大气的铅直分层：
对流层： 厚度变化：
空间：随纬度增加，厚度降低。
低纬地区：平均厚度为17～18km；中纬地区：平均为10～12km；高纬地区：平均为8～9km；
时间：夏季大于冬季。
特点：主要天气现象均发生在此层。 温度随高度升高而降低。（平均高度每升高100m，气温下降0.65℃。） 空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。 气象要素的水平分布不均匀。
平流层：对流层顶～55km
25km以下，气温保持不变；25km以上，气温随高度增加而显著升高。 空气运动以水平运动为主，无明显的垂直运动。
水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明度好，气流比较平稳，适宜于飞机航行。 中间层：平流层顶～85km
气温随高度增加迅速下降，顶部气温可降至-83℃以下。 空气有强烈的垂直运动，故又称之为“高空对流层”。 热成层(热层、暖层、电离层)：中间层顶～800km 气温随高度增加迅速上升。
空气质点在太阳紫外辐射和宇宙高能粒子作用下，产生电离现象。
散逸层：这一层中的大气物质具有向星际空间散逸的特性，是大气圈与星际空间的过渡地带。 二、大气上界
根据大气中极光出现的最大高度，大气上界的高度为1,000～1,200km。
另一种是以大气密度接近星际气体密度的高度作为标准，大气上界约在2,000～3,000km高度处。
第三节 大气的物理性质
假定条件下的大气质量：
假定大气是均质的，以气温0℃时、45°N（或45°S）处、海平面上的大气密度ρ
-3
，则此时大气厚度（Z0）经理论计算约为8,000m。于0为标准（ ρ0 =1.293kg.m）
是单位截面积的大气柱中空气的质量为：m0=ρ0·Zo=1.293×8000=10344kg.m-2 据此推算，地球表面大气的总质量大约有5×1015t。 二、 气象要素
定义：表示大气状态和特征的物理量和物理现象。
内容：日射、温度、湿度、气压、风、云、降水、蒸发、能见度和天气现象等。 天气现象：在大气中或地面上产生的降水、水汽凝结物（云除外）、冻结物、干质悬浮物和光、电学现象，也包括一些风的特征。 常见天气现象： 雨、阵雨、毛毛雨
雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、冰雹、冰针 雾、轻雾、露、霜、雨淞、雾淞 吹雪、雪暴、龙卷、积雪、结冰
沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、霾、尘卷风
雷暴、闪电、极光 大风、飑
第四节 地球大气中的光、电、声现象 一、大气中的光学现象 （一）大气中光的散射现象 1.蔚蓝天 2.霞光 3.曙暮光 （二）大气中光的折射现象
1.蒙气差 2.海市蜃楼3.彩虹4.晕 （三）大气中光的衍射现象 1.华 2.宝光环
（四）大气中的其它光学现象 夜天光、气辉、极光、地光等等 二、大气中的电学现象 （一）大气电场
1.晴天电场2.扰动天气电场 （二）天电
天电是指大气中放电过程所引起的脉冲电磁辐射，最常见的现象就是闪电，此外还有雷暴放电、尘暴放电和电晕放电等，有时也将某些人工放电过程如核爆炸引起的大气放电等也包括在内。
? 闪电是积雨云云中、云间或云地之间发生放电时激发空气强烈闪光，并伴有雷声的
物理过程。云内放电和云际放电形成云闪，云地间放电形成地闪。
? 闪电按形状分为线状闪电、带状闪电 、片状闪电、联珠状闪电和球状闪电，其中
最常见的是线状闪电。地球表面每时每刻都有闪电发生，全球每秒有100—300次闪电发生，其中约有20%是地闪。闪电多出现在低纬度地区，但在两极地区有时也能观测到，陆地闪电的次数比海洋多一个数量级，白天闪电多于夜晚，夏季闪电多于冬季。
三、大气中的声学现象
? 频率在15—20000Hz之间的声波，频率低于15Hz的声波称为次声波，频率高于
20000Hz的声波称为超声波（。
? 大气中声波的声源可分为人工声源和自然声源两类。人工声源包括人工爆炸声、各
种机器及交通工具发出的声音和人类活动的种种吵杂声等。自然声源包括火山爆发、流星穿入大气、海浪和地震激发的大气声波、鸟兽等动物的声音、风和地表的摩擦发声、强风暴系统中大气运动引起的湍流和对流发声、雷声以及极光发声等等。 ? 大气中自然声源发出的声波具有极宽的频谱，高频端可达102—103Hz的频率，低频
