中國(guó)地質(zhì)大學(xué)北京地球科學(xué)概論地球的外部圈層市公開課金獎(jiǎng)市賽課一等獎(jiǎng)?wù)n件

第二章地球外部圈層全球大氣環(huán)流第1頁主要內(nèi)容一、大氣圈（本章主要內(nèi)容）二、水圈（本章主要內(nèi)容）三、生物圈第2頁一、大氣圈大氣圈是因地球引力而聚集在地表周圍氣體圈層。大氣圈結(jié)構(gòu)從下向上可分為對(duì)流層、平流層、中間層、熱層和外逸層或散逸層第3頁一、大氣圈1.大氣圈結(jié)構(gòu)（1）對(duì)流層（1）對(duì)流層

大氣圈最下面一層，厚度隨緯度而異，赤道附近厚17~18km，兩極僅8~9km。特點(diǎn)：

①空氣強(qiáng)烈對(duì)流；②溫度隨高度增加而降低；③氣象要素（溫度、濕度、氣壓等）水平分布不均勻，形成復(fù)雜天氣現(xiàn)象；

④受人類活動(dòng)影響顯著。第4頁（2）平流層

從對(duì)流層頂至35~55km高空大氣層，氣流以水平方向運(yùn)動(dòng)為主。

①基本不含水汽和塵埃物質(zhì)，不存在對(duì)流層中各種天氣現(xiàn)象；②該層上部（30~55km）存在多層臭氧層；③下部溫度隨高度增加保持不變或略升高，但升至30km以上時(shí)，因?yàn)槌粞鯇游樟舜罅孔贤饩€，溫度升高。一、大氣圈1.大氣圈結(jié)構(gòu)（2）平流層第5頁（3）中間層自平流層頂至85km左右高空大氣層。①因?yàn)闆]有臭氧吸收太陽輻射紫外線，氣溫隨高度增大而快速下降，至中間層頂界氣溫降至-83℃~-113℃；②因?yàn)橄聼嵘侠?，再次出現(xiàn)空氣垂直運(yùn)動(dòng)；③頂部出現(xiàn)弱電離現(xiàn)象。一、大氣圈1.大氣圈結(jié)構(gòu)（3）中間層第6頁（4）暖層（電離層）

從中間層頂?shù)?00km高空大氣層。

①空氣很稀薄，質(zhì)量占大氣圈總質(zhì)量0.5%;②在太陽輻射和宇宙高能粒子作用下，溫度快速升高，再次出現(xiàn)溫度隨高度增加而升高現(xiàn)象，到500km高空處溫度高達(dá)1201℃；

③因?yàn)樽贤饩€和宇宙射線作用，氧、氦被分解成為原子，處于電離狀態(tài)，能反射不一樣波長(zhǎng)無線電波。一、大氣圈1.大氣圈結(jié)構(gòu)（4）暖層(電離層)第7頁（5）散逸層（外逸層）位于800km以上至~3000km高空。①大氣圈與星際空間過渡地帶；②空氣極為稀薄；③溫度隨高度增加而升高；④因離地球太遠(yuǎn)，地球引力作用弱，空氣粒子運(yùn)動(dòng)速度快，氣體質(zhì)點(diǎn)不停向星際空間擴(kuò)散。一、大氣圈1.大氣圈結(jié)構(gòu)（4）暖層(電離層)第8頁2.大氣運(yùn)動(dòng)（1）大氣運(yùn)動(dòng)動(dòng)力氣壓梯度力：可分解為水平氣壓梯度力和垂直氣壓梯度力，是大氣運(yùn)動(dòng)原動(dòng)力。地轉(zhuǎn)偏向力：由地球自轉(zhuǎn)和球面效應(yīng)引發(fā)，它使從低緯度向高緯度運(yùn)動(dòng)大氣向東偏轉(zhuǎn)，從高緯度向低緯度運(yùn)動(dòng)大氣向西偏轉(zhuǎn)。另外還有慣性離心力、摩擦力等。一、大氣圈2.大氣運(yùn)動(dòng)（1）大氣運(yùn)動(dòng)動(dòng)力第9頁（2）大氣環(huán)流——大范圍大氣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)低緯環(huán)流中緯環(huán)流高緯環(huán)流大氣環(huán)流模式圖之一一、大氣圈2.大氣運(yùn)動(dòng)（2）大氣環(huán)流第10頁一、大氣圈2.大氣運(yùn)動(dòng)（2）大氣環(huán)流大氣環(huán)流模式之二地球旋轉(zhuǎn)使大氣運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)（水流也要偏轉(zhuǎn)）。在北半球，南北向運(yùn)動(dòng)氣流向右偏轉(zhuǎn)，在南半球向左偏轉(zhuǎn)，這就是科利奧力效應(yīng)。注意：此模式中緯環(huán)流大氣運(yùn)動(dòng)方向與前一個(gè)模式有所不一樣。第11頁

