自然地理学-3课件

1、 1.大气的组成和热量 2.大气水分和降水 3.大气运动和天气系统 4.气候的形成和变化练练 习习一、一、 大气的组成大气的组成低层大气的组成水汽干结空气固体杂质干结空气8585km以下的干洁空气分子量为以下的干洁空气分子量为 28.96428.964。8585km以上的高层大气主要为以上的高层大气主要为N N、O O的离解态，并随高度变化。的离解态，并随高度变化。南极臭氧空洞水汽水汽是大气中最为活跃的成分，是大气中最为活跃的成分，随时间、空间和随时间、空间和条件有较大变化。条件有较大变化。主要集中在距地面主要集中在距地面km范围内，到范围内，到km高度减少为高度减少为地面的地面的110，到，

2、到 10 km高度几乎没有。高度几乎没有。固、液体杂质固、液体杂质气溶胶粒子。气溶胶粒子。水滴、冰晶、大气尘埃和其他杂质，半径一般为水滴、冰晶、大气尘埃和其他杂质，半径一般为10-2-10-8cm，主要集中在低层大气。，主要集中在低层大气。其来源有自然源（火山灰、宇宙尘埃、植物花粉、其来源有自然源（火山灰、宇宙尘埃、植物花粉、岩石风化等）和人工源（人类生产活动、生活活动岩石风化等）和人工源（人类生产活动、生活活动排放）。排放）。凝结核、增大散射辐射、影响能见度等。凝结核、增大散射辐射、影响能见度等。大气质量大气质量大气的上界大气的上界极光出现的高度为极光出现的高度为 km，从大气物理、化学特征

3、认为从大气物理、化学特征认为km左右高空。左右高空。全球大气质量约为全球大气质量约为5.14-5.271018千克千克不同高度的不均匀：不同高度的不均匀：0-5km高度集中了高度集中了50%的大气的大气10km为为 75%30km为为 90%大气压力大气压力气压随温度变化气压随温度变化气压随高度变化气压随高度变化温度越高气压越低温度越高气压越低高度越高气压越低高度越高气压越低指大气压强，即观测高度到大气上界的单位面积指大气压强，即观测高度到大气上界的单位面积上垂直空气柱的重量，简称气压。上垂直空气柱的重量，简称气压。1标准大气压标准大气压=101325帕帕=1013.25百帕（百帕（hPa）。

4、）。（指温度为（指温度为，纬度为，纬度为的海平面气压）的海平面气压）如海平面为如海平面为 hPam约为约为 hPa m约为约为 hPa. .大气的垂直分层大气的垂直分层外层（散逸层）外层（散逸层）热层热层中间层中间层平流层平流层对流层对流层. .对流层中的水平非均一现象对流层中的水平非均一现象气团气团水平方向上物理属性（温度、湿度、稳定水平方向上物理属性（温度、湿度、稳定 度等）比较均匀的巨大空气块。度等）比较均匀的巨大空气块。 可分：冷气团、暖气团。可分：冷气团、暖气团。锋面锋面两种性质不同的气团之间的过渡区。两种性质不同的气团之间的过渡区。对流层平流层上冷下热上冷下热高空对流高空对流电电离

5、离层层高层大气非均质层对流层高度变化. . 太阳辐射、大气辐射和地面辐射太阳辐射、大气辐射和地面辐射（1 1）太阳辐射（辐射能力主要在）太阳辐射（辐射能力主要在0.2-30.2-3微米，微米，0.4-0.4- 0.76 0.76微米段最强，故为短波辐射）微米段最强，故为短波辐射）影响天文辐射的主要因素影响天文辐射的主要因素天文辐射随纬度升高而减小，天文辐射随纬度升高而减小，随高度升高而增大。一天内中随高度升高而增大。一天内中午前后最大，一年内夏至最大。午前后最大，一年内夏至最大。（2 2）地面和大气辐射长波辐射）地面和大气辐射长波辐射天文辐射天文辐射太阳辐射太阳辐射地面辐射地面辐射大气逆辐射大

