航空氣象課件第二章地球大氣

1、Page 1中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院地球大氣地球大氣中國(guó)民航大學(xué)空管學(xué)院2022/3/12Page 2中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院地球表面的外層是多種氣體混合組成的空氣，受地球地球表面的外層是多種氣體混合組成的空氣，受地球重力作用，圍繞地球占有一定的空間，稱為地球大氣，簡(jiǎn)稱重力作用，圍繞地球占有一定的空間，稱為地球大氣，簡(jiǎn)稱大氣大氣 （AtmosphereAtmosphere）。）。大氣不停地運(yùn)動(dòng)，不斷地變化，呈現(xiàn)出各種各樣的大氣不停地運(yùn)動(dòng)，不斷地變化，呈現(xiàn)出各種各樣的天天氣氣 （WeatherWeather）現(xiàn)象。）現(xiàn)象。大氣的狀態(tài)用氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云、

2、降水、能大氣的狀態(tài)用氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云、降水、能見(jiàn)度等見(jiàn)度等氣象要素氣象要素 （Meteorological elementMeteorological element）表示。）表示。 地球大氣Page 3中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院 1 1、干潔空氣干潔空氣（Dry airDry air）2 2、水汽水汽（Water vaporWater vapor）大氣中唯一能發(fā)生相變的成分，來(lái)源于地面，含量變化。大氣中唯一能發(fā)生相變的成分，來(lái)源于地面，含量變化。容積計(jì)約占容積計(jì)約占0-5%0-5%。 3 3、氣溶膠粒子（大氣雜質(zhì)）氣溶膠粒子（大氣雜質(zhì)）（AerosolsAerosol

3、s）水汽凝結(jié)物水滴和冰晶，懸浮的固體煙粒、鹽粒、塵粒、水汽凝結(jié)物水滴和冰晶，懸浮的固體煙粒、鹽粒、塵粒、各種凝結(jié)核以及帶電離子等。各種凝結(jié)核以及帶電離子等。一、大氣成分Page 4中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院干潔空氣中對(duì)天氣影響較大的成分：干潔空氣中對(duì)天氣影響較大的成分：除臭氧外，各種成分的氣體均不能除臭氧外，各種成分的氣體均不能直接吸收太陽(yáng)輻射，大量的太陽(yáng)輻射可直接吸收太陽(yáng)輻射，大量的太陽(yáng)輻射可穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，使地面增溫。穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，使地面增溫。1、干潔空氣CO2CO2：吸收地面受熱后放出的長(zhǎng)波輻射，對(duì)地球具有：吸收地面受熱后放出的長(zhǎng)波輻射，對(duì)地球具有“溫室溫室效應(yīng)

4、效應(yīng)”（greenhouse effectgreenhouse effect）的作用。）的作用。O3O3：強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)紫外線輻射而使臭氧層增溫，改變大氣：強(qiáng)烈吸收太陽(yáng)紫外線輻射而使臭氧層增溫，改變大氣溫度的垂直分布，同時(shí)也使地球生物免受了過(guò)多紫外線溫度的垂直分布，同時(shí)也使地球生物免受了過(guò)多紫外線（ultravioletultraviolet）的照射。）的照射。Page 5中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院水汽對(duì)天氣的影響：水汽對(duì)天氣的影響：水汽相變產(chǎn)生云、霧、露、霜、雨、雪、雹等天氣現(xiàn)象。水汽相變產(chǎn)生云、霧、露、霜、雨、雪、雹等天氣現(xiàn)象。相變過(guò)程中放出或吸收熱量，影響地面和空氣的溫度。

5、相變過(guò)程中放出或吸收熱量，影響地面和空氣的溫度。水汽與氣溫及天氣變化關(guān)系密切：大氣運(yùn)動(dòng)中的水汽通水汽與氣溫及天氣變化關(guān)系密切：大氣運(yùn)動(dòng)中的水汽通過(guò)狀態(tài)變化傳輸熱量。過(guò)狀態(tài)變化傳輸熱量。2、水汽Page 6中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院水汽的分布：水汽的分布：大氣中的水汽含量隨高度的增加而逐漸減少：大氣中的水汽含量隨高度的增加而逐漸減少：在離地在離地1.51.52km2km高度上水汽含量約為地面的一半；高度上水汽含量約為地面的一半；5km5km高度上是地面的十分之一。高度上是地面的十分之一。水汽是成云致雨的物質(zhì)基礎(chǔ)，故大多數(shù)復(fù)雜天氣均出現(xiàn)水汽是成云致雨的物質(zhì)基礎(chǔ)，故大多數(shù)復(fù)雜天氣均出

