大氣的基本特征課件

氣象學與氣候學

MeteorologyandClimatology主講人：喬曉景

E-mail:qiaoxj7030@2013.10氣象學與氣候學

MeteorologyandClimat21.大氣的一般特性大氣的組成成分大氣的結構

大氣中主要的氣象要素21.大氣的一般特性大氣的組成成分

大氣圈大氣是指包圍在地球外面的空氣層。大氣圈是指因地球的引力而聚集在地表周圍的氣體圈層。大氣圈無色無味，那么它是否真的存在呢？大氣圈存在的主要證據或現(xiàn)象大氣圈大氣是指包圍在地球外面的空氣層。大氣圈存在的主要證據

有大氣圈的googleearth沒有大氣圈的googleearth有大氣圈的googleearth沒有大氣圈的ga.藍色的天空

這是由于大氣中的一些非常細小物質成分，如氣體、粉塵等非球形微粒，它們的直徑較陽光的波長小得多，因此，藍色的散射量較之于其他任何一種顏色能更多地被選擇散射。這種散射稱瑞利散射。a.藍色的天空

這是由于大氣中的一些非常細小物質成分b.白云

如果形成散射的粒子的形狀是球形的，而且其直徑并不比陽光的波長小，所有的波長都是平均地被散射的，這種散射稱邁耶散射。因此，云是白色的。c.風

有風就說明有物質的存在，因為風是由于大氣不同部位的壓力差別造成的。如果在真空中就不會有風了。b.白云

如果形成散射的粒子的形狀是球形的，而且其直d.流星

流星就是隕石穿過大氣層時，由于其速度太快，與大氣摩擦產生熱使隕石燃燒起來。

否則我們的地球也與月球一樣“千瘡百孔”。

d.流星

沒有大氣保護的月球表面沒有大氣保護的月球表面神州飛船返回艙返回艙著地后表面留下了與大氣摩擦、燒蝕的痕跡神州飛船返回艙返回艙著地后表面留下了與大氣摩擦、燒蝕的痕跡大氣的組成

干空氣——氮、氧、氬、其他微量氣體

水汽——來自江河湖海及各種潮濕物體的蒸發(fā)

氣溶膠——各種固體或液體微粒

空氣污染物——一氧化碳、二氧化硫、硫化氫等污染氣體

大氣的組成干空氣——氮、氧、氬、其他微量氣體干空氣的主要成分：

O2、N2

、CO2

、O3

O2的作用

（1）用于呼吸作用維持生命，新陳代謝

（2）有機物燃燒、腐化、分解（3）植物光合釋放氧氣

N2的作用

（1）沖淡氧氣，控制氧化速率（2）固氮，植物養(yǎng)料

CO2的來源及作用

來源：有機物燃燒，腐爛和生物呼吸

作用：溫室氣體，植物光合作用原料干空氣的主要成分：O3的來源

來源：高空臭氧、低空臭氧氧分子光解作用為氧原子,再化學反應與另外的氧分子結合O2→O+O2→O3

臭氧的形成過程在大氣層中主要由太陽紫外輻射來完成，少量是由于有機物的氧化、雷電和火山噴發(fā)等而產生的。

O3層的破壞：主要為CFC

氯氟烴的英文名稱Chloro-fluoron-carbon臭氧層空洞南極上空的臭氧層空洞是指每年的8月下旬至10月上旬，在20～25公里高度的南極大陸上空，臭氧總量開始減少并出現(xiàn)空洞,10月初空洞面積最大，可達2,000多萬公里，覆蓋了整個南極大陸及南美洲南端的上空；11月份臭氧濃度才重新增加，臭氧層空洞也逐漸消失。O3的來源

來源：高空臭氧、低空臭氧

由三個氧原子組成，平均含量為0.01—0.1ppm，大部分集中在10~30km的平流層，對流層臭氧僅占10%。臭氧在地球大氣化學中起著非常重要的作用，臭氧通過吸收太陽輻射維護地球的能量平衡和生態(tài)平衡。臭氧—O3(Ozone)

由三個氧原子組成，平均含量為0.01—0.1水汽的來源：蒸發(fā)和蒸騰作用水汽的時空分布：地面＞高空，熱帶＞極地，海洋＞沙漠，夏季＞冬季水汽的作用：云和降水的源泉影響地面、空氣溫度及大氣垂直運動水汽水汽海洋湖蒸發(fā)水汽輸送地表徑流地下徑流降水降水蒸發(fā)植物蒸騰下滲大氣中的水分循環(huán)海洋湖蒸發(fā)水汽輸送地表徑流地下徑流降水降水蒸發(fā)植物蒸騰下滲大定義：空氣中懸浮的固態(tài)或液態(tài)顆粒的總稱，能在空氣中滯留至少幾個小時。

