大气的组成和垂直分层课件

“流浪气球“赴美热映2023年2月,来自中国的一个高空气球在美国上空飘荡，按照它的飞行路径预测，这个气球有可能从空中横跨美国。一石激起千层浪，美国广大网民都开始围绕这个气球展开争论。其实这个气球是一种典型的高空气象气球。它的飞行高度可以达到15000米到40000米，作为大气环境探测和数据收集的平台被广泛使用。跟随气象气球“流浪”，

一起完成大气层“穿越”吧。大气的组成和垂直分层第二章

地球上的大气

第一节TheAtmosphereoftheEarthCompositionandVerticalStratificationoftheAtmosphere前置问题气象气球为什么能升上万米高空？气象气球填入的气体是氢气或氦气。这些气体的密度小于大气，受到的浮力大于重力，气象气球就飘浮并越飞越高。气体名称氢气氦气氮气大气氧气密度（kg/m³）0.090.181.251.291.43部分气体的标准密度问题1你认为大气中有什么重要成分？它们的“重要”体现在哪？低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体，称为干洁空气氧气—O2

生物维持生命活动的必需物质氮气—N2具有高度化学稳定性78%21%其他二氧化碳—CO2：光合作用的原料；保温作用臭氧—O3：吸收紫外线，保护地球生命……1%氧气氮气其他问题1你认为大气中有什么重要成分？它们的“重要”体现在哪？大气中的水汽和杂质含量很少，因时因地而异。它们却在天气变化中扮演重要角色，是成云致雨的必要条件。水

汽充

足凝

结

核空气抬升或气温下降降水形成的三个条件案例近千年大气中二氧化碳浓度的变化1.近1000年大气中二氧化碳浓度变化有什么特点？1760以前，全球大气中CO2浓度变化相对平缓；1760至今，全球大气中CO2浓度持续增长。2.1760年以来，大气二氧化碳浓度增加的原因是什么？主要来自化石燃料燃烧和土地利用的变化（如毁林）①化石燃料燃烧→增加CO2的释放量；②毁林→森林面积缩小→减少CO2的吸收量。不合理的人类活动排放的温室气体或污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，对生态系统和人类生存造成不利影响。问题2气象气球上升过程依次经过哪些大气垂直分层？它们的物理状态（温度、密度）各有什么特点？高层大气平流层对流层垂直分层高度温度特征对流层高纬度

8-9km中纬度

10-12km低纬度

17-18km

随高度的升高而降低（每100米下降约0.6℃）平流层对流层顶部至50-55km随高度的升高而升高高层大气平流层顶部至大气上界(2000-3000km)先随高度升高而下降，后又持续上升密度随高度升高递减问题3气象气球主要收集哪个大气分层的气象数据？为什么？问题3气象气球主要收集哪个大气分层的气象数据？为什么云、雨、雾、雪等现象都发生在对流层？对流层的大气上部冷、下部热，有利于大气的对流运动。近地面的水汽和杂质向上输送，在上升过程中随着气温降低，容易成云致雨。高层大气平流层对流层进阶思考对流层厚度存在纬度差异的原因是什么？高纬地区8～9km10～12km低纬地区17～18km中纬地区低纬度地区由于受热多，对流旺盛，对流层厚度达17-18千米；高纬度地区由于受热少，对流不旺盛，对流层厚度仅8-9千米。问题4气象气球在三万米的高空被击落，这个高度的大气层有什么特点？问题4气象气球在三万米的高空被击落，高层大气平流层对流层平流层的大气上部热、下部冷，以平流运动为主。该层的水汽和杂质含量少，无云雨现象，能见度好，适合飞机飞行。这个高度的大气层有有什么特点？进阶思考平流层上热下冷的原因：大气中的臭氧在22-27km范围内含量达到最大值，形成臭氧层臭氧吸收太阳紫外线导致升温。高层大气平流层对流层臭氧层平流层上部热、下部冷的原因是什么？南极臭氧层空洞Antarcticozonehole形成原因：排放氟氯烃等消耗臭氧层的物质。后果：增加人患白内障和皮肤癌的机率；加剧温室效应；威胁生态环境……好消息：通过努力，南极臭氧层空洞有望在2066年恢复到上世纪80年代的水平。问题5假设气球继续升向高层大气，可能遇到什么现象？流星极光高层大气电离……高层大气平流层对流层高层大气中在80-120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到的流星高层大气大气层结构特征•流星燃烧由于太阳带电粒子流（太阳风）进入地球磁场，使高层大气分子或原子电离而产生，出现的灿烂美丽的光辉高层大气大气层结构特征•极光在80-500千米的高空，有若干电离层电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用高层大气大气层结构特征•无线电通信可能从此失联…高层大气的空气密度很小；在2000-3000千米的高空，大气的密度已经与星际空间的密度非常接近；这里的一些高速运动的空气质点经常散逸到宇宙空间，这个高度可以看作是地球大气的上界高层大气大气层结构特征•大气上界大气的垂直分层小结垂直分层高度温度变化运动状况与人类联系高层大气平流层对流层课堂小结大气大气组成垂直分层氮气氧气其他二氧化碳臭氧……对流层平流层高层大气高度位置温度特征运动变化自然现象人类活动干洁大气水汽杂质2024/11/5正常情况下，对流层的气温随高度增加而递减，且海拔每升高100米，气温约下降0.6℃。在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象或者气温随高度增加而降低的幅度小于垂直递减率，这种现象，我们称之为“逆温”。正常气温，无逆温出现逆温逆温层加厚逆温层逐渐消失气温恢复正常，逆温层消失知识拓展逆温大气的垂直分层小结垂直分层高度温度变化运动状况与人类联系高层大气平流层对流层平流层顶至大气上界对流层顶至50-55km低纬17-18km中纬10-12km高纬8-9km气温随高度的增加而降低气温