《大气的组成和结构》课件

大气的组成和结构大气是地球周围的一层气体，由氮气、氧气、氩气和其他微量气体组成。大气保护地球免受太阳辐射和陨石的伤害，并维持地球的温度和水循环。大气的概述地球的保护层大气层是地球表面的一层气体，保护我们免受太阳辐射的伤害。天气和气候大气层控制着地球的天气和气候，决定了我们每天感受到的温度、降水和风。生命之源大气层中的氧气是人类和所有生物生存的必需品。大气的主要成分氮气(N2)约占大气总量的78%，是生命活动不可或缺的元素，参与蛋白质合成。氧气(O2)约占大气总量的21%，是呼吸作用必不可少的物质，维持生命。二氧化碳(CO2)约占大气总量的0.04%，是重要的温室气体，影响地球温度。其他气体包括氩气、氖气、氦气等，含量较少，但对大气结构和化学反应有影响。空气中的温室气体主要温室气体二氧化碳是最重要的温室气体，占温室效应贡献的约60%。甲烷、氧化亚氮、臭氧、水汽等气体对温室效应也有重要贡献。温室气体的影响温室气体吸收地面辐射的红外线，造成大气温度升高，形成温室效应。温室效应增强导致全球气候变暖，引发海平面上升、极端天气事件等一系列问题。大气层的垂直结构1外层大气稀薄，温度极高2热层吸收太阳辐射，温度升高3中间层温度随高度降低4平流层温度随高度升高，臭氧层5对流层温度随高度降低，天气现象地球大气层可分为五层：对流层、平流层、中间层、热层和外层大气。每层都有不同的特点，影响着天气、气候和生命。对流层及其特点对流层对流层是大气层的最底层，也是与人类生活息息相关的一层。天气现象对流层中存在各种天气现象，例如云、雨、雪、风等。温度变化对流层温度随高度增加而降低，平均每上升100米降低0.65℃。平流层及其特点1平流层特征气温随高度增加而升高，存在臭氧层，吸收大部分紫外线，保护地球生命。2大气层位置位于对流层之上，高度约15-50公里，是航空器飞行的理想区域。3空气稀薄平流层空气稀薄，密度远低于对流层，空气流动稳定，几乎没有云层和降水。4重要意义平流层对地球生态系统至关重要，臭氧层吸收紫外线，保护地球上的生命免受伤害。中间层及其特点温度特点中间层温度随高度增加而下降。中间层温度变化范围很大，从平流层顶部的0摄氏度下降到-90摄氏度。气流特点中间层大气较为平静，气流流动缓慢。由于大气密度较低，气流运动受地球自转和太阳辐射的影响较小。热层及其特点高温层热层是地球大气层中最外层，温度很高，可达上千摄氏度。稀薄气体热层中的气体非常稀薄，密度极低，大约只有海平面的百万分之一。极光现象热层是发生极光现象的主要区域，太阳风中的带电粒子与热层中的气体原子发生碰撞，产生绚丽的光芒。太空探索热层是人造卫星和航天器运行的区域，其稀薄的空气能够减少摩擦力，有利于太空探索。外层大气及其特点稀薄的气体外层大气非常稀薄，主要由氢和氦组成，气体密度极低。极光的形成太阳风中的带电粒子与外层大气中的气体原子碰撞，激发原子发出光，形成绚丽的极光。与太空的交界外层大气逐渐过渡到太空，没有明确的边界，是地球大气层与太空环境的过渡区域。大气的压力分布大气压是地球表面所有物体所受到的大气层重量，其大小与高度、纬度和天气状况有关。气压的概念与单位气压定义气压是大气层对地球表面单位面积的压力。测量气压气压通常用气压计测量，常用单位为百帕(hPa)或毫巴(mb)。大气压随高度的变化1高度与气压大气压随高度升高而减小，这是因为随着高度升高，空气密度和质量减少。2气压变化规律气压的变化是非线性的，在对流层中，气压随高度迅速下降，而在平流层中，气压变化较缓。3气压计气压计是测量气压的仪器，常用气压计类型包括水银气压计和aneroid气压计。大气的温度分布地球大气层内的温度分布受多种因素的影响，包括太阳辐射、地球表面性质、大气环流以及水汽含量等。大气温度的垂直分布呈现出明显的层次结构，不同高度的气温变化规律有所不同。15摄氏度地表温度平均约为15摄氏度，但由于地理位置、季节、时间等因素的影响，不同地区的温度差异巨大。0零度对流层顶部的温度约为零摄氏度，是热量传输的重要层级。1000公里热层温度随着高度的增加而上升，在1000公里高度可达数百摄氏度。100摄氏度外层大气温度极低，约为100摄氏度，接近于宇宙空间的温度。气温的定义与测量1定义气温指的是空气温度，反映了空气分子平均动能的大小。2测量气温通常用温度计测量，利用物质热胀冷缩的性质，将温度变化转换为长度或体积变化。