大气物理学题库1

2018-11-12 21:20

231. 某地各月平均气温(度)如下表所示,试求:

(1) 作气温直方图和气温年变化曲线。

(2) 从气温年变化曲线确定候平均气温

(3) 用候平均温度划分季节(夏季候平均气温≥22度,冬季候平均气温<10度,

春、秋季22度>候平均气温≥10度)。

232. 风暴号气象卫星上的辐射仪测出10微米处(大气窗区)地表的辐射率为0.98*10

焦耳/秒米2微米 球面度,如果忽略大气影响,则地表温度为多少开? 233. 波长为0.6328的氦—氖激光束输出了毫瓦能量,它以与云层法线成30度的方向通

过厚度为10米的云。若忽略散射影响,则测得射出功率为1.57576和0.01554毫瓦,

试求容积消光系数

a?和垂直光学厚度??

I?(L)的表式为

234. 参阅附图,若在L=0和L=L处反射率均为R,试证

I?(L)?I?(0)?1?R??e?k??u2?1?R2?e?2k?u?

235. 假定人体正常体温为37度,试求人体表面(视为黑体)的辐射通量密度F。若不

视为黑体,而对所有的波长的平均只能吸收百分之九十的入射辐射,试求此时的辐射通量密度F1以及最大辐射率的波长λm。 236. 如果太阳的平均输出为6.7?107瓦/米2,地球半径为6370?103米,试求在一天中

被地球截获的太阳总能量。 237. 近地层大气中的水汽压(e)随高度的分布一般可视为对数率,若已知0.5米处,

水汽压为18.2百帕,2米处水汽压为17.8百帕,试求5米处的水汽压。 238. 根据下面的探空资料,计算1千米、3千米的水汽压。 高度(千米) 0 14.2 10.6 1 10.9 / 3 1.8 / t(℃) e0(百帕) h(米) 0 200 239. 根据下面的探测资料,计算0——3,0——5千米空气柱中的水汽含量(千克/米2)? 500 1000 1500 1920 2000 3000 4000 5000 p(百1000 帕) 13.1 t(℃)985 12.8 8.9 950 11.2 8.1 895 8.0 6.4 842 4.9 5.2 799 2.3 4.5 791 2.1 4.4 699 -2.2 3.2 614 -8.2 2.0 540 -16.2 1.0 g(克/9.3 千克) 240. 计算不带电的纯水滴表面的饱和水汽压和平衡相对湿度,已知水滴半径为5?10厘米,温度为0℃。

?7241. 为了能使云中半径为10-6厘米和10-5厘米的纯水滴长大,云中的过饱和度?f该多少? 242. 土壤毛细孔隙中的凝结纯水面呈凹形的曲率半径为10-5,10-6厘米时的饱和水汽压

为多少?平衡相对湿度为多少?设t?0℃。

243. 若盐水的平均含盐(NaCl)浓度为37克/升,试问其饱和水汽压为纯水(平)面上

饱和水汽压的百分之几? 244. 0℃时饱和食盐溶液平面上的饱和水汽压是纯水(平)面上饱和水汽压的百分之几? 245. 如果温度在0℃时,1000克水中溶有357克的盐即达到饱和,试求溶液面上的饱和

水汽压。

?62.4?10246. 设有一个不带电荷的硝酸钠(NaNo3)饱和溶液滴,(半径为厘米,温度

为0℃,试计算其饱和水汽压,已知NaNo3的饱和溶液浓度为0.727,饱和溶液密

?3??1.38?10度n克/厘米3)

247. 设溶质质量为10-18克的NaCl溶液滴,半径为8.4?10厘米。温度为0℃。试求

?6Er,n平衡相对湿度即E?100%和

Er,n 为

248. 试证明溶液滴表面的饱和水汽压

Er,nEr,n?E?(1?溶质分子量。

crcnM?3)式中cn?4.3??为范德荷夫因子, M为溶质质量,?为rr?249. 寇拉曲线峰值对应的半径,称为临界半径

rc,试证

rc?3cncr (250. 证明寇拉曲峰值对应的饱和比

Er,nE?S),称为临界饱和比

Se可 表示为

4C2rSe?1? 27Cn251. 有二个半径分别为2*10-7厘米和纯水滴,水滴上均附有一个元量的电荷,问它们

的饱和比为多少? 252. 一块云的温度从0度降到-1度,问饱和水汽压时变大还是变小?液态水的含量呢? 253. 气温为25度,相对湿度为80%,气压为1000帕的10千克时空气,在日落西山后,

由于辐射冷却,使湿空气温度降低5度,试问能否产生露(雾)?露(雾)量为多少? 254. 温度为21.2度,露点为15.2度的一块空气,沿1005百帕等压面前进,在运行中遇

到一座小山(山高850百帕),空气便沿山坡上升,在上升途中,假定已凝结的液态水中有一半以降水形式脱落了上升空气。试求: (1)迎风坡的高度为多少? (2)背风坡的云底高度为多少? (3)山顶空气温度为多少?

