第三章 大气和气候(上)

1、第三章 大气和气候Page 2第三章 大气和气候Page 3第一节 大气的组成和热能n 1 大气的成分n大气的组成成分n 2 大气的结构n大气的分层n 3 大气的热能n 4 气温Page 41 1 大气的成分Page 5干洁空气n 大气是多种物质的混合物，由干洁空气、水汽、悬浮微粒组成。n 通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体，称为干洁空气，简称干空气。n 在干洁空气中，大约含有 78%的氮气, 21%的氧气, 0.93% 的臭氧, 0.0387%的二氧化碳, 以及少量的其他气体. 空气中还包含着一定量的水汽，平均含量约为 1%.Page 6干洁空气Page 7干洁空气n 氧：占大气质

2、量的21，它是动植物生存、繁殖的必要条件。氧的主要来源是植物的光合作用。Page 8干洁空气n 氮：占大气的78，性质很稳定，只有极少量的氮能被微生物固定在土壤和海洋里变成有机化合物。闪电能把大气中的氮氧化(变成二氧化氮)为氮肥；Page 9干洁空气n 二氧化碳：其含量随地点、时间而异。人烟稠密的工业区占大气质量的万分之五，农村大为减少。同一地区冬季多夏季少，夜间多白天少，阴天多晴天少(植物的光合作用)。能强烈吸收和放射长波辐射，带来“温室效应”；Page 10干洁空气n 臭氧：臭氧对太阳紫外辐射有强烈的吸收作用，加热了所在高度（平流层）的大气，对平流层温度场和流场起着决定作用，保护了地球上的

3、生命，臭氧密度在2235公里处为最大。Page 11干洁空气n 臭氧层空洞n 臭氧层的臭氧从1970年代开始，以每十年4%的速度递减的一种现象。在两极地区的部份季节，递减速度还超过每十年4%，而在春季时连对流层的臭氧也在减少，形成所谓臭氧层空洞。 北极：温暖的1984年和极端寒冷的1997年2006年9月测定的南极上空已知最大的臭氧层空洞Page 12水汽Page 13水汽Page 14悬浮颗粒Page 15悬浮颗粒Page 16悬浮颗粒n 大气中的主要污染物Page 17机动车尾气污染Page 18Page 19Page 20Page 21Page 22Page 23Page 24Page

4、25Page 26Page 27大气污染Page 28Page 29Page 302 2 大气的结构Page 31大气上界大气上界n 不同学科有不同的上界不同学科有不同的上界n 气象学家认为大气上界最大高度约气象学家认为大气上界最大高度约1200千米，因千米，因为这是最高的气象现象极光出现的最大高度。为这是最高的气象现象极光出现的最大高度。n 物理学家、化学家认为大气上界最大高度约物理学家、化学家认为大气上界最大高度约3000千米，因为在这个高度，离心力超过重力；还因千米，因为在这个高度，离心力超过重力；还因为这个高度的大气密度接近星际气体密度。为这个高度的大气密度接近星际气体密度。n 我们采

5、用物理学家的看法：大气上界最大高度约我们采用物理学家的看法：大气上界最大高度约3000千米。千米。Page 32大气质量Page 33大气压力Page 34大气压力大气压力n 地球上大气压力并不均匀，与温度、纬度、陆地地球上大气压力并不均匀，与温度、纬度、陆地或海洋等多种因素有关。或海洋等多种因素有关。n 将气压场用等压线表示，形成水平气压场（图将气压场用等压线表示，形成水平气压场（图3-2）。）。n 气压场中有低气压、高气压、低压槽、高压脊、气压场中有低气压、高气压、低压槽、高压脊、鞍型等区域，它们是天气预报的重要资料。鞍型等区域，它们是天气预报的重要资料。n 垂直方向的气压：随着高度的增加

6、，以指数量级垂直方向的气压：随着高度的增加，以指数量级递减递减Page 35大气分层Page 36对流层Page 37Page 38Page 39对流层Page 40平流层Page 41平流层Page 42中间层Page 43Page 44暖层Page 45暖层Page 46Page 47暖层Page 48暖层n 高频活动电离层研究计划（High Frequency Active Auroral Research Program，HAARP） n HAARP拥有目前世界上功率最强大的、既非商业也非民用的短波无线电发射器，称为电离层加热器（Ionosphere Heater, IH）。 Page

7、 49散逸层Page 50散逸层n 根据宇宙火箭探测资料表明，地球大气圈之外，还有一层极其稀薄的电离气体，其高度可伸延到22000公里的高空，称之为地冕。地冕也就是地球大气向宇宙空间的过渡区域。人们形象地把它比作是地球的“帽子”。Page 513 3 大气的热能Page 52太阳辐射Page 53Page 54Page 55太阳辐射Page 56太阳辐射Page 57太阳辐射Page 58大气能量及其保温效应Page 59大气能量及其保温效应Page 60大气能量及其保温效应n 大气的保温效应n大气辐射向下指向地面的部分，方向与地面辐射相反，称为大气逆辐射。n大气逆辐射几乎全部为地面所吸收，这

