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第三节 有关大气的物理性状一、主要气象要素 气象要素是指表示大气属性和大气现象的物理量。 如：气温，气压，湿度，风向，云量，降水量，能见度等。（一）气温1.空气冷热的程度，实质上是空气分子平均动能的表现。动能与绝对温度成正比。2.气温的单位： ①目前我国规定用摄氏度（℃）温标 ②在理论研究上常用绝对温标，以K表示。 ③温度换算： T= t + 273.15 ( t 为摄氏度，T为绝对温标。）（二）气压1.气压是指大气的压强。 静止大气中任意高度上的气压值等于其单位面积上所承受的大气柱的重量。2.一般情况下气压值是用水银气压表测量的。大气压强为：气压单位曾经用毫米水银柱高度（mmHg）表示，现在通用百帕（hPa）来表示。3. 1个标准大气压：等于1013.25hPa，相当于760mmHg。（三）湿度大气湿度常用水汽压、饱和水汽压、相对湿度、饱和差、比湿、水汽混合比、露点等物理量来表示。 1.水汽压和饱和水汽压 （1）水汽压（e )——大气中的水汽所产生的那部分压力。（2）饱和水汽压——饱和空气的水汽压（E）称为饱和水汽压，也叫最大水汽压。规律：饱和水汽压随温度的升高而增大。2.相对湿度 相对湿度（f）是空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值 相对湿度直接反映空气距离饱和的程度，当其接近100％时，表明当时空气接近于饱和。 规律：当水汽压不变时，随着气温升高，饱和水汽压会增大，而相对湿度会减小。3.饱和差 在一定温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差称为饱和差（d）。 d = E-e d表示实际空气距离饱和的程度，在研究水面蒸发是常用到d，它能反映水分子的蒸发能力。 规律： 饱和差越小，水面蒸发越慢，饱和差越大，水面蒸发越快。4.比湿（q） 在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量的比值，称为比湿。其单位是g/g，或者是g/kg。规律： 对于某一团空气而言，只要其中的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。 5.水汽混合比（单位：g/g）一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值称为水汽混合比 6.露点1.概念：在空气中水汽含量不变、气压一定的情况下，使空气冷却达到饱和时的温度，称为露点温度，简称露点（Td）。3.在实际大气中，露点温度常比气温低（Td﹤T），根据T和Td的差值，可以大致判断空气距离饱和的程度。规律： 在气压一定时，露点的高低只与空气中 的水汽含量有关。水汽含量愈少，露点愈低；水汽含量愈多，露点愈高。（四）降水1.降水的概念： 2.降水量——是指降水落到地面后（固态降水则需经融化后），未经蒸发渗透流失而在水平面上积聚的深度。单位为毫米（mm）。3.雪深——从积雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm）为单位。4.雪压——是单位面积上的积雪重量，以g/cm2为单位。（五）风风向：指风的来向。 地面风向用16方位表示，高空风向常用方位度数表示，即以0°（或360°）表示正北，90°表示正东，180°表示正南，270°表示正西。在16方位中，每相邻方位间的角差为22.5°。16方位：(每个方位有22.5°的范围) 北（N），北东北（NNE），东北（ NE），东东北（ ENE），东（ E），东东南（ ESE），东南（ SE），南东南（ SSE），南（ S），南西南（SSW），西南（ SW），西西南（ WSW），西（ W），西西北（WNW），西北（ NW），北西北（NNW）。3.风速： 单位常用m/s、knot(海里/小时，又称”节“）和km/h表示。风速的表示有时采用压力，称为风压。（六）云量：将地平以上全部天空划分为10份，为云所遮蔽的份数即为云量。（七）能见度：单位用米(m)或千米(km)表示。二、空气状态方程 空气状态常用密度、体积（V）、压强（P）、温度（t或T）表示。对一定质量的空气，其P、V、T之间存在函数关系。 （一）干空气状态方程该值叫普适气体常数。对于质量为M克，1摩尔气体的 在标准状态下，其体积V等于这是通用的质量为M的理想气体状态方程，又称做门捷列夫－克拉珀珑方程。它表明气体在任何状态下，压强、体积、温度和质量4个量之间的关系。 在气象学中，常用单位体积的空气块作为研究对象，因此常将压强、体积、温度和质量4个量的关系变为压强、温度和密度3个量间的关系，即式中R叫比气体常数，是对质量为1克的气体而言的，它的取值与气体的性质有关。上式表明，在温度一定时，气体的压强与其密度成正比，在密度一定时，气体的压强与其绝对温度成正比。 干空气的比气体常数为：干空气的状态方程为：(二）湿空气状态方程与虚温 上式为湿空气状态方程的常见形式。如果引进一个虚设的物理量——虚温 因此需温总要比湿空气的实际温度高。引入需温后，湿空气的状态方程可以写成：式中R是干空气的比气体