要求阐述 0-100km 高度范围内大气温度的垂直分布特征,并通过示意图辅助说明。
0-100km 大气属于中层大气(含对流层上部、平流层、中间层),其温度分布受辐射加热、湍流热交换及化学放热等过程控制,垂直分层明显,各层温度变化规律及成因如下:
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示意图设定
- 纵轴(Y):高度(km),范围 0-100km;
- 横轴(X):温度(℃),范围 - 90℃~20℃;
- 关键分层线:标注对流层顶(约 10-12km)、平流层顶(约 50km)、中间层顶(约 85km),明确各分层边界及温度极值点。
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各层温度分布细节
- 对流层顶的纬度差异:赤道地区对流层顶高度约 17km(温度 - 80℃),极地约 8km(温度 - 50℃),题干未限定纬度,默认取中纬度(10-12km,温度 - 55℃)作为分层边界,需在图中标注 “中纬度参考”;
- 平流层温度拐点:30km 以下臭氧浓度较低,温度上升缓慢(约从 - 55℃升至 - 40℃);30-50km 臭氧浓度达峰值,温度快速升至 0℃左右,形成 “平流层暖区”;
- 中间层的 “冷极”:85km 处的 - 90℃是全球大气最低温度区,因该层无有效加热源,且长波辐射冷却持续,需在图中用 “●” 标注极值点。
该温度分布是大气环流形成的重要动力基础:平流层的温度逆温(温度随高度升高)抑制垂直对流,使平流层大气以水平运动为主;中间层的强垂直温度梯度(约 3℃/km)则易激发重力波,导致该层湍流活动频繁 —— 这也是南京信息工程大学大气物理专业研究的重点方向(如中间层重力波观测与模拟)。
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核心知识点强化:
- 聚焦 “大气分层与温度分布”“大气稳定度判据”“绝热过程与能量守恒” 等高频考点,结合《大气物理学》(盛裴轩等著)教材,掌握 “概念定义→公式推导→图形绘制” 的完整逻辑链(如简述题 1 的温度分布图需标注分层边界与温度极值);
- 针对计算题,牢记关键常数(如 γd≈1.0℃/100m、R_d=287J/(kg・K)),训练 “参数提取→公式应用→结果分析” 的解题步骤,避免因计算失误丢分。
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学科特色结合:
- 南京信息工程大学大气物理专业以 “中层大气观测”“大气边界层动力学” 为研究重点,备考时可结合该校发表的核心期刊论文(如《大气科学》中 “中间层温度反演” 相关研究),理解真题知识点在学术研究中的应用(如简述题 1 的温度分布与重力波的关联)。
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学术表达规范:
- 简述题需 “图文结合”(如温度分布题需绘制示意图并标注关键参数),论述题需 “逻辑分层”(如稳定度判断需分 “计算→判据→结论”),推导题需 “公式符号规范”(如区分绝对温度 T(K)与摄氏温度 t(℃)),符合博士研究生学术写作的严谨性要求。
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