8、对地面因辐射而损耗的能量得到一定的补偿，所以大气对地面有保温作用。这种作用称为大气保温效应或温室效应或花房效应。Page 61Page 62Page 63原来空的海湾原来空的海湾20022002年年3 3月月冰架崩落冰架崩落冰体充满海湾冰体充满海湾冰山向外漂移Page 643 3 地气系统的辐射平衡Page 653 地气系统的辐射平衡n 地气系统的辐射平衡Page 663 3 地气系统的辐射平衡Page 674 4 气温Page 68气温)32F(95C 32C59F Page 69气温的周期性变化Page 70气温的周期性变化Page 71气温的周期性变化Page 72气温的水平分布Page

9、 73气温的水平分布Page 74Page 75Page 76Page 77Page 78Page 7990，南极Page 80Page 81气温的垂直分布Page 82气温的垂直分布Page 83第二节 大气水分和降水Page 841 1 大气湿度Page 85湿度的概念及其表示方法Page 86湿度的概念及其表示方法n 相对湿度的确定Page 87湿度的概念及其表示方法Page 88湿度的变化与分布Page 89湿度的变化与分布Page 902 2 蒸发和凝结Page 912 2 蒸发和凝结n 蒸发及其影响因素n 影响蒸发的因素：其影响因素主要包括蒸发面的温度、性质、性状、空气湿度、风等；

10、n 蒸发量：因蒸发而消耗的水量，以水层厚度mm表示。蒸发1mm厚的水，相当于1m2面积上蒸发1000g的水量。n 蒸发速率：单位时间从单位面积上蒸发出来的水分质量，单位为gcm2s。n 当e=100%(e=E)过饱和情况下的与蒸发想法的过程。n大气中水汽凝结的两个必备条件：n空气中的水汽要达到饱和与过饱和；n要有凝结核。n 凝结核：指具有吸湿性、可作为水汽凝结核心的微粒。含量随高度递减；陆地多海洋少；城市多乡村少，工业区最多。n 一是对水汽有吸附作用；二是形成的滴粒较大，有助于水汽继续凝结。Page 932 2 蒸发和凝结Page 943 3 水汽的凝结现象Page 95春露Page 96秋霜

11、Page 973 3 水汽的凝结现象Page 98松花江畔Page 99江西三清山（2010年12月）Page 100Page 1013 3 水汽的凝结现象Page 102n 辐射雾：江城武汉Page 103n 平流雾：山东蓬莱Page 104n 平流雾：山东烟台Page 105n 蒸气雾：江苏淮安里运河Page 106Page 107Page 108Page 109Page 1103 3 水汽的凝结现象Page 1113 3 水汽的凝结现象云的分类Page 1123 3 水汽的凝结现象Page 113n云的结构Page 114积云，平底，向上发展Page 115积雨云在13分钟内的发展Pag

12、e 116强烈发展的积雨云1Page 117强烈发展的积雨云2Page 118强烈发展的积雨云3Page 119层积云Page 120层云Page 121雨层云Page 122高层云Page 123高积云Page 124卷云1Page 125卷云2Page 126卷云3Page 127卷层云1Page 128卷层云2Page 129卷层云3Page 130卷积云Page 131波状云1Page 132波状云2Page 133旗云（地形云）Page 134火山云Page 135UFO云（地形云）Page 136荚状云（地形云）Page 137镜状云（地形云）Page 1384 4 大气降水Pag

13、e 1394 4 大气降水n 降水的形成n降水形成的两个基本条件：n雨滴下降速度超过上升气那个流速度；n雨滴从云中降落到地面前不至于完全被蒸发。n云滴凝结（凝华）增长n指水汽分子凝结（凝华）在云滴（冰晶）表面上，使云滴（冰晶）增长的过程。过冷水滴蒸发冰晶凝华增长小水滴蒸发大水滴凝结增长暖水滴蒸发冷水滴凝结增长Page 1404 4 大气降水Page 1414 4 大气降水n云滴的冲并增长n是指两个或两个以上的水滴相碰合并而增大的过程。下降时，大水滴追上小水滴；上升时，小水滴追上大水滴，都会发生碰并，使云滴迅速增大。n在云滴增长过程中，初期以凝结（凝华）增长为主，后期则以冲并增长为主，尤其在低纬

14、度地区的暖云降水，碰并增长更为重要。Page 1424 4 大气降水n人工降水：借助催化剂，改变云滴的性质、大小和分布状况。n基本方法：n 冷云催化：人工增加冰晶，产生冰晶效应。 干冰（降温自生冰晶）； 人工冰核（碘化银、氯化汞等）；n 暖云催化：提供大水滴，促进凝结、碰并增长。 方法：氯化钠、氯化钾等吸湿性物质.Page 143Page 144Page 1454 4 大气降水Page 1464 4 大气降水Page 147Page 1484 4 大气降水n 降水的时间变化n 降水强度划分标准种类 24小时降水量12小时降水量 目视特征小雨10.0 mm5.0 mm雨滴清晰可辨，地全湿，无积水或积水形成很慢 中雨10.024.95.0 14.9 雨滴连续成线，可闻雨