自然地理学课件6第三章2010.ppt

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1、第三章大气圈与气候系统第一节大气圈的组成与热能第二节大气水分和降水第三节大气运动和天气系统第四节气候的形成第五节气候变化第一节大气圈的组成和热能一、大气的成分二、大气的结构三、大气的热能四、气温一、大气的成分1干洁空气大气是由多种气体及固体微粒、液体微滴（水汽）混合组成的混合物，除去固体杂质和水汽之外的混合气体称为干洁空气（简称干空气）2大气的成分主要成分：地球表面的大气主要由氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）等气体组成。微量成分：二氧化碳、水汽、甲烷、氧化亚氮、二氧化硫、一氧化碳、氢气及惰性气体等。痕量成

2、分：硫化氢、非甲烷类烃、臭氧、二氧化氮、一氧化氮、过氧化氢等。大气的组成示意图0.035%0.0018%0.00052%0.00014%0.00010%0.00005%0.00005%0.000007%氮气（N2）78.08%大气的组成成分氮（N2）氧（O2）氩（Ar）二氧化碳CO2）氖（Ne）氦（He）氪（Kr）氡（Rn）氙（Xe）甲烷（CH4）一氧化二氮（N2O）成分臭氧（O3）体积混合比体积混合比0.209470.000351.82X10-60.009340.780830.5X10-65.2X10-6

3、1.1X10-61.7X10-60.1X10-60.3X10-610X10-8～50X10-8大气的组成地球大气主要是由氮和氧等组成。目前，人们关心最多的含量较少、寿命较短的微量和痕量成分，如二氧化碳、臭氧、水汽及气溶胶等。这是因为尽管他们的浓度很低，但他们在大气中的浓度均有较大的时空变化，对地气系统热量的收支、大气温度的垂直结构及人类有着明显的影响。二氧化碳的气候效应二氧化碳是大气中的可变成份之一，主要来自火山喷发、动植物呼吸及人类活动。二氧化碳能强烈吸收地面长波辐射，从而使低层大气变暖；同时向周围及地面

4、放射长波辐射，对大气和底边温度有明显的“温室”作用。二氧化碳对大气辐射收支的影响表现在：平流层冷却、对流层和地面升温。大气臭氧浓度随高度的变化（引自《大气科学辞典》）臭氧的浓度随高度的分布，具有不连续或突变现象。大气中O3主要存在于10～50km的大气层中，绝大部分集中在平流层，对流层只占了10%左右。近地面层臭氧含量少，从10km高度开始增加，到20～30km高度浓度达到最大值，称为“臭氧层”，再往上逐渐减少，到50km以上就极少了。这是由于不同高度上O3的形成条件不同造成的。据观测，大气中CH4的增加将

5、引起对流层O2的增加，而N2O和CFCs的增加将引起平流层O3的减少。高度/km臭氧层臭氧浓度/m-350302010010174010191018高度/km臭氧层臭氧浓度/m-3101710191018高度/km臭氧层臭氧浓度/m-3101710191018大气臭氧的季节变化和纬度分布（引自《大气科学辞典》）大气臭氧的分布随纬度和季节的不同而不同：对纬度而言，臭氧总量的极小值在赤道附近，极大值在南北纬60o附近；就季节而言，春季出现极大值，秋季出现极小值。臭氧的地球环境意义臭氧是大气重要的可变成分和微量成

6、分之一。臭氧能够强烈吸收太阳紫外辐射，对地球起保护作用称为地球的“保护神”。臭氧能强烈吸收太阳红外辐射，是一种重要的温室气体。南极上空臭氧层空洞水汽的环境意义二、大气的结构（一）大气质量1大气上界理论上应该是欺压为零处是大气上界，但空气分子分布很广，大气没有明显的上界。气象学家曾把极光出现的最大高度定义为大气上界（1200km）。大气物理学把大气密度接近星际气体密度的高度定义为大气上界（3000km）。2大气质量整个地球大气总质量为5.14×1018kg，随着高度增加密度锐减，质量也锐减。（二）大气压力（气

7、压及其分布）从观测高度到大气上界单位面积上垂直空气柱的质量成为大气压强，简称气压。标准大气压、气压的日变化、年变化、非周期性变化。气压的水平分布及其水平气压场（高压、低压、槽、脊、鞍部）、垂直分布及其影响因素。理想大气中气压于海拔高度的关系。（三）大气分层整个大气分为对流层、平流层以及高空的中间层、暖层和散逸层。对流层大气的最底层，它的底界是地面，对流层厚度9-18km左右。平流层从对流层顶以上到50～55km高度为平流层。中间层自平流层顶到80～85km左右为中间层。暖层自中间层顶到800km高空为暖层，

8、又称热层。散逸层暖层以上的最高层大气称为散逸层，又称外层。大气中温度、密度以及物质成分的分层结构由于地球引力作用，大气密度随高度的增加逐渐减小，到大气上界，逐渐过渡为星际气体密度。从地面到高空，不仅大气的密度、成分不同，大气的温度也存在着明显的变化。可以这么认为：地球大气在垂直方向上形成三个相对的暖层和两个相对的冷层。世界气象组织（WMO）根据气温从地面到高空垂直方向的分布，将整个大气分成对流层、平流层以及中间层