《大气的热力作用》课件

大气的热力作用大气是地球的保护层，对地球表面起着至关重要的作用。大气通过吸收、反射和散射太阳辐射，影响着地球表面的温度。课程目标了解大气热力作用认识大气温度、热量传播、大气热力作用等基础知识，了解大气热力作用与天气、气候、环境等方面的关系。掌握大气热力作用规律了解热带地区、高纬度地区、季风等区域性的大气热力作用特点，以及热力作用与气候类型之间的关系。思考大气热力作用的意义分析大气热力作用与人类生活、生产、环境之间的关系，以及人类活动对大气热力作用的影响，探讨可持续发展的重要性。课程大纲大气温度的概念定义大气温度，介绍温度计量单位和测量方法。温度的垂直和水平分布分析温度在不同高度和不同地点的变化规律。影响温度的因素介绍影响大气温度变化的因素，如太阳辐射、地表性质、大气环流等。热量传播的方式讲解热量传导、对流和辐射三种方式，并阐述它们对大气温度的影响。大气温度的概念大气温度是指大气中空气分子的平均动能。空气分子运动越快，温度越高。大气温度是气象学中的重要参数。温度会影响大气环流、云的形成、降水的发生等。温度测量的单位摄氏度(°C)是最常用的温度单位，以水的冰点为0度，沸点为100度。华氏度(°F)主要用于美国等少数国家，以水的冰点为32度，沸点为212度。开尔文(K)是国际单位制中的温度单位，以绝对零度为起点，其数值比摄氏度高273.15度。温度测量的仪器温度计是测量温度的仪器，常见类型包括水银温度计、酒精温度计和电子温度计。水银温度计利用水银热胀冷缩的原理，酒精温度计则利用酒精热胀冷缩的原理。电子温度计则利用热敏电阻的原理，将温度变化转换为电信号，显示在数字屏幕上。温度的垂直分布地球大气温度随高度变化，呈现出规律性的垂直分布。温度随高度增加而下降，形成对流层、平流层、中间层、热层和外层等不同层。对流层是贴近地面的最底层，也是天气现象发生的地方。平流层温度随高度增加而升高，有利于飞机飞行。中间层温度再次下降，臭氧层位于此层。热层温度随着高度增加而升高，温度较高。温度的水平分布地球表面温度的分布呈现出明显的水平差异，主要受到纬度、海陆分布、洋流和地形等因素的影响。赤道地区接受太阳辐射最多，温度最高；两极地区接受太阳辐射最少，温度最低。100低纬度气温高60中纬度气温适宜0高纬度气温低温度受到的影响因素11.太阳辐射太阳辐射是地球表面能量的主要来源，直接影响大气温度。22.地表性质不同地表类型对太阳辐射的吸收和反射率不同，影响着地表温度，进而影响大气温度。33.大气环流大气环流将热量从低纬度地区向高纬度地区输送，影响着不同地区的温度分布。44.人类活动工业排放、森林砍伐等人类活动也会对大气温度造成一定的影响。温度的变化规律1昼夜变化白天，太阳照射，地表温度升高。夜晚，没有太阳照射，地表温度降低。昼夜温差大小与地理位置，季节，天气状况等因素有关。2季节变化夏季，太阳高度角大，日照时间长，气温高。冬季，太阳高度角小，日照时间短，气温低。季节变化是地球绕太阳公转造成的。3年际变化年际变化是指不同年份之间温度的变化。年际变化受多种因素的影响，例如太阳活动，火山爆发，厄尔尼诺现象等。热量传播的方式1热量传导热量从温度较高的物体传递到温度较低的物体，通过分子运动传递的能量。2热量对流热量通过流体的流动传递，例如水或空气。3热量辐射热量以电磁波的形式在真空中传播，例如太阳辐射到地球的热量。热量传导的原理1直接接触热量从高温物体传递到低温物体2分子运动高温物体分子运动更剧烈，将热量传递给低温物体3热量流动热量沿温度梯度方向流动，直到温度平衡热量传导是一种物质内部的热量传递方式，它通过直接接触来实现。当两个物体直接接触时，由于分子运动的不同，热量会从温度较高的物体传递到温度较低的物体。热量对流的过程空气受热膨胀空气受热后体积膨胀，密度减小，上升。空气冷却收缩上升的空气冷却后体积收缩，密度增加，下降。形成对流循环热空气上升，冷空气下降，形成循环，完成热量的传递。热量辐射的特点能量形式热量辐射以电磁波形式传播。电磁波不需要介质传播。传播速度热量辐射以光速传播。传播速度不受介质影响。辐射强度热量辐射强度与物体温度有关。温度越高，辐射强度越强。地表热平衡地表热平衡是指地表吸收和辐射的热量达到平衡状态。地表吸收太阳辐射、大气逆辐射和地面辐射的热量，同时向外辐射地面辐射，使地表温度保持稳定。地表热平衡是地球气候系统的重要组成部分，对地球的能量收支、气温变化和气候变化等都具有重要的影响。