Chap1大气概述

1、气象气候部分第一章 大气概述第一节第一节 大气的组成大气的组成一、干洁空气一、干洁空气 1、什么是干洁空气 大气中，除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体。2、主要成分N2、O2、Ar、CO2为主，占干空气容积的 99.97气体成分气体成分干洁空气中的含量干洁空气中的含量%（容积（容积/质量）质量）氮氮 N278.09/75.52氧氧 O220.95/23.15氩氩 Ar0.93/1.28二氧化碳二氧化碳 CO20.03/0.05氖氖 Ne1.8x10-4氦氦 He5.24x10-4甲烷甲烷 CH42.2x10-4氪氪 Kr1.1x10-4氧化氮氧化氮 N2O0.5x10-4氢氢 H20.5x

2、10-4氙氙 Xe0.08x10-4臭氧臭氧 O31.0 x10-6氡氡 Rn6.0 x10-183、影响人类及天气的主要成分氧气：主要来源是植物的光合作用；一切生命所必 需；决定着有机物的燃烧、腐败及分解过程。氮气：冲淡氧，使氧化作用不过激烈；制造化学肥料 的原料；闪电能把大气中的氮氧化（变成二氧 化氮），被雨水吸收落入土壤，成为植物所需 的肥料。二氧化碳：对太阳辐射吸收很少，能强烈吸收地面辐射。臭氧：臭氧密度在2235公里高度为最大。臭氧对太阳紫 外辐射有强烈的吸收作用，保护了地球上的生命。海拔高度随海拔高度的增加而减少 纬度随纬度的增加而减少 海陆位置海多陆少夏季多于冬季5 5、对天气变

3、化的影响、对天气变化的影响 天气变化的主要角色 水汽能强烈吸收地面辐射 水相变化的同时进行着能量的转换 四、大气污染四、大气污染 1 1、大气污染、大气污染 当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象 2 2、主要大气污染物、主要大气污染物 粉尘微粒：碳粒、飞尘、碳酸钙、氧化锌、二氧化铅硫化物： 二氧化硫，三氧化硫，硫酸、硫化氢、硫醇等氮化物：一氧化氮，二氧化氮，氨等氧化物：臭氧、过氧化物、一氧化碳等卤化物：氯、氟化氢、氯化氢等有机化合物：炭化氢、甲醛、有机酸、焦油、有机卤化物、酮等其它有害物质： 如重金属类，含氟气体，含氯气体等等P

4、M2.5第二节第二节 大气的结构大气的结构一、大气的高度一、大气的高度 1 1、气压和密度随高度的变化、气压和密度随高度的变化高度高度(km)气压气压(hPa)密度密度(g/m3)高度高度(km)气压气压(hPa)密度密度(g/m3)01013122514141227189911121512019427951007205588370190925254046168193012185540736356864726604034741159045228356525500.919307466600.30.410264413700.060.111226364800.010.0212193311900.00

5、10.003131652661000.00020.0004 大气总质量约5.3*1015t,其中有50%集中在离地5.5km以下的层次内,在离地36-1000km外的大气层只占大气总质量的1%。 空气密度越到高空越小，在700-800km高度处，空气分子之间的距离可达数百米远，大气圈与星际空间很难用一个“界面”分开！极光 从太阳发射出来的强大的带电微粒流，用极大的速度射向周围的空间。当这种带电微粒流射入地球外围高空稀薄的大气层时，与气体的分子猛烈地冲击产生发光现象，既极光。二、大气的垂直分层 1、分层的依据 根据温度、成分、电荷等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况，可将大气分为五层：对流

6、层、平流层、中间层、热层。 2 2、对流层、对流层 （云、雾、雨主要出现在此层，研究的重点）（1）气温随高度增加而降低。气温直减率，也叫气温垂直梯度，以表示 0.65/1000.65/100米米（2）垂直对流运动旺盛。 低纬强，高纬弱，夏强冬弱（3）气象要素水平分布不均，天气现象复杂多变不同纬度高纬度 089千米中纬度 01012千米低纬度 01718千米不同季节夏季厚度大，冬季厚度小 贝母云温度只有零下摄氏87度， “贝母云的出现反映大气层的环境很极端，极端的环境带来的化学变化会破坏宝贵的平流层臭氧。平流层温度逐年下降，这速度比地球表面暖化的速度还要快。” 4、中间层 自平流层顶到85km左