6、气逆辐射日地距离、太阳高度角和昼长（时空变化）日地距离、太阳高度角和昼长（时空变化）太阳辐射占天文辐射的太阳辐射占天文辐射的45%占辐射强度的大气的热力作用大气的热力作用地气系统的辐射平衡（辐射差额）地气系统的辐射平衡（辐射差额）（1）大气对太阳辐射的削弱作用）大气对太阳辐射的削弱作用吸收、反射、散射等吸收、反射、散射等（2）大气的保温效应）大气的保温效应地面辐射和地面吸收的大气逆辐射之差为地面辐射和地面吸收的大气逆辐射之差为地面有效辐射地面有效辐射系统在全球范围内的各种辐射收入与支出是基本保持平衡，所以总体温度基本不变。但不同区域有差别：但不同区域有差别：3535S-35S-35N N为正值

7、区为正值区其余为负值区3535N N3535S S9090N N9090S S1 1温度的概念温度的概念气温指距离地面气温指距离地面1.51.5米高度的百叶米高度的百叶箱内的温度，用箱内的温度，用表示。表示。观察时间世界统一，中国为北京时间2、8、14、和20点四次，其平均值-日平均气温。2 2气温的日变化和年变化气温的日变化和年变化日变化日变化最高温最高温 最低温最低温午后2点日出前后年变化年变化大陆大陆 海洋海洋7月、1月8月、2月日较差日较差(与纬度与纬度季节季节地表地表性质性质天气状况等天气状况等)年较差年较差(与纬度与纬度下垫面性质下垫面性质地形地形高度等高度等)分析世界1月、7月海

8、平面气温分布图水平分布规律：水平分布规律：* *从赤道向两极递减从赤道向两极递减* *南半球等温线较北半球平直南半球等温线较北半球平直* *中纬度地区等温线冬密夏疏中纬度地区等温线冬密夏疏* *最低温在南极，最高温在最低温在南极，最高温在15-4015-40N N沙漠中沙漠中气温的垂直分布与大气稳定度气温的垂直分布与大气稳定度0.65 /100M 逆温逆温4全球热量带全球热量带赤道带、热带、副热带、温带、亚寒带、寒带、极地世界海平面等温线分布图世界海平面等温线分布图1月份世界海平面等温线分布图世界海平面等温线分布图7月份根据等温线判断是几月？302030201月7月雨滴雪花冰雹聚合凝结核小云滴

9、（冰晶）降温水汽一、一、 大气湿度大气湿度 湿度湿度空气的潮湿程度空气的潮湿程度水汽压水汽压(e)(e)饱和水汽压饱和水汽压(E)(E)绝对湿度绝对湿度( (水汽密度水汽密度g/mg/m3 3）相对湿度（相对湿度（f=e/Ef=e/E) )当eE时，空气过饱和能直接反映空气距饱和的程度能直接反映空气距饱和的程度相对湿度在相对湿度在e一定下与温度成反比，其日变化通常与一定下与温度成反比，其日变化通常与气温日变化相反（海边情况不同）；年变化相似。气温日变化相反（海边情况不同）；年变化相似。二、蒸发和凝结二、蒸发和凝结蒸发（受温度、地面性质、空气湿度、风等影响）蒸发（受温度、地面性质、空气湿度、风等

10、影响）2 2水汽凝结物水汽凝结物云、雾、露和霜等云、雾、露和霜等露点温度露点温度湿空气等压降温达到饱和的温度，湿空气等压降温达到饱和的温度，简称简称露点露点。空气未饱和，露点比气温低；空气未饱和，露点比气温低；空气饱和时，露点与气温相等。空气饱和时，露点与气温相等。气温降低到露点，是水汽凝结的必要条件。气温降低到露点，是水汽凝结的必要条件。相对湿度分布一般与距海远近及纬度不同有关。相对湿度分布一般与距海远近及纬度不同有关。109201730030(克 / 米 ）单位体积水汽含量温 度3饱和状态与气温的关系图示过过 饱饱 和和未未 饱饱 和和C() 水汽凝结物：水汽凝结物： 高空高空云（高云族、

