大气的基本知识ppt课件.ppt

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1、大气的重要性及组成,大气的垂直结构及特性,表征大气的基本要素,第二讲 大气的基本知识,月球上看到的天空与地球上看到的有什么不同？为什么？,地球的外衣大气,龙卷风,极光,台风,猜想一下：没有大气，地球将是什么样？,闪电,降水,没有大气， 天气无变化！,台风,没有大气， 地球易受陨石侵袭！,陨石,没有大气，声音无法传播！,声音,没有大气，昼夜温差大！,温差,没有大气，地球无液态水！,水,没有大气，地球上将无生命！,生命,对地面的影响 保护地球的体温-“保温被” 形成水循环-“永动机” 改变地球形态-“塑像师” 对生物和人类的影响生命之本,第一节 大气的重要性及组成,干洁大气（即干空气）Clean

2、Air 水汽 Moisture 悬浮在大气中的固液态杂质 Impurity,一、干洁大气,地球大气由三个部分组成 :,干洁大气的定义及其成分变化：,除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整个混合气体。,第一节 大气的重要性及组成,成分变化：,090 km : 主要成分和含量比例基本保持不变。,90km以上: 氮稍有减少,氧稍有增多,氩和二氧化碳 明显减少,其中氧分子和氮分子开始离解 。,各种成分介绍：,各成分总体状况：,表2-1 干洁大气的成分（高度25km以下）,氮气（N2）：,存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。,作用：是有机体的基本组成部分， 也是合成氮肥的基本原料。,氧气（

3、O2）：,作用：,是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体； 积极参加大气中的许多化学过程； 对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。,臭氧（O3）：,时空变化：,时间变化：最大值出现在春季，最小值出现在夏季。,作用：,对紫外线有着极其重要的调控制作用。,对高层大气有明显的增温作用。,氯氟烃（CFCs）是空调、电冰箱用的制冷剂，其商品名叫氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定，游荡10年左右的时间进入同温层，直至穿出臭氧层。穿出臭氧层后，在强烈紫外线的作用下，氯氟烃迅速分解，产生氯原子，氯原子极为活泼，专门拆散臭氧分子，使臭氧层逐渐变薄，出现空洞。,由于臭氧层空洞扩大，目前世界上每年每百万人中有

4、2000人患皮肤癌。如果臭氧层不能得到恢复，空洞继续扩大，到2070年，全世界皮肤癌者人数将增加5。,这幅地图显示的是臭氧洞,二氧化碳（CO2）：,来源：,生物的呼吸、化石燃料的燃烧、有机物质的燃烧 和分解、火山喷发作用等。,时空变化：,时间变化： a) 白天、晴天、夏季时的二氧化碳浓度小于 黑夜、阴天、冬季。 b) 工业革命前小于工业革命后。,空间变化：,水平：城市大于农村；,垂直： 020km，含量最高； 20km以上，含量显著减少。,作用：,绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。,强烈吸收长波辐射（地面辐射、大气辐射），使 地面保持较高的温度，产生“温室效应”。,“温室气体”和“温室效应”

5、,温室气体包括两类： 一类在对流层混合均匀，如CO2、CH4、N2O和CFCs。 另一类在对流层混合不均匀，如O3。,由于大气中CO2等温室气体浓度的增加，大量吸收地表放出的长波辐射，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高-“温室效应”。,温室效应模式图,Greenhouse effect,看漫画，试想企鹅在说什么？,近百年来全球平均气温已上升 0.60.9,思考：为什么全球气温会升高？ -气温升高，对各地区的生态环境、干湿状况和社会经济会造成什么影响？,研究表明，至少在过去3亿年里，大气中二氧化碳含量变化和全球气温升降的曲线吻合得非常好，二氧化碳可能确实是影响气候变化的主要因素。

6、在5次已知的地球生物大灭绝时期，大气中二氧化碳浓度都处于高峰，其中包括6500万年前一颗小行星撞击地球、结束恐龙时代。研究人员说，二氧化碳浓度的异常升高，给生态环境造成了极大破坏。,二、水汽 Moisture,来源：,主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及 植物表面的蒸腾。,时间：夏季多于冬季。,空间：一般低纬多于高纬，下层多于上层。,时空变化：,作用：,在天气气候变化中扮演了重要角色。,能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放 出长波辐射，对大气起着“温室效应”。,在大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和大气污染物质两大部分）。,三、大气中的杂质 Impurity

