農(nóng)業(yè)氣象學(xué)大氣

農(nóng)業(yè)氣象學(xué)大氣第1頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦第一章地球大氣第一節(jié)大氣的組成第二節(jié)大氣的鉛直結(jié)構(gòu)第三節(jié)氣象要素第四節(jié)大氣中的光、電、聲現(xiàn)象

牛牛文庫(kù)文檔分享第2頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦地球大氣（大氣）

包圍在地球周圍的一層深厚的氣體層。干潔大氣大氣水汽大氣雜質(zhì)

牛牛文庫(kù)文檔分享第3頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦第一節(jié)大氣的組成一干潔大氣二氮和氧三臭氧和二氧化碳四水汽和大氣雜質(zhì)

牛牛文庫(kù)文檔分享第4頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦一、干潔大氣干潔大氣：除水汽、大氣雜質(zhì)之外的大氣。實(shí)際大氣干潔大氣水汽大氣雜質(zhì)

干空氣：除水分之外的空氣。

氣體成分體積比（%）干潔大氣100氮78.08氧20.95氬0.93二氧化碳0.032臭氧0.00006

干潔大氣平均分子量28.966

密度1293

g/m3

（標(biāo)準(zhǔn)狀況：1

atm、0℃）

牛牛文庫(kù)文檔分享第5頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦氣體成分分子量體積比（%）

氮N228.013478.084主要成分1%

氧O231.998820.946

氬Ar39.9480.934

二氧化碳CO244.00990.033微量成分1ppm1%水汽

氖Ne20.18318.210-6

氦He4.0035.210-6

氪Kr83.801.110-6

甲烷CH416.041.21.710-6

氫H22.0160.510-6痕量成分1ppm

一氧化二氮N2O44.010.310-6

氙Xe131.300.110-6

一氧化碳CO28.010.110-6

臭氧O347.998105010-9

二氧化氮NO246.0014.510-9

二氧化硫SO264.060.033010-9

硫化氫H2S34.070.0060.610-9

氨NH317.030.11010-9

??????干潔大氣的組成

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實(shí)際大氣

N2、O2、Ar

CO2、Ne、He、Kr、H2O、CH4H2、N2O、Xe、CO、O3、NO2、SO2、H2S、NH3

大氣雜質(zhì)二、氮和氧

牛牛文庫(kù)文檔分享第7頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦三、臭氧和二氧化碳

1、臭氧O3

垂直分布1hPa

2

510205010020050010000100200

nb(1nb=10-6hPa)

0°40°80°1月4月7月10月

臭氧主要分布在10～50km高度（大氣臭氧層）臭氧最大濃度出現(xiàn)在20～30km高度

隨緯度增加，臭氧濃度增大；臭氧濃度春季偏高，秋季偏低。

牛牛文庫(kù)文檔分享第8頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦臭氧的產(chǎn)生

O2+h→2OO+O+M→O2+MO+O2+M→O3+M

N2O+h→N2+OO+O2+M→O3+MNO2+h→NO+OO+O2+M→O3+M臭氧的破壞

O3+h→O2+O

O3+O+M→2O2+MO3+H→HO2+OO3+OH→HO2+O2O3+HO2→2O2+OHO3+NO→NO2+O2

牛牛文庫(kù)文檔分享第9頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦臭氧的效應(yīng)平流層臭氧

吸收太陽(yáng)紫外輻射（0.2～0.35m）導(dǎo)致平流層逆溫，形成平流層地球生物圈的保護(hù)屏障

紫外線UV0.1～0.4m

紫外線A段UV-A0.32～0.4m

色素沉著作用紫外線B段UV-B0.29～0.32m

紅斑作用、皮膚癌、白內(nèi)障、免疫系統(tǒng)能力下降紫外線C段UV-C0.1～0.29m

對(duì)生物有強(qiáng)烈的殺傷作用

對(duì)流層臭氧溫室效應(yīng)氣體，吸收9.6m附近的地面輻射化學(xué)活性氣體，參與大氣污染物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過(guò)程臭氧濃度的增加會(huì)導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、酸雨、森林大面積死亡并危害人的呼吸系統(tǒng)