①低緯環(huán)流赤道地表空氣受熱上升，在赤道地表形成“赤道低壓帶”；赤道上空形成高壓帶，分別向兩極運(yùn)動(dòng)；在地轉(zhuǎn)偏向力作用下向東偏轉(zhuǎn)，在緯度30°附近高空其運(yùn)動(dòng)方向與緯線基本平行，不能繼續(xù)向兩極運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)而向地面運(yùn)動(dòng)，在地面形成“副熱帶高壓帶”。一、大氣圈2.大氣運(yùn)動(dòng)（2）大氣環(huán)流①低緯環(huán)流第12頁②中緯環(huán)流與高緯環(huán)流兩極大氣冷卻收縮，形成“極地高壓帶”；在南緯與北緯60°附近形成一個(gè)相對(duì)“副極地低壓帶”；從極地高壓帶到副極地低壓帶之間形成“極地東風(fēng)帶”，從副熱帶高壓帶到副極地低壓帶之間形成“盛行西風(fēng)帶”；極地東風(fēng)與盛行行西風(fēng)在副極地低壓帶相遇時(shí)形成上升氣流，構(gòu)成中緯環(huán)流和高緯環(huán)流。一、大氣圈2.大氣運(yùn)動(dòng)（2）大氣環(huán)流②中緯環(huán)流與高緯環(huán)流第13頁3.大氣圈演化初始大氣圈包含CO2、N2和其它氣體，CO2可能高達(dá)20%一、大氣圈植物出現(xiàn)后，大氣成份開始改變，光合作用釋放O2開始在大氣中聚集當(dāng)代大氣圈主要由N2、O2和局部小量富集H2O、CO2及其它氣體組成。O2與CO2比率由植物與動(dòng)物維持恒定(0.03%)第14頁二、水圈1.水類型1.水類型按天然水所處環(huán)境可分為海水、陸地水和大氣水。（1）海水：水圈主要組成部分

①海水運(yùn)動(dòng)：波浪、潮汐、海流（洋流）和濁流幾個(gè)運(yùn)動(dòng)形式

波浪：水體呈波狀起伏運(yùn)動(dòng)方式。相當(dāng)于二分之一波長(zhǎng)深度是波浪作用折下限深度。印度洋海嘯

潮汐：全球性海水周期性漲落現(xiàn)象，是在引潮力作用下形成。第15頁二、水圈1.水類型（1）海水①海水運(yùn)動(dòng)波浪模型及相關(guān)術(shù)語波長(zhǎng)波長(zhǎng)遞減波高增加波高波峰波谷浪擊帶浪基面浪基面深度=波長(zhǎng)二分之一第16頁12月26日印度洋海嘯泰國(guó)普吉島海嘯過后情景這次由蘇門答臘島西北部8級(jí)地震引發(fā)海嘯使印度洋沿岸30萬人罹難第17頁二、水圈1.水類型（1）海水①海水運(yùn)動(dòng)海流（洋流）：大洋中沿一定方向有規(guī)律移動(dòng)海水，分表層洋流和深層洋流。表層洋流主要由信風(fēng)和海水密度差異引發(fā)，方向以水平為主，又可分為暖流和寒流；深層洋流主要由海水溫度和鹽度差異引發(fā)，方向現(xiàn)有水平運(yùn)動(dòng)，也有垂直運(yùn)動(dòng)。第18頁全球主要洋流第19頁二、水圈1.水類型（1）海水①海水運(yùn)動(dòng)濁流向大陸坡下運(yùn)動(dòng)，剝蝕大陸邊緣，擴(kuò)大海底峽谷，形成海底扇和濁積巖，濁積巖中發(fā)育粒序?qū)永頋崃鳎汉Ｑ笾休d有大量懸浮物質(zhì)高密度水下重力流，普通形成于大陸架外緣、大陸斜坡上部或河口三角洲前緣等處。深海扇粒序?qū)訚崃鞒练e模型濁積物第20頁二、水圈1.水類型（2）陸地水①地面流水（2）陸地水：主要包含地面流水、地下水、湖泊、沼澤與冰川等。

