本文選題：《大氣物理與大氣探測學(xué)》知識點(diǎn) + 　

《大氣物理與大氣探測學(xué)》知識點(diǎn)

1.  熟悉大氣物理與大氣探測學(xué)研究的內(nèi)容，也要明白大氣物理與大氣探測的區(qū)別。

大氣物理學(xué)是研究大氣的物理現(xiàn)象（聲光電等）、物理過程及其演變規(guī)律的學(xué)科，是大氣科學(xué)的一個(gè)分支。

大氣探測學(xué)是大氣科學(xué)的另一個(gè)基礎(chǔ)性學(xué)科分支，主要研究大氣狀態(tài)和過程的信息探測技術(shù)、觀測方法和信息處理技術(shù)。探測的對象包括地面和高空的大氣狀態(tài)和過程參數(shù) 。

2.         基本名詞的理解，從大氣科學(xué)的角度解釋，溫室效應(yīng)，溫室氣體，陽傘效應(yīng)，ENSO，酸雨，大氣污染，霧，露點(diǎn)（霜點(diǎn)），沙塵暴，極光，臭氧空洞，湖陸風(fēng)（焚風(fēng)），城市熱島，大氣中的光現(xiàn)象解釋（如海市蜃樓，虹，天空藍(lán)色，海洋藍(lán)色等），平流層急劇增溫（SSW）

1） 溫室效應(yīng)：太陽（短波）輻射通過大氣層到達(dá)地面并被其吸收，地面（長波）輻射則幾乎全部被大氣所吸收，大氣向外太空和地面發(fā)出長波輻射，后者稱為大氣逆輻射，使地面升溫。

2） 溫室氣體：指二氧化碳、甲烷、一氧化二氮及水汽等。其中CO2是最主要的溫室氣體，主要來自火山噴發(fā)、有機(jī)物的燃燒、腐爛及動(dòng)植物的呼吸等。

3） 陽傘效應(yīng)：由于排入空氣的煙塵不斷增加，使到懸浮在大氣中的氣溶膠顆粒就象地球的遮陽傘一樣，反射和吸收太陽輻射，引起地面降溫。

4） ENSO：ENSO循環(huán)： ENSO (El Niño-Southern Oscillation)circulation 赤道太平洋海面水溫的變化與全球大氣環(huán)流尤其是熱帶大氣環(huán)流緊密相關(guān)。其中最直接的聯(lián)系就是日界線以東的東南太平洋與日界線以西的西太平洋—印度洋之間海平面氣壓的反相關(guān)關(guān)系，即南方濤動(dòng)現(xiàn)象（SO）。在拉尼娜期間，東南太平洋氣壓明顯升高，印度尼西亞和澳大利亞的氣壓減弱。厄爾尼諾期間的情況正好相反。鑒于厄爾尼諾與南方濤動(dòng)之間的密切關(guān)系，氣象上把兩者合稱為ENSO（音“恩索”）。這種全球尺度的氣候振蕩被稱為ENSO循環(huán)。厄爾尼諾和拉尼娜則是ENSO循環(huán)過程中冷暖兩種不同位相的異常狀態(tài)。因此厄爾尼諾也稱ENSO暖事件，拉尼娜也稱ENSO冷事件。

5）酸雨：大氣中含有的二氧化硫在常溫下溶解于雨水中并達(dá)到氣液相平衡后，雨水之pH值約為5.6。

6） 大氣污染：由于人類活動(dòng)或自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間并因此而危害了人、動(dòng)植物及環(huán)境的現(xiàn)象。

7）霧：霧是水汽凝結(jié)(華)物懸浮于大氣邊界層內(nèi)，使地面水平能見度降至1km以下的天氣現(xiàn)象。

8）露點(diǎn)（霜點(diǎn)）：在空氣中水汽含量不變，氣壓一定下，使空氣冷卻達(dá)到飽和時(shí)的溫度，稱露點(diǎn)溫度，簡稱露點(diǎn)（td）。其單位與氣溫相同。