尺度：10-3—102μm

數密度：102—106個/cm3城市＞農村，陸地＞海洋，冬季＞夏季

作用：形成云、霧，降水條件改變輻射平衡造成大氣污染，能見度降低造成光學現(xiàn)象氣溶膠（Aerosols）定義：空氣中懸浮的固態(tài)或液態(tài)顆粒的總稱，能在空氣中滯留至來源：自然源和人為源海水濺沫來源：自然源和人為源海水濺沫18固態(tài)微粒

液態(tài)微粒氣溶膠(Aerosols)18固態(tài)微粒

液態(tài)微粒氣溶膠(Aerosols)19火山灰19火山灰氣溶膠對氣候的影響：氣溶膠粒子會吸收和反射太陽輻射，減少紫外線通過，使到達地面的太陽輻射大大減弱，導致地面溫度降低。大氣中氣溶膠粒子增加，增多了凝結核，使云量、降水量、霧的頻率增多，對地表亦起冷卻作用（陽傘效應）氣溶膠放大照片氣溶膠對氣候的影響：氣溶膠放大照片大氣的結構大氣層高度（大氣的上界）的確定⑵密度上界——2000-3000千米⑴物理上界——極光----1200千米大氣的結構大氣層高度（大氣的上界）的確定⑵密度上界——20大氣的垂直結構根據垂直方向上大氣溫度變化、運動狀態(tài)、密度及成分的變化等，將大氣分為：對流層、平流層、中間層、熱層、外層大氣的垂直結構根據垂直方向上大氣溫度變化、運動狀態(tài)、密度及成大氣的垂直結構大氣的垂直結構大氣的基本特征ppt課件大氣的基本特征ppt課件氣溫濕度在垂直方向上的分布大氣的垂直分層的依據大氣中的擾動程度不同程度上的電離現(xiàn)象大氣的結構

氣溫濕度在垂直方向上的分布大氣的垂直分層的依據大氣中的擾動程南京農業(yè)大學樊多琦對流層

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

★對流、亂流運動強烈

★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流層對流層10020304050607080南京農業(yè)大學樊多琦

對流層的分層6000m2000m0m對流層低云和霧云和降水高云急流(≥30m/s)等溫和逆溫（穩(wěn)定）對流層頂上層中層（摩擦層、行星邊界層）下層對流層的分層6000m2000m0m對低云和霧云和降南京農業(yè)大學樊多琦2000m0m自由大氣層摩擦層100m2m?？寺鼘覧kman近地層貼地層2000m0m自摩100m2m埃克曼層近地層貼地層南京農業(yè)大學樊多琦平流層

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流層平流層10020304050607080南京農業(yè)大學樊多琦中間層（高空對流層）

主要特征：★隨高度增加

溫度降低

★對流運動強烈夜光云10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對流層中間層（高空對流層）100203040506南京農業(yè)大學樊多琦熱成層（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吸收太陽紫外輻射（＜0.2m）

極光10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對流層熱成層（熱層、暖層）100203040506南京農業(yè)大學樊多琦散逸層（外層）10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對流層散逸層（外層）10020304050607南京農業(yè)大學樊多琦大氣上界

極光出現(xiàn)的最大高度

1000～1200km

氣體密度

2000～3000km

10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸層熱成層中間層平流層對流層11001200大氣上界1002030405060708大氣中主要氣象要素氣溫氣壓濕度風向、風速云量降水量能見度大氣中主要氣象要素氣溫氣象觀測場布置圖百葉箱（測氣溫）雨量計（測雨量）風速儀（測風速、風向）氣象觀測場布置圖百葉箱（測氣溫）雨量計風速儀氣溫1.定義：表示大氣冷熱程度的物理量2.單位：

攝氏度（℃）溫標，以氣壓為1013.3hpa或者相當于760mmhg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攝氏度。

絕對溫標，以K表示，這種溫標中一度的間隔與攝氏度相同，其零度稱為“絕對零度”，規(guī)定為等于攝氏—273.15℃。因此水的冰點為273.15K，沸點為373.15K。3.單位換算：T=t+273.15大氣中的溫度一般以百葉箱中干球溫度為代表。氣溫氣溫的觀測儀器與方法氣溫的觀測儀器與方法1、定義：單位面積上所承受到的整個空氣柱的質量，即大氣的壓力。實質：氣壓的大小決定于整個空氣柱質量的多少2、單位：mmHg、mb、pa、hpa3、標準大氣壓：在緯度為45°的海平面上，溫度為0℃時，所測得的水銀柱高高為760mm的大氣壓強，為一個標準大氣壓（1013.25mb）。4、測量儀器：定槽式水銀氣壓表、動槽式水銀氣壓表、自記氣壓計、空盒水銀氣壓表。

