大气物理试题

1课堂练习11、已知空气温度为26.4℃，露点为9.3℃，求实际水汽压（e），饱和水汽压（E），相对湿度（f）。如果露点不变，空气温度变高了，则答案将怎样变化？如果气温不变，露点变高了，则答案又将怎样变化？解：将露点温度=9.3℃代入马格努斯公式，即求得水汽压e7.459.32359.36.111011.7()e百帕将空气温度代入马格努斯公式，即得饱和水汽压E7.4526.423526.46.111034.4E（百帕）相对湿度100%34%efE如果不变，空气温度变高了，则饱和水汽压E要变大，相对湿度f要变小。反之，如果气温不变，露点变高了，则与露点相对应的水汽压就要增高，所以相对湿度f要变大。3、已知气温为23.7℃，绝对湿度为14.13/克米，求e、E、f、、饱和差。解：水汽压e7.4523.723523.7(27323.7)14.119.3()2172176.111029.3()100%66%TaeEefE百帕百帕2由e值从马格奴斯公式可求得值7.452356.1110e16.9（℃）饱和差=E-e=29.3-19.3=10.0(百帕)7、设地面气压为1013百帕，温度为0.0℃，试求在均质大气中3997米和7995米高度上的气压。解：000hppgdzpgh399721.299.839971013506.5()10p百帕799521.299.8799510130()10p百帕8、超音速运输飞机在1000米上空飞行，测得t=15℃,p=890百帕，已知飞机以下气层的气温直减率为6.5℃/1000米，求海平面气压。解：先求出海平面的温度0t015(6.5/1000)100021.5t（℃）1000米以下气层的平均温度为3(21.515)218.25t℃。利用压高公式可求出海平面气压0118400(1)lgpzatp01100018400(118.25)lg273890p018.25lg1000/18400(1)890273p01000.67p(百帕)1:空气微团过山时发生凝结，在山前P=970百帕，6.0t℃，3.0q克/千克，在山后P=950百帕，10.0t℃，1.0q克/千克，试问山前山后是否为同一空气微团？（利用lnTp图解）解：根据se或sw在绝热过程中守衡恒的原理，只需判断山前山后的se或sw是否相等即可。根据山前P=970百帕，6.0t℃，3.0q克/千克，可在lnTp图解上求得山前se为18℃（或sw=3℃），同样，根据山后的P=950百帕，10.0t℃，1.0q克/千克，在lnTp图解上求得山前se为18℃（或sw=3℃）。因为山前，山后的se或sw相等，故属同一微团。4se求法如下：已知970百帕，6.0℃，3.0克/千克，在lnTp图解上点-A点（970百帕，6.0℃），A点沿干绝热线上升到凝结高度，通过该凝结高度的湿绝热线上的数字即为se=18℃。sw求法如下：已知970百帕，6.0℃，3.0克/千克，在lnTp图解上点-A点（970百帕，6.0℃），A点沿干绝热线上升到凝结高度，再沿通过该凝结高度的湿绝热线下降到1000百帕高度，此时在横坐标上所对应的温度数值即为sw=3℃。2:试根据下表所给的A、B、C三点的资料，用lnTp图解求A、B、C三点的,,,,,scseswqqZABCP（百帕）1000700500t（℃）186-9（℃）153-115ABCP（百帕）1000700500t（℃）186-9（℃）153-11q(克/千克)10.76.83.0sq(克/千克)12.88.33.6CZ（百帕）960668485se（℃）51.558.061.5sw（℃）16.218.819.01、若有一未饱和湿空气流经一座高3000米的高山，已知020t℃，015℃，P=1000百帕，试问：（1）凝结高度等于多少？（2）在山顶处的温度等于多少？（3）在背风山麓处温度等于多少？（注：取m=0.5℃/100米，凝结出的水全部下降掉）6解：（1）已知20t℃，015℃，可直接代入凝结高度公式：0123()123(2015)615cZt米也可从lnTp图上直接求（略）。（2）设山顶处的温度为3000t，凝结高度处的温度为CZt。