成信工地球科学概论课件第6章 大气圈

第6章大气圈

地球自转与公转的自然效应自转

⑴日周期变化⑵流体系统的偏转.科里奥利力⑶赤道离心力最大导致呈旋转椭球体

地球自转周期主要有三种变化：长期变慢、不规则变化和周期变化。

地球自转周期的长期变慢，使日长在一个世纪内约增长0.0016秒

引起地球自转长期变慢的主要原因是海水潮汐的摩擦阻力。另外，地球半径的胀缩，地核增生，地核与地慢之间的耦合也会引起地球自转的长期变化。

公转：二至二分极昼极夜月球的盈亏时间·时区大气圈（atmosphere）指因地球引力而聚集在地表周围的气体圈层，是使地球表面保持恒温和水分的保护层，同时也是气候系统中最活跃、变化最快的组成部分。

☻组成和结构

☻热力状况—温度及热量平衡

☻运动状况—风和环流

☻水分循环—降水

☻天气系统—气团、锋面、气旋

☻气候变化☻大气的组成--干洁大气：氮、氧、氩以及少量的二氧化碳、臭氧、惰性气体，以下为组成比例表：

可见二氧化碳和臭氧的含量是很小的，但它们对人类活动和气候变化有很大影响。--水汽：主要来源于地表水的蒸发和蒸腾。--气溶胶：悬浮于空气中的粒子，包括水滴、固体尘埃、微生物、带电离子等。大气的结构--大气层垂直高度：地表～2000/3000km。--大气的垂直分层：对流层、平流层、中间层、热层和外层。--大气的水平划分：气团、锋面。☻大气的热力状况--太阳辐射：太阳高度角、日地距离、纬度--大气辐射：对波段的选择性--地面辐射：下垫面性质、地表温度

下面为太阳、大气、地面的辐射平衡，取太阳入射辐射通量为100（≈340Wm-2）,所有的值都是整个大气的年平均。空气温度气温指02、08、1218四个时次的日平均温度。温度的日变化对应太阳辐射最大值后的2小时，年变化陆地大于海洋、低纬大于高纬。☻大气的运动--气压定义：单位面积上垂直空气柱的重量1标准大气压=1013.25hpa--气压分布：垂直方向气压随高度减小同一水平面上也有高压和低压--风：风即空气的运动，是气压分布不均匀产生的，由高压区吹向低压区，气压梯度越大，风越大。

--大气环流基本状况：平均经圈环流、平均纬圈环流、各类季风环流。--大气环流成因：太阳辐射的纬度差异、地球自转、海陆热力差异、地形的作用。

三圈经向环流：热带环流圈（Hadley环流）、中纬度环流圈（Ferrel环流）、极地环流圈。

☻大气中水的变化--水的相态：水汽、水、冰--水汽凝结物：雾、霜、露、霜冻--大气降水量：24小时降水量--降水强度：单位：mm--降水的日变化和年变化--大气降水的空间分布--酸雨：PH<5.6的降水

<1010～2525～5050～100100～200>200小雨中雨大雨暴雨大暴雨特大暴雨☻天气天气是指一段时间温、湿、压、风、降水等的综合状况，它的变化是由一个个的不同尺度的天气系统引起的。--气团：气团形成条件-稳定系统和均匀下垫面气团类型及特性-取决于气团源地--锋：性质不同的两气团的过渡带按移动分为冷锋、暖锋、静止锋、锢囚锋

--气旋：温带气旋、热带气旋

热带气旋按强度划分，中心风速<8级称为热低压、8~9级称热带风暴、10~11级称强热带风暴、>12级称台风或飓风。--反气旋：温带反气旋、副热带反气旋、极地反气旋我国冬季大范围的降温过程（寒潮）与温带冷性反气旋有关，而夏季长江流域的梅雨与副热带暖性反气旋有关。

☻气候--气候系统的组成：大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈、生物圈。--气候：气候系统各个圈层相互作用而形成的气候状况。--气候变化：历史时期气候变化（冰期、间冰期），近代气候变化。

--气候变化的成因：地球以外的过程主要有太阳输出能量的可能变化以及地球轨道参数的长期变化，地球本身的原因则有岩石圈各种过程、气候系统各部分的自动变化以及与人类活动有关的过程。人类活动的影响：温室效应、阳伞效应、沙漠效应、热岛效应、湖泊效应等等，总之在气候变化的过程中，人为因素对气候的影响将越来越受到重视。莱状高积云

西班牙南部山区上空的荚状高积云。在如血夕阳的照射下，云彩像被涂上了一层色彩，宛如粉色UFO。荚状云的云块呈豆荚形或椭圆形，盘旋于高空中。荚状高积云在多山地区会经常出现。由于它们不同寻常的形状，因此它们经常被误认为是UFO滚轴云

滚轴云是水平的管形状云，它们的出现通常预示着暴风雨的到来，极少情况下也出现在暴风雨即将结束的时候。当暴风雨逼近时，寒冷的向下气流扩展开来就会形成滚轴云。这种快速下沉气团能够袭击陆地表面，它所形成的强烈空气流能够抵达非常远的距离。

这是澳大利亚西部鲨鱼湾上空的滚轴云，正向内陆翻卷而来。雨幡洞云

“雨幡洞云”是中高云层中明亮的洞状缺口，其下面带有摇摆不定的冰晶轨迹。形成雨幡洞云层必须具备超冷却雾滴，这种结构的水呈现液态，即使云层中温度在零摄氏度以下。

当该云层区域开始冷冻，形成连锁式反应时，雨幡洞状的云层便出现了。在这种特殊云层形成时，超冷却雾滴中的所有水气开始聚集形成冰晶体，它们聚集速度很快，完全可以从云层中降落下来荚状高积云

荚状高积云形成于稳定的潮湿云层被抬升至高空，冷凝其中的水分形成云层。如果存在着潮湿和干燥气流层互换，该云层将形成垂直状结构。荚状高积云通常形成在下部有上升气流上部有下降气流的地方。

一旦它途经障碍物荚状云就会恢复初始状态，形成一个空中驻留波形状，位于山脉的一侧。如图所示，这是美国华盛顿雷尼尔山脉出现的荚状云帽子云

如图所示，山峰顶部有帽子云，宛若给其戴上一顶洁白的帽子。当稳定的气流上升、越过高山时，云层便出现冷却过程，会形成类似帽子的奇特形状浪花云

这种云层看上去非常像岸边巨大的浪花，它非常罕见，并且只持续1-2分钟就会消失。。卷云是高云的一种，是对流层中最高的云，是很薄很纤细的云彩，能反射和诱捕热量。

这种云形成于下方是较冷的气流，其上方是较暖的气流，上方的气流移动速度快于下方，使该云层呈现波动的形状。如果在适当的风速下，上方气流的波动将快于下方气流的波动，从而形成类似海岸边的浪花形状。波浪云

这是南印度洋上一个火山小岛—阿姆斯特丹岛上空的波浪云。湿润的云层在小岛上空经过时，湿润空气上升和下降形成了这种狭长的透镜状云彩。马蹄状漩涡云

马蹄状漩涡云非常罕见，通常只持续1-2分钟就会蒸发消失，它通常形成于水平旋转气流，也叫做空气涡流。这种气流移动通常是由上升气流形成的