大氣圈與氣候系統(tǒng)

1、大氣圈與氣候系統(tǒng)定常部分 可變 成分成云致雨的必要條件成云致雨的必要條件主要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽固體雜質(zhì)固體雜質(zhì)生物體的基本成分生物體的基本成分維持生物活動(dòng)的必要物質(zhì)維持生物活動(dòng)的必要物質(zhì)植物光合作用的原料；對(duì)地面保溫植物光合作用的原料；對(duì)地面保溫吸收紫外線，使地球上的生吸收紫外線，使地球上的生物免遭過量紫外線的傷害物免遭過量紫外線的傷害成云致雨的必要條件成云致雨的必要條件大氣組成大氣組成主主 要要 作作 用用干干潔潔空空氣氣O3氮氮氧氧CO2大氣各成分的作用對(duì)地面保對(duì)地面保溫溫v 低層大氣中的低層大氣中的O O3 3主要來源于閃電。閃電不經(jīng)常主要來源于閃電。閃電不經(jīng)常發(fā)生，

2、所以低層發(fā)生，所以低層O O3 3含量極少，而且不穩(wěn)定。高空的含量極少，而且不穩(wěn)定。高空的O O3 3是由太陽(yáng)紫外線作用形成的，所以含量比低層大是由太陽(yáng)紫外線作用形成的，所以含量比低層大氣多，并在氣多，并在2025km2025km的高空達(dá)到極大值。的高空達(dá)到極大值。O O3 3能強(qiáng)烈能強(qiáng)烈地吸收太陽(yáng)紫外線，對(duì)大氣有增溫作用，并在高空地吸收太陽(yáng)紫外線，對(duì)大氣有增溫作用，并在高空形成一個(gè)暖區(qū)。大量紫外線在高空被吸收，使地面形成一個(gè)暖區(qū)。大量紫外線在高空被吸收，使地面上的生物免受危害。穿透大氣層到達(dá)地表的少量紫上的生物免受危害。穿透大氣層到達(dá)地表的少量紫外線，對(duì)人類和大部分生物則是有益的。外線，對(duì)人

3、類和大部分生物則是有益的。 O O3 3層的破層的破壞可能引起一系列的不利于人類的氣候生物效應(yīng)。壞可能引起一系列的不利于人類的氣候生物效應(yīng)。大氣臭氧的季節(jié)變化和緯度分布 大氣臭氧濃度隨高度的變化 v 懸浮在大氣中的固體雜質(zhì)主要有煙粒、塵埃、鹽粒等，它們的半徑一般為10-210-8cm，多集中于低層大氣中。v 由于自然或人為的原因，導(dǎo)致空氣中有害物質(zhì)的濃度超過一定限度，維持一定的時(shí)間，直接或間接地對(duì)人類正常生活、動(dòng)植物正常生長(zhǎng)，以及對(duì)氣候和各類物品、材料造成危害的現(xiàn)象，稱為大氣污染。v 懸浮在大氣中的固體雜質(zhì)主要有煙粒、塵埃、鹽粒等，它們的半徑一般為10-210-8cm，多集中于低層大氣中。v

4、由于自然或人為的原因，導(dǎo)致空氣中有害物質(zhì)的濃度超過一定限度，維持一定的時(shí)間，直接或間接地對(duì)人類正常生活、動(dòng)植物正常生長(zhǎng)，以及對(duì)氣候和各類物品、材料造成危害的現(xiàn)象，稱為大氣污染。v 大氣高度雖然不易確定，大氣質(zhì)量卻可以從理論上求得。假定大氣是均勻的，則大氣的高度約為8000m，則單位面積大氣柱的質(zhì)量為：1013.3g/m2，那么整個(gè)地球大氣的總質(zhì)量為5.141018kg。v 大氣壓v通常所說的氣壓是指單位水平面所承受的大氣層的壓力,它的數(shù)值相當(dāng)于單位水平面上垂直空氣柱的重量。 v 氣壓測(cè)量單位是帕（斯米），符號(hào)Pa，當(dāng)選定溫度為0，緯度為45的海平面時(shí)，氣壓為1013.25百帕（hPa），稱為一