6、現(xiàn)在中低空，高空晴朗。在中低空，高空晴朗。2、水汽Page 7中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院（1 1）定義）定義 大氣氣溶膠大氣氣溶膠(Aerosols)(Aerosols)：指懸浮在大氣中的固體和液體：指懸浮在大氣中的固體和液體粒子。粒子。（2 2）對(duì)天氣的影響：）對(duì)天氣的影響：Q在一定的天氣條件下，氣溶膠粒子常聚集在一起，形在一定的天氣條件下，氣溶膠粒子常聚集在一起，形成霾、風(fēng)沙浮塵等視程障礙現(xiàn)象，使大氣透明度變差；成霾、風(fēng)沙浮塵等視程障礙現(xiàn)象，使大氣透明度變差；Q吸收、散射和反射地面和太陽(yáng)輻射，影響大氣溫度；吸收、散射和反射地面和太陽(yáng)輻射，影響大氣溫度；Q固體雜質(zhì)可充當(dāng)水汽的

7、凝結(jié)核，在云、霧、降水等的固體雜質(zhì)可充當(dāng)水汽的凝結(jié)核，在云、霧、降水等的形成過(guò)程中起著重要的作用。形成過(guò)程中起著重要的作用。3、大氣氣溶膠3、大氣氣溶膠Page 8中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院二、大氣結(jié)構(gòu)Page 9中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院 = T Z T 采用攝氏溫標(biāo)采用攝氏溫標(biāo), Z 取取100 m 或或 1, 000 ft。1、大氣垂直分層的依據(jù)氣溫垂直遞減率氣溫垂直遞減率的定義Page 10中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院大氣層狀結(jié)構(gòu)：大氣層狀結(jié)構(gòu)：Q對(duì)流層對(duì)流層（TroposphereTroposphere）Q平流層平流層/同溫層同溫層（St

8、ratosphereStratosphere）Q中間層中間層（MesosphereMesosphere）Q暖層暖層/電離層電離層（ThermosphereThermosphere）Q散逸層散逸層（ExosphereExosphere）2、大氣垂直結(jié)構(gòu)Page 11中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院（1 1）對(duì)流層）對(duì)流層對(duì)流層對(duì)流層是緊貼地面的一層，它受地面的是緊貼地面的一層，它受地面的影響最大。影響最大。因?yàn)榈孛娓浇目諝馐軣嵘仙?，而位于上面的冷空氣下沉，因?yàn)榈孛娓浇目諝馐軣嵘仙?，而位于上面的冷空氣下沉，發(fā)生對(duì)流運(yùn)動(dòng)，故得名對(duì)流層。發(fā)生對(duì)流運(yùn)動(dòng)，故得名對(duì)流層。2、大氣垂直結(jié)構(gòu)Pag

9、e 12中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院對(duì)流層集中了約對(duì)流層集中了約75%75%的大氣質(zhì)量和的大氣質(zhì)量和90%90%以上的水汽。以上的水汽。對(duì)流層大氣熱量的直接來(lái)源主要是空氣吸收地面發(fā)出的長(zhǎng)對(duì)流層大氣熱量的直接來(lái)源主要是空氣吸收地面發(fā)出的長(zhǎng)波輻射，靠近地面的空氣受熱后熱量再向高處傳遞。波輻射，靠近地面的空氣受熱后熱量再向高處傳遞。對(duì)流層中，水汽和二氧化碳對(duì)大氣溫度變化的影響最大。對(duì)流層中，水汽和二氧化碳對(duì)大氣溫度變化的影響最大。對(duì)流層的厚度隨季節(jié)變化，夏季厚于冬季。對(duì)流層的厚度隨季節(jié)變化，夏季厚于冬季。對(duì)流層上界高度隨緯度變化。對(duì)流層上界高度隨緯度變化。（1）對(duì)流層Page 13中國(guó)