(4)空气下降到背风坡山脚处(1005百帕)温度为多少? 255. 若740百帕高度上有一块云,云体温度为9.6度,云块中1千克空气中含有云滴1

克,水汽10克,试问:当云块下降时,它完全消失的开始高度(以百帕表示) 256. 某日,在岛屿上空的地形云厚2千米,平均液含水量为0.5克/米3,若有半径为0.1

毫米的水地 滴从云顶下落,穿过云体。问 (1) 求水滴掉出云底时的尺寸;

(2) 如果水滴下降末速度为υ=CR(R为水滴半径),C=8*103(秒),求水滴下降通过

云体的时间。(取碰并系数ε=1) 257. 假定有温度0度,相对湿度为80%的湿空气流经温度高于0度的水面,若因蒸发每

小时使空气的水气压增加0.61百帕,试问需要多长时间才会使得空气达到饱和状态。 258. 晚上空气温度为-8.8度,相对湿度为80%,如果在日出前气温为-14度,试求雾的

液态水含量(克/米3)和雾形成时释放热量(焦耳/米3)。 259. 在冷、暖洋流的交界处,冷、暖空气发生混合,已知冷空气的温度为5度,相对湿

度为90%,暖空气的温度为11度,相对湿度为80%,试问能生成混合雾吗? 260. 在层状云中,半径为300微米的水滴在下降途中与1000个半径为10微米的水滴相

碰合并,试求合并后的半径,及其末速度。 261. 当气温为10度时,试问半径为3微米雾滴在静止空气中的末速度为多少(米/秒)? 262. 试计算半径为2毫米霰的下降速度,并将它与相同尺寸的水滴末速度相比较。 263. 从距地表3.5千米云底下降的枝状雪花,需多少时间才降至地面?设雪花融化为水滴

时的直径为0.287厘米. 264. 形成一个半径为1毫米的雨滴,需要多少个半径为5微米的云滴? 265. 从半径为1微米的云滴凝结增长成半径为5微米,10微米,500微米云滴需要多少时

间?假设云内的过饱和度为0.1%,温度为10度. 266. 设积状云内过饱和度为2%,温度为0度上升速度为10米/秒,试求半径5微米云滴凝

结增长到50微米,100微米和1000微米所经路程为多少? 267. 设大云滴半径R=40微米,云厚300米,其中小云滴的半径为6微米,云内含水量为0.2

克/米3,若上升运动影响较小,试问大云滴经碰并作用,增大到多少微米?取ε=0.29. 268. 在液态水滴的层状云中,小水滴平均半径为6微米,平均含水量为0.3克/米3,现有一

个半径为40微米的大云滴,经碰并增长到100微米,求所需经过的路程为多少?取

ε100=0.29 269. 试求大云滴由于碰并增长,从R1增长到R2所需时间. 270. 在-10度的过冷却云中,初始半径为1微米的冰粒,经过凝华增长到半径为5微米,10

微米,1000微米冰粒所需的时间? 271. 在-13度的过冷却云中,试问具有初始半径为1微米,10微米,100微米的冰粒的凝华

增长速率为多少? 272. 如果云的温度为-12度,相对于水面的过饱和度为0.1%,那么冰粒和过冷却水滴从半

径20微米分别以凝华增长和凝结增长到100微米,300微米自诩多少时间? 273. 设云的温度为-10度,试问冻滴从半径20微米凝华增长到100微米,200微米在云内

所经路程为多少?(不计上升运动影响). 274. 如果云的温度为-12度,冻滴半径从10微米到100微米,考虑上升运动的影响,那么,

路程为多少呢?(取上升速度为w=2米/秒) 275. 有一块积状云,液含水量为0.6克/米3,云滴的平均半径为10微米,有一个大水滴(r=50

微米)在此通过,试问经过100秒钟,它因碰并作用能增长到多大(微米)?取ε=0.70 276. 若在地面某一范围内,由于地表性质不同,如在河面上有一光秃秃的岛屿,岛上1000

百帕处的气温t=32度,比湿q=25克/千克,河面上1000百帕处的气温t=28度,已知气温直减率γ=0.65度/100米.试求形成云的底和顶的高度.

