《北林气象学》PPT课件.ppt

本章要点 大气的组成成分 大气的垂直结构 大气的物理性状 大气与森林植被 1 大气的组成 干洁空气 气溶胶粒子 水汽 1.1 干洁空气 干洁空气以氮、氧、氩最多，其容积含量约占全 部干空气的99.97%，其余气体如二氧化碳、氖、 氙、氪和臭氧等的总含量约占0.03%。 干空气的分子量为28.966，与大气氮的分子量 28.016相近。 1.1.1二氧化碳 (carbon dioxide, CO2 ) （1）来源：燃烧、有机物分解、生物的呼吸作用 （2）空间分布： 大气中的CO2主要分布在大气层20km以下，20 km以 上显著减少。 地表CO2浓度：北半球南半球，城市农村。 在大工业城市，大气中CO2的含量可达0.05%，甚至 0.07%。 （3）时间分布： 冬季夏季，夜晚 白天，阴天 晴天 。 （4）循环过程： （5）气候效应 CO2对太阳短波辐射吸收很少，但能吸收来自地面 的长波辐射（特别是1317m波谱区），使得地表 辐射的热量大部分被截留在大气层内，因而对地表 有保温效应。 在所有温室气体中， CO2对大气温室效应的贡献占 到63%。（IPCC4） 现今大气中CO2的浓度已升至367367ppmv，比前工业时代以前 提高了25%。目前以每年1.51.5ppmv的速度增加。 1.1.2臭氧 (ozone, O3) （1）来源 主要是太阳紫外辐射作用形成 有机物的氧化和雷雨闪电 （2）形成： O2 + h O + O O + O2+ M O3+ M （3） O3的垂直分布 在低层大气中， O3含量很小，而且很不固定； 510 km开始，含量增加; 浓度最大在2030km，称为臭氧层; 到60 km 附近O3含量已趋于零。 （4）空间分布 同一季节，臭氧总量随纬度增加而增加。（春季最 明显） （5）时间分布 冬末春初最大，秋季最小。 随着纬度增加，臭氧总量的季节波动越明显。 （5）气候效应 平流层中，臭氧吸收太阳紫外辐射，最强吸收带在 0.220.32微米区，是平流层大气的主要热源，使平流层 大气温度随高度增加而上升。此种温度结构抑制大气垂 直运动，使平流层只有水平方向运动。 不利于生命存在的短波紫外辐射（高纬，沿海内陆，夏季冬季。 空气中的水汽含量随高度的增高而减少。在 1.52km高度上空气中水汽含量减为地面的一半， 在5km高度上，减少为地面的1/10。 （2） 水汽对天气变化的影响 含量虽少，但可在大气温度范围内进行相变，是天 气变化的主要角色。 水汽在相变中吸收和放出潜热； 易吸收和放射长波辐射。 所以大气中水汽含量的多少能直接影响地面和空气 的温度，影响天气及天气系统的变化和发展。 1.3 气溶胶 大气中悬浮的多种固体和液体微粒，0.001100微 米 固体微粒：是悬浮在大气中的烟粒、盐粒、花粉 、微生物、细菌、病菌、孢子和尘埃等。 液体微粒：是悬浮在大气中的水滴、过冷水滴和 冰晶等水汽凝结物。 （1） 时空分布 城市农农村，内陆沿海，冬季夏季。 （2）气候效应 水汽凝结核，成云制雨重要条件 吸收和散射太阳、大气和地面辐射，改变地球辐 射平衡 改变大气能见度和空气质量 1.4 大气污染物 （1） 分类 尘粒 以固体或液体微小颗粒形式，存在于气体介质中 的分散体。包括：飘尘、降尘。 气体污染物 主要有SO2、 NO2、 CO 、CO2 和O3 等。 （2） 环境问题 温室效应与气候变化 臭氧层的破坏 酸雨（PH0: 表示气温随高度升高而降低； 溶液 3） 饱和差 (d) 定义：在某一温度下，饱和水汽压与实际空气中水 汽压之差称为饱和差。d=E-e d 表示实际空气距离饱和的程度，在研究水面蒸 发 时常用到。 当空气饱和时，d=0； 当未饱和时，d0； 当过饱和时，d100% 5） 绝对湿度 6） 比湿 (q) 定义：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气的 总质量（水汽质量加干空气质量）的 比值，称为 比湿。g/g q=mw/(mw + md) mw为该团湿空气中水汽的质量；md为该团湿空气中干空气 的质量。由此公式和状态方程可得： q=0.622e/p 注意：上式中气压（P）和水汽压（e ）必须采用相同的单位 ）。 7） 露点 (td) 定义：在空气中水汽含量不 变，在一定的气压条 件下使空气冷却达到 饱和时的温度，称为 露点温度, 简称露点。 单位与气温相同。 实际气温（t ）与露点（td）之差表示空气距离 饱和的程度。值越大说明相对湿度越小。 当ttd时，空气未饱和 ； ttd时，空气过饱和； t=td时，空气饱和 干球温度表 湿球温度表 最高温度表 最低温度表 E=Ew-AP(t-tw) 双金属片温度计 4. 风 风：空气的水平运动就叫风。 风向：指风的来向。 地面风向用16个方位表示； 高空风向用方位度数（共分360）表示，以0（或 360）表示正北，90表示正东，180表示正南， 270表示正西。 风速：单位时间内空气移动过的距离（m/s 、km/h ） 例如：南风4级 八级西南风 5. 云 云：是悬浮在大气中的水滴或冰晶混合的聚合体。 底部不接触地面，并有一定的厚度。 云的观测包括：云状、云量和云高 方法：将地平以上全部天空划分为10份，被云遮蔽的 份数即为云量。 （欧美将天空划为8份，以云占天空八分之几的 面积 计作云量） 例：碧空无云： 云量为0 天空一半为云：云量为5 遮空蔽日： 云量为10 云量：云遮蔽天空视野的成数。 6. 蒸发 蒸发：气象学中把液态水变为水汽称为蒸发。 蒸发量：指在一定时段内，水分经蒸发而逸入 空中的量，称为蒸发量。mm 蒸发量用小型和E601型蒸发器测定。 7. 降水 定义：从云中降落到地面的液态或固态水称为降水。 表示方法：降水的形态、降水的性质、降水量和降水强 度表示。 测定仪器：降水量采用雨量器测定，单位mm 降水量连续变化采用翻斗式遥测雨量计和虹吸式雨量计 测定。 定义：指视力正常的人，在当时天气条件下，能 够从天空背景中看到和辨认出目标物的最 大水平距离。单位:km 8. 水平能见度 空气的状态可以用密度、体积、气压、温度来表 示。 状态方程：用来表示上述四个物理变量之间的关 系或规律的方程。 3.2 状态方程 Pd=dRdT d 干空气的密度。在标准气压（1013.25