牛牛文庫(kù)文檔分享第10頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦人類活動(dòng)對(duì)平流層臭氧的影響

近20年來(lái)，全球平均臭氧濃度每10年大約減少3％南極和北極上空臭氧耗損嚴(yán)重青藏高原上空在夏季也出現(xiàn)了臭氧低值中心

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影響臭氧層的物質(zhì)化學(xué)物質(zhì)來(lái)源CFC-11（CFCl3）

CFC-12（CF2Cl2）用于火箭的燃料氣溶膠、制冷劑、發(fā)泡劑及溶劑CFC-22（CHClF2）制冷劑CFC-113（C2Cl3F3）溶劑

甲基氯仿（CH3CCl3）溶劑

四氯化碳（CCl4）生產(chǎn)CFC及糧食熏煙處理

哈龍1301（CF3BrF3）哈龍1211（CF2BrCl）滅火器

氧化氮（NOX）工業(yè)活動(dòng)副產(chǎn)品

二氧化碳（CO2）化石性燃料燃燒副產(chǎn)品

甲烷（CH4）農(nóng)業(yè)產(chǎn)品及采礦活動(dòng)的副產(chǎn)品

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氟氯碳化合物CFCS

氟里昂F-11（CFCl3）F-12（CCl2F2）

Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2

O+O3→2O2

氮氧化物NOX

一氧化氮NO二氧化氮NO2NO2+h→NO+ONO+O3→NO2+O2

O+O3→2O2

《維也納保護(hù)臭氧層公約》1985年

《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾協(xié)定書》1987年

《赫爾辛基宣言》1989年

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2、二氧化碳CO2

主要集中在20km以下年、日變化主要取決于綠色植物光合作用的強(qiáng)弱

一年中，冬春季濃度高，夏秋季濃度低一天中，清晨濃度高，午后濃度低二氧化碳的效應(yīng)

綠色植物光合作用的原料溫室氣體，產(chǎn)生溫室效應(yīng)

吸收地面紅外輻射（12.5～17m）

牛牛文庫(kù)文檔分享第14頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦太

陽(yáng)

輻

射地面輻射大氣輻射地面低層大氣溫室效應(yīng)

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大氣中的溫室氣體名稱目前濃度ppm估計(jì)年增長(zhǎng)率％CO23500.4O3（對(duì)流層）0.1～10-0.5O3（平流層）0.02～0.10～0.7CH41.71～2NO20.30.2CO0.120.2CFC110.23×10-35.0CFC120.4×10-35.0國(guó)家美國(guó)前蘇聯(lián)中國(guó)日本巴西百分比％18.413.58.45.63.8國(guó)家印度德國(guó)英國(guó)墨西哥意大利百分比％3.53.62.42.01.8溫室氣體排放量占世界前10位的國(guó)家

牛牛文庫(kù)文檔分享第16頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦溫室氣體濃度增加溫室效應(yīng)加強(qiáng)全球氣候變暖海岸線變化、氣候帶（溫度帶、降水帶）移動(dòng)等

近100年來(lái)，全球氣溫上升趨勢(shì)明顯，平均約上升0.6℃

牛牛文庫(kù)文檔分享第17頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦四、水汽和大氣雜質(zhì)

1、水汽H2O

全球平均氣柱內(nèi)的水汽總量為27kg/m2

分布：

隨高度增加而減少低緯多于高緯夏季多于冬季吸收地面紅外輻射（4～8.5m、＞19m）

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大氣中的水汽來(lái)自地球表面的蒸發(fā)及蒸騰約75％來(lái)自水體表面，25％來(lái)自陸面水分的相變

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2、大氣雜質(zhì)（大氣氣溶膠）

大氣氣溶膠：懸浮在大氣中的固態(tài)和液態(tài)粒子。

大氣氣溶膠的效應(yīng)：★作為水汽凝結(jié)核★吸收和散射太陽(yáng)、地面和大氣輻射★影響能見度和空氣質(zhì)量

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牛牛文庫(kù)文檔分享第22頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦第二節(jié)大氣的鉛直結(jié)構(gòu)一對(duì)流層二平流層三中間層四熱成層五散逸層六大氣上界