9） 沙塵暴：沙塵暴(sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和塵暴 (duststorm) 兩者兼有的總稱，是指強(qiáng)風(fēng)把地面大量沙塵物質(zhì)吹起并卷入空中，使空氣特別混濁，水平能見度小于 一千米的嚴(yán)重風(fēng)沙天氣現(xiàn)象。

10） 極光：極光（Polar light，aurora）是由于太陽帶電粒子（太陽風(fēng)）進(jìn)入地球磁場，在地球南北兩極附近地區(qū)的高空，夜間出現(xiàn)的燦爛美麗的光輝。在南極稱為南極光，在北極稱為北極光。

11） 臭氧空洞：人類生產(chǎn)生活中向大氣排放的氯氟烴等化學(xué)物質(zhì)在擴(kuò)散至平流層后與臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致臭氧層反應(yīng)區(qū)產(chǎn)生臭氧含量降低的現(xiàn)象。

12） 湖陸風(fēng)（land-lake breeze）是在沿湖地區(qū)，由于大陸地面的夜間冷卻和白天加熱作用，在夜間風(fēng)從大陸吹向湖區(qū)，晝間風(fēng)從湖面吹向陸地而形成的一種地方性的天氣氣候現(xiàn)象。焚風(fēng)（Foehn;hn wind）是出現(xiàn)在山脈背面，由山地引發(fā)的一種局部范圍內(nèi)的空氣運(yùn)動(dòng)形式——過山氣流在背風(fēng)坡下沉而變得干熱的一種地方性風(fēng)。

13） 城市熱島：城市熱島效應(yīng)(Urbanheatislandeffect)是指城市中的氣溫明顯高于外圍郊區(qū)的現(xiàn)象。在近地面溫度圖上，郊區(qū)氣溫變化很小，而城區(qū)則是一個(gè)高溫區(qū)，就象突出海面的島嶼，由于這種島嶼代表高溫的城市區(qū)域，所以就被形象地稱為城市熱島。

14）大氣中的光現(xiàn)象解釋：

海市蜃樓是一種因光的折射而形成的自然現(xiàn)象。

虹，陽光射入水滴(雨滴、毛毛雨滴或霧滴)經(jīng)折射和反射而在雨幕或霧幕上形成視角半徑約42°的彩色(內(nèi)紫外紅)或白色光環(huán)。

天空藍(lán)色，我們所看到的藍(lán)天是因?yàn)榭諝夥肿雍推渌⒘θ肷涞奶柟膺M(jìn)行選擇性散射的結(jié)果。散射強(qiáng)度與微粒的大小有關(guān)。當(dāng)微粒的直徑小于可見光波長時(shí)，散射強(qiáng)度和波長的4次方成反比，不同波長的光被散射的比例不同，此亦成為選擇性散射。當(dāng)太陽光進(jìn)入大氣后，空氣分子和微粒(塵埃、水滴、冰晶等)會(huì)將太陽光向四周散射。組成太陽光的紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫7種光中，紅光波長最長，紫光波長最短。波長比較長的紅光透射性最大，大部分能夠直接透過大氣中的微粒射向地面。而波長較短的藍(lán)、靛、紫等色光，很容易被大氣中的微粒散射。以入射的太陽光中的藍(lán)光(波長為0.425μm)和紅光(波長為0.650μm)為例，，當(dāng)光穿過大氣層時(shí)，被空氣微粒散射的藍(lán)光約比紅光多5.5倍。因此晴天天空是蔚藍(lán)的。但是，當(dāng)空中有霧或薄云存在時(shí)，因?yàn)樗蔚闹睆奖瓤梢姽獠ㄩL大得多，選擇性散射的效應(yīng)不再存在，不同波長的光將一視同仁地被散射，所以天空呈現(xiàn)白茫茫的顏色。（另可參看《大氣遙感》P97頁）

海洋藍(lán)色：當(dāng)太陽光照射到海面時(shí)，大海像個(gè)透明的三棱鏡。太陽光被分成紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫七種顏色。這七色光線的波長不同，被海水吸收和散射的程度也不同。紅、橙、黃的波長比較長，射入水中穿透力強(qiáng)，容易被水分子吸收，使海水的溫度提高。藍(lán)光和一部分綠光，光波比較短，穿透力差，容易發(fā)生散射。在深海里紅橙光大都被海水吸收掉了，這就使海水呈現(xiàn)出藍(lán)色了。