11、中云族、低云族）云（高云族、中云族、低云族） 卷云卷层云卷积云高层云高积云层云雨层云层积云积云积雨云低空低空雾（辐射雾、平流雾、蒸汽雾、锋面雾等）雾（辐射雾、平流雾、蒸汽雾、锋面雾等）地面地面露、霜；露、霜；雾凇、雨凇雾凇、雨凇 下限高度 6000米2000-6000米2000米以下雨层云雨层云高层云高层云卷层云卷层云云的形状：层云、卷云、积云云的形状：层云、卷云、积云云的外貌能反映大气的运动、稳定程度和水汽状况。云的外貌能反映大气的运动、稳定程度和水汽状况。如：系统性层云的形成：如：系统性层云的形成：1.降水强度小雨、中雨、大雨、暴雨、 大暴雨、特大暴雨等（见113）单位；毫米单位；毫米或量

12、雪尺或量雪尺8：12.2.降水的形成降水的形成云层中小水滴或小冰晶云层中小水滴或小冰晶不断增大过程不断增大过程增加水汽的量增加水汽的量或者降低温度或者降低温度根据促使对流层空气根据促使对流层空气上升的原因不同分成上升的原因不同分成四种降水类型四种降水类型对流雨台风雨剖面示意图眼区大风区降水区外围区外围区南北纬5度-20度左右的洋面最易形成台风台风雨锋面雨降水类型降水类型大气运动大气运动降水特征降水特征主要分布区主要分布区对流雨地形雨锋面雨台风雨湿热空气强烈-上升受热受热强度-大大 ，历时 短短-范围-小小 ，常有-风风-暴暴，雷电雷电-及其两侧地区湿热空气前进受-地形阻挡地形阻挡 被迫抬降水发

13、生在山的升迎风迎风-坡上， 背风坡上降水-很少很少-赤道赤道山地 迎风坡迎风坡-冷暧气流相遇相遇-，暧湿空气被抬升持续时间长长-范围，广广-， 强度 小小-中纬地区暧湿空气围绕台风中心旋转旋转-上升强度很大很大-，多 暴雨暴雨-伴有 狂风狂风-，雷电雷电-低纬大陆东南沿海地带降降 水水 的的 四四 种种 类类 型型3.3.降水的日变化和年变化降水的日变化和年变化日变化：日变化：大陆型（两个最大值大陆型（两个最大值-午后午后2时左右和清晨时左右和清晨 两个最小值两个最小值-夜间和午前）夜间和午前） 海洋型（一个最大值海洋型（一个最大值-夜间夜间 一个最小值一个最小值-白天午前）白天午前）年变化：

14、赤道型年变化：赤道型南北纬南北纬10之间，全年多雨，春、秋分最多之间，全年多雨，春、秋分最多 热带型热带型10 25 之间的热带地区，夏雨冬干之间的热带地区，夏雨冬干 副热带型副热带型25 35 之间，大陆东岸之间，大陆东岸季风气候；季风气候； 大陆西岸大陆西岸地中海式气候（冬雨）地中海式气候（冬雨） 温带及高纬型温带及高纬型内陆和东岸为夏季多雨，西岸为冬季多雨内陆和东岸为夏季多雨，西岸为冬季多雨4.4.大气降水的空间分布大气降水的空间分布垂直变化随高度增加先升高后减少5.5.酸雨酸雨* 原因：原因：燃烧煤、石油、天然气等，向大气燃烧煤、石油、天然气等，向大气中排放二氧化硫和氧化氮等酸性气体。