牛牛文庫(kù)文檔分享第23頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦大氣溫度大氣成分電離特性10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km8008555159040080散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層勻和層非勻和層中性層磁層電離層D層E層F層

牛牛文庫(kù)文檔分享第24頁(yè)/共51頁(yè)宇宙火箭極光人造衛(wèi)星氣象火箭流星探空氣球飛機(jī)積雨云珠穆朗瑪峰珠母云夜光云102030405060708090100200300400500600700800900100011001200高度km對(duì)流層平流層中間層熱成層散逸層磁層電離層中性層勻質(zhì)層非勻質(zhì)層220K290K溫度K270K190KD層E層F層

牛牛文庫(kù)文檔分享第25頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層分層依據(jù)：大氣溫度鉛直分布特征大氣鉛直運(yùn)動(dòng)狀況

牛牛文庫(kù)文檔分享第26頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦一、對(duì)流層

厚度：

低緯17～18km

中緯10～12km

高緯8～9km

夏季厚于冬季主要特征：★隨高度增加溫度降低

★對(duì)流、亂流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈

★天氣層

★氣象的要素水平分布不均勻10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800

85

5515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層

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對(duì)流層的分層6000m2000m0m對(duì)流層低云和霧云和降水高云急流(≥30m/s)等溫和逆溫（穩(wěn)定）對(duì)流層頂上層中層（摩擦層、行星邊界層）下層

牛牛文庫(kù)文檔分享第28頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦2000m0m自由大氣層摩擦層100m2m?？寺鼘覧kman近地層貼地層

牛牛文庫(kù)文檔分享第29頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦二、平流層主要特征：★隨高度增加下部溫度變化很小上部顯著升高

★平流

大氣臭氧層

O3吸收太陽(yáng)紫外輻射

珠母云(貝母云、珍珠云)10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800

855515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層

牛牛文庫(kù)文檔分享第30頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦三、中間層（高空對(duì)流層）主要特征：★隨高度增加溫度降低

★對(duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈夜光云10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層

牛牛文庫(kù)文檔分享第31頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦四、熱成層（熱層、暖層）主要特征：★隨高度增加溫度升高

★空氣處于高度電離狀態(tài)

N、O吸收太陽(yáng)紫外輻射（＜0.2m）極光10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層

牛牛文庫(kù)文檔分享第32頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦五、散逸層（外層）10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層

牛牛文庫(kù)文檔分享第33頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦六、大氣上界

極光出現(xiàn)的最大高度

1000～1200km

氣體密度

2000～3000km

地球磁層頂向日側(cè)30000～65000km

背日側(cè)6370000km10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對(duì)流層11001200

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牛牛文庫(kù)文檔分享第36頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦第三節(jié)氣象要素一氣象要素二天氣現(xiàn)象

牛牛文庫(kù)文檔分享第37頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦一、氣象要素

氣象要素：表示大氣狀態(tài)和特征的物理量和物理現(xiàn)象。主要包括：日照輻射溫度濕度氣壓風(fēng)云降水蒸發(fā)能見度天氣現(xiàn)象

牛牛文庫(kù)文檔分享第38頁(yè)/共51頁(yè)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)樊多琦二、天氣現(xiàn)象

天氣現(xiàn)象：大氣中或地面上產(chǎn)生的降水、水汽凝結(jié)凍結(jié)物(云除外)

干質(zhì)懸浮物和光、電現(xiàn)象，也包括一些風(fēng)的特征。名稱符號(hào)名稱符號(hào)名稱符號(hào)名稱符號(hào)雨陣性雨夾雪吹雪霾陣雨冰雹雪暴塵卷風(fēng)毛毛雨冰針龍卷雷暴雪霧積雪閃電陣雪輕霧結(jié)冰極光霰露沙塵暴大風(fēng)米雪霜揚(yáng)沙颮冰粒雨凇浮塵雨夾雪霧凇煙幕,∽∨＝≡SSS∞

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