《大气基本特征》课件

大气基本特征大气是地球表面的一层气体，由各种气体混合而成。它为地球上的生命提供氧气、保护地球免受太阳辐射和陨石的撞击。课程简介课程内容大气定义大气成分大气结构大气运动大气环境学习目标了解大气的基本特征，掌握大气科学的基本知识，并能运用所学知识分析和解决大气环境问题。课程安排理论讲解案例分析课外作业大气的定义1地球周围气体层包围着地球的无色、无味的气体混合物，主要由氮气、氧气、二氧化碳等组成。2地球生命保护层大气层能够吸收太阳的紫外线，并调节地球的温度，为地球上的生命提供重要的保护作用。3天气气候系统大气层是地球上的天气和气候系统的重要组成部分，控制着地球上的风、雨、云等气象现象。大气的主要成分氮气氮气是大气中最主要的成分，约占78%。它是一种惰性气体，对生物的生命活动至关重要。氧气氧气是大气中第二大成分，约占21%。它是生物呼吸和燃烧必不可少的物质。二氧化碳二氧化碳是温室气体，约占0.04%。它对地球气候起着重要的调节作用。其他气体大气中还包含一些其他气体，如氩气、氖气、氦气等。这些气体的含量相对较低，但对大气环境也具有重要影响。大气的温度结构1对流层温度随高度降低2平流层温度随高度升高3中间层温度随高度降低4热层温度随高度升高5外层温度随高度降低地球大气层分为五层：对流层、平流层、中间层、热层和外层。对流层是地球大气层的最底层，其温度随高度降低，是天气现象发生的主要区域。平流层温度随高度升高，臭氧层位于该层。中间层温度随高度降低，该层主要吸收来自太阳的紫外线辐射。热层温度随高度升高，该层包含电离层，负责反射无线电波。外层是地球大气层的最高层，温度随高度降低，该层非常稀薄。大气的压力结构气压的变化气压随高度增加而降低，这是由于上层空气受到的重力更小。压力梯度气压梯度是指气压在水平方向上的变化率，它驱动着风的形成。大气压力的单位大气压力的常用单位是百帕（hPa）或毫巴（mb）。气压带与风带地球表面存在着不同的气压带和风带，它们是由气压梯度、地转偏向力和摩擦力共同作用形成的。大气的湿度结构1饱和湿度空气中所能容纳的最大水汽量2相对湿度空气中实际含有的水汽量与饱和水汽量之比3露点温度空气中水汽达到饱和时的温度4绝对湿度单位体积空气中所含的水汽质量大气湿度是指空气中水汽含量的多少，是描述大气中水汽含量的重要指标。不同高度的大气湿度不同，主要影响因素包括温度、气压和地形等。大气的静力稳定度1稳定大气大气层较冷，空气上升后温度下降较快，导致密度大于周围空气，进而下降，稳定大气层中的空气不易发生垂直运动。2不稳定大气大气层较热，空气上升后温度下降较慢，导致密度小于周围空气，进而继续上升，不稳定大气层中的空气容易发生垂直运动。3中性大气空气上升后温度变化与周围空气相同，密度与周围空气一致，保持平衡，中性大气层中的空气没有垂直运动的趋势。大气的热力过程太阳辐射太阳辐射是大气热量的主要来源，地球表面吸收太阳辐射并加热。大气吸收大气中的气体和水蒸气吸收一部分太阳辐射，转化为热能，使大气温度升高。大气逆辐射地球表面释放红外辐射，被大气中的气体和水蒸气吸收，形成大气逆辐射，对地表起到保温作用。大气运动大气运动将热量从热的地方输送到冷的地方，调节全球热量分布。大气对水循环的作用降水过程大气中的水汽凝结形成云，并以降水的形式释放到地面。蒸发过程地表水和土壤水分蒸发到大气中，成为水循环的重要环节。地表径流降水在地表形成径流，汇入河流、湖泊，最终流入海洋。大气对能量输送的作用太阳辐射大气层吸收太阳辐射的能量，并将其转化为热量。地球辐射大气层吸收地球辐射的能量，阻止其直接散失到宇宙空间。能量传递大气通过风和洋流，将热量从热带地区输送至极地地区。大气对污染物输送的作用污染物扩散大气流动将污染物带走，使其分散到更广阔的区域。污染物沉降大气中的污染物会随着降雨或干沉降落到地面。酸雨形成大气中的二氧化硫等污染物会形成酸雨，对环境造成损害。雾霾形成大气中的颗粒物会形成雾霾，影响空气质量和人体健康。大气对生物圈的影响植物生长大气中的二氧化碳是植物光合作用的原料，为植物的生长发育提供必需的物质基础。动物呼吸大气中的氧气是动物呼吸的必需物质，为动物的生命活动提供能量。水循环大气中的水汽参与水循环过程，为生物圈提供必需的水分。能量传递大气对太阳辐射的吸收和反射，影响地表温度，进而影响生物的生长和分布。大气中的气体组成变化气体过去浓度现在浓度变化趋势二氧化碳280ppm410ppm持续上升甲烷700ppb1800ppb持续上升氧化亚氮270ppb330ppb持续上升大气中的温度变化大气温度的变化受到多种因素的影响，包括太阳辐射、地球自转、大气环流和人类活动。