端可达几分钟至几十分钟的周期。大部分自然声源主要产生的是大气次声波。
（三）源于天气现象的声音
? 在大气中除了与人类及生物活动有关的声音外，还有许多单纯起源于天气现象的声
音，如雷声、风的呼啸声、降水体的摩擦声等。
? 雷声是伴随闪电出现的大气发声现象，其声强的峰值频率为4—125Hz。气流遇到山
丘、建筑物、森林和树木以及电线等障碍物时，能够产生声音；由于风而掀起的海浪能够产生啸叫。雨、雪花等降水体在降落过程中与空气摩擦能够产生声音；冰雹云中的雹块与空气摩擦能够产生嗡嗡声。
第三章
第一节 辐射的基本知识 一、辐射及其特性
辐射：物体以电磁波或粒子流形式向周围传递或交换能量的方式。 辐射能：物体以辐射的方式传递交换的能量。 基本特性：波粒二象性 波动性
波动性的反映V＝λ·f …………(3-1) 电磁波谱
粒子性
EL?hf?hV?………… (3-2)
其中h＝6.626×10-34J·s，称为普朗克常数。
辐射的度量和单位 辐射通量、辐射通量密度 辐射通量及单位：
定义：单位时间通过任意面积上的辐射能量。 单位：J·s-1或W 辐射通量密度（E）及单位
定义：单位面积上的辐射通量。 单位： J·s-1·m-2或W·m-2 E=dF/(ds.dt)
辐射通量密度又被称为辐射强度、辐射能力或放射能力。
光通量、光通量密度、照度
光通量及单位
定义：表征辐射通量而产生光感觉的量。 单位：流明（lm）
光通量密度及单位
定义：单位面积上的光通量。 单位：流明/米2（lm·m-2） 照度及单位
定义：单位面积上接受的光通量。 单位： lx，音译为勒克斯，1 lx=1 lm·m-2 物体对辐射的吸收、反射和透射 概念
吸收率(a) ： a=Qa/Q 反射率(r) ： r=Qr/Q 透射率(d) ： d=Qd/Q
a、r、d的变化
黑体：对于投射到该物体上所有波长的辐射都能全部吸收的物体称为绝对黑体。故有：a＝１，r＝d＝０
灰体：透射率d＝０，吸收率a＝（１－r），且a不随波长而变化的物体。
第二节 太阳辐射
一、太阳辐射强度和太阳常数
太阳辐射强度 （太阳辐射通量密度） 太阳辐射强度及单位
定义：单位时间内投射到单位面积上的太阳辐射能量 单位：W·m-2 太阳常数 （S0） 太阳常数及变化范围
定义：当地球位于日地平均距离时(约为1.496×108km)，在地球大气上界投射到垂
直于太阳光线平面上的太阳辐射强度。
变化范围： 1325 W·m-2 ～1457 W·m-2
我国采用的太阳常数值为1382 W·m-2 太阳光量常数及范围
定义：大气上界，太阳辐射产生的平均光照强度 范围：1.35×105～1.4×105lx 三、 太阳高度角、太阳方位角和昼长
太阳高度角 （h）
定义 ：太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°)
水平面上太阳辐射的计算
Sm′＝Sm·
ABCDABC?D? ＝Sm·sinh
水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。
h的计算公式sin h＝sinφsinδ+cosφcosδcosω 式中：φ为观测点纬度，δ为赤纬，ω是时角。 δ的计算
δ的含义：太阳直射点纬度(即太阳直射光线与赤道平面之间的夹角)。
计算公式：δ＝23.5sinN°
说明：式中N°以度为单位，是距春分日或秋分日最近的总天数。春分日至秋分日取正值，否则，取负值。
特殊日期δ的值：春分日(21/3)或秋分日(23/9)：δ＝0°
夏至日(22/6)：δ＝23.5°冬至日(22/12)：δ＝-23.5°（23.5°S） ω的确定
ω是用角度表示的时间，每15°为一小时
正午：ω＝0；上午：ω＜0； 下午：ω＞0，。 正午时刻h的计算公式:h正午＝90°-φ+δ 太阳方位角 （A）
定义 :太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。 计算公式
sinhsin??sin?cosA?coshcos? 式中A值：
正南：A=0 正南以西：A>0 正南以东：A<0 特殊时刻A的计算公式
sin?cosA??cos?日出日没时（h=0） 北半球A的季节变化
除北极外，一年中只有春分日和秋分日，日出正东日没正西。