15） 平流層急劇增溫（SSW）：平流層爆發(fā)性增溫（stratospheric sudden warming）也稱平流層突然增溫，指冬季極地平流層下部出現(xiàn)的迅速增暖現(xiàn)象。雖然平流層中年平均經(jīng)向溫度梯度與對流層中相反，由極地指向赤道，但在正常情況下，冬季溫度極大區(qū)卻在北緯45°附近，分別向極地和赤道遞減，因而冬季極地平流層是一西風(fēng)渦旋。然而，隔數(shù)年時(shí)間，這種冬季正常的冷性極地西風(fēng)渦旋型式會(huì)突然在仲冬崩潰，短短幾天內(nèi)，極地平流層便迅速增暖，有時(shí)，50hPa高度上的增溫竟達(dá)40℃之多，并建立起一支繞極的東風(fēng)氣流。這種突然增暖現(xiàn)象只在北半球觀測到，南半球未見。因而有關(guān)研究認(rèn)為是地形強(qiáng)迫形成的緯向波數(shù)為1和2的行星波動(dòng)產(chǎn)生了能量從對流層垂直向上傳播造成的。在北半球，只有在條件能使能量充分向上傳播的某些冬季，才會(huì)出現(xiàn)平流層爆發(fā)性增暖現(xiàn)象。

3.         基本專業(yè)詞匯的理解，氣溶膠的物理特性參數(shù)，粒子尺度譜，折射率，粒子形狀；氣溶膠的光學(xué)特性參數(shù)，如光學(xué)厚度，消光系數(shù)，吸收系數(shù)，散射系數(shù)（或消光吸收散射效率），單次散射反照率，不對稱因子，相函數(shù)等。

a)        云的光學(xué)特性參數(shù)，全球變化，全球氣候變化，地球系統(tǒng)科學(xué)，大氣層結(jié)構(gòu)及特征，降水（暖云降水，冷云降水）形成的條件（過程機(jī)制），人工影響天氣，大氣邊界層特征，地氣系統(tǒng)輻射收支平衡的解釋等。

    1）氣溶膠的物理特性參數(shù)：

粒子尺度譜：略

折射率：sinθi /sinθt = υ1/υ2 = m  m是第二種介質(zhì)相對于第一種介質(zhì)的折射率。

粒子形狀：（根據(jù)Mie散射理論，把氣溶膠粒子近似看作球形粒子，可以算出它的消光效率因子。）

2）氣溶膠的光學(xué)特性參數(shù)：

光學(xué)厚度：定義點(diǎn)s1和s2之間的介質(zhì)的光學(xué)厚度為： 大氣物理與大氣探測學(xué)（考研復(fù)習(xí)資料）

消光系數(shù)：當(dāng)消光截面乘以粒子數(shù)密度（厘米-3）或當(dāng)質(zhì)量消光截面乘以密度（克·厘米-3）時(shí)，該量稱為“消光系數(shù)”，它具有長度倒數(shù)（厘米-1）的單位。

吸收系數(shù)：根據(jù)比爾定律，吸光度A與吸光物質(zhì)的濃度c和吸收池光程長b的乘積成正比。當(dāng)c的單位為g/L，b的單位為cm時(shí)，則A=abc，比例系數(shù)a稱為吸收系數(shù)。