精確的氣壓值是用水銀氣壓表來測量的。氣壓1、定義：單位面積上所承受到的整個空氣柱的質量，即大氣的壓力測氣壓儀器水銀氣壓表氣壓計空盒氣壓表測氣壓儀器水銀氣壓表氣壓計空盒氣壓表

定義：表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。意義：大氣濕度狀況直接影響了云、霧、降水等天氣現(xiàn)象的形成。水汽壓(e)及飽和水汽壓(E)

相對溫度（f）飽和差（d）比濕（q）水汽混合比（γ）露點（Td）濕度表示方法濕度定義：表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。水汽測濕度的儀器測濕度的儀器

降水是指從天空降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水，包括雨、毛毛雨、雪、雨夾雪、霰、冰粒和冰雹等。降水量指降水落至地面后（固態(tài)降水則需經融化后），未經蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上積聚的深度，降水量以毫米（mm）為單位。在高緯度地區(qū)冬季降雪多，還需測量雪深和雪壓。雪深是從積雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm）為單位。當雪深超過5cm時，則需觀測雪壓。雪壓是單位面積上的積雪重量，以g/cm2為單位。降水量是表征某地氣候干濕狀態(tài)的重要要素，雪深和雪壓還反映當地的寒冷程度。降水降水是指從天空降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水，包括雨、毛降水單位：mm測定:雨量計等級:降水強度及持續(xù)時間（暴雨:P>50mm）影響因素：緯度位置、海陸位置、地形狀況分布規(guī)律：總體從赤道向兩極遞減降水單位：mm

雨量器

內徑20cm口徑。分辨率0.1mm。兩段制觀測，即每日8時及20時各觀測一次。雨季增加觀測段次。每日8時至次日8時降水量為當日降水量器測法、雷達探測、衛(wèi)星云圖估算雨量器內徑20cm口徑。分辨率0.1m

自記雨量計

承雨器將雨量導入浮子室，浮子隨注入的雨水增加而上升，帶動自記筆在附有時鐘的轉筒上的記錄紙上連續(xù)記錄隨時間累積增加的雨量。當累積雨量達10mm時，自行進行虹吸，使自記筆立即垂直下落到記錄紙上縱坐標的零點，以后又開始記錄自記雨量計承雨器將雨量導入浮子室，浮子

空氣的水平運動稱為風。風是一個表示氣流運動的物理量。它有大?。L速），又有方向（風向），是一個向量。風向是指風的來向。地面風向用16方位表示；高空風向常用方位度數表示，即以0°（或360°）表示正北，90°表示正東，180°表示正南，270°表示正西。在16方位中，每相鄰方位間的角差為22.5°。風速單位常用m/s、knot（海里/小時，又稱“節(jié)”，）和km/h表示，其換算關系如下

1m/s=3.6km/h1knot=1.852km/h1km/h=0.28m/s1knot=1/2m/s風空氣的水平運動稱為風。風是一個表示氣流運動的物理風向方位圖風向方位圖風向玫瑰圖（某個地方多年平均統(tǒng)計狀態(tài)下的風向的示意圖）工業(yè)企業(yè)布局、城市功能區(qū)合理規(guī)劃、氣象資料統(tǒng)計風向玫瑰圖（某個地方多年平均統(tǒng)計狀態(tài)下的風向的示意圖）工業(yè)企在地面天氣圖上，用下列圖示來表示風，風尾長劃風速為4米/秒，即風力為2級，短劃風速為2米/秒。一個風旗，表示風力為8級。風尾和風旗均放在風桿的左側。西南風5級東南風12級天氣圖上風的表示方法在地面天氣圖上，用下列圖示來表示風，風尾長劃風速為4大氣的基本特征ppt課件輕便三杯風向風速儀

功能：輕便三杯風向風速表用于測量風向和一分鐘時間內的平均風速。組成：由風向儀、風速、手柄三部分組成。風向儀：包括風向指針、方位盤、制動小套管部件。

輕便三杯風向風速儀功能：輕便三杯風向風速表用于測量風向和一風與風車風與風車中國風力資源分布狀況圖

中國風力資源分布狀況圖我國風能資源豐富的地區(qū)

（1）三北(東北、華北、西北)地區(qū)包括東北三省、河北、內蒙古、甘肅、寧夏和新疆等省(自治區(qū))近200公里寬的地帶。風功率密度在200～300W/m2以上。（2）東南沿海及附近島嶼包括山東、江蘇、上海、浙江、福建、廣東、廣西和海南等省(市)沿海近10公里寬的地帶，年風功率密度在200W/m2米以上。我國風能資源豐富的地區(qū)（1）三北(東北、華北、西北)地區(qū)包云是懸浮在大氣中的小水滴、冰晶微?；蚨呋旌衔锏目梢娋酆先后w，底部不接觸地面（如接觸地面則為霧），且具有一定的厚度。云量是指云遮蔽天空視野的成數。將地平以上全部天空劃分為10份