《大气的结构与性质》课件

大气的结构与性质大气是地球周围的气体层。它保护生命免受有害辐射，并调节地球的温度。课程介绍大气层包围地球的空气层，对地球生命至关重要。它吸收太阳辐射，调节温度，防止有害辐射到达地表。气象学研究大气的组成、结构、运动和现象，为我们提供天气预报、气候变化预测等。课程目标了解大气层的结构和性质，掌握大气压、温度、湿度等基本概念，并了解大气环境污染和气候变化等问题。大气层的划分对流层最靠近地球表面的一层大气，包含了绝大部分的水蒸气和大气质量。平流层臭氧层位于这一层，吸收来自太阳的紫外线辐射，保护地球上的生命。中间层此层大气温度随高度增加而降低，是流星燃烧的地方。热层空气稀薄，气温很高，但由于热量少，感受不到热量。对流层的特点气温随高度降低对流层内气温随高度升高而降低，平均每上升100米气温下降0.65摄氏度。主要天气现象对流层是大气中最活跃的层次，几乎所有的天气现象都发生在这一层。高度变化对流层的高度随纬度和季节的变化而变化，赤道地区最高，两极地区最低。重要组成部分对流层是大气层中最靠近地面的部分，是人类生存的必要空间。对流层上的天气现象对流层是天气现象最活跃的区域。云、雨、雪、雷电、雾等各种天气现象都发生在对流层。平流层的特点1温度随高度增加平流层温度随高度增加，最高可达0度，这是由于臭氧吸收太阳紫外线而造成的。2气流稳定平流层气流较为稳定，气温较低，且没有强烈的对流现象，因此天气状况也较稳定。3臭氧层存在平流层包含臭氧层，臭氧层吸收了大部分来自太阳的紫外线辐射，保护地球上的生命。平流层的臭氧层平流层中臭氧层是地球生命的保护伞。臭氧层吸收大部分太阳紫外线，保护地球生物免受伤害。臭氧层可以吸收99%以上波长小于300纳米的紫外线，并对生命至关重要。臭氧层吸收紫外线，并将能量转化为热量，导致平流层温度升高。中间层的特点温度特点中间层温度随高度增加而降低。温度在-80℃至-100℃之间。该层最冷，也称为“冷层”。气流特点中间层气流运动比较复杂。由于温度低，空气密度小，因此气流运动相对缓慢。该层有强烈的水平风，被称为“极地平流层急流”。大气现象中间层主要发生气象现象是极光。太阳风中的带电粒子进入地球磁场，与空气分子发生碰撞，产生光辉现象。热层的特点极光现象热层由于吸收太阳辐射而温度升高，产生极光现象。人造卫星热层是人造卫星运行的理想区域，因为空气稀薄，阻力小。空间站国际空间站运行在热层，进行太空探索和科学研究。大气圈层分布图大气圈层分布图展示了不同大气层的垂直结构和相互关系。从低到高依次为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层。每层大气都具有独特的温度、气压和成分特征，对地球生命和气候系统至关重要。大气的垂直结构对流层最靠近地球表面的一层，包含了绝大部分的大气质量和水蒸气。平流层臭氧层位于此层，吸收大部分太阳紫外线，保护地球生命。中间层大气温度随着高度增加而降低，包含了大部分的流星体。热层大气温度随着高度增加而升高，空气稀薄，包含电离层，对无线电通讯很重要。散逸层大气最外层，空气极其稀薄，与宇宙空间相接。大气的主要成分氮气氮气是大气中最主要的成分，约占78%。氮气是生命活动的重要组成部分，植物通过根系吸收氮元素合成蛋白质。氧气氧气约占大气体积的21%。氧气是生物呼吸必不可少的物质，也是燃烧的必要条件。二氧化碳二氧化碳约占大气体积的0.04%。二氧化碳是温室气体，对地球的温度变化具有重要影响。其他气体大气中还含有少量其他气体，如氩气、氖气、氦气等。这些气体在空气中含量很少，但对大气性质也有一定影响。大气中的水蒸气水蒸气的来源水蒸气主要来自地表水体和生物的蒸发，以及植物的蒸腾作用。水蒸气的含量大气中水蒸气的含量随高度和地理位置而变化，通常越高越低。水蒸气的重要性水蒸气是形成云、雨等天气现象的关键因素，对地球气候起着至关重要的作用。大气中气体的比例气体比例氮气78.08%氧气20.95%氩气0.93%二氧化碳0.04%其他0.001%大气中主要由氮气、氧气、氩气等组成。氮气是含量最多的气体，约占78%，氧气约占21%。其他气体含量很少，但对大气环境有重要影响。