高度 km 0
标高 km 8.5
高度 km 40
标高 km 7.8
10
20
7.8
6.3
50
60
8.1
7.6
30
6.8
70
6.5
三.大气密度
根据理想气体物态方程：
p0 n0 （标准状态） K BT0 p z T0 n z n0 p0 T z
p z T0 z 0 p0 T z
1.描述水蒸气含量的一些物理量：
⑴ 水蒸气压强pw : 就是大气中水蒸气的分压强。
⑵ 绝对湿度ρ w : 单位体积空气中所含有的水蒸气的质量，单位为 g/m3。也就是水蒸气在空气中的密度。
⑶ 饱和水蒸气压ps : 水蒸气在某一温度下开始发生液化时的压强，称 为水蒸气在该温度下的饱和水蒸气压，也就是饱和状 态下水蒸气的分压强，它只是温度的函数。 ⑷ 饱和水蒸气量ρs : 即饱和水蒸气密度，只与温度有关。
二，大气压强
p dpS z Sdzg z pS dp z g z dz p dp S z m0 Mnz dz z ：大气的平均分子量 M
m0
：原子质量单位 根据理想气体物态方程：
p
pz n z K BT
§6.1 地球大气的基本组成
一.气体的气体组成
主要气体：78%的氮气 21%的氧气 微量气体： 氩（Ar）、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、 一氧化二氮(N2O)、甲烷(CH4)、臭氧(O3)、 水蒸汽(H2O)等。 这些气体并不总是中性的，在太阳辐射的作用下 在90km以上还有离子和电子存在。 大气气体对辐射有吸收衰减和散射衰减的作用。
⑸ 相对湿度RH : 空气试样中水蒸气的含量和同温度下该空气试样 达到饱和状态时的水蒸气含量的比值，用百分数表示。
⑹ 露点温度: 露点温度是给定空气试样变成饱和状态时的温度。
w pw RH s ps
2，可凝结水量W
在辐射传播方向上，和辐射束有相同截面、以辐 射传播距离为长度的体积内，所含有的水蒸汽折合成 液态水层的厚度。
温度梯度:7K/km
0到10公里高度温度从300K降至220K。
对流层的主要特征：
i)温度随高度升高而降低。地面能吸收太阳辐射 的短波部分而升温并放出长波辐射，大气通过吸收地 面的长波辐射和通过对流方式从地面吸收热量升温， 因而越接近地面的大气得到的热量越多，造成对流层 的气温随高度升高而降低。 ii)有强烈的垂直混合。低层空气由于从地面得到 热量使之受热上升，高层冷空气下沉，从而造成对流 层内存在强烈的垂直混合作用。 iii)气象要素水平分布不均匀。由于各地纬度和 地表性质的差异，地面上空空气在水平方向上具有不 同物理属性，压、温、湿等要素水平分布不均匀，从 而产生各种天气过程和天气变化。
水SW w x Sdx
2.平流层
对流层顶10km向上到55公里左右为平流层。
平流层下部温度随高度变化很小（等温层）。
平流层上部因为存在臭氧层(22─35公里处)， 臭氧吸收太阳紫外辐射使大气温度增加。 平流层大气温度下部冷上部热，使大气有相对稳定 的结构。对流很弱，空气大多作水平运动，平流层中水 汽和尘埃很少，也没有对流层中的云和天气现象。 等温层温度大约220K
dp m0 Mnz g z dz
pz pz0 e

z z0 h z
但h(z)不是常数，是随高度变化的量，称为z处的 标高。我们可以认为在一个不大的范围内，标高近似地 可以看成常数，于是我们就可以利用刚才的压强公式：
pz pz0 e

z z0 h z
20到55公里高度温度从220 K上升到270K左右。
3.中间层
中间层：55到80公里。大气温度随高度递减，水 汽极少，有相当强的垂直混合（类似于对流层），60 公里以上大气分子开始电离，电离层的底就在中层内。 55到80公里高度温度从270K降至180K左右。
4.热层
这一层温度又随高度升高而增加，因为热层的分子 氧和原子氧能吸收太阳紫外辐射。但由于分子稀少很难 有对流运动，热传导率很小，造成巨大温度梯度和昼夜 温差，白天太阳活动期温度高达2000k，夜间太阳宁 静期仅500k。热层空气处于高度的电离状态。热层上 部由于空气稀薄，大气粒子很少互相碰撞，高速运动的 空气分子可能克服地球引力，向星际空间逃逸，又称逸 散层。
pV dz pz K BT h z K BT 其中 h z ,如果把h(z)看成常数： m0 Mg z
z z0 pz ln p0 h z
pz dp m0 M g z dz K BT
二，气溶胶
气溶胶：以液体或固体为分散相和气体为分散介质形 成的溶胶称为气溶胶，亦称气体分散胶体。 比如，雾是水滴分散在空气中的气溶胶，烟是固 体粒于分散在空气中的气溶胶等。 大气中含有悬浮的尘埃、液滴、冰晶等固体或液 体微粒状气溶胶。大气中的气溶胶和环境污染有密切 的关系。 气溶胶会造成辐射的散射衰减。
pz n z K BT
其中
0 m0 M 是标准状态下的大气密度。
严格的大气状况应以实际测量值为准。
§6.3 大气中的主要吸收气体
大气中的主要吸收气体有水蒸气、二氧化碳、和 臭氧等。
一，水蒸汽
水蒸气在大气的低层中的含量较高，是对红外辐 射传输影响较大的一种大气成分。水蒸气分子对红外 辐射有强烈的选择吸收作用。
气溶胶的产生和消除
气溶胶按其来源可分为：
一次气溶胶（以微粒形式直接从发生源进入大气）
二次气溶胶（在大气中由一次污染物转化而生成）
气溶胶的消除： 主要靠大气的降水、小粒子间的碰并、凝聚、聚合和 沉降过程。
§6.2 大气的气象条件
一，大气温度
1.对流层 对流层顶的平均高度 10km，几乎集中了大气 质量的80％以及全部水汽、 云和降水，主要天气现象 和过程如寒潮、台风、雷 雨、闪电等都发生在 这一 层。