散射系數(shù)（或消光吸收散射效率）：單位容積的散射介質(zhì)在各方向散射的總量與入射通量之比。

單次散射反照率：輻射發(fā)生每一次消光（或簡稱散射）過程中，遭受散射的百分比。

不對稱因子：為了表示前向散射與后向散射的對稱性，在研究散射問題時(shí)，引入了不對稱因子。不對稱因子定義為散射角余弦的加權(quán)平均值，值域?yàn)閇-1,1]。不對稱因子同時(shí)也是相函數(shù)的一階矩，在輻射傳輸研究中是一個(gè)重要參數(shù)。對于各向同性散射情況，由于輻射在所有方向的分布是相同的，不對稱因子為g=0（比如瑞利散射的情況）。當(dāng)相函數(shù)的衍射峰變陡峭時(shí)，不對稱因子增大。如果相函數(shù)峰值出現(xiàn)在朝后的方向（90°～180°），則不對稱因子可為負(fù)值。對于很強(qiáng)的后向散射，不對稱因子接近-1。對于洛倫茲-米類型的粒子，它的相函數(shù)在0°散射角普遍有尖峰，所以不對稱因子表示了前向散射的相對強(qiáng)度。對于很強(qiáng)的前向散射，不對稱因子接近為+1； 　　也就是說，不對稱因子用于描述前向散射和后向散射分別占有的份額。對于實(shí)際大氣，通常認(rèn)為大氣在水平方向是均勻的，不同之處表現(xiàn)在向上和向下的輻射的不同。這時(shí)不對稱因子也可用于表達(dá)向上和向下輻射流的近似，即二流近似。衛(wèi)星接收到的輻射基本上是大氣分子和氣溶膠的后向散射。

相函數(shù)：綜合方向上每單位立體角內(nèi)的粒子散射能量與粒子所有方向平均的每單位立體角內(nèi)的散射能量之比，記為p(θ)，θ為散射角。

3）云的光學(xué)特性參數(shù)：

全球變化（global change）：全球變化是地球環(huán)境中所有的自然和人為因素引起的能夠改變地球承載生命能力的變化。主要包括氣候變化、大氣組成變化，生物多樣性的喪失、荒漠化以及由于人口、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)和社會(huì)的壓力引起土地利用的變化和土地覆蓋變化等。

全球氣候變化（global climate change）：全球氣候變化是全球變化的核心，主要是指由于大氣CO2 等溫室氣體濃度的上升所引起的全球變暖，以及由此引發(fā)的降水格局變化、冰川退化、海平面上升等一系列變化。

地球系統(tǒng)科學(xué)：地球系統(tǒng)是由地球自然圈層構(gòu)成的系統(tǒng)。廣義的講，把地球看成一個(gè)由相互作用的地核、地幔、巖石圈、水圈、大氣圈、冰雪圈和生物圈等組成的系統(tǒng)。地球系統(tǒng)包含了下部固體地球系統(tǒng)、上部的物理氣候系統(tǒng)和全球生態(tài)系統(tǒng)，分別控制著水循環(huán)、生物地球化學(xué)循環(huán)和能量循環(huán)。三個(gè)循環(huán)（生物物理化學(xué)過程）相互有機(jī)地聯(lián)系成為一個(gè)完整的體系。是地球上所有生物生存的空間和活動(dòng)的場所。地球系統(tǒng)科學(xué)是從傳統(tǒng)的地球科學(xué)脫胎而來的。人類的生活要從環(huán)境中獲取食物、能源，故必然關(guān)心所居住的環(huán)境，對所立足的地球產(chǎn)生求知欲，于是逐漸形成了地球科學(xué)的各分支，如氣象學(xué)、海洋學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生態(tài)學(xué)等。

大氣層結(jié)構(gòu)及特征：① 對流層：赤道約17-18km，中緯度平均約為12km，極地約為8km。熱力特征為溫度隨高度的增加而遞減，遞減率為6.5K/km。② 平流層：從對流層頂至約50km高度的大氣層。主要由于大氣臭氧對太陽紫外輻射的強(qiáng)烈吸收，平流層內(nèi)溫度隨高度增加而增高，上半部的溫度增高明顯大于下半部，到平流層頂，溫度可達(dá)270~290K。③ 中間層：從平流層頂至85km左右的大氣層。溫度隨高度的增加而遞減，而且遞減率遠(yuǎn)大于對流層的情形。④ 熱層和外逸層：熱層從平流層頂至250km（太陽寧靜期）或500km（太陽活動(dòng)期）的大氣層，溫度隨高度的增加迅速增高，可達(dá)2000K，因此稱為熱層。在熱層之上直至2000~3000km是大氣的最外層，空氣極端稀薄，一些高速運(yùn)動(dòng)的中性分子可擺脫大氣重力場，向星際空間逃逸，因而稱為外逸層。