10、民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院在對(duì)流層的頂部，直到在對(duì)流層的頂部，直到5555公里的這一層，氣流運(yùn)動(dòng)相當(dāng)平衡，而公里的這一層，氣流運(yùn)動(dòng)相當(dāng)平衡，而且主要以水平運(yùn)動(dòng)為主，故稱為且主要以水平運(yùn)動(dòng)為主，故稱為平流層平流層。 平流層頂?shù)臍鈮杭s平流層頂?shù)臍鈮杭s1hPa1hPa。平流層下部溫度隨高度變化很小，平流。平流層下部溫度隨高度變化很小，平流層上部因?yàn)榇嬖诔粞鯇樱粞跷仗?yáng)紫外輻射使大氣溫度增加。層上部因?yàn)榇嬖诔粞鯇?，臭氧吸收太?yáng)紫外輻射使大氣溫度增加。（2）平流層Page 14中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院（2）平流層特點(diǎn)Q氣溫隨高度的升高而升高。氣溫隨高度的升高而升高。Q水

11、汽稀少。水汽稀少。Q水平風(fēng)速大：冬季極地有時(shí)出現(xiàn)水平風(fēng)速大：冬季極地有時(shí)出現(xiàn)8080米米/ /秒以上的強(qiáng)風(fēng)。秒以上的強(qiáng)風(fēng)。Q大氣層結(jié)穩(wěn)定，垂直運(yùn)動(dòng)收到抑制。大氣層結(jié)穩(wěn)定，垂直運(yùn)動(dòng)收到抑制。Q空氣阻力小，顛簸極少?？諝庾枇π?，顛簸極少。Q大氣密度小，對(duì)飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能有影響；天空黯淡。大氣密度小，對(duì)飛機(jī)的空氣動(dòng)力性能有影響；天空黯淡。Q高空主導(dǎo)環(huán)流：高空主導(dǎo)環(huán)流：夏季以極地為高壓中心的東風(fēng)環(huán)流夏季以極地為高壓中心的東風(fēng)環(huán)流中高緯度盛行東風(fēng)；中高緯度盛行東風(fēng)；冬季以極地為低壓中心中高緯度盛行西風(fēng)。冬季以極地為低壓中心中高緯度盛行西風(fēng)。Page 15中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院（3）

12、中間層有利于空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，故又稱之為高空對(duì)流層有利于空氣的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，故又稱之為高空對(duì)流層或上對(duì)流層。或上對(duì)流層。中間層頂部尚有水汽存在。中間層頂部尚有水汽存在。 Page 16中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院（4）暖層又叫電離層。氣溫高達(dá)又叫電離層。氣溫高達(dá)10001000以上。所以這一層叫做暖以上。所以這一層叫做暖層或者熱層。層或者熱層。 用于通訊目的。用于通訊目的。Page 17中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院（5）外逸層暖層頂以上的大氣統(tǒng)稱為外逸層，又叫外層。暖層頂以上的大氣統(tǒng)稱為外逸層，又叫外層。它是大氣的最高層，高度最高可達(dá)到它是大氣的最高層，高度最高可

13、達(dá)到30003000公里。公里。外逸層中溫度很高，空氣十分稀薄，受地球引力場(chǎng)的約外逸層中溫度很高，空氣十分稀薄，受地球引力場(chǎng)的約束很弱，一些高速運(yùn)動(dòng)著的空氣分子可以掙脫地球的引力和束很弱，一些高速運(yùn)動(dòng)著的空氣分子可以掙脫地球的引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空間。其它分子的阻力散逸到宇宙空間。Page 18中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院制定目的：出于比較飛機(jī)性能和設(shè)計(jì)大氣數(shù)據(jù)儀表的需要制定目的：出于比較飛機(jī)性能和設(shè)計(jì)大氣數(shù)據(jù)儀表的需要在設(shè)計(jì)飛行器、飛行器的設(shè)備和儀表時(shí)，在訂正飛行試在設(shè)計(jì)飛行器、飛行器的設(shè)備和儀表時(shí)，在訂正飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，都要以預(yù)先規(guī)定好的，隨高度固定分布的大驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)

