大气的成分
气候是与我们日常生活息息相关的一部分，而了解气象知识，对我们的生产生活也异常重要。要了解气象，首先就要了解大气知识。
包围地球的空气称为大气。像鱼类生活在水中一样，人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气是地球生命的繁衍，为人类的发展提供了理想的环境。它的状态和变化，也时时处处影响到人类的活动与生存。
大气的物质组成比较复杂，它是一种含有多种气体成分在内的混合气体，并含有少量的固体杂质。
原始大气：原始大气推测为甲烷、氨、氢、水等所组成。因为火山爆发所喷出的气体是二氧化碳、氨、氮、二氧化硫、甲烷、氢和水蒸气，这些气体在地球冷却前飞向空中，等到地球冷却，逃出的气体因重力而覆盖地球形成最原始的大气。其中水蒸气凝结成为水，而二氧化碳、二氧化硫溶于水中变成溶液，因此大气剩下氨、氢和甲烷，这就是原始大气。
现今大气：现今大气的主要成分为氮、氧、氩、二氧化碳、水等组成，比率也因时地不同而有所差异，其中以二氧化碳变动率最大。大气不是密度均匀的，而是以海平面的密度最大，向上密度渐小，大气约50％集中在海拔5.6千米内，约80％集中在海拔13千米以内。
小知识
大气压力
由地心引力对地球表面的一群混和气体所作的作用力即为大气压力，以在地表最大，愈往高处压力愈小。气压在海平面的平均值约1.01×105帕（或称巴斯卡，Pascal，简称Pa，国际单位制中的压力单位，1帕=1牛顿/米2），相当于76厘米汞柱，也就是一般所称的一大气压。
大气压力依高度递减，在低空中每上升5.5千米，压力约减一半。
大气的结构
按照大气在铅直方向的各种特性，科学家将大气分为若干个层次。其中，按照大气温度随高度分布的特征，可以把大气分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层；也可称为对流层、平流层、中间层、暖层和外层。按照大气各个组成成分的混和状况，可以把大气分为均匀层和非均匀层。按照大气的电离状况，可以将大气分为电离层和非电离层。按照大气的光化反应，又可将其分为臭氧层。按照大气运动受地磁场控制情况，还可分为有磁层。
近地面的大气层主要市通过吸收地面的辐射而升温的，气温也会随高度的增加而逐渐递减，空气垂直对流运动显著，因此也被称为对流层。从地球表面向上，随着高度的增加，空气是逐渐稀薄的。大气的上界可延伸到2000～3000千米的高度。在垂直方向上，大气的物理性质也有明显的差异。根据气温的垂直分布、大气扰动程度以及电离现象等特征，科学家一般将大气分为五层。
对流层：对流层是大气的最下层，其高度会因纬度和季节而异。就纬度而言，低纬度平均为17～18千米；中纬度平均为10～12千米；高纬度仅8～9千米；就季节而言，对流层上界的高度夏季要大于冬季。
对流层主要有以下特征：
（1）气温随高度增加而递减，平均每升高100米，气温就会降低0.65℃。这是因为，太阳辐射首先主要加热地面，然后再由地面把热量传送到大气，因此越近地面的空气受热越多，气温也越高；而远离地面的地方气温则逐渐降低。
（2）空气有强烈的对流运动。由于地面性质差异，受热也会不均匀。温度的地方空气受热膨胀上升，温度低的地方空气冷缩下降，这就会产生空气对流运动。而对流运动也使高层和低层空气得以互相交换，促进热量和水分的传输，从而对成云致雨产生重要作用。
（3）天气复杂多变。因为对流层集中了75％的大气质量和90％的水汽，伴随强烈的对流运动，也会产生水相变化，形成云、雨、雪等复杂的天气现象。
平流层：自对流层向上55千米处为平流层。平流层具有如下特征：
（1）温度随高度增加由等温分布变逆温分布。平流层的下层会随着高度的增加而出现气温变化小的情况。而大约在20千米以上，气温又会随高度增加而显著升高，出现逆温层。这是因为，在20～25千米的高度处臭氧含量最多。我们知道，臭氧可以吸收大量的太阳紫外线，从而使气温升高。
（2）垂直气流显著减弱。在平流层中，空气是以水平运动为主的，空气垂直混合明显减弱，从而使得整个平流层都比较平稳。
（3）水汽、尘埃含量极少。由于水汽、尘埃含量少，对流层中的天气现象在这一层很少见，常常是天气晴朗，大气透明度好。
中间层：从平流层顶到85千米的高度为中间层。中间层的主要特征是：
（1）气温随高度增高而迅速降低，顶界气温可降至-83℃～-113℃。这是因为，在这层的臭氧含量极少，难以吸收太阳紫外线，而氮、氧又可吸收短波辐射，大部分被上层大气所吸收，因此气温就会随高度增加而递减。
