30 km 以下的标准大气（GB1920-80）作者：水之北1. 概述中国标准大气（30 km 以下部分）取自1976年美国标准大气，与国际标准化组织（ISO2533）、国际民航组织（ICAO-1964）及世界气象组织（WMO ）标准大气的相应部分完全相同。

标准大气的计算假设是：⏹大气是静止的； ⏹空气是干洁的理想气体。

2. 计算参数表表1. 计算参数表参数名称 参数符号参数数值参数单位标准重力加速度g 0 9.80665 m/s 2通用气体常数 R 287.05287 J/kg K 海平面大气压力 P 0 101325.0 Pa 海平面绝对温度 T 0 288.150 K 海平面摄氏温度 t 0 15.000 ℃ 海平面空气密度 0 1.225 kg/m 3地球有效半径r 0 6356.766 km3. 参数计算 3.1. 流体静力方程dPg dZ r =-3.2. 理想气体状态方程P RT r =3.3. 重力加速度、位势高度和几何高度重力是地心引力和地球自转造成的离心力的矢量和，是纬度和离地心径向距离的复杂函数。

这种重力位势可由一种非旋转同质球的位势来代替，此时的球面引力，无论大小和方向，均与重力相同。

在这种情况下：200r g g r Z æöç=çç+èø在平均海平面上，重力加速度及其垂直梯度非常接近纬度为45°32′33″的真值。

由于重力加速度是随高度变化的，因此气象上经常用与大气中某点的重力位势成正比的位势米来表示该点的高度。

重力位势为与地球重力场相配合的位势。

它等于单位质量相对于平均海平面的位能。

在几何高度Z 处的重力位势 为：20000000ZZ gdZr g dZ r Z Z g r r ZF =æöç=çç+èø=+òò定义位势高度H 为：0H g F =则位势高度H 与几何高度Z 的关系为：00000r Z H r Z r H Z r H =+=-3.4. 温度和垂直温度梯度在30 km 以下，根据温度随高度的变化规律，大气可分成对流层和平流层两层，层与层之间的过渡带成为对流顶层。