14、，都要以預(yù)先規(guī)定好的，隨高度固定分布的大氣物理狀態(tài)為根據(jù)，這樣才能得到可以相互比較的儀表氣物理狀態(tài)為根據(jù)，這樣才能得到可以相互比較的儀表示度、飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)。示度、飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)和空氣動(dòng)力數(shù)據(jù)。三、標(biāo)準(zhǔn)大氣Q標(biāo)準(zhǔn)大氣是鉛直方向上，溫度、氣壓和密度按一種假定的規(guī)標(biāo)準(zhǔn)大氣是鉛直方向上，溫度、氣壓和密度按一種假定的規(guī)律分布的模式大氣，是根據(jù)實(shí)測(cè)資料，用簡(jiǎn)化方式近似的表示律分布的模式大氣，是根據(jù)實(shí)測(cè)資料，用簡(jiǎn)化方式近似的表示大氣溫度、壓力和密度的平均分布。大氣溫度、壓力和密度的平均分布。Page 19中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院由國(guó)際民航組織由國(guó)際民航組織(ICAO)(ICAO

15、)統(tǒng)一采用的統(tǒng)一采用的3030公里以下標(biāo)準(zhǔn)大氣的主要數(shù)據(jù)是：公里以下標(biāo)準(zhǔn)大氣的主要數(shù)據(jù)是：（1 1） 干潔大氣，垂直方向上成份（各種氣體的比例）不改變，平均干潔大氣，垂直方向上成份（各種氣體的比例）不改變，平均 分子量為分子量為28.964428.9644（以（以1212C C為標(biāo)準(zhǔn)）；為標(biāo)準(zhǔn)）；（2 2） 具有理想氣體的性質(zhì)；具有理想氣體的性質(zhì)；（3 3） 標(biāo)準(zhǔn)海平面的重力加速度為標(biāo)準(zhǔn)海平面的重力加速度為g g0 0=9.80665m/s=9.80665m/s2 2；（4 4） 在平均海平面上，氣溫為在平均海平面上，氣溫為T(mén) T0 0=15=15C=288.16 K C=288.16 K ；

16、 氣壓為氣壓為P P0 0=1013.25hPa(mb)=1013.25hPa(mb)或或760mmHg 760mmHg 或或1 1個(gè)大氣壓；個(gè)大氣壓； 空氣密度為空氣密度為0 0=1.225kg/m=1.225kg/m3 3；（5 5） 處于流體靜力平衡狀態(tài)；處于流體靜力平衡狀態(tài)；（6 6） 氣溫的垂直遞減率，在海拔氣溫的垂直遞減率，在海拔1111公里以下為公里以下為0.65/100m0.65/100m或或 1.98/1,000ft1.98/1,000ft，11112020公里為零公里為零 （即氣溫隨高度不變（即氣溫隨高度不變 -56.5 ) -56.5 ) ，20203030公里為公里為0

17、.1/100m0.1/100m。標(biāo)準(zhǔn)大氣主要常數(shù)Page 20中國(guó)民航大學(xué)中國(guó)民航大學(xué) 空管學(xué)院空管學(xué)院習(xí)題一、單選題：一、單選題：1 1、中緯度地區(qū)對(duì)流層上界的高度通常是（、中緯度地區(qū)對(duì)流層上界的高度通常是（ ） A A：8 - 9 8 - 9 千米千米 B B：10 - 12 10 - 12 千米千米 C C：15 - 17 15 - 17 千米千米 D D：17 - 18 17 - 18 千米千米 2 2、在標(biāo)準(zhǔn)大氣中飛機(jī)在空中測(cè)得的氣溫是、在標(biāo)準(zhǔn)大氣中飛機(jī)在空中測(cè)得的氣溫是-24-24，則飛機(jī)所在，則飛機(jī)所在高度是（高度是（ ）A A：30003000米米 B B：40004000米米 C C：6