降水（暖云降水，冷云降水）形成的條件（過程機(jī)制）：

① 冷云人工增雨：原理：過冷云中，如果因?yàn)槿狈ΡЩ虮跎俣荒芙邓蚪邓畯?qiáng)度甚弱的話，可以人工地增加云內(nèi)冰晶濃度以引發(fā)云層降水或增大其強(qiáng)度。人工地引進(jìn)一定數(shù)量的冷云催化劑，如干冰、AgI，使云中產(chǎn)生足夠數(shù)量的冰晶，使云內(nèi)降水形成過程得以實(shí)現(xiàn)。過量播撒冷云催化劑，產(chǎn)生的冰晶數(shù)量過多，數(shù)密度很大，都不能夠增長得足夠大，可用此方法延緩或阻止降水發(fā)展。

② 暖云人工增雨：大陸性暖積云很難產(chǎn)生降水，降水效率不高。是由于吸濕性巨核極少，云滴譜很窄，云滴大小較均勻，微結(jié)構(gòu)常呈膠性穩(wěn)定狀態(tài)，碰并過程進(jìn)行得很慢。而海洋性暖積云的滴譜較寬，云體內(nèi)含有較多的大水滴，通過大云滴碰并小云滴，易實(shí)現(xiàn)云雨轉(zhuǎn)化�？傊�，大水滴的存在是暖云降水的關(guān)鍵。

在因?yàn)槿狈Υ笏味荒芙邓蚪邓畯?qiáng)度不大的云內(nèi)，人工地引進(jìn)大水滴或吸濕性大核，就可以改變云內(nèi)滴譜分布，使之變寬，則能破壞云體的膠性穩(wěn)定狀態(tài)，促使云內(nèi)碰并過程有效地進(jìn)行，從而導(dǎo)致降水的產(chǎn)生，提高降水效率。

人工影響天氣：現(xiàn)階段的人工影響天氣工作主要是通過人為地在云中播撤（Cloud Seeding）某些物質(zhì)，改變云、霧和降水的物理過程，以達(dá)到以下目的：(1)增雨（雪）Precipitation Increase；(2)消霧、消云Hail Damage Mitigation；(3)抑制冰雹Fog Dispersal。

大氣邊界層特征：大氣邊界層是地球表面到一定高度（通常1-2km）的大氣層，又稱行星邊界層（PBL：planetary boundary layer）。大氣邊界層的大氣運(yùn)動(dòng)大多是湍流運(yùn)動(dòng)，湍流輸送對該層的物理過程起著十分重要的作用。

地氣系統(tǒng)輻射收支平衡的解釋：

4. 基本大氣遙感衛(wèi)星及其上的主要傳感器的熟悉，并明白其中英文含義，如EOS/TERRA(AQUA)，其上主要傳感器有MODIS,MISR,ASTER。ATRAIN系列衛(wèi)星，如coudsat,calipso,parasol,aura,oco衛(wèi)星及其上儀器。等等。

MODIS：全稱為中分辨率成像光譜儀（moderate-resolution imaging spectroradiometer）。MODIS是當(dāng)前世界上新一代“圖譜合一”的光學(xué)遙感儀器，有36個(gè)離散光譜波段，光譜范圍寬，從0.4微米（可見光）到14.4微米（熱紅外）全光譜覆蓋。

MISR：（Multi-angle imaging spectrometer）多角度成像光譜儀。

大氣物理與大氣探測學(xué)（考研復(fù)習(xí)資料）ASTER：（Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer）是搭載在Terra衛(wèi)星上的星載熱量散發(fā)和反輻射儀，ASTER是唯一一部高分辨解析地表圖像傳感器，其主要任務(wù)是通過14個(gè)頻道獲取整個(gè)地表的高分辨解析圖像數(shù)據(jù)－黑白立體照片。在4到16天之內(nèi)，當(dāng)ASTER重新掃描到同一地區(qū)，它具有重復(fù)覆蓋地球表面變化區(qū)域的能力。