大气温度为位势高度的线性函数：()b b T T L H H =+-其中，T b 、H b 为相应层下界的温度及位势高度，L 为垂直温度梯度。

垂直温度梯度在下面的表2中给出。

表2. 温度和垂直温度梯度位势高度H b （km ）温度T （K ）温度t （℃）温度梯度L （K/km ）-5.00 320.650 47.500 －6.500 0.00 288.150 15.000 －6.50011.00 216.650 -56.500 0.000 20.00 216.650 -56.500 ＋1.000 30.00 226.650 46.5003.5. 压力将温度随位势变化的方程带入大气静力方程后积分，得到：()()0010exp 0g LR b b b b b L P H H L T P g P H H L RT -ìïïéùïêúï+-¹ïêúïëû=íïïéùïêú--=ïïêúïëûî3.6. 密度P RT r =表3. 大气参数计算几何高度位势高度重力加速度 加速度比 大气温度大气压力 大气压力比 大气密度大气密度比m m m/s2g/g0℃ Pa P/P0kg/m3ρ/ρ00 0.0 9.80665 1.00000 15.00 101325.0 1.0000 1.2250 1.0000500 500.0 9.80511 0.99984 11.75 95461.3 0.9421 1.1673 0.9529 1000 999.8 9.80357 0.99969 8.50 89876.3 0.8870 1.1117 0.9075 1500 1499.6 9.80202 0.99953 5.25 84559.7 0.8345 1.0581 0.8638 2000 1999.4 9.80048 0.99937 2.00 79501.4 0.7846 1.0066 0.8217 2500 2499.0 9.79894 0.99921 -1.24 74691.7 0.7372 0.9570 0.7812 3000 2998.6 9.79740 0.99906 -4.49 70121.1 0.6920 0.9093 0.7422 3500 3498.1 9.79586 0.99890 -7.74 65780.4 0.6492 0.8634 0.7048 4000 3997.5 9.79432 0.99874 -10.98 61660.4 0.6085 0.8193 0.6689 4500 4496.8 9.79278 0.99859 -14.23 57752.6 0.5700 0.7770 0.6343 5000 4996.1 9.79124 0.99843 -17.47 54048.3 0.5334 0.7364 0.6012 5500 5495.2 9.78970 0.99827 -20.72 50539.3 0.4988 0.6975 0.5694 6000 5994.3 9.78816 0.99811 -23.96 47217.6 0.4660 0.6601 0.5389 6500 6493.4 9.78663 0.99796 -27.21 44075.5 0.4350 0.6243 0.5096 7000 6992.3 9.78509 0.99780 -30.45 41105.2 0.4057 0.5900 0.4816 7500 7491.2 9.78355 0.99764 -33.69 38299.7 0.3780 0.5572 0.4549 8000 7989.9 9.78201 0.99749 -36.93 35651.6 0.3519 0.5258 0.4292 8500 8488.6 9.78048 0.99733 -40.18 33154.2 0.3272 0.4958 0.4047 9000 8987.3 9.77894 0.99717 -43.42 30800.7 0.3040 0.4671 0.3813 9500 9485.8 9.77740 0.99702 -46.66 28584.7 0.2821 0.4397 0.3589 10000 9984.3 9.77587 0.99686 -49.90 26499.9 0.2615 0.4135 0.3376 10500 10482.7 9.77433 0.99670 -53.14 24540.3 0.2422 0.3886 0.3172 11000 10981.0 9.77280 0.99655 -56.38 22699.9 0.2240 0.3648 0.2978 12000 11977.4 9.76973 0.99624 -56.50 19399.4 0.1915 0.3119 0.2546 13000 12973.5 9.76666 0.99592 -56.50 16579.6 0.1636 0.2666 0.2176 14000 13969.2 9.76360 0.99561 -56.50 14170.4 0.1399 0.2279 0.1860 15000 14964.7 9.76053 0.99530 -56.50 12111.8 0.1195 0.1948 0.1590 16000 15959.8 9.75747 0.99498 -56.50 10352.8 0.1022 0.1665 0.1359 17000 16954.7 9.75441 0.99467 -56.50 8849.7 0.0873 0.1423 0.1162 18000 17949.2 9.75135 0.99436 -56.50 7565.2 0.0747 0.1216 0.0993 19000 18943.4 9.74829 0.99405 -56.50 6467.5 0.0638 0.1040 0.0849 20000 19937.3 9.74523 0.99374 -56.50 5529.3 0.0546 0.0889 0.0726 21000 20930.9 9.74218 0.99343 -55.57 4728.9 0.0467 0.0757 0.0618 22000 21924.1 9.73912 0.99311 -54.58 4047.5 0.0399 0.0645 0.0527 23000 22917.1 9.73607 0.99280 -53.58 3466.9 0.0342 0.0550 0.0449 24000 23909.7 9.73302 0.99249 -52.59 2971.7 0.0293 0.0469 0.0383 25000 24902.1 9.72997 0.99218 -51.60 2549.2 0.0252 0.0401 0.0327 26000 25894.1 9.72692 0.99187 -50.61 2188.4 0.0216 0.0343 0.0280 27000 26885.8 9.72387 0.99156 -49.61 1880.0 0.0186 0.0293 0.0239 28000 27877.2 9.72083 0.99125 -48.62 1616.2 0.0160 0.0251 0.0205 29000 28868.3 9.71778 0.99094 -47.63 1390.4 0.0137 0.0215 0.0175 30000 29859.1 9.71474 0.99063 -46.64 1197.0 0.0118 0.0184 0.01509.709.72 9.74 9.76 9.78 9.80 9.82 050001000015000200002500030000重力加速度（m /s 2）大气高度（m ）重力加速度随高度的变化-70-60-50-40-30-20-1001020050001000015000200002500030000大气温度（℃）大气高度（m ）大气温度随高度的变化0 2000040000 60000 80000 100000 120000 050001000015000200002500030000大气压力（P a ）大气高度（m ）大气压力随高度的变化0.00.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 050001000015000200002500030000大气密度（k g /m 3）大气高度（m ）大气密度随高度的变化。