277. 一个半径为500微米(或1000微米)的水滴(雨滴)云中下落,设云下气层的平均温度为

12度,相对湿度为50%,设问水滴完全蒸发掉所需的时间. 278. 求半径100微米的雨滴能到达地面的极限高度,设云下气层的平均温度为6.0度,相对

湿度98%(不计垂直运动和风的影响).如相对湿度为80%,那高度又为多少? 279. 一块云的厚度为2千米,液水含量由云底的1克/米3线性地变到云顶为3克/米3,

设直径为100微米的水滴开始由云顶下落,试求水滴掉离云底时的大小(取碰并系数0.8,不考虑空气的垂直速度)。 280. 证明:设雪晶的质量为m千克,数密度为n(个/米3)下降末速度为v(米/秒),

则每秒钟下降到每平方米面积上(相当于)液水的深度h可表示为

h=10-2.m.n.v(米)

281. 若把40升水,分散为直径0.5毫米的水滴,撒入一个积状云的顶部,在它们掉出云

底时(云底面积为10千米2),所有水滴直径已增大为5毫米。问造成的降雨量(单位为毫米)为多少? 282. 在一个雹暴的某区域内,雹胚争夺可用水量,形成了浓度为10个/米3,半径为5

毫米的雹块。试问若雹胚浓度增大为104个/米3时,雹块该多大? 283. 一块过冷却云,在某高度上因人工播云而全部冰晶化了,试求此高度上的温度增量

ΔT。 284. 要使温度10度,液含水量为0.3克/米3雾完全消掉,试问需向每立方米空气输送

多少热量? 285. 某站各月平均降水量如下表所示,

月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 降水49.2 61.7 84.7 90.5 95.9 177.4 147.8 138.7 131.6 74.3 53.3 38.0 量(毫米) 求:(1)月降水百分率P=r/R*100%,式中r为某月的降水量,R为年降水量

(2)月降水相对系数C=r/r1

式中r同上, r??n?R ,n为某月的日数, r1的含义:年降水量按日数平均,某月365应得的降水量。或者,平均分配给该月的应得降水量。

C>1:表示湿月,C<1表示干月,C=1:降水全年均匀分配 286. 计算气压为1000hPa,气温为27℃时的干空气密度和在相同温压条件下,水汽压为

20 hPa时的湿空气密度。 287. 太阳半径约为Rs,日地平均距离为R0,设太阳为黑体,太阳常数为S0,试计算太

阳表面温度T 。 288. 某地早晨的探空记录为: p(hPa) t (℃) td(℃) 1000 23.0 19.0 900 20.5 10.4 850 17.0 7.6 800 12.0 6.8 700 4.5 ?1.1 600 ?4.0 ?8.5 500 ?12.1 ?19.2 400 ?23.0 ?29.5 300 ?32.5 ?45.0 200 ?45.3 ?59.5 1)求900hPa处空气的比湿、饱和比湿、相对湿度。

2)标出LCL、CCL及LFC的高度,分析地面气块绝热上升时不稳定能量的垂直分布情况,确定大气层属于哪种稳定度。

3)当天最高气温要达到多少度才有可能出现热雷雨?

4)判断1000~900hPa及850~800hPa是否对流性不稳定?为什么?

289. 设有一气层,可只考虑其吸收作用,有一平行辐射,波长为?,射入气层前的辐射

通量密度为10Wm-2?m-1,经气层中吸收物质的含量u = lg/cm2的吸收后,辐射通量密度为5W ?m-1。求该气层的吸收率及质量吸收系数(k?)。 290. 波长? = 0.6?m的平行光束,垂直入射10m厚的人工云层,射入前及透过云层后的

辐照度分别为:F0=100(mW cm-2)及F=28.642(mW cm-2)。设云中水滴数密度N(个/cm3)及云滴半径r = 10?m各处均一。只考虑Mie的一次散射。求 ①云层的体积散射系数k?;②云中水滴数密度N;③若光束与云层法线成60°角入射,则射出云层后的辐照度。 291. 如在夜间地面上空布满云层,设地面为黑体,T0=300K,气压为P0=1000hPa,云底

为黑体,温度Tb=280K,气压为Pb = 800hpa,中间大气为等温T=285K的灰体,其长波漫射透射率τf = 0.4。试求:(1)地面的有效辐射,(2)中间气层的温度是要增加还是降低,求出变温率?T/?t (℃/3h)。(σ = 5.6696 ? 10-8 W m-2 K-4) 292. 已知地面气压p=1000hPa,温度 t =10℃,露点td = 5℃, (1)请求出其比湿q, 虚

温tv, 空气密度?;(2)若温度和比湿不随高度改变,求850hPa等压面离地面的高度z (gpm) ;(3)若在1000-850hPa的气层中,比湿不随高度变化,求出底面积为 1 m2 气柱中水汽总质量mv (km/m2)(提示:先求空气总质量)。如果其全部凝结为液体水落至地面,则水层有多厚(cm).


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