这些因素共同作用，导致大气温度在不同时间、不同地点呈现出不同的变化特征。100C温室效应温室气体浓度上升，导致地球表面温度升高。20C自然变化太阳活动、火山爆发等自然因素也会影响气温变化。50C城市热岛城市建筑和交通等因素导致城市气温高于周边地区。10C气候变化全球气候变暖趋势显著，气温持续升高。大气中的水汽变化水汽含量受多种因素影响，包括温度、气压、地形等。水汽含量变化会导致气候变化，影响降水量和蒸发量。大气中的压力变化高度气压海平面1013.25百帕5千米540百帕10千米265百帕20千米55百帕气压随高度升高而降低，这是由于气压是由空气重量产生的。大气中的风的变化风是空气流动的现象，由气压差引起。风向是指风吹来的方向，风速是指风的速度。大气中的风的变化主要受气压梯度力、地转偏向力、摩擦力等因素的影响。气压梯度力是驱动风运动的主要力量，气压差越大，风速越快。地转偏向力是地球自转产生的力，它使北半球的风向右偏，南半球的风向左偏。摩擦力是风与地表摩擦产生的力，它使风速减慢，风向改变。10风速米/秒100风向角度1000风力等级10000风压帕斯卡大气环境面临的主要问题空气污染大气污染物包括颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、臭氧等。它们会损害人体健康、影响生态系统、造成酸雨等环境问题。气候变化温室气体排放增加导致全球变暖，带来海平面上升、极端天气事件增多、生物多样性减少等严重后果。大气环境保护的重要性人类健康空气质量直接影响人类健康，呼吸道疾病与空气污染密切相关。生态平衡大气污染导致酸雨、臭氧层破坏，破坏生态系统平衡，影响生物多样性。经济发展环境污染会降低生产效率、增加医疗成本，影响经济可持续发展。气候变化大气污染加剧温室效应，造成全球气候变暖，引发极端天气事件。大气环境保护的政策措施1排放标准国家制定严格的排放标准，限制污染物排放量。促进企业清洁生产技术升级改造，降低污染物排放。2环保税对污染企业征收环境保护税，鼓励企业减少污染排放。有效提高企业环保意识，推动绿色发展。3环境监测加强大气环境监测，及时掌握污染状况。为环境管理决策提供科学依据，指导污染治理。4环境执法严格执法，依法查处大气污染行为。震慑违法排污行为，维护环境安全。大气环境保护的社会责任每个公民都有责任保护大气环境。积极参与环保行动，减少污染排放，维护生态平衡。企业应承担社会责任，践行绿色发展理念，采用环保技术，减少生产过程中的污染排放。大气环境保护的技术措施清洁能源技术利用太阳能、风能等清洁能源替代化石燃料，减少污染物排放。低碳交通技术发展电动汽车、公共交通等低碳交通方式，降低交通排放。绿色建筑技术采用节能环保材料和设计，提高建筑能效，减少能源消耗。大气污染控制技术应用各种大气污染物治理技术，降低污染物排放浓度。大气环境保护的国际合作联合国气候变化框架公约联合国气候变化框架公约(UNFCCC)旨在稳定温室气体浓度，防止气候系统受到人类活动造成的人为干扰。京都议定书京都议定书设定了发达国家温室气体减排目标，促进全球气候变化治理。巴黎协定巴黎协定是应对气候变化的里程碑，旨在将全球气温升幅控制在工业化前水平的2摄氏度以内。国际合作机制各国合作推动大气环境保护，共享技术和经验，共同应对全球环境挑战。大气环境保护的前景展望空气质量改善持续推进污染物排放控制，大气质量显著改善，蓝天白云越来越多。低碳发展能源结构调整，清洁能源占比提升，减少温室气体排放。科技创新大气污染治理技术不断进步，推动环境保护产业发展。大气环境保护的个人行动节约能源使用节能灯，减少用电量，尽量使用公共交通工具出行。减少污染少开汽车，尽量选择骑自行车、步行或乘坐公共交通工具出行，减少废气排放。垃圾分类将可回收垃圾进行分类，减少垃圾填埋，减少污染物排放。植树造林积极参与植树造林活动，增加绿色植被，改善空气质量。课程小结大气环境保护大气环境保护是一个复杂问题，需要多学科的知识和跨部门的合作。课程强调了认识大气特征、环境变化和保护措施。未来方向大气环境保护的挑战依然存在，需要不断探索新技术和解决方案。关注全球气候变化、空气污染防治、生态保护等重要议题。参考文献11.大气科学导论该书全面介绍了大气科学的基本知识，涵盖了大气结构、大气运动、大气环流、气候变化等方面。22.中国大气环境现状与展望该书对中国大气环境的现状进行了深入分析，并展望了未来发展趋势