大气压的概念大气压定义大气压是指空气对地球表面的压力，也称为气压。大气压产生大气压是由大气层中空气的重量产生的，空气柱的高度决定大气压的大小。单位大气压的常用单位是帕斯卡（Pa），也常用毫米汞柱（mmHg）来表示。影响大气压会随着高度、温度、湿度等因素的变化而改变，对天气和气候产生重要影响。大气压的测量1气压计最常见的测量仪器2水银气压计经典的测量工具3金属气压计便携式测量工具气压计是测量大气压力的工具。水银气压计是经典的测量工具，通过测量水银柱的高度来计算气压。金属气压计是一种便携式的测量工具，它利用气压的变化来改变金属片的形状，从而指示气压。大气压的变化规律11.海拔高度大气压随海拔高度增加而降低，因为空气密度随高度降低而减小。22.温度温度升高，空气膨胀，密度降低，大气压下降。33.纬度低纬度地区气温高，空气膨胀，密度降低，大气压低。44.天气系统高气压系统中心大气压高，低气压系统中心大气压低。温度的概念与测量温度的定义温度是物体冷热程度的量度，是物质内部粒子运动剧烈程度的反映。温度的测量使用温度计测量温度，常见的温度计有摄氏温度计、华氏温度计和热电偶温度计。温度单位常用的温度单位是摄氏度（℃）和华氏度（℉）。温度随高度的变化规律1对流层气温随高度升高而下降，平均每上升100米下降0.6℃。2平流层气温随高度升高而上升，因为臭氧层吸收太阳紫外线辐射。3中间层气温随高度升高而下降，因为臭氧层吸收紫外线辐射减少。4热层气温随高度升高而上升，因为吸收太阳的短波辐射。5散逸层气温随高度升高而变化不大，温度极高，空气稀薄，几乎没有气体存在。湿度的概念与测量湿度是指空气中水蒸气的含量。湿度分为绝对湿度和相对湿度两种。绝对湿度指的是单位体积空气中所含水蒸气的质量。相对湿度则是指空气中水蒸气压与相同温度下饱和水蒸气压之比。相对湿度和绝对湿度相对湿度空气中实际水汽含量占同温度下饱和水汽含量的百分比，表示空气中水汽的饱和程度。相对湿度越高，空气中的水汽含量越接近饱和，降水可能性越大。绝对湿度单位体积空气中所含的水汽质量，反映的是空气中水汽的实际含量。绝对湿度与温度有关，温度越高，空气中所能容纳的水汽就越多。大气稳定度的概念定义指大气层抵抗垂直运动的能力，是天气预报的重要指标。稳定性空气块向上移动，冷却速度快于环境气温，空气块会下沉回原位，称为稳定。不稳定性空气块向上移动，冷却速度慢于环境气温，空气块会继续上升，称为不稳定。中性空气块向上移动，冷却速度等于环境气温，空气块保持静止，称为中性。影响大气稳定度的因素11.温度气温垂直递减率决定大气稳定度，逆温层导致稳定，而气温垂直递减率大则不稳定。22.湿度空气湿度高，对流旺盛，大气不稳定；空气湿度低，对流微弱，大气稳定。33.风力强风会增加空气湍流，促进对流运动，使大气不稳定。44.地形山地地形会导致局部气流上升或下降，影响大气稳定度。大气环境污染的特点跨区域性大气污染物能够随气流扩散，影响范围广阔。例如酸雨。长期积累性一些污染物在大气中难以分解，长期积累会导致环境恶化，甚至影响人体健康。隐蔽性一些污染物无色无味，难以被感知，容易造成长期危害。复杂性大气污染的成因复杂，涉及多种污染源，治理难度较大。环境污染防治措施1加强污染源管理严格控制污染物排放，减少污染源的产生。2治理污染治理对已有的污染进行治理，修复受损环境。3推广清洁生产采用环保技术，减少污染物的排放。4加强环境监测及时了解环境状况，发现问题及时解决。温室效应的成因温室气体增加二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放量不断增加，主要来源是化石燃料的燃烧、森林砍伐和农业活动。太阳辐射能量吸收温室气体能够吸收地球表面发射的红外线，并将其反射回地面，从而使地球温度升高。气候变化的影响海平面上升海平面上升会导致沿海地区洪水泛滥，侵蚀海岸线，并威胁到沿海城市和居民的安全。极端天气事件气候变化会加剧极端天气事件，例如热浪、干旱、暴雨和飓风，造成重大经济损失和人员伤亡。干旱和水资源短缺气候变化导致某些地区干旱加剧，水资源短缺，威胁到农业生产和人类生活。冰川融化全球变暖导致冰川融化，导致海平面上升，并影响到全球水循环和生物多