7、,气溶胶粒子：Aerosol,定义：大气中沉降速率极小、尺度在10-4m到100m 之间的固态和液态微粒。,分类：液体质粒、固体质粒,固体质粒的来源：,有机质数量较少，大多为植物花粉、微生物和细菌等；,无机质数量较多，主要来源于：尘粒、烟粒、海洋中浪 花飞溅的盐粒，流星飞逝后留下的灰烬，火山尘埃等。,作用：,吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地 面的太阳辐射；,缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而 失去的热量；,降低大气透明度，影响大气能见度；,充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有重要意义。,大气中的污染物质：Pollutant,定义：,由于人类活动或自然过程，使局部、甚

8、至全球范围的大气成分发生对生物界有害的变化。,分布：,空间,垂直：主要集中在3km以下的低层大气中。,水平：城市多，农村少；陆地多，海洋少；,时间：冬季多，夏季少；清晨和夜间多，午后少。,火山爆发、风吹扬沙和沙尘暴、雷击森林失火等。,来源：,自然过程形成,人为过程造成,工业和交通上煤炭、石油、天然气的使用，农业上化肥、农药的喷施，生活上制冷采暖的排放与泄漏等。,二次污染物：,分类：,一次污染物：,直接从污染源排出来的物质。,进入大气的一次污染物互相作用或与大气正常组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。,危 害 酸雨，有害气体,“雨”中垂钓,酸雨,受酸雨腐蚀

9、的森林,5896米高的乞力马扎罗不仅仅是非洲最高的山，更以独特的地理风貌著称世界。笼统地说，乞力马扎罗可以分成四层，最下面一层是热带雨林，中间的腰部有一条沼泽地带，再上面是高原沙漠，而顶部，超过了雪线以上的地方则是高山雪峰。远远地看，乞力马扎罗就像一位拖着长长的洒地的绿裙，系了一条细细的腰带，身着紧身淡黄衬衫，头上俏皮地戴了顶白色小帽的青春少女。,第二节 大气的垂直结构及特性,想一想：位于非洲中部的乞力马扎罗山，被称为“赤道上的白雪公主”，即地处热带，山顶却终年积雪，这是什么原因？,大气的垂直分层,外层,对流层,平流层,中间层,热层,上冷下热 高空对流,地球束缚引力小 空气质点往外跑,对流旺盛

10、近地面， 纬度不同厚度变； 高度增来温度减， 只因热源是地面； 天气复杂且多变， 风云雨雪较常见。,气温初稳后升热， 只因层中臭氧多， 水平流动天气好， 高空飞行很适合。,对流层：,厚度变化,空间：随纬度增加，厚度降低。,低纬地区：平均厚度为1718km； 中纬地区：平均为1012km； 高纬地区：平均为89km；,时间：夏季大于冬季。,特点：,主要天气现象均发生在此层。,温度随高度升高而降低。（平均高度每升高100m， 气温下降0.65。）,空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。,气象要素的水平分布不均匀。,Troposphere,分层：,下层、中层、上层、对流层顶。,下层（摩擦层或行星

11、边界层）：0-2km,摩擦作用、对流运动和乱流运动最强烈；,在接近地面约3050m高度以下的气层称为近地气 层，常有雾形成。,中层：2-6km,空气运动以对流为主；,有中云和直展云出现，由云滴增大成雨滴的过程 多在此层进行，因而是形成降水的重要气层。,上层：6km至对流层顶,受地面影响更小，气温常在0以下，水汽含量少， 各种云均由冰晶或过冷却水滴组成。飞机飞行在此 气层常出现结冰现象。,在中、低纬度地带，常出现风速等于或大于30ms-1 的强风带，即所谓高空急流。,对流层顶：对流层与平流层之间1-2km的过渡层,气温随高度变化很小，甚至成为等温状态。,由低层上升而至的水汽和尘埃等多聚集在这里，