ATRAIN：美國國家航空航天局(NASA)地球科學(xué)事業(yè)(ESE：EarthScience Enterprise)的主要信息源于地球觀測系統(tǒng)(EoS：EarthobservingSystem)使命和地球系統(tǒng)科學(xué)探路者(ESSP；EarthSystemSciencePathfinder)使命。軌道列車(A-Train)計(jì)劃集中了主要的EOS和ESSP使命，由兩顆EOS衛(wèi)星、三顆ESSP衛(wèi)星和一顆法國國家空間中心(CNES：FrenchCentreNational d’Etudes Spatiales)衛(wèi)星組成，以相互靠近的方式編隊(duì)飛行。該編隊(duì)經(jīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)和控制，支持不同衛(wèi)星傳感器間的協(xié)同，進(jìn)行組合觀測，獲取較單顆衛(wèi)星觀測更多的地球狀態(tài)信息。

5.         遙感的分類，從遙感信號源特征，工作頻段等分類，并了解新的遙感工作方式，如臨邊，曙暮光（掩星法），激光雷達(dá)等。

遙感信號源特征：略

工作頻段分類：可見光遙感，近紅外遙感，微波遙感，熱紅外遙感，多波段遙感，紫外遙感。紫外遙感，其探測波段在0.3～0.38um之間；可見光，其探測波段在0.38～0.76um之間；紅外遙感，其探測波段在0.76～14um之間; 微波遙感，其探測波段在1mm～1m之間。

目前空間遙感氣溶膠光學(xué)厚度的方法主要有兩種：一是鄰邊掃描法，它從空間探測日出或日落時(shí)太陽透射光強(qiáng)以確定平流層氣溶膠消光系數(shù)分布和光學(xué)厚度，但它不適于探測對流層的氣溶膠特性。另一方法是從空間探測的向上天空亮度信息反演氣溶膠總光學(xué)厚度，至今的應(yīng)用還主要限于下墊面為海洋的情形。對陸地的情形，由于地表反射率一般大于海水反射率，使它對向上亮度的影響更大，加上地表反射率分布的復(fù)雜性，空間遙感陸上氣溶膠總光學(xué)厚度的問題至今并未很好解決。[現(xiàn)代大氣物理學(xué)研究進(jìn)展.邱金桓等]

遙感氣溶膠光學(xué)特性的曙暮光方法：考慮到中、高層大氣在曙暮光形成中起主要作用，曙暮光被人們用來遙感平流層氣溶膠消光系數(shù)分布等信息。[現(xiàn)代大氣物理學(xué)研究進(jìn)展.邱金桓等]

全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)掩星遙感技術(shù)是一種探測全球大氣與海洋參數(shù)的新手段、新途徑，具有全天候、高垂直分辨率等優(yōu)點(diǎn)。它利用地基、機(jī)載或LEO衛(wèi)星上搭載的接收機(jī)，接收穿過大氣的掩星信號及來自海面的反射信號反演大氣溫度、壓力、濕度等廓線，無論對大氣物理、海洋學(xué)、全球氣候變化等研究還是對數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、海上交通、海洋開發(fā)等實(shí)際應(yīng)用，都是極為重要的。[邱金桓等：近年來大氣遙感研究進(jìn)展]

激光雷達(dá)：激光雷達(dá)是探測氣溶膠光學(xué)特性時(shí)空分布的有效手段。激光探測氣溶膠和云雨物理光學(xué)特性以及能見度等大氣光學(xué)現(xiàn)象是起步最早、應(yīng)用最廣的激光大氣遙感研究領(lǐng)域，主要包括探測云高、云的層次、云中消光系數(shù)分布、云的偏振特性、雨強(qiáng)和雨滴譜、大氣氣溶膠的消光系數(shù)分布、折射率和它的譜分布、沙塵暴、與氣溶膠的物理光學(xué)特性有關(guān)的大氣現(xiàn)象，如能見度、大氣邊界層高度、煙塵污染擴(kuò)散等。這類探測都依據(jù)激光后向 彈性 散射的原理。[現(xiàn)代大氣物理學(xué)研究進(jìn)展.邱金桓等]

激光雷達(dá)能用來測量云、霧、能見度、空中風(fēng)場、大氣密度和大氣溫度，也可以用來監(jiān)測空氣中的有害氣體。[王青梅等：氣象激光雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀]

