶海洋水文气象观测与编报一、概述1、观测项目气象，水文2、观测时次常规观测：主要项目每天在世界时00、06、12
18、、18时观测，测表层海水盐度的水样每天06时采集一次，铅直海水温度每天00、12世界时观测，海发光在每天天黑后进行。加密观测：出现恶劣天气时，气压、风、海浪等项目每小时测一次。3、观测程序每次观测在正点前30min开始至正点结速，气象项目观测在正点前15min内进行，气压应在接近正点时观测。二、海面有效能见度的观测1、海面能见度（Visibility）的概念在海上，正常目力所能见到的最大水平距离，单位km或n mile。3、海面能见度的等级09共10个等级。4、海面能见度观测的注意事项观测方法：根据水天线的清晰程度，参照表“海面有效能见度参照表”判断。在陆上根据看得清的最远的目标物的距离判断。
19、夜间观测时，应先在黑暗处停留至少5分钟，待眼睛适应后进行观测。注意事项：应选择在船上较高、视野开阔的地方（夜间应站在不受灯光影响处）。数据记录：取一位小数，不足0.1记为0.0，单位km。夜间无法观测时，记为“”。三、云的观测观测方法：注意当时云的外形特征、结构、色泽及高度和各种常见的天气现象，参照云图综合判断。特殊情况的记录：雾全天无法辩明，总云量、低云量记10，低云栏记“三”；部分天空可辨，总云量、低云量记10，低云栏记“ ” 加可见云状。霾全天无法辩明，总云量、低云量记，低云栏记“”；部分天空可辨，总云量、低云量记，低云栏记“ ” 加可见云状。夜间无月光时，若不能判断云状，估计天空被遮蔽
20、而看不到星光的那部分作为总云量，云状、低云量栏记“”。四、天气现象的观测观测方法：现在天气现象是在定时观测时所观测到的天气现象，过去天气现象是在定时观测之间六小时内所观测到的天气现象。天气现象的符号：霾； 轻雾； 雷暴 ； 龙卷；雾三； 毛毛雨，； 雨 ； 雪 *；雨夹雪 ； 阵雨 ； 阵雪 * ； 阵性雨夹雪 ；冰雹 ； 雷雨 五、风的观测观测仪器：手持测风仪；综合数字气象仪。注意事项：应选择在船上四周无障碍、不挡风处，风向传感器的0应与船头一致。仪器失灵或无法用仪器观测时，应根据海面状况目力测风。数据记录：风向以度（）为单位，取整数，风速以米/秒（m/s）为单位，记到一位小数。真风的求算：
21、矢量三角形法。六、气压的观测观测仪器：空盒气压表。注意事项：气压表应水平安置并固定在温度少变、没有热源、不直接通风处，应有减振装置并避免太阳光的直接照射。数据记录：以百帕（hPa）为单位，准确度1hPa1hPa。数据订正：刻度订正、温度订正、补充订正、高度订正。七、空气温度和湿度的观测观测仪器：干湿球水银温度表、综合数字气象仪。注意事项：干、湿球温度传感器应安装在百叶箱中，百叶箱应水平固定在空气流通、远离热源的驾驶台顶上，距甲板1.5米处，箱门方向不得与船头相同。数据记录：干球、湿球温度均以摄氏度（）为单位，准确度为0.20.2， 测湿原理：t干t湿0，空气未饱和；t干t湿0，空气饱和。八、表
22、层海水温度的观测注意事项：表层海水温度是指海水表面到0.5米深处之间的海水温度，采水点应避开船舶排水孔处；读数时，水温表注水杯不能离开采水桶水面，尽量不将水温表提出帆布桶。数据记录：以摄氏度（）为单位，准确度0.50.5。九、海浪的观测观测项目：风浪高、涌浪向和涌浪波高。观测方法：风浪、涌浪分别观测，各挑选较远处35个显著大波，求这些波高的平均值，分别作为风浪、涌浪的波高值。观测涌浪向时，用罗经上的方仪。十、表层海水盐度的观测海水表面到0.5米深度之间的海水实用盐度。每天06世界时测水温时采水样一瓶。十一、海发光的观测观测时站在背光的黑暗处，注视海面浪花或航迹浪花上的发光现象，根据发光强度分成
23、5个等级，记入海发光栏内。大气环流一、单圈环流模式太阳辐射在地表分布的不均匀性是大气环流产生的根本原因和条件，是大气环流的原动力。这个环流圈是在地面受热不均匀的条件下产生的，又称为热力环流圈。二、三圈环流模式把由于地球自转产生的水平地转偏向力的影响再考虑进去.在低纬地区形成了一个闭合经圈环流，称为赤道环流或哈德莱环流（又叫低纬环流或I环流，是正环流）。在极地和纬度约60之间构成了第二个闭合经圈环流，称为极地环流（又叫高纬环流或II环流，也是正环流）。极锋区上升气流中流向低纬的那部分与赤道环流圈高层来自赤道的更暖湿空气在副热带相遇，从而在极地环流和赤道环流之间，构成了第三个闭合环流，称为中间环流
24、（又称中纬环流或III环流，是反环流）。三、行星风带和气压带1、信风带（Trade-Wind Zone）及天气特征自副热带高压带向赤道流动的气流，在地转偏向力的作用下，在北半球形成东北信风，在南半球形成东南信风。信风带控制地区，风向、风力几乎常年稳定，风力一般为34级，最大不超过5级，天气一般比较干燥晴朗，能见度良好。2、盛行西风带（Prevailing Westerlies）副热带高压带的辐散气流流向副极地低压带，在地转偏向力的作用下变成偏西风，与高空的偏西风相连接，使中纬度地区西风盛行，故称为盛行西风带。在北半球，由于海陆分布和地形差异等因素影响，西风带内多锋面和气旋活动，风向、风力多变，
25、经常有大风、云雨天气，冬季大洋西北部这种现象更为突出。在南半球，因海洋广大，西风带内风向稳定，风力强，故又称咆哮西风带（Roaring Westerlies）。3、极地东风带自极地高压向副极地低压带辐散的气流，因地转偏向力的作用变成偏东风，称为极地东风带（Polar Easterlies）。4、赤道无风带和副热带无风带北半球的东北信风和南半球的东南信风在赤道地区辐合，产生上升气流，故这里风力微弱，称为赤道无风带（Doldrums Equatorial Calms），或赤道辐合带（又叫赤道槽）。在赤道无风带中，气温高，湿度大，对流旺盛，天空多对流云，夜间常有阵雨或雷雨，降雨时能见度不好，在纬度3
26、035副热带高压东西向脊线两侧，微风和静风频率高，气流下沉增温，天气晴朗、温暖，称为副热带无风带（Subtropical Calms） 实际大气平均水平环流的基本特征一、海平面平均水平环流的特征永久性大气活动中心（年气压区）全年始终都存在的大气活动中心，包括：北大西洋冰岛低压（Iceland Low）、亚速尔高压（Azores High）北太平洋阿留申低压（Aleutian Low）、夏威夷高压（Hawaii High）赤道低压带南半球南太平洋、南大西洋、南印度洋海上副高、南半球副极地低压带、南极高压。半永久性大气活动中心（季节性气压区）随季节发生根本变化的大气活动中心：冬季，北半球（1月），西伯利亚冷高、北美冷高南半球（7月）澳大利亚冷高、南美冷高和非洲冷高夏季，北半球（7月），印度低压、北美低压南半球（1月），澳大利亚低压、南美低压和非洲低压。海上副高冬弱夏强；冰岛低压和阿留申低压冬强夏弱。 季风环流一、季风（Monsoon）的定义、成因和分布