15、中排放二氧化硫和氧化氮等酸性气体。* 危害：危害：1）使河湖水酸化，影响鱼类生长繁殖，乃至）使河湖水酸化，影响鱼类生长繁殖，乃至 死亡；死亡；2）使土壤酸化，危害森林和农作物生长；）使土壤酸化，危害森林和农作物生长；3）腐蚀建筑物和文物古迹；）腐蚀建筑物和文物古迹；4）危及人体健康。）危及人体健康。* 防治：防治：减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放，减少人为硫氧化物和氮氧化物的排放，研制煤炭中硫资源的综合开发与利用，发研制煤炭中硫资源的综合开发与利用，发展洁净煤技术、清洁燃烧技术等。展洁净煤技术、清洁燃烧技术等。 * 概念：概念：pH值小于值小于5.6的雨水。的雨水。* 分布分布： 1992-1

16、993年中国年平均降水年中国年平均降水pH值的分布值的分布pHpH值值pHpH值值西西南南杭州湾杭州湾珠江三珠江三角洲及角洲及其北部其北部硫酸型硫酸型一、大气的水平运动一、大气的水平运动大气运动的作用：大气运动的作用：大气运动的类型：大气运动的类型：垂直运动（上升或下沉气流）垂直运动（上升或下沉气流）水平运动水平运动热量、水分等交换，天气现象和变化等热量、水分等交换，天气现象和变化等作用于空气的力作用于空气的力全球各地温度不同，造成气压的不同，进而产生气压全球各地温度不同，造成气压的不同，进而产生气压梯度力，空气就由高压流向低压。梯度力，空气就由高压流向低压。空气的水平运动空气的水平运动风风（

17、）地转偏向力（）地转偏向力（）摩擦力（）摩擦力（）惯性离心力（）惯性离心力（）水平气压梯度力（）水平气压梯度力ABA、B两地两地风向风向怎样？怎样？全球性的有规律的大气运动全球性的有规律的大气运动（1）热力环流）热力环流赤赤 道道 低低 压压 带带极地高压带极地高压带副热带高压带副热带高压带东北信风带东北信风带24副极地低压带副极地低压带中纬西风带中纬西风带极地东风带极地东风带76低纬环流低纬环流中纬环流中纬环流高纬环流高纬环流1358910（2 2）三圈环流三圈环流高低纬间热量不均，地转偏向力高低纬间热量不均，地转偏向力动力动力热力热力热力热力动力动力赤赤 道道 低低 压压 带带副热带高压带

18、副热带高压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带副极地低压带极地高压带极地高压带极地高压带极地高压带东东北北信信风风中中纬纬西西风风极地东北极地东北东东南南信信风风中中纬纬西西风风极极 地地 东东 风风地球上的气压带和风带地球上的气压带和风带2326 N2326 S6634 S6634 N0(3)气压带、风带的南北移动气压带、风带的南北移动-高低纬间热量不均；高低纬间热量不均；地地 转偏向力；转偏向力； 太阳直射点位置的移动太阳直射点位置的移动一月一月七月七月（4 4）季风季风-高低纬间热量不均；地转偏向力；高低纬间热量不均；地转偏向力； 太阳直射点位置的移动；海陆热力

19、性质差异太阳直射点位置的移动；海陆热力性质差异气压带断裂成单个的高低气压中心气压带断裂成单个的高低气压中心60N30N亚亚 欧欧 大大 陆陆洋洋大大西西洋洋太太平平副副 极极 地地 低低 气气 压压 带带蒙古蒙古-西伯利亚高压西伯利亚高压阿留申阿留申低压低压冰岛冰岛低压低压副副 热热 带带 高高 气气 压压 带带亚洲（印度）低压亚洲（印度）低压亚速尔亚速尔高压高压夏威夷夏威夷高压高压冬冬夏夏冬冬夏夏1月7月北半球南半球赤道030603060赤赤 道道 多多 雨雨 带带温温 带带 多多 雨雨 带带极极 地地 少少 雨雨 带带副热带少雨带副热带少雨带副热带少副热带少雨雨带带温温 带带 多多 雨雨

