Chap1大氣概述

1、氣象氣候部分第一章 大氣概述第一節(jié)第一節(jié) 大氣的組成大氣的組成一、干潔空氣一、干潔空氣 1、什么是干潔空氣 大氣中，除水汽、液體和固體雜質(zhì)外的整個混合氣體。2、主要成分N2、O2、Ar、CO2為主，占干空氣容積的 99.97氣體成分氣體成分干潔空氣中的含量干潔空氣中的含量%（容積（容積/質(zhì)量）質(zhì)量）氮氮 N278.09/75.52氧氧 O220.95/23.15氬氬 Ar0.93/1.28二氧化碳二氧化碳 CO20.03/0.05氖氖 Ne1.8x10-4氦氦 He5.24x10-4甲烷甲烷 CH42.2x10-4氪氪 Kr1.1x10-4氧化氮氧化氮 N2O0.5x10-4氫氫 H20.5x

2、10-4氙氙 Xe0.08x10-4臭氧臭氧 O31.0 x10-6氡氡 Rn6.0 x10-183、影響人類及天氣的主要成分氧氣：主要來源是植物的光合作用；一切生命所必 需；決定著有機物的燃燒、腐敗及分解過程。氮氣：沖淡氧，使氧化作用不過激烈；制造化學(xué)肥料 的原料；閃電能把大氣中的氮氧化（變成二氧 化氮），被雨水吸收落入土壤，成為植物所需 的肥料。二氧化碳：對太陽輻射吸收很少，能強烈吸收地面輻射。臭氧：臭氧密度在2235公里高度為最大。臭氧對太陽紫 外輻射有強烈的吸收作用，保護了地球上的生命。海拔高度隨海拔高度的增加而減少 緯度隨緯度的增加而減少 海陸位置海多陸少夏季多于冬季5 5、對天氣變

3、化的影響、對天氣變化的影響 天氣變化的主要角色 水汽能強烈吸收地面輻射 水相變化的同時進行著能量的轉(zhuǎn)換 四、大氣污染四、大氣污染 1 1、大氣污染、大氣污染 當(dāng)大氣中污染物質(zhì)的濃度達(dá)到有害程度，以至破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類正常生存和發(fā)展的條件，對人或物造成危害的現(xiàn)象 2 2、主要大氣污染物、主要大氣污染物 粉塵微粒：碳粒、飛塵、碳酸鈣、氧化鋅、二氧化鉛硫化物： 二氧化硫，三氧化硫，硫酸、硫化氫、硫醇等氮化物：一氧化氮，二氧化氮，氨等氧化物：臭氧、過氧化物、一氧化碳等鹵化物：氯、氟化氫、氯化氫等有機化合物：炭化氫、甲醛、有機酸、焦油、有機鹵化物、酮等其它有害物質(zhì)： 如重金屬類，含氟氣體，含氯氣體等等P

4、M2.5第二節(jié)第二節(jié) 大氣的結(jié)構(gòu)大氣的結(jié)構(gòu)一、大氣的高度一、大氣的高度 1 1、氣壓和密度隨高度的變化、氣壓和密度隨高度的變化高度高度(km)氣壓氣壓(hPa)密度密度(g/m3)高度高度(km)氣壓氣壓(hPa)密度密度(g/m3)01013122514141227189911121512019427951007205588370190925254046168193012185540736356864726604034741159045228356525500.919307466600.30.410264413700.060.111226364800.010.0212193311900.00

5、10.003131652661000.00020.0004 大氣總質(zhì)量約5.3*1015t,其中有50%集中在離地5.5km以下的層次內(nèi),在離地36-1000km外的大氣層只占大氣總質(zhì)量的1%。 空氣密度越到高空越小，在700-800km高度處，空氣分子之間的距離可達(dá)數(shù)百米遠(yuǎn)，大氣圈與星際空間很難用一個“界面”分開！極光 從太陽發(fā)射出來的強大的帶電微粒流，用極大的速度射向周圍的空間。當(dāng)這種帶電微粒流射入地球外圍高空稀薄的大氣層時，與氣體的分子猛烈地沖擊產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，既極光。二、大氣的垂直分層 1、分層的依據(jù) 根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì)，同時考慮到大氣的垂直運動等情況，可將大氣分為五層：對流

6、層、平流層、中間層、熱層。 2 2、對流層、對流層 （云、霧、雨主要出現(xiàn)在此層，研究的重點）（1）氣溫隨高度增加而降低。氣溫直減率，也叫氣溫垂直梯度，以表示 0.65/1000.65/100米米（2）垂直對流運動旺盛。 低緯強，高緯弱，夏強冬弱（3）氣象要素水平分布不均，天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變不同緯度高緯度 089千米中緯度 01012千米低緯度 01718千米不同季節(jié)夏季厚度大，冬季厚度小 貝母云溫度只有零下攝氏87度， “貝母云的出現(xiàn)反映大氣層的環(huán)境很極端，極端的環(huán)境帶來的化學(xué)變化會破壞寶貴的平流層臭氧。平流層溫度逐年下降，這速度比地球表面暖化的速度還要快?！?4、中間層 自平流層頂?shù)?5km左