6.         大氣遙感研究的對象，溫度濕度（水汽）廓線，臭氧，微量氣體（痕量氣體），地表溫度，并熟悉氣溶膠和云的研究內(nèi)容和研究進(jìn)展。了解一些研究對象的研究方法（算法）。

① 空基GPS氣象學(xué)利用低軌衛(wèi)星（LEO），用掩星技術(shù)測定大氣密度氣壓溫度濕度廓線，有相當(dāng)高的時(shí)空密度。還可利用低軌衛(wèi)星（LEO）低功率激光器測風(fēng)。

    ② 臭氧層：存在于距地表16~40km的平流層中，濃度最大值在25~30km。臭氧總量極少，不到大氣總體的百萬分之一。折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，其總厚度只有3mm左右。主要作用是：吸收99%的紫外線，使地球上的生命免受毀滅。臭氧洞，指南極上空臭氧總量急劇下降，濃度變得非常水汽

③ 微量氣體（痕量氣體）：微量氣體大約有30多種。這些微量氣體中,有的屬于溫室氣體（如CO2、CH4、N2O、O3、HFCS、PFCS、SF6等等）,它們在大氣中的變化會(huì)對溫室效應(yīng)的增強(qiáng)產(chǎn)生重要影響；有的則對大氣中的物理、化學(xué)和動(dòng)力學(xué)過程有重要作用（如H2O、CO2、O3等等）；還有一類屬于污染氣體（如SO2、NOX、CO、O3、VOC等等）,它們會(huì)直接影響大氣中的化學(xué)過程、空氣質(zhì)量,會(huì)直接危害人們的身體健康和生存環(huán)境。對大氣組分的探測有三種基本方法即衛(wèi)星遙感探測地基遙感探測和直接探測。[現(xiàn)代大氣物理學(xué)研究進(jìn)展.邱金桓等]

④ 地表溫度：（全球變暖的事實(shí)：1、平均地表溫度升高；2、大氣層溫度升高；3、冰雪面積減少；4、平均海平面升高；5、氣候系統(tǒng)的某些要素發(fā)生了重要變化）

7.         地面大氣探測的儀器和基本探測要素及表示方法等。

① 溫度的觀測：

常用溫標(biāo)有三種：開爾文溫標(biāo)（絕對溫標(biāo)）(K)：Kelvin Temperature Scale、攝氏溫標(biāo) (℃)：Celsius Temperature Scale、華氏溫標(biāo)(F)：Fahrenheit Temperature Scale

測溫儀器的類型：

A.接觸式——測溫儀器直接放入大氣介質(zhì)中。

（1）玻璃溫度表（利用液體膨脹特性；不便轉(zhuǎn)換成電信號）

（2）雙金屬片溫度計(jì)（利用固體線膨脹系數(shù)之差；自記儀器）

（3）金屬電阻溫度計(jì)（熱電效應(yīng)；性能穩(wěn)定近似線性靈敏度低)

（4）熱敏電阻溫度計(jì)（半導(dǎo)體電阻隨溫度特性；靈敏度高，阻值大，體積小，非線性，互換性差）

（5）熱電偶溫度計(jì)（熱電效應(yīng)；可測高溫，靈敏度低，冷端電偶需溫度固定）

B.非接觸式——以遙感方式測量大氣溫度。

（1）超聲溫度計(jì)  （利用聲速隨大氣溫度變化特性；觀測速度快，觀測記錄復(fù)雜）

（2）紅外線輻射計(jì)、微波輻射計(jì)（利用物質(zhì)的輻射效應(yīng)與溫度的特性；可遠(yuǎn)距離遙測，冠層及大氣邊界層溫度觀測）

（3）聲學(xué)測溫雷達(dá)（利用聲波在大氣中的傳播與溫度的特性；可遠(yuǎn)距離遙測，大氣邊界層觀測）

② 濕度的觀測：

濕度：表示空氣中水汽含量的物理量。參數(shù)有：1.混合比γ——濕空氣中水汽質(zhì)量為MV，干空氣質(zhì)量為Ma；2.比濕q；3.絕對濕度ρv,單位體積的濕空氣中所含的水汽，即：水汽密度、水氣濃度；4.水汽的摩爾分?jǐn)?shù)（水汽相對克分子數(shù)）；5.水汽壓；6.飽和水汽壓；7.相對濕度；8.露點(diǎn)溫度(Td )、霜點(diǎn)溫度(Tf)