20、带带极极 地地 少少 雨雨 带带天气是指瞬时或一定时段内风、云、降水、温度、天气是指瞬时或一定时段内风、云、降水、温度、湿度、气压等气象要素的综合状况湿度、气压等气象要素的综合状况 天气系统天气系统1. 1. 气团气团（1 1）条件）条件大范围性质比较均匀的下垫面大范围性质比较均匀的下垫面有利于空气停滞和缓行的大气环流条件有利于空气停滞和缓行的大气环流条件（2 2）气团类型及特性）气团类型及特性2. 2. 锋锋（1 1）锋的类型）锋的类型（2 2）锋面天气）锋面天气冷锋、冷锋、 暖锋、静止锋、锢囚锋暖锋、静止锋、锢囚锋（1 1）温带气旋（具有锋面结构）温带气旋（具有锋面结构）（2 2）热带气旋

21、）热带气旋- 热带低压热带低压 热带风暴热带风暴 强热带风暴强热带风暴 台风台风 小于小于8 8级级 8-98-9级级 10-1110-11级级 1212级以上级以上 4. 4. 反气旋反气旋温带冷性反气旋（冷高压）与寒潮温带冷性反气旋（冷高压）与寒潮一日内降温10以上，最低温在5 以下，且伴有6级大风。副热带反气旋（副高）与梅雨5. 5. 天气预报天气预报天气形势预报和气象要素预报天气形势预报和气象要素预报锋面类型及特点锋面类型及特点冷气团冷气团暖气团暖气团暖气团暖气团冷气团冷气团冷锋冷锋暖锋暖锋气团运动气团运动冷气团主动冷气团主动移向暖气团移向暖气团暖气团主动暖气团主动移向冷气团移向冷气团

22、天天 气气 变变 化化过境前过境时过境后气温高、气气温高、气压低、晴朗压低、晴朗阴雨、大阴雨、大风、降温风、降温气温降低、气气温降低、气压升高、晴朗压升高、晴朗气温低、气气温低、气压高、晴朗压高、晴朗阴雨天气阴雨天气气温升高、气气温升高、气压降低、晴朗压降低、晴朗锋面系统锋面系统冷锋冷锋暖锋暖锋低压（气旋）和高压（反气旋）系统低压（气旋）和高压（反气旋）系统1005.01002.51000低压与气旋低压与气旋低低1005.01002.51000高高高压与反气旋高压与反气旋一、气候概念一、气候概念1.1.气候与天气气候与天气指某一地区多年间大气的一般状态及变化特征。指某一地区多年间大气的一般状态

23、及变化特征。两者水平空间尺度相当，时间尺度相差很大。两者水平空间尺度相当，时间尺度相差很大。2.2.气候系统气候系统包括大气圈、水圈、岩石圈、冰雪包括大气圈、水圈、岩石圈、冰雪圈和生物圈中与气候有关的物理的、化学的和生物的圈和生物圈中与气候有关的物理的、化学的和生物的运动过程。既相对稳定又不断变化。运动过程。既相对稳定又不断变化。二、二、 气候形成气候形成辐射因素、大气环流因素和辐射因素、大气环流因素和下垫面因素下垫面因素三、气候类型三、气候类型 1.1.地质时期气候变化（人类文明以前地质时期气候变化（人类文明以前, ,距今距今2222亿亿-1-1万年）万年）特点：冰期与间冰期交替出现（见特点

24、：冰期与间冰期交替出现（见P161P161表）；表）； 时间尺度为时间尺度为1010万年万年- -数千万年；数千万年； 温度振幅为温度振幅为10-1510-152. 历史时期气候变化（文字记载历史时期气候变化（文字记载-气象记录开始时期）气象记录开始时期）第四纪末次冰期结束以后，通过物候、史书、方志等第四纪末次冰期结束以后，通过物候、史书、方志等进行研究。温度振幅在进行研究。温度振幅在5-10公元前公元前6300年前后年前后-第一次小冰期第一次小冰期公元前公元前3400年前后年前后-第二次小冰期第二次小冰期公元前公元前1300-830年年-第三次小冰期第三次小冰期公元公元1725年前后年前后

