大气的基本要素
表示大气状态的物理量和物理现象通称为气象要素。气温、气压、湿度等物理量是气象要素，风、云、降水等天气现象也是气象要素，他们都能在一定程度上反映当时的大气状况。其中气温、气压和空气湿度，也称为三大气象要素。
气温
气温是指表示空气冷热程度的物理量，它实质上是空气分子平均动能大小的宏观表现。一般情况下我们可将空气看作理想气体，这样空气分子的平均动能就是空气内能，因此气温的升高或降低，也就是空气内能的增加或减少。气温通常用三种温标来度量，即摄氏温标（℃）、华氏温标（℉）和绝对温标（K）。摄氏温标将标准状况下纯水的冰点定位0℃，沸点定为100℃，其间分为100等分，每一个等分为1℃。华氏温标是将纯水的冰点定为32℉，沸点定为212℉，其间分为180等分，每一等分为1华氏度，可见1℃与1℉是不相等的。将摄氏度换算为华氏度的关系式为：
F= （9/5）C+32
实际大气中，气温变化的基本方式有气温的非绝热变化和绝热变化两种。
非绝热变化是指空气块通过与外界的热量交换而产生的温度变化。气块与外界交换热量的方式主要有一下几种。
辐射是指物体以电磁波的形式向外放射能量的方式。所有温度不低于绝对零度的物体，都要向周围放出辐射能，同时也吸收周围的辐射能。物体温度越高，辐射能力越强，辐射的波长越短。如物体吸收的辐射能大于其放出的辐射能，温度就要升高，反之则温度降低。
大气系统热量的主要来源是吸收太阳辐射（短波）。当太阳辐射通过大气层时，有24%被大气直接吸收，31%被大气反射和散射到宇宙空间，余下的45%到达地表。地面吸收其大部分后，又以反射和辐射（长波）的形式回到大气中，大部分被大气吸收。同时，大气也在不断地放出长波辐射，有一部分又被地表吸收。这种辐射能的交换情况极为复杂，但对大气层而言，对流层热量主要直接来自地面长波辐射，平流层热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收，因此，这两层大气的气温分布有很大差异。总的来说，大气层白天由于太阳辐射而增温，夜间由于向外放出辐射而降温。
非绝热变化是指空气块通过与外界的热量交换而产生的温度变化。气块与外界交换热量的方式主要有一下几种。
辐射是指物体以电磁波的形式向外放射能量的方式。所有温度不低于绝对零度的物体，都要向周围放出辐射能，同时也吸收周围的辐射能。物体温度越高，辐射能力越强，辐射的波长越短。如物体吸收的辐射能大于其放出的辐射能，温度就要升高，反之则温度降低。
大气系统热量的主要来源是吸收太阳辐射（短波）。当太阳辐射通过大气层时，有24%被大气直接吸收，31%被大气反射和散射到宇宙空间，余下的45%到达地表。地面吸收其大部分后，又以反射和辐射（长波）的形式回到大气中，大部分被大气吸收。同时，大气也在不断地放出长波辐射，有一部分又被地表吸收。这种辐射能的交换情况极为复杂，但对大气层而言，对流层热量主要直接来自地面长波辐射，平流层热量主要来自臭氧对太阳紫外线的吸收，因此，这两层大气的气温分布有很大差异。总的来说，大气层白天由于太阳辐射而增温，夜间由于向外放出辐射而降温。
乱流是空气无规则的小范围涡旋运动，乱流使空气微团产生混合，气块间热量也随之得到交换。摩擦层下层由于地表的摩擦阻碍而产生扰动，以及地表增热不均而引起空气乱流，是乱流活动最强烈的层次。乱流是这一层中热量交换的重要方式之一。
水相变化是指水的状态变化，水通过相变释放热量或吸收热量，引起气温变化。
传导是依靠分子的热运动，将热量从高温物体直接传递给低温物体的现象。由于空气分子间隙大，通过传导交换的热量很少，仅在贴地层中较为明显。
绝热变化是指空气块与外界没有热量交换，仅由于其自身内能增加而引起的温度变化。例如，当空气被压缩是，外界对它做的功转化成内能，空气块温度会升高；反之空气块在膨胀时温度会降低。飞机在飞行中，其机翼前缘空气被压缩而增温，后缘涡流区空气因膨胀而降温，这对现代高速飞机来说是非常明显的。实际大气中，当气块做升降运动是，可近似地看作绝热过程。气块上升时，因外界气压降低而膨胀，对外做功耗去与部分内能，温度降低，气块下降时则相反，温度升高。
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