測量儀器：干濕球溫度表、毛發(fā)濕度表

其他測量方法：吸濕稱重法、光譜吸收法、氯化鋰測濕、碳膜濕敏元件

GPS氣象探測技術(shù)：全球定位系統(tǒng)氣象參數(shù)探測（GPS/MET）技術(shù)，包括空基GPS氣象學(xué)和地基GPS氣象學(xué)：空基GPS氣象學(xué)利用低軌衛(wèi)星（LEO），用掩星技術(shù)測定大氣密度氣壓溫度濕度廓線，有相當(dāng)高的時(shí)空密度。還可利用低軌衛(wèi)星（LEO）低功率激光器測風(fēng)。

③ 氣壓的測量：

氣壓是大氣壓力的簡稱。其數(shù)值上等于單位面積上從所在地點(diǎn)向上直至大氣層上界的整個(gè)空氣柱的重量。

大氣壓力單位：1Pa=1N/m2;  1hpa=100Pa;  1hpa=1mb

1hpa=0.750069mmHg=3/4mmHg

1mmHg=1.333238hPa=4/3hPa

測量氣壓的儀器：水銀氣壓表、空盒氣壓表、氣壓計(jì)

百葉箱

④ 風(fēng)的測量與儀器：

基本知識：1.風(fēng)：大氣相對地面運(yùn)動(dòng)的水平分量叫作風(fēng)。2.風(fēng)速：單位時(shí)間氣流運(yùn)動(dòng)距離叫做風(fēng)速。3.風(fēng)向：風(fēng)的來向，共計(jì)16個(gè)方位。

測風(fēng)儀器：1.臺(tái)站：EL電接風(fēng)向風(fēng)速計(jì)、手持風(fēng)向風(fēng)速計(jì)、雷達(dá)測風(fēng)、氣球測風(fēng)；2.研究：超聲風(fēng)速計(jì)、三軸風(fēng)速計(jì)、激光雷達(dá)、熱線風(fēng)速儀、氣球測風(fēng)；

風(fēng)速表和風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)向風(fēng)速儀、風(fēng)杯風(fēng)速計(jì)和風(fēng)向標(biāo)、螺旋漿式風(fēng)速風(fēng)向計(jì)、三分量風(fēng)速儀、超聲風(fēng)速儀

⑤ 輻射的測量與儀器：

一 、短波輻射測量

1.太陽短波輻射通量：太陽直接輻射S：垂直于太陽入射光的輻射通量。

2.水平面太陽直接輻射。

3.散射輻射通量D：太陽輻射經(jīng)過大氣或云的散射，以短波形式到達(dá)地面的輻射通量。

4.總輻射Q：太陽直接輻射S´和天空散射輻射D到達(dá)水平面的總量。

5.短波反射輻射Rk：總輻射到達(dá)地面后被下墊面（地表）向上反射的那部分短波輻射分量Rk；下墊面的反射率表示為：Ak=Rk/Q

二、地球長波輻射通量

1.大氣長波輻射通量L↓，也稱大氣逆輻射

2.地表長波輻射通量L↑

3.全輻射：短波輻射和長波輻射之和，稱為全輻射。

三、凈輻射（輻射平衡）

向下的短波輻射、長波輻射之和與向上的短波輻射、長波輻射之和的差值

儀器：直接輻射表、CE318自動(dòng)跟蹤太陽輻射計(jì)、暗筒式日照計(jì)

書籍的查閱，查閱綜述性論文（如大氣物理研究進(jìn)展，激光雷達(dá)研究進(jìn)展等）。

建議看老師給的文獻(xiàn)資料：1. 邱金桓等《近年來大氣遙感研究進(jìn)展》、2. 王青梅等《氣象激光雷達(dá)的發(fā)展現(xiàn)狀》、3. 邱金桓等《現(xiàn)代大氣物理學(xué)研究進(jìn)展》