气流在凝结高度以下它是根据干绝热直减率上升的，所以00020161513.85ZdttZ℃；在凝结高度以上气流是根据湿绝热直减率上升，所以山顶处的温度为0(3000615)2ZZmtt℃（4）因设凝结出的水全部下降掉，故在背风坡气流是沿干绝热下沉的山脚处的温度为0'0300032Zdtt℃72、温度为20℃，比湿为10克/千克的空气，在爬越一座山时，从1000百帕高度抬升到700百帕高度。试问该空气的初始露点为多少？若在上升期间水汽凝结物的80%通过降水下落，求空气在山的另一侧下沉到900百帕处的温度。解：先把空气微团的状态（1000百帕，20℃）点在lnTp图解上，然后沿1000百帕等压线降温到与10克/千克的等饱和比湿线相交，所对应的温度即为初始露点温度约为14℃。现从（1000百帕，20℃）点出发沿干绝热线上升，直到与10克/千克的等饱和比湿线相交，然后再沿通过该交点的湿绝热线上升到700百帕，这时的比湿为6克/千克，因此凝结出的液态水为10-6=4克/千克。按题意，降掉3.2克/千克，空气微团中尚剩液态水0.8克/千克。现在再将空气微团从700百帕高度沿湿绝热线下降，直到与6.8克/千克的等饱和比湿线相交（此时0.8克/千克的液态水已全部蒸发完），再沿干8绝热线下降至900百帕，此时微团温度约为19.8℃。3、一股气流越山，山前气象站测得气流的P=1000百帕，t=20℃，=15℃，这股气流翻越山顶（山顶P=600百帕）下降到山后气象站（P=1000百帕），问：（1）如果气流越过山顶前，所凝结的液态水全部脱离气流，那么，山后气象站应预报这股气流来时的t=？，=？（2）如果1/2液态水降落，那么，山后气象站预报t=？，=？（3）如果液态水一直不脱离气流，那么。t，又分别等于多少呢？解：（1）空气先从初态（P=1000百帕，t=20℃，=15℃）出发，沿干绝热线上升到凝结高度，再沿湿绝热线上升到山顶（P=600百帕处），然后又沿干绝热线下降到1000百帕，此时t=35.5℃。从（1000百帕、35.5℃）点出发，沿等压线向左移，直到与4q克/千克相交处，所对应的温度即为=1℃。（2）空气从初态出发，沿干绝热线上升到凝结高度，再沿湿绝热线上升到山顶，然后又沿干绝热线下降到1000百帕，所对应的温度t=29℃。从（1000百帕、29℃）点出发，沿等压线向左移，直到与q7克/千克线相交，所对应的温度即为=8.5℃。9（3）空气从初态出发，沿干绝热线上升到凝结高度，再沿湿绝热线上升到山顶，然后又沿湿绝热线下降直到液态水全部蒸发完的高度，再沿干绝热线下降到1000百帕，求得t=20℃。从（1000百帕、20℃）点出发，沿等压线向左移动直到与10q克/千克线相交，所对应的温度即为=15℃。4、若不计地球大气的影响，地球一年能接收到多少太阳辐射能（焦耳/年）？解：因为地球绕太阳公转，总是一半表面向着太阳，一半表面背着太阳，因此，半个球面接收到的太阳辐射能等于通过地球球心的太阳截面所接收到的辐射能。故地球一年接收到的太阳辐射能总量为20365246060ERS82463701013702460603655.510（焦耳/年）1、一个具有黑体特性的人造地球卫星，其质量为100千克，半径为1米，比热为103焦耳/千克.开，试问卫星刚刚移出地球阴影时的增温率（度/秒）？解：按题意，可列出下式：20/rSmcTt式中r为卫星半径，S0为太阳常数，m为卫星质量，c为比热，/Tt为增温率。将数值代入22033.14113700.04310010rSTtmc（度/秒）102、日地距离一年中相对变化最大可达3.3%，试证一年中地球辐射（平衡）温度相对变化可达1.65%。证：按题意可列出方程2242002(1)4EEErRSaTRr式中TE为地球辐射（平衡）温度，RE为地球半径，r为日地距离，r0为日地平均距离，a为地球反射率。对上式微分，有2233200(1)(2)44EEEEaRrSrdrTdTR将上式整理一下，得2242002(1)(2)44EEEEErdTdrRSaTRrrT简化得12EEdTdrrTλ3.3%,1.65%EEdTdrrT