（2）有强烈的对流运动。该层大气上部冷、下部暖，从而导致空气产生对流运动。但由于该层空气稀薄，所以空气的对流运动不能与对流层相比。
暖层：从中间层顶到800千米的高度为暖层。暖层的特征是：
（1）随高度的增高气温迅速增加。据探测，在300千米的高度上，气温可达1000℃以上。这是因为，所有波长小于0.175微米的太阳紫外辐射，都被该层的大气物质所吸收了，从而导致增温现象出现。
（2）空气处于高度电离状态。这一层的空气密度很小，在270千米的高度处，空气密度仅为为地面空气密度的百亿分之一。空气密度小，在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，氧分子和部分氮分子就会被分解，并处于高度电离状态，因此这一层也被称为电离层。
散逸层：在暖层顶以上的就是散逸层，是大气的最外一层，也是大气层和星际空间的过渡层，但无明显的边界线。这一层空气极其稀薄，大气质点碰撞机会很小，气温也随高度增加而升高。而且由于气温很高，空气粒子运动速度很快，又因距地球表面远，受地球引力作用小，因此一些高速运动的空气质点就会不断散逸到星际空间，散逸层也由此得名。
据宇宙火箭资料证明，在地球大气层外的空间，还围绕由电离气体组成极稀薄的大气层，称为”地冕“。它一直伸展到2.2万千米的高度。由此可见，大气层与星际空间是逐渐过渡的，并没有截然的界限。
天气系统
天气，是指一定区域短时段内的大气状态（如冷暖、风雨、干湿、阴晴等）及其变化的总称。天气系统，则通常是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气运动系统。各种天气系统都具有一定的空间尺度和时间尺度，而且各种尺度系统间相互交织、相互作用。许多天气系统的组合，便构成了大范围的天气形势，构成了半球甚至全球的大气环流。
气团天气：所谓气团，就是指广大空间范围内存在的水平方向上物理属性比较均匀的大块空气。
气团的水平范围可达几百千米到几千千米（一般在500~1000千米），其垂直范围可达几千米至十几千米。
气团的形成必须具备两个条件：一是大范围性质比较均一的下垫面；二是有利于空气停滞和缓行的静稳大气环境。
当气团移动到一个新的地区后，由于下垫面性质的改变，使气团本身的物理属性发生改变的过程，叫做气团的变性。气团的形成和变性是一个过程的两个方面。原有气团的变性过程就是新气团的形成过程，当其变性到一定程度就失去了原有气团的性质而转变为新的气团。
气旋天气：气旋是指三维空间上的大尺度涡旋，也是指近地面气流向内辐合，中心气流上升的天气系统。由于地球自转与科氏力作用，使得气旋在北半球作逆时针旋转，在南半球做顺时针旋转。
气旋的规模有大有小，它的大小以最外一条闭合等压线所包围的面积来量度，一般气旋的水平尺度直径为1000千米，大者可达2000~3000千米，小的则仅为200~300千米。
依据气旋产生的地理位置，气旋可分为温带气旋和热带气旋两种，它们的天气特征是不同的。
温带气旋是活跃在温带中纬度地区的天气系统，又称为”温带低气压“或”锋面气旋“。
温带气旋是不同于热带气旋的一种冷心系统，其出现伴随着锋面，尺度一般较热带气旋为大，可达几百乃至数千千米。
热带气旋是指形成于低纬度海洋上的无锋面的气旋。根据热带气旋发生的地区不同，可有不同的名称。发生在西太平洋的叫台风，发生在印度洋的叫风暴，发生在大西洋和东太平洋的叫飓风。在北半球，热带气旋沿逆时针方向旋转，在南半球则以顺时针旋转。
小知识
藤原效应
藤原效应也称双台效应，是指两个或多个距离不远的气旋互相影响的状态，往往会造成热带气旋移动方向或速度的改变。
藤原效应常见的影响依照热带气旋之间的强弱程度而不同而大致分为两种：若两个热带气旋有强弱差距，则较弱者会绕着较强者的外围环流作旋转移动（在北半球为逆时针旋转，南半球则是顺时针旋转），直到两者距离大到藤原效应消失，或到两者合并为止。如果两个热带气旋的强弱差不多，则会以两者连线的中心为圆心，共同绕着这个圆心旋转，直到有其他的天气系统影响，或其中之一减弱为止。
天气现象
天气现象是指发生在大气中、地面上的一些物理现象，包括降水、地面凝结、视程障碍、雷电及其他现象等，这些现象都是在一定的天气条件下形成的。在地面气象观测中，各种天气现象均用统一的专用符号表示。
雷暴：雷暴是一种产生闪电及雷声的自然天气现象，通常会伴随着滂沱大雨或冰雹；在冬季时，甚至还会伴随着暴风雪而来。
