《大气基本特征》PPT课件

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1、1.1大气的成分1.2大气的垂直结构1.3大气的状态方程1.4大气的静力学方程及其应用1.5基本气象要素思考题第1章大气的基本特征气象学与气候学第1章大气的基本特征目前，地球低空大气是由多种气体混合组成的气体及浮悬的固、液态杂质组成。干洁空气：不含水汽（水滴/冰晶）和其它固体杂质的大气。主要成分氮、氧和氩，亦称永久成分（PermanentGases），占99.96％；次要成分包括二氧化碳及氢、氖、氦、氪、氡及臭氧等稀有气体，亦称可变成分（VariableGases）。1.1大气的成分1.1.1干空气表1·1大气的气体组成成分永久成分可变成分第1章大气的基本特

2、征臭氧：含量：很低、易变；来源：①高层大气由太阳紫外线产生光化学作用，使氧分子分解为氧原子，再与氧分子结合而成；②低层大气通过有机物氧化、雷暴闪电及光化学反应等作用形成。分布：近地面很少，从10km向上逐渐增加，到20km~25km达到最大值，形成所谓的臭氧层（Ozonelayer）,再向上由逐渐减少，至55km~60km已微不足道。水平方向上，由赤道向两极逐渐增加，季节上，春季最大、夏季最小。作用：高层吸收紫外线，使大气升温；近地面则对生物有害。1.1大气的成分1.1.1干空气臭氧垂直分布臭氧层对流层臭氧平流层臭氧形成机制对流层臭氧形成机制第1章大气的基本

3、特征二氧化碳等温室气体：指二氧化碳、甲烷、一氧化二氮及水汽等。其中CO2是最主要的温室气体，主要来自火山喷发、有机物的燃烧、腐烂及动植物的呼吸等。温室效应：太阳（短波）辐射通过大气层到达地面并被其吸收，地面（长波）辐射则几乎全部被大气所吸收，大气向外太空和地面发出长波辐射，后者称为大气逆辐射，使地面升温。1.1大气的成分1.1.1干空气太阳辐射地面辐射大气辐射大气地面水汽：在自然界的温度和压力下唯一能发生相变的成分。来源：地球表面（海洋）水分的蒸发，然后随上升气流向上输送。含量：变化较大（0~4%），水汽垂直分布范围只在1020km以下。特点：具有固、气、液

4、三态，常温下发生相变的唯一大气成分，相变过程中吸收和放出潜热能，同时能强烈吸收和放出长波辐射，对地面和空气温度影响极大。是云、雾、霜、雨和雪等常见天气现象产生的先决条件。分布：①夏季多于冬季；②低纬度多于高纬度、海面多于陆面；③随高度增加而减少，主要分布于2~3km以内。第1章大气的基本特征1.1大气的成分1.1.2水汽Clouds天气现象海洋过程海气相互作用定义：悬浮在空气中的固体或液体微粒，主要包括尘埃、烟粒、细菌、病毒、花粉和微小盐粒等，亦称为气溶胶（aerosol）粒子。来源和分布：火山喷发、风、海浪飞溅、生物过程、流星燃烧及人类活动（如燃烧物质排放

5、至空气中的大量烟粒等）。它们多集中于大气的底层；特点：大多成为水汽凝结核，对云、雾的形成起重要作用。同时固体微粒能散射、漫射和吸收一部分太阳辐射，也能减少地面长波辐射的外逸，对地面和空气温度有一定影响，并会使大气的能见度变坏。第1章大气的基本特征1.1大气的成分1.1.3大气杂质粒子包括一氧化碳、氨、二氧化硫、硫化氢及臭氧等。来自工业、交通运输业。含量虽微，但使气候环境污染，对人类有害。第1章大气的基本特征1.1大气的成分1.1.4大气污染物质大气总质量约5.3×1015t，其中50％集中在5.5km高度内，36km以上只占大气总质量的1％。大气圈上界与星际

6、空间之间很难用一个“分界面”把它们截然分开。通常以大气中极光是出现的高度确定为大气的上界，约为1200km；若以接近于星际的气体密度的高度来估计大气的上界。按照人造卫星探测资料推算，这个上界大约在2000~3000km高度上。根据气温垂直分布等，大气分为：对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。第1章大气的基本特征1.2大气的垂直结构定义：从地面至约12km高的大气层。其下垫面为地面，上界高度随纬度和季节而变。集中了大气质量的80％和全部水汽，云、雾、雨、雪等也都发生于其中。主要特征：（1）气温t随高度z增加而下降，气温直减率γ=-dt/dz=0.65°C/1

7、00m；（2）具有强烈的对流运动和湍流运动；（3）气象要素在水平方向上分布很不均匀，形成气团和锋；（4）垂直方向分为摩擦层或行星边界层（厚1km~2km）和自由大气（1km~2km以上）。第1章大气的基本特征1.2.1对流层1.2大气的垂直结构大气层垂直结构对流层平流层中间层热层对流层结构自由大气行星边界层定义：自对流层顶到大约55Km左右的大气层；特点：①气温随高度递增（最初变化较慢，到20-25Km气温突增，主要是臭氧吸收太阳紫外线）。②空气的垂直运动比较弱，主要是水平运动，故气层稳定。③水汽含量少。第1章大气的基本特征1.2.2平流层1.2大气的垂直结

8、构定义：自平流层顶到85Km左右的大气层;特点：①温