25、-第四次小冰期第四次小冰期气候变化的原因气候变化的原因3. 近代气候变化（气象记录以来的一二百年）近代气候变化（气象记录以来的一二百年）始于小冰期末的冷期，后气温上升，始于小冰期末的冷期，后气温上升，20世纪世纪20-40年代年代变暖达高峰，后略有下降，变暖达高峰，后略有下降，80年代以后再度回暖。年代以后再度回暖。全球变暖有时间差异（年际差异和季节差异）全球变暖有时间差异（年际差异和季节差异）空间差异（半球差异、海陆差异和区域差异）空间差异（半球差异、海陆差异和区域差异）内部因子内部因子气候系统内的诸因子及其相互作用气候系统内的诸因子及其相互作用外部因子外部因子宇宙、地球内部因子和人类活动宇

26、宙、地球内部因子和人类活动 半球和全球平均降水有半球和全球平均降水有10年以上时间尺度的明显振荡；年以上时间尺度的明显振荡；降水变化的区域差异比温度变化差异更大。降水变化的区域差异比温度变化差异更大。太阳辐射、太阳活动、公转轨道；太阳辐射、太阳活动、公转轨道；极移和大陆漂移、造山运动、火山活动等极移和大陆漂移、造山运动、火山活动等人类人类活动活动与气与气候候气候对人类活动影响人类活动影响气候改变地面状况影响改造局部地区小气候污染大气“温室效应”破坏臭氧层酸雨未来气候的可能变化未来气候的可能变化目前处于第四纪大冰期中一个相对温暖的副间冰期后期目前处于第四纪大冰期中一个相对温暖的副间冰期后期变冷说

27、变冷说(20世纪世纪40年代为止转为变冷年代为止转为变冷)变暖说变暖说(目前正进入一个目前正进入一个-超间冰期超间冰期,0.2-0.4/年增高年增高)(模型模型)(观测观测)20042004年冬北美东部暴风雪年冬北美东部暴风雪; ;20052005年年7 7月美国东部热浪（多人死，华府月美国东部热浪（多人死，华府3838度多）；度多）；全球变化的影响实例全球变化的影响实例: :20042004年夏季大西洋飓风活动年夏季大西洋飓风活动; ;20052005年年6 6月印度酷暑月印度酷暑; ;中国华南暴雨中国华南暴雨; ;20052005年年7 7月印度西部百年不遇暴雨月印度西部百年不遇暴雨( (

28、死死1 1千多人千多人) )； 2012年10月下旬桑迪飓风袭击美国东部（百年一遇）20082008年年1 1月中国南方的暴风雪月中国南方的暴风雪; ;20082008年年4 4月中国东北月中国东北3030度高温度高温, ,西北下大雪西北下大雪; ;20102010年西南地区百年一遇的干旱年西南地区百年一遇的干旱2011年长江中下游的干旱和洪涝年长江中下游的干旱和洪涝一、选择题一、选择题1、下列叙述中，说天气的是（、下列叙述中，说天气的是（ ） A、山前桃花山后雪、山前桃花山后雪 B、塔里木盆地终年干燥少雨、塔里木盆地终年干燥少雨 C、云南昆明四季如春、云南昆明四季如春 D、夜来风雨声，花落知多少、夜来风雨声，花落知多少2、下列关于世界气温分布的叙述，不正确的是（、下列关于世界气温分布的叙述，不正确的是（ ） A、世界气温的分布大致由赤道向两极递减、世界气温的分布大致由赤道向两极递减 B、海拔的高低会影响气温的变化、海拔的高低会影响气温的变化 C、南半球的等温线大致与纬线平行、南半球的等温线大致与纬线平行 D、同纬度的地区气温完全一样、同纬度的地区气温完全一样DD3、关于影响气候因素的叙述，不