7、右為中間層特點：（1）氣溫隨高度增加而迅速下降 原因：沒有臭氧，氮、氧能吸收的更短的太陽輻射被上層大氣吸收。（2）有相當(dāng)強烈的垂直運動（3）水汽含量少，沒有云的出現(xiàn)，偶爾出現(xiàn)“夜光云” 在中間層的6090km以上的高度上，有一個只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層 夜光云距地面的高度一般在80km左右。 “夜光云”通常只能在高緯度地區(qū)才能看到,科學(xué)家目前還無法解釋它們的成因。近年來“夜光云”迅速蔓延至緯度40度左右的地區(qū),出現(xiàn)的次數(shù)越來越多,并且越來越亮，終于引起科學(xué)家們的強烈關(guān)注,擔(dān)心它們是地球大氣異變的征候。 5、熱層 又稱熱成層或暖層，位于中間層頂至800km左右特點：（1）氣溫隨高度的增加

8、而迅速增高（紫外輻射被吸收）（2）空氣處于高度電離狀態(tài) 又可稱為電離層，正是由于高層大氣電離層的存在，人們才可以收聽到很遠(yuǎn)地方的無線電臺的廣播（3）高緯度地區(qū)的晴夜，有極光出現(xiàn)6、散逸層 800km以上的大氣統(tǒng)稱散逸層，又稱外層 這一層中氣溫隨高度增加很少變化。由于溫度高，空氣粒子運動速度很大，又因距地心較遠(yuǎn)，地心引力較小，所以這一層的主要特點是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間，本層是大氣圈與星際空間的過渡地帶2、氣壓的單位 設(shè)水銀柱的高度為h，水銀密度為，水銀柱截面積為S，則水銀柱的重量W=ghS。則大氣壓強P 所以氣壓單位曾經(jīng)用毫米水銀柱高度（mmHg）表示，現(xiàn)在通用百帕（hPa）來表示1hPa

9、=3/4mmHg1mmHg=4/3hPa 當(dāng)選定溫度為0，緯度為45的海平面作為標(biāo)準(zhǔn)時，海平面氣壓為1013.25hPa，相當(dāng)于760mm的水銀柱高度，稱此壓強為1個大氣壓。二、氣溫二、氣溫1 1、基本概念、基本概念 表示空氣冷熱程度的物理量，稱為溫度 在一定的容積內(nèi)，一定質(zhì)量的空氣，其溫度的高低只與氣體分子運動的平均動能有關(guān)。即這一動能與絕對溫度T成正比2 2、單位、單位 目前我國規(guī)定用攝氏度（）溫標(biāo)，以氣壓為1013.3hPa時純水的冰點為零度（0），沸點為100度（100），其間等分100等份中的1份即為1 在理論研究上常用絕對溫標(biāo)(T)，以K表示，這種溫標(biāo)中一度的間隔和攝氏度相同，但其

10、零度稱為“絕對零度”，規(guī)定為等于攝氏-273.15。 T=t+273.15t+273 大氣中的溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表。三、濕度三、濕度 1 1、基本概念、基本概念 表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度 2 2、水汽壓和飽和水汽壓、水汽壓和飽和水汽壓 大氣中的水汽所產(chǎn)生的那部分壓力稱水汽壓（e）。它的單位和氣壓一樣，也用hPa表示。 飽和空氣是指在溫度一定情況下，單位體積空氣中的水汽含量達(dá)極限。飽和空氣的水汽壓（E）稱飽和水汽壓（最大水氣壓）3 3、相對濕度、相對濕度f f 空氣中的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的比值（用百分?jǐn)?shù)表示），即 4 4、飽和差、飽和差 在一定溫度下，飽和

11、水汽壓與實際水汽壓之差稱飽和差（d） 即d=E-e 5 5、比濕、比濕 在一團濕空氣中，水汽的質(zhì)量與該團空氣總質(zhì)量（水汽質(zhì)量加上干空氣質(zhì)量）的比值，稱比濕（q）6 6、水汽混合比、水汽混合比 一團濕空氣中，水汽質(zhì)量與干空氣質(zhì)量的比值稱水汽混合比（）7 7、露點、露點 在空氣中水汽含量不變，氣壓一定下，使空氣冷卻達(dá)到飽和時的溫度，稱露點溫度，簡稱露點（Td）。其單位與氣溫相同。露點的高低只與水汽含量有關(guān)，水汽越多，露點越高四、風(fēng)四、風(fēng)1 1、基本概念、基本概念 空氣的水平運動稱為風(fēng) 2 2、風(fēng)向、風(fēng)向 風(fēng)向是指風(fēng)的來向。地面風(fēng)向用16方位表示，高空風(fēng)向常用方位度數(shù)表示3、風(fēng)速 單位常用m/s、4、風(fēng)的符號 五、云量五、云量 云是懸浮在大氣中的小水滴、冰晶微?；蚨呋旌衔锏目梢娋酆象w，底部不接觸地面，具有一定的厚度。 云量是指云遮蔽天空視野的成數(shù)，將天空劃分為10分，被云所