5、個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。大氣壓變化的正常范圍是9801050hPa。氣壓日變化、年變化v氣壓日變化其特點(diǎn)是一天中有一個(gè)最高值和一個(gè)次高值；一個(gè)最低值和一個(gè)次低值。v氣壓年變化受緯度、季節(jié)、海陸和海拔等地理因素的影響，有大陸型和海洋型。v氣壓隨高度的增加而降低的快慢程度不同。氣壓隨高度的變化與氣溫和氣壓條件有關(guān)0102030km5001000氣壓隨高度的分布?xì)鈮弘S高度的分布等壓線、等壓面v氣壓的分布形勢(shì)通常是用等壓線與等壓面來表示的。v 按照從地面到高空，大氣的成分、密度、溫度等物理性質(zhì)的明顯變化。世界氣象組織根據(jù)氣溫的垂直分布，將大氣分為對(duì)流層、平流層、中間層、暖層和散逸層。 對(duì)流層特點(diǎn)v（3）其他層v

6、 太陽(yáng)輻射穿過大氣層后才到達(dá)地面。大氣對(duì)太陽(yáng)輻射有吸收、散射和反射作用、使到達(dá)地面的輻射通量密度減小，而且光譜組成也發(fā)生變化。 二、大氣的受熱過程大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的選擇性吸收v大氣中的臭氧和氧原子主要吸收波長(zhǎng)較短的紫外線；v水汽和二氧化碳主要吸收波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線；v能量最強(qiáng)的可見光部分很少被吸收，絕大部分可以透過大氣射到地面。（2）反射作用：）反射作用：影響因素：影響因素：云層云層塵埃塵埃越厚越厚越多越多反射越強(qiáng)反射越強(qiáng)（3）散射作用波長(zhǎng)越短越容易被散射波長(zhǎng)越短越容易被散射,散散射的都是波長(zhǎng)比較短的光射的都是波長(zhǎng)比較短的光影響因素：影響因素：空氣分子和微小塵?？諝夥肿雍臀⑿m埃大氣上界大氣上界地

7、地 面面太太陽(yáng)陽(yáng)輻輻射射地地面面吸吸收收大氣吸收大氣吸收 、 反射反射、散射散射等削弱等削弱作用作用地面增溫地面增溫地地面面輻輻射射大氣大氣吸收吸收射向宇宙空射向宇宙空 間間射向宇宙空射向宇宙空 間間大大氣氣輻輻射射射向地面射向地面大氣的受熱過程及大氣的受熱過程及大氣對(duì)地面的保溫作用大氣對(duì)地面的保溫作用“太陽(yáng)暖地面太陽(yáng)暖地面”“地面暖大氣地面暖大氣”“大氣還地面大氣還地面”大大氣氣增增溫溫云多云多 水氣多水氣多 大氣逆輻射強(qiáng)大氣逆輻射強(qiáng)加強(qiáng)大氣逆輻射加強(qiáng)大氣逆輻射 5、到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射、到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射 5、到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射、到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射 5、到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射、到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射

8、 下墊面下墊面 反射率（反射率（% %）下墊面下墊面 反射率（反射率（% %）耕地耕地 1414綠草地綠草地 20262026沙地（濕）沙地（濕） 1010干草地干草地 3030沙地（干）沙地（干） 2020熱帶雨林熱帶雨林 1515粘土粘土 2020混交林混交林 1818深色土深色土 10151015新雪新雪 84-9584-95淺色土淺色土 22322232陳雪陳雪 46604660（二）大氣能量及其保溫效應(yīng)v大氣獲得能量的具體結(jié)構(gòu)為：v1、對(duì)太陽(yáng)輻射的直接吸收v2、對(duì)地面輻射的吸收v3、潛熱輸送v4、感熱輸送大氣中吸收太陽(yáng)輻射的物質(zhì)主要是臭氧、水汽和液態(tài)水（云），占大氣體積的99%以上的