3单位气温的常用单位是摄氏度（℃），在某些领域也使用华氏度（℉）或开氏度（K）。4影响因素气温受地理位置、海拔、季节、植被覆盖等因素影响，呈现出一定的时空分布规律。影响温度分布的因素纬度位置太阳辐射角度不同，赤道地区太阳辐射更强，气温更高。海陆分布陆地比热容小，升温快降温也快，海洋比热容大，升温慢降温也慢。地形地貌海拔越高，气温越低，山地迎风坡气温较高，背风坡气温较低。洋流暖流经过的地区气温较高，寒流经过的地区气温较低。大气稳定度及其类型大气稳定度定义大气稳定度是指空气垂直运动的难易程度。空气密度越大，下沉的趋势越强，大气越稳定。大气稳定度类型大气稳定度可分为三种：稳定、不稳定和中性。稳定大气中空气不易上升，不稳定大气中空气易于上升，中性大气中空气处于中性状态。地表温度波动的原因太阳辐射角度太阳辐射角度变化导致地表接收到的太阳能量不同。云层覆盖率云层覆盖率影响太阳辐射到达地表的量。风力变化风力影响地表热量的输送，从而影响地表温度。海洋洋流变化洋流输送热量，影响沿岸地区的气温。全球气温的变化趋势过去几十年全球气温持续升高主要原因人类活动排放温室气体影响极端天气事件增多未来趋势预计气温将继续上升大气中的水汽分布水汽含量水汽在大气中的含量变化很大，受地理位置、季节和天气条件的影响。湿度分布靠近海洋和热带地区，水汽含量较高，而内陆地区和极地地区，水汽含量较低。全球分布水汽分布呈现出明显的纬度差异，赤道地区水汽含量最高，向两极逐渐降低。绝对湿度和相对湿度11.绝对湿度表示单位体积空气中所含水汽的质量。通常用克/立方米表示，表示空气中水汽含量的多少。22.相对湿度指空气中实际水汽含量与同温度下饱和水汽含量之比的百分率。用百分数表示，表示空气中水汽的饱和程度。33.两者关系绝对湿度表示空气中水汽的实际含量，而相对湿度则表示空气中水汽距离饱和的程度。云的形成和分类水汽凝结空气中的水汽上升冷却，达到饱和状态，水汽凝结成微小的水滴或冰晶。云核水汽凝结需要凝结核，如尘埃、盐粒或花粉，作为凝结核心。云的分类云根据其高度、形状和组成分为三大类：高云、中云和低云。大气的湿度分布纬度差异赤道地区降水丰富，湿度高。两极地区寒冷干燥，湿度较低。地形影响山脉迎风坡降水多，湿度高，背风坡降水少，湿度低。季节变化夏季气温高，蒸发量大，湿度相对较低。冬季气温低，蒸发量小，湿度相对较高。海陆分布海洋表面蒸发旺盛，空气湿度大。陆地蒸发量相对较小，空气湿度较低。大气中的降水过程1水汽凝结空气中的水汽达到饱和状态2云滴形成水汽凝结成微小的水滴3云滴增长云滴不断碰撞合并4降水落下云滴或冰晶变大并落下大气中的降水过程是一个复杂的过程，涉及多个步骤。水汽凝结成云滴，云滴不断增长，最终形成降水落下。降水类型及其形成机理11.对流雨由热空气上升，冷却凝结形成降水，多发生在夏季午后。22.地形雨气流遇到地形抬升，冷却凝结形成降水，多发生在山区迎风坡。33.锋面雨冷暖气团交汇，暖气团被迫抬升，冷却凝结形成降水，多发生在锋面附近。44.台风雨台风中心气压低，周围气流向中心辐合上升，冷却凝结形成降水。降水的地理分布降水分布受多种因素影响，例如地理位置、气候类型、地形、植被和人类活动。赤道地区降水丰富，两极地区降水稀少，这与太阳辐射和大气环流有关。山区降水量通常大于平原，因为山区地势抬升，空气冷却凝结。80%海洋全球大部分降水发生在海洋上。20%陆地陆地降水量较少，但对人类生活至关重要。风的成因和分类山谷风山谷风是由于山坡和山谷之间热量差异引起的，白天山坡升温快，山谷温度低，形成从山谷吹向山坡的风。海陆风海陆风是由于海陆热力性质差异引起的，白天陆地升温快，海洋温度低，形成从海洋吹向陆地的风。台风台风是一种热带气旋，是由海洋上低气压系统引起，伴随着强风、暴雨和风暴潮。风的垂直分布规律摩擦层受地面摩擦影响，风速随高度增加而增大，方向也发生变化。自由大气层不受地面摩擦影响，风速随高度变化较为平缓，方向相对稳定。高空急流层在高空，风速可能达到很高的水平，形成强劲的急流，对天气系统和航空飞行具有重要影响。大气环流系统全球气压带地球表面存在七个气压带，分别是赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带和极地高压带。行星风系由气压带之间的气压差驱动，形成从高压带吹向低压带的盛