雷暴通常发生在热带雨林地区。在温带地区，雷暴通常会在夏季发生。除了在乌干达及印尼为全世界有雷暴发生的最频繁地方外，在美国中西部及南部等州，也容易发生威力强烈的雷暴天气，因为这些雷暴会与冰雹或龙卷风一起发生的。
大雷雨：大雷雨是指风速每小时达90千米以上的雷暴。这些雷暴同样可以伴随闪电或滂沱大雨，但更易造成洪水氾滥、阵风及龙卷风。大雷雨可能还会与超级细胞雷暴及其他雷暴同时发生。
龙卷风：龙卷风又称龙卷、龙吸水等，是一种非常猛烈的天气现象，是由快速旋转并造成直立中空管状的气流形成。
龙卷风大小不一，但形状通常都呈上大下小的漏斗状，”漏斗“上接积雨云（极少数情况下为积云云底），下部通常与地面接触，并且时常被一团尘土或碎片残骸等所包围。
大部分的龙卷风直径约为75米，风速在64千米/小时至177千米/小时之间，可横扫数千米。还有一些龙卷风风速可超过480千米/小时，直径达1.6千米以上，移动路经超过100千米。
降水：降水是指在大气中冷凝的水汽以不同方式下降到地球表面的天气现象。
降水有以下几种类型：
（1）对流雨
近地面空气强烈受热，引起空气的对流运动，湿热空气在上升过程中，随气温的下降，水汽凝结成的降水，就被称为对流雨。对流云的特点是强度大、历时短、范围小，还常常伴有暴风、雷电等，故又称热雷雨。
（2）地形雨
暖湿气流在运行的过程中，遇到地形的阻挡，被迫沿着山坡爬行上升，从而引起水汽凝结而形成降水，称为地形雨。地形雨一般只发生在山地迎风破，背风坡气流存在下沉或者下滑，温度不断增高，形成雨影区，不易形成地形雨。
（3）气旋雨
气旋雨又称”锋面雨“，经常会发生在台风席卷地区。随着气旋或低压过境而产生，称为气旋雨，是我国各季降雨的重要天气系统之一。
雾：雾是指在接近地球表面的大气中悬浮的由小水滴或冰晶组成的水汽凝结物，属于一种常见的天气现象。
雾的本质是水汽凝结物，因此只要空气温度达到或相当接近露点，空气中的水汽就会凝结而生成雾。当气温高于冰点时，水汽凝结成液滴。当气温低于冰点时，水汽直接凝结为固态的冰晶，比如冰雾。
雾的主要形成原因有两个：一是空气中的水汽大量增加，使得露点升高至气温，从而形成雾，比如蒸汽雾和锋面雾；二是气温下降至低于露点而生成雾，比如平流雾和辐射雾。
雨：雨是一种自然降水现象，由大气循环扰动而产生，是地球水循环不可缺少的一部分，也是几乎所有的远离河流的陆生植物补给淡水的唯一方法。
当云为水成云或冰成云时，云与云之间互相碰撞结合使得云中水滴变大，当水的重力大到上升气流无法将其”托住“时，水滴下降变形成雨。雨在下降过程中，当水滴过大，导致水分子引力难以维持，就会产生破裂。破裂的水滴再通过重力的作用聚合，使大水滴下降快而小水滴继续形成新的大水滴，这种现象称为”弹弓效应“。弹弓效应被认为是形成雨的主要原因。
雪：雪是水或冰在空中凝结再落下的自然现象，或指落下的雪花。雪是水在固态的一种形式。雪只会在很冷的温度及温带气旋的影响下才会出现，因此亚热带地区和热带地区下雪的机会较微。以香港为例，现有的纪录只有1893年1月才下过。有些温暖地区，如台湾或热带非洲的平地不下雪，但该地寒冷的高山会下雪。
雪花是在云内由微小的冰晶互撞黏在一起后形成丰富多样的形状。没有两个雪花是完全相同的，但雪花仍然谨守着最初的冰晶基本的六角形对称标准结构。透过显微镜可以看见，雪花错综复杂的构造大多都是六角形的，而雪花的中心一定呈现出对称的六角形。之所以有这样的形状，主要是因为它要在平面上以最有效率的方式布置。
小知识
龙卷风的源地
虽然除南极洲外的每块大陆都发现有龙卷风，但美国遭受的龙卷风比其他任何国家或地区都多。除此之外，龙卷风在加拿大南部、亚洲中南部和东部、南美洲中东部、非洲南部、欧洲西北部和东南部、澳大利亚西部和东南部以及新西兰等地区皆常有出现。
气候变化
气候是大气物理特征的长期平均状态。例如，台湾说的”竹风兰雨“是新竹多风，宜兰多雨，就是指两地的气候。
所谓气候变化，是指气候平均状态统计学意义上的巨大改变或持续较长一段时间（典型的为10年或更长）的气候变动。
气候变化的原因比较复杂，从目前的研究情况来看，主要是宇宙天文因素的变化，比如地球自转和公转运动的同期性变化、太阳和月亮的变化等等，均可导致太阳辐射量的变化。而地球内部的活动，比如火山喷发时，也会促使气候发生一定的变化。
在人类近代历史上，工业的发展向大气排放二氧化碳越来越多。由于二氧化碳的温室效应可导致全球气候变暖，因此也会造成气候发生一定的变化。
气候的成因：影响气候的因子主要包含气温、雨量、气压和风。其中，太阳辐射因子是气候的根本动力来源。这类因子主要有纬度因素、大气对太阳辐射的削弱作用强弱等。