①地面流水：沿陸地表面流動(dòng)水體（河流、洪流等）。地面流水水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式：層流和紊流。

層流是水質(zhì)點(diǎn)相互平行而不相混合水流，在地面流水中比較少見；紊流是水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和方向隨時(shí)發(fā)生改變水流，是地面流水主要運(yùn)動(dòng)方式。第21頁二、水圈1.水類型（2）陸地水①地面流水自然界河流因?yàn)槭艿讲黄秸哟灿绊懀饰闪鞣绞搅鲃?dòng)層流紊流實(shí)際河流第22頁二、水圈1.水類型（2）陸地水②地下水②地下水：埋藏在地表以下巖石和渙散堆積物空隙中水體，往往含有復(fù)雜化學(xué)成份。依據(jù)運(yùn)動(dòng)特征和埋藏條件可分為包氣帶水、潛水和承壓水三種基本類型。包氣帶水：在巖石中空隙未被地下水充滿情況下，埋藏在包氣帶水中地下水。第23頁二、水圈1.水類型（2）陸地水②地下水地下水垂直分層土壤風(fēng)化基巖孔隙基巖(砂巖)潛水面飽和帶不飽和帶第24頁二、水圈1.水類型（2）陸地水②地下水潛水：埋藏在地表以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層以上、含有自由表面重力水，也稱飽水帶水，其自由表面稱潛水面。承壓水：埋藏在兩個(gè)穩(wěn)定隔水層之間透水層內(nèi)地下水，又稱層間水。第25頁二、水圈1.水類型（2）陸地水②地下水承壓水示意圖潛水面不透水巖石自噴井飽和帶不透水巖石蓄水層第26頁二、水圈1.水類型（2）陸地水③湖泊與沼澤③湖泊與沼澤湖泊：是陸地上較大集水洼地。湖水主要來自大氣降水、地面流水和地下水，其次是冰川融水和殘留海水。湖水經(jīng)過蒸發(fā)、下滲和流泄等方式不停消耗。有出口流泄湖稱為泄水湖，無出口湖稱為不泄水湖。湖水化學(xué)成份主要與湖水起源及自然地理?xiàng)l件相關(guān)。沼澤：陸地上潮濕積水、喜濕植物大量生長(zhǎng)并有泥炭堆積地方。第27頁小型湖泊第28頁小型沼澤第29頁二、水圈1.水類型（2）陸地水④冰川④冰川冰川：是由積雪形成、并能運(yùn)動(dòng)冰體，它是陸地上以固體形式存在水。現(xiàn)在陸地上冰川主要集中在地球兩極和高山地域。雪花轉(zhuǎn)變成冰川冰過程雪花粒狀雪積雪冰川冰第30頁二、水圈1.水類型（2）陸地水④冰川陸地表面冰川可分為大陸冰川和山岳冰川。大陸冰川：分布在高緯度和極地地域冰川，又稱冰盾或冰蓋。特點(diǎn)：雪線位置低，分布面積大，冰層厚，流動(dòng)速度稍快。如格陵蘭島冰川。山岳冰川：分布于高山地帶冰川。特點(diǎn)：雪線位置高，規(guī)模小，冰層薄，受地形控制，呈線狀分布。第31頁二、水圈1.水類型（2）陸地水④冰川冰川第32頁二、水圈1.水類型（3）大氣水（3）大氣水大氣水：存在于大氣圈中水，以氣態(tài)形式存在，絕大部分分布于大氣圈平流層中。大氣水主要起源于海水和陸地水蒸發(fā)、植物葉面蒸騰作用以及火山活動(dòng)。慣用濕度來表示大氣中水含量。相對(duì)濕度是空氣實(shí)際水汽壓與當(dāng)初同溫度下飽和水汽壓百分比，絕對(duì)濕度是指一定量空氣中水汽質(zhì)量與該定量空氣體積之比。第33頁二、水圈2.水圈循環(huán)2.水圈循環(huán)水在自然原因和人為原因影響下處于不停運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)換之中，這就是水圈循環(huán)。滲透沉淀沉淀第34頁三、生物圈地球表層由生物及其生活活動(dòng)地帶所組成連續(xù)圈層，是地球上全部生物及其生存環(huán)境總稱