第1章 大气基本特征2012.ppt

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1、大气圈（Atmosphere）：由于地球引力作用而聚集在地球周围的气体物质，亦称大气层或大气圈，其底部即地球表面则为“下垫面”。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章大气的基本特征地球低空大气是由干空气、水汽及浮悬的固态/液态粒子组成。定义：不含固态、液态微粒和水汽的大气称为干洁空气，简称干空气（dryair）。组成：主要成分：氮（N2）、氧（O2）和氩（Ar），占99.96％，其中，氮是生命体的基本成分，氧是生命过程必需的，也决定着燃烧、腐烂和分解

2、过程，氩则为惰性气体。次要成分：包括二氧化碳*、臭氧**及氢、氖、氦、氪、氡等稀有气体，其中，二氧化碳是主要温室气体（greenhousegas）。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主要成分次要成分第1章大气的基本特征*二氧化碳：含量低、变化大，是最主要的温室气体。来源为火山喷发、有机物燃烧、腐烂及动植物的呼吸等，分布在20km高度以下，含量随季节、地点和昼夜而变，平均含量0.03%，工业区可达0.06%~0.07%。-----温室效应(Greenhouseeffect)：二氧化碳等温室气体对太阳（短波）辐射吸收很少（尤其是可见光几乎全

3、部通过大气层到达地面），但对地面（长波）辐射能强烈吸收，然后向地面和周围发出长波辐射，从而对地面产生保暖效应。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第1章大气的基本特征**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，

4、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NOCxHyCO2CONO2ONOO3O2UV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

5、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WindWind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

6、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固态/液态粒子大气中的粒子，及一氧化碳、氨、二氧化硫、硫化氢及臭氧等被称为大气污染物。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。

7、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大气的垂直结构大气层垂直结构对流层平流层中间层热层定义：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/100m；（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

8、章大气的基本特征1.2.1对流层1.2