12、使 能见度恶化。,平流层：对流层顶55km,25km以下，气温保持不变；25km以上，气温随高度增加 而显著升高。,空气运动以水平运动为主，无明显的垂直运动。,水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明度好，气流 比较平稳，适宜于飞机航行。,Stratosphere,中间层：平流层顶85km,气温随高度增加迅速下降，顶部气温可降至-83以下。,空气有强烈的垂直运动，故又称之为“高空对流层”。,热成层(热层、暖层、电离层)：中间层顶800km,气温随高度增加迅速上升。,空气质点在太阳紫外辐射和宇宙高能粒子作用下，产生 电离现象。,Mesosphere,Thermosphere,1、定义：表示空气冷热

13、程度的物理量。 气温实际上是空气分子平均动能大小的表现。 2、单位-温标 （1）温标定义：为了定量地表示物体的冷热程度，必须引进衡量物体温度高低的尺子，这把尺子称为温标。 （2）温标种类-目前常用的有三种温标： a）摄氏温标 - 实际业务和日常生活 b）华氏温标 - 一些英语国家用（冰点：32 ） c）开氏温标 K - 理论计算 t = 5( F32 ) /9； t = T273.15,一、气温,第三节 表征大气的基本要素,1、定义： 即大气压强，指单位面积上所受到的大气压力或单位面积上空气柱的重量。 2、气压单位 1）毫米水银柱高度（mmHg） 2）毫巴（mb） 3）国际单位制用帕斯卡（Pa

14、）来表示，气象上采用百帕 （hPa）为单位。1百帕斯卡是1平方厘米面积上受到100 牛顿（N）的压力时的压强值，即1hPa=100N/cm2,二、气压,第三节 表征大气的基本要素,3、气压单位换算关系 1hPa =100Pa 1hPa=1mb 1hPa=3/4mmHg 4、标准大气压： 气象上规定，把温度为0、纬度为45的海平面的气压作为标准情况时的气压，称为1个大气压，其值为760毫米水银柱高，或相当于1013.25hPa。 一般海平面气压在9701040hPa之间，在台风中可能低于900hPa。,二、气压,第三节 表征大气的基本要素,1、空气湿度：空气中水汽含量的多少或潮湿程度。 2、表示

15、方法：有多种 1）绝对湿度：单位体积水汽含量，即密度（g/cm3) 2）水汽压和饱和水汽压 水汽压(e) ：由水汽引起的那部分压力，单 位hPa。 饱和水汽压(E) ：在温度一定的情况下，单位体积空气 中的水汽有一定限度，如果水汽含量达到此限度，空气就呈饱和状态，这时的空气称为饱和空气，饱和空气的水汽压称为饱和水汽压，单位hPa。饱和水汽压是温度的函数，温度越高，饱和水汽压越大。,三、湿度,第三节 表征大气的基本要素,4）比湿 在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气总质量（水汽质量加上干空气质量）的比值，称为比湿（q），其单位：g/g，或g/kg。,空气的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的百分比

16、值。,3）相对湿度,5）露点温度（ Td ）,对于含有水汽的湿空气，在不改变气压和水汽含量的情况下，降低温度而使空气达到饱和状态时的温度。,反映空气中水汽含量的多少，水汽含量 露点温度Td,1、定义：空气的水平运动-矢量 2、风向：风的来向，地面用16个方位表示，高空一般用度表示，0表示正北，90表示正东。 3、风速：单位常用m/s，knot（海里/小时）和km/h表示，其换算关系如下： 1m/s =3.6km/h 1knot=1.852km/h 1km/h=0.28m/s 1knot=0.5m/s,四、风,第三节 表征大气的基本要素,一般用风力表示风速大小。采用英国人蒲福1808年拟定的风力等级表，分0-12共13级。,零级烟柱直冲天, 一级烟柱随风偏, 二级清风吹脸面, 三级叶动红旗展, 四级枝摇飞纸片, 五级带叶小树摇, 六级举伞步行难, 七级迎风走不便, 八级风吹树枝断, 九级屋顶飞瓦片, 十级拔树又倒屋, 十一、十二陆上很少见。,第二讲完！ 谢谢！,