《大气热力学》PPT课件

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1、第三章大气热力学1.大气是一个热力系统，发生在大气中的各种热力过程和状态变化可以广泛地应用热力学定律和方法来进行研究。大气温度、湿度和稳定度在大气的热力过程和状态变化中起着十分重要的作用。2.表征湿度含量的水汽在大气中的含量虽然很小，但它是参与大气变化过程的最重要气体，其中最明显的例子是云和降水的形成直接与水汽及其相变有关。然而，云和降水的形成首先必须通过空气的垂直运动，而空气的垂直上升运动又是在一定的大气层结稳定度条件下才能产生。同时，温度、湿度和稳定度之间还存在着互相依存和互相影响的关系。这些就是本章所要涉及的内容。第1节大气温度一.平均气温和气温极值日平

2、均气温是一昼夜的24次、8次或4次观测值的平均数据。月平均气温是一月内各天日平均气温相加，然后除以该月的天数所得的值。12个月的月平均气温相加，除以12所得结果就是年平均气温。某气象要素的极值是指有观测记录以来该气象要素的极端数值或在某特定时段的极端数值。实际应用中，有平均极值、极端值和一定保证率的极值等三种极值。平均极值是指对每天观测到的某项极值(如最高温度)进行旬、月、年或多年平均的结果。极端极值是以某要素在某时段内的全部极值观测记录中挑选出的最极端的数值。表3.1.极端最高气温亚洲54TiratTsvi,以色列1942.6.21-217澳大利亚53Clo

3、ncurry,昆士兰州1889.1.16187欧洲50Seville,西班牙1881.8.48中国49.6吐鲁番，新疆1975.7.13南美49Rivadavia,阿根廷1905.12.11203大洋洲42Tuguegarao,菲律宾1912.4.2922南极洲15Vanda站1974.1.58极端最低气温的世界记录为-883℃，它出现在1960年8月24日南极洲的东方站；我国的极端最低气温为-523℃，出现在1969年2月13日黑龙江省的漠河站。二.影响地面气温的因子纬度水、陆加热率差异洋流影响高度地理位置。1.水、陆加热率差异对太阳辐射的吸收、反射

4、和透射率差异导致太阳能在陆面和水面分布厚度的不同。水的比热平均要比陆地大三倍水面的蒸发大于陆面的蒸发，导致水体失热过多，水温不易升高。以上各种因子的综合结果，使得水体增温缓慢，能储存更多的热能，同时其冷却也比陆地缓慢。表3.2南、北半球气温的平均年较差(℃)纬度北半球南半球纬度北半球南半球00060301115347532263013790403145236南半球气温年较差明显小于北半球2.洋流影响受暖(冷)洋流影响的陆地气温比不受影响的地方高(低)好几度。例如，受暖高尔夫洋流(GolfStream)影响的伦敦(北纬51°N)一月份平均气温比不受暖洋流影响

5、的纽约(北纬40°N)高4.5℃。受美国西海岸冷性加利福尼亚洋流的影响，加利福尼亚南部沿海的夏季气温要比美国东海岸(不受此冷洋流影响)纬度相当的地方低6℃或更多.3.高度测站高度对平均气温有影响高山站的实际气温要比按平均递减率计算的结果高例如，厄瓜多尔海拨12m的Quayaquil年平均气温为25.5℃，与其相邻的海拨2800m的Quito年平均气温只有13.3℃。然而，按平均气温递减率计算，Quito的气温应该比Quayaquil低18.2℃，而现在仅比它低12.2℃4.地理位置地理位置可对气温产生大的影响。盛行向岸风的沿海站，因受海洋气流影响具有凉夏、暖冬

6、的温度特征；而盛行离岸风的沿海站有着更多的陆地温度特征。三.全球海平面气温分布海平面气温分布的基本特征等温线大部分(尤其是南半球)趋向于接近东西向排列，同时温度从赤道向极地降低。这说明地表和大气加热过程中起主要作用的入射太阳辐射是纬度的函数。此外，在北半球，等温线1月比7月密集，说明北半球的南北温差冬季大于夏季。这是由于太阳直射点位置1月份位于南半球、7月份位于北半球的缘故。冬季北半球等温线在大陆上向赤道方向凸出，海洋上向极地方向凸出，而夏季则相反。南半球等温线较平直，在有陆地的地方，等温线也发生与北半球类似的弯曲情况。各经线上具有最高气温的各点的连线，称

7、为热赤道。然而，热赤道并非位于赤道，而是1月份位于5～10°N，7月份北移至20°N。这是由于北半球陆地面积广大，使气温强烈受热，以及夏季太阳直射点位置北移所致。赤道附近的气温年变化很小，随着纬度的增加，年变化幅度也增大。气温年变化幅度还随着大陆度的增加而增大。大气中的水汽含量全球有140万万亿吨的水海水（咸水）占97％淡水占3％冰雪占2％其它占1％地下水占98.8％表面水占1％空中水占0.2％（约28万亿吨）水汽占95％云雨占5％大气中的水汽约为28万亿吨×95％～26.6万亿吨。全球平均气柱内的水汽总量为27kg/m2第2节水(分)循环·相变大气中

8、的水汽随着温度、气压有剧烈的变化在阿拉