7、右为中间层特点：（1）气温随高度增加而迅速下降 原因：没有臭氧，氮、氧能吸收的更短的太阳辐射被上层大气吸收。（2）有相当强烈的垂直运动（3）水汽含量少，没有云的出现，偶尔出现“夜光云” 在中间层的6090km以上的高度上，有一个只有白天才出现的电离层，叫做D层 夜光云距地面的高度一般在80km左右。 “夜光云”通常只能在高纬度地区才能看到,科学家目前还无法解释它们的成因。近年来“夜光云”迅速蔓延至纬度40度左右的地区,出现的次数越来越多,并且越来越亮，终于引起科学家们的强烈关注,担心它们是地球大气异变的征候。 5、热层 又称热成层或暖层，位于中间层顶至800km左右特点：（1）气温随高度的增加

8、而迅速增高（紫外辐射被吸收）（2）空气处于高度电离状态 又可称为电离层，正是由于高层大气电离层的存在，人们才可以收听到很远地方的无线电台的广播（3）高纬度地区的晴夜，有极光出现6、散逸层 800km以上的大气统称散逸层，又称外层 这一层中气温随高度增加很少变化。由于温度高，空气粒子运动速度很大，又因距地心较远，地心引力较小，所以这一层的主要特点是大气粒子经常散逸至星际空间，本层是大气圈与星际空间的过渡地带2、气压的单位 设水银柱的高度为h，水银密度为，水银柱截面积为S，则水银柱的重量W=ghS。则大气压强P 所以气压单位曾经用毫米水银柱高度（mmHg）表示，现在通用百帕（hPa）来表示1hPa

9、=3/4mmHg1mmHg=4/3hPa 当选定温度为0，纬度为45的海平面作为标准时，海平面气压为1013.25hPa，相当于760mm的水银柱高度，称此压强为1个大气压。二、气温二、气温1 1、基本概念、基本概念 表示空气冷热程度的物理量，称为温度 在一定的容积内，一定质量的空气，其温度的高低只与气体分子运动的平均动能有关。即这一动能与绝对温度T成正比2 2、单位、单位 目前我国规定用摄氏度（）温标，以气压为1013.3hPa时纯水的冰点为零度（0），沸点为100度（100），其间等分100等份中的1份即为1 在理论研究上常用绝对温标(T)，以K表示，这种温标中一度的间隔和摄氏度相同，但其

10、零度称为“绝对零度”，规定为等于摄氏-273.15。 T=t+273.15t+273 大气中的温度一般以百叶箱中干球温度为代表。三、湿度三、湿度 1 1、基本概念、基本概念 表示大气中水汽量多少的物理量称大气湿度 2 2、水汽压和饱和水汽压、水汽压和饱和水汽压 大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压（e）。它的单位和气压一样，也用hPa表示。 饱和空气是指在温度一定情况下，单位体积空气中的水汽含量达极限。饱和空气的水汽压（E）称饱和水汽压（最大水气压）3 3、相对湿度、相对湿度f f 空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值（用百分数表示），即 4 4、饱和差、饱和差 在一定温度下，饱和

11、水汽压与实际水汽压之差称饱和差（d） 即d=E-e 5 5、比湿、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，称比湿（q）6 6、水汽混合比、水汽混合比 一团湿空气中，水汽质量与干空气质量的比值称水汽混合比（）7 7、露点、露点 在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度，称露点温度，简称露点（Td）。其单位与气温相同。露点的高低只与水汽含量有关，水汽越多，露点越高四、风四、风1 1、基本概念、基本概念 空气的水平运动称为风 2 2、风向、风向 风向是指风的来向。地面风向用16方位表示，高空风向常用方位度数表示3、风速 单位常用m/s、4、风的符号 五、云量五、云量 云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合体，底部不接触地面，具有一定的厚度。 云量是指云遮蔽天空视野的成数，将天空划分为10分，被云所