大气热力作用的机制太阳辐射太阳辐射是地球能量的主要来源。太阳辐射到达地球表面，一部分被反射回太空，一部分被大气和地表吸收。大气吸收大气吸收了部分太阳辐射，并将其转化为热能，导致大气温度升高。二氧化碳等温室气体对长波辐射吸收能力强，造成温室效应。地表吸收地表吸收了部分太阳辐射，并将其转化为热能，导致地表温度升高。不同地表物质吸收辐射的能力不同，例如，水体比陆地吸收能力更强。大气逆辐射大气吸收了地表辐射的一部分，并将其重新辐射回地表，称为大气逆辐射，起到保温作用。温室气体对大气逆辐射贡献较大。大气热力作用与云的形成水汽上升凝结当空气上升冷却时，水汽达到饱和，形成云滴或冰晶，最终形成云。不同云型云的类型和形态取决于空气上升的程度、冷却速率和水汽含量。降水形成云中的水滴或冰晶相互碰撞，逐渐长大，最终达到一定重量，降落到地面形成降水。大气热力作用与风的产生太阳辐射太阳辐射不均匀加热地球表面，导致不同地区气温差异。气压梯度气温差异造成气压差异，形成气压梯度，推动空气流动。风向风从高气压区吹向低气压区，形成风，方向由气压梯度决定。地转偏向力地球自转影响风向，北半球右偏，南半球左偏，形成风系。大气热力作用与降水的形成11.水汽凝结大气中的水汽遇冷凝结成水滴或冰晶，形成云。22.云层增厚云层不断增厚，水滴或冰晶相互碰撞、合并，形成更大的雨滴或冰雹。33.降水过程当雨滴或冰雹的重量超过空气的浮力时，就会降落到地面，形成降水。44.大气热力作用大气热力作用导致空气上升、冷却，为降水的形成提供条件。热带地区的热力作用强烈的太阳辐射热带地区全年接受太阳辐射量多，气温高，热量充足。茂密的植被热带雨林覆盖率高，对太阳辐射有显著的吸收和反射作用。广阔的海洋热带海洋面积广阔，海水温度高，对热量的储存和释放具有重要作用。高纬度地区的热力作用热量接收少高纬度地区太阳高度角小，热量接收少。太阳辐射强度低，地面吸收的热量少。热量散失多高纬度地区气温低，地面辐射散失的热量多。冬季极夜，地面长时间接收不到太阳辐射，热量散失严重。热带与高纬度的对比区域热带高纬度太阳辐射太阳辐射量大太阳辐射量小气温高温，季节变化小低温，季节变化大降水降水丰沛降水稀少植被热带雨林、热带草原针叶林、苔原热力作用与季风夏季风形成陆地热力作用强于海洋，导致气压梯度，形成由海洋吹向陆地的夏季风。冬季风形成海洋热力作用强于陆地，导致气压梯度，形成由陆地吹向海洋的冬季风。季风气候特点季风气候区通常降水季节性差异显著，夏季湿润，冬季干燥。热力作用与气候类型热量差异不同纬度地区，太阳辐射强度不同，导致热量差异，影响气候类型。气压变化气温变化导致气压变化，形成气压带，影响气候类型的分布。降水分布热力作用影响大气环流，进而影响降水分布，形成不同的气候类型。生物分布气候类型影响植物生长，进而影响动物分布，形成独特的生物群落。热力作用与气候变化全球气温上升导致极端天气事件增多，如热浪、干旱和洪水。大气热力作用的变化影响洋流和海平面，引发海岸侵蚀和沿海地区洪水。气候变化影响动植物的生存环境，造成物种灭绝和生物多样性减少。热力作用的调控人为调节可以通过改变地表覆盖、增加绿化面积、建设人工湖泊等方式改变热力作用，进而影响气候变化。例如，城市绿化可以降低城市热岛效应，增加降水量。技术手段利用科技手段，例如发展太阳能技术、风能技术等，可以减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，进而调节大气热力作用。实际案例分析例如，在热带地区，由于太阳辐射强烈，地表温度高，空气对流旺盛，形成丰富的降水。而在高纬度地区，太阳辐射较弱，地表温度低，空气对流不活跃，降水稀少。热力作用与季风的关系也很密切。夏季，陆地升温快，气压低，形成低压中心，吸引海洋上的暖湿气流，形成夏季风。冬季，陆地降温快，气压高，形成高压中心，将冷空气吹向海洋，形成冬季风。小结11.大气热力作用太阳辐射是地球能量的主要来源，大气热力作用是指大气吸收、反射和散射太阳辐射，以及地表辐射对大气的影响。22.影响因素大气热力作用受多种因素影响，包括太阳辐射强度、云量、地表性质、地形等。33.重要意义大气热力作用对地球气候、水循环、天气现象和生命活动都具有重要意义。44.未来方向随着气候变化研究的深入，大气热力作用研究将继续发展，为预测气候变化和应对气候变化提供科学依据。思考题1.简述大气热力作用的定义及主要表现形式。2.分析大