9、氮和氧對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收微弱。大氣能量及其保溫效應(yīng)地表吸收了到達(dá)大氣上界太陽(yáng)輻射能的50%，變成熱能，溫度升高，而后再以大于3m 的長(zhǎng)波（紅外）向外輻射。大氣能量及其保溫效應(yīng)大氣能量及其保溫效應(yīng)海面和陸面的水分蒸發(fā)使地面熱量得以輸送到大氣中。一方面水汽凝結(jié)成雨滴或雪時(shí)，放出潛熱給空氣；另一方面雨滴和雪降到地面不久又被蒸發(fā)，這個(gè)過程交替進(jìn)行。潛熱輸送年總量，大陸表面平均為1130MJ/m2，大洋表面約為3430MJ/m2，即洋面是陸面的3倍。全球表面平均潛熱輸送約為2760 MJ/m2，占輻射平衡的84%，可見，地氣間的能量交換主要是通過潛熱輸送完成的。換言之，大氣靠水汽凝結(jié)釋放潛熱而得到的能量最

10、多。大氣能量及其保溫效應(yīng)陸面、水面溫度與低層大氣溫度并不相等，因此地表和大氣間便由感熱交換而產(chǎn)生能量輸送。把地面和對(duì)流層大氣視為一個(gè)統(tǒng)一體，稱地氣系統(tǒng)。其在一定的時(shí)間內(nèi)輻射能收入與支出的差，稱地氣系統(tǒng)凈輻射（輻射差額或輻射平衡）輻射平衡圖解3 3 云吸收云吸收15 15 分子塵粒吸收分子塵粒吸收散射反射散射反射5云反射云反射21陸地和海洋陸地和海洋地面吸收地面吸收 5050總總吸吸收收6868總總反反射射3232太太 陽(yáng)陽(yáng) 輻輻 射射6060向空間的向空間的輻射輻射大大 氣氣凈長(zhǎng)波獲得凈長(zhǎng)波獲得 13 13 向空間的直接損失向空間的直接損失8 8地面輻射地面輻射98989090大氣吸收大氣吸收

11、逆輻射逆輻射7777能量的獲得能量的獲得4747總放出的輻射總放出的輻射137137直接的太直接的太陽(yáng)能吸收陽(yáng)能吸收1818吸收吸收凈支出的輻射凈支出的輻射 2121作為熱的支出作為熱的支出2929潛熱潛熱2020感熱感熱9 9向空間的總輻射向空間的總輻射 6868地面長(zhǎng)波輻射地面長(zhǎng)波輻射v 氣溫的水平分布通常用等溫線來表示。等溫線就是將氣溫相同的地點(diǎn)連結(jié)起來的曲線。等溫線愈密，表示氣溫水平變化愈大；否則，反之。封閉的等溫線表示存在溫暖或寒冷的中心。 氣溫的水平分布狀況與地理緯度、海陸分布、大氣環(huán)流、地形起伏、洋流等因素有密切關(guān)系。1.1.等等 溫溫 線線世界世界1 1月海平面氣溫（攝氏度）的

12、分布月海平面氣溫（攝氏度）的分布世界世界7 7月海平面氣溫（攝氏度）的分布月海平面氣溫（攝氏度）的分布v1）氣溫隨緯度增高而遞減：北半球1月（冬季）等溫線比7月（夏季）密集，說明北半球冬季南北溫度差大于夏季，南半球相反。v2 ）冬季北半球等溫線在大陸凸向赤道，海洋凸向極地：反映同一緯度上，陸地冷于海洋，夏季相反。南半球因陸地面積小，海洋面積大，因此等溫線相對(duì)比較平直。遇到陸地的地方也發(fā)生類似北半球的彎曲情況。v3 ）最高溫度不是出現(xiàn)在赤道上，冬季5-10N處，夏季20N左右：這一帶冬夏月平均氣溫均高于24，稱熱赤道。 2、氣溫水平分布的特點(diǎn)2、氣溫水平分布的特點(diǎn)v4 ）大陸中緯度西岸氣溫比同緯度東岸高：太平洋和大西洋北部，冬季大陸沿岸，等溫線急劇向北極凸，反映黑潮暖流、阿流申暖流、墨西哥灣流的巨大增溫作用。使1月份0等溫線，在大西洋的北部伸展到70