第二章地球大气NEW.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二章 地球大气,本 章 内 容,大气的组成,大气的铅直结构,大气的,物理性质,第一节 大气的组成,干洁大气（即干空气）,水汽,悬浮在大气中的固液态杂质,一、干洁大气,地球大气由三个部分组成,:,干洁大气的定义及其成分变化：,定义：,除去水汽及其他悬浮在大气中的固、液体质粒以外的整个混合气体。,成分变化：,090km,，,主要成分和含量比例基本保持不变。,90km,以上，,氮稍有减少,氧稍有增多,氩和二氧化碳,明显减少,其中氧分子和氮分子开始离解,。,各种成分介绍：,各成分总体状况：,表,2-1,干洁大气的成分（高度,25km,以下）,气体成分,所占体积（,%,）,临界温度（）,临界压强（大气压）,氮,78.08,-147.2,33.5,氧,20.95,-118.9,40.7,氩,0.93,-122.0,48.0,二氧化碳,0.032,31.0,73.0,臭氧,0.00006,-5.0,92.3,干洁大气,100,-140.7,37.2,氮气,（,N,2,）,：,存在方式：,以蛋白质的形式存在于有机体中。,作用：,是有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原料,。,自然条件下,氮气只能通过闪电雷暴作成形成,通过降水过程被植物和土壤吸收利用。,氧气,（,O,2,）,：,作用：,是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体；,积极参与大气中的许多化学过程；,对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。,臭氧,（,O,3,）,：,时空变化：,时间变化：,最大值出现在春季，最小值出现在夏季。,空间变化：,水平：,由赤道向两极增加。,垂直：,55,60km,，含量极少。,20,25km,，达最大值，形成臭氧层；,12,15km,以上，含量增加特别显著；,从,10km,向上，逐渐增加；,近地面，含量很少；,这幅地图显示的是臭氧空洞。,1986,年，南极的臭氧量仅是,30,年前的一半。,1988,年，探测发现北半球上空臭氧层已比,20,年前要薄百分之三。这种变化足以使皮肤癌的病例大幅增加。,作用：,对紫外线有着极其重要的调控作用。,对高层大气有明显的增温作用。,二氧化碳,（,CO,2,）,：,来源：,生物的呼吸、化石燃料的燃烧、有机物质的燃烧和分解、火山喷发作用等。,时空变化：,时间变化：,a),白天、晴天、夏季时的二氧化碳浓度小于,黑夜、阴天、冬季。,b),工业革命前小于工业革命后。,空间变化：,水平：,城市大于农村；,垂直：,0,20km,，含量最高；,20km,以上，含量显著减少。,作用：,绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。,强烈吸收长波辐射（地面辐射、大气辐射），使,地面保持较高的温度，产生,“,温室效应,”,。,温室效应模式图,二、水汽,来源：,主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾。,时间：,夏季多于冬季,空间：,一般低纬多于高纬，下层多于上层。,时空变化：,作用：,在天气气候变化中扮演了重要角色。,能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放,出长波辐射，,对大气起着,“,温室效应,”,。,大气中悬浮着的各种,固体和液体微粒,（包括气溶胶粒子和大气污染物质两大部分）。,二、大气中的杂质,气溶胶粒子,：,定义：,分类：,液体质粒、固体质粒,固体质粒的来源：,有机质数量较少，大多为,植物花粉、微生物和细菌,等；,大气中沉降速率极小、尺度在,10,-4,m,到,100m,之间的固态和液态微粒。,无机质数量较多，,主要来源于：,尘粒、烟粒、海洋中浪,花飞溅的盐粒，流星飞逝后留下的灰烬，火山尘埃,等。,作用：,吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地,面的太阳辐射；,缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而,失去的热量；,降低大气透明度，影响大气能见度；,充当水汽凝结核，对云、雾及降水形成有重要意义。,大气中的污染物质,：,定义：,由于人类活动或自然过程，使局部、甚至全球范围的大气成分发生对生物界有害的变化。,分布：,空间上,垂直：主要集中在,3km,以下的低层大气中；,水平：,城市多，农村少；陆地多，海洋少。,时间上：,冬季多，夏季少；清晨和夜间多，午后少。,火山爆发、风吹扬沙和沙尘暴、雷击森林失火等。,来源：,自然过程形成。,人为过程造成。,工业和交通上煤炭、石油、天然气的使用，农业上化肥、农药的喷施，生活上制冷采暖的排放与泄漏等。,二次污染物：,分类：,一次污染物：,直接从污染源排出来的物质。,进入大气的一次污染物互相作用或与大气正常组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。,大气污染的,危,害,第二节 大气的铅直结构,一、大气的铅直分层,对流层,平流层,中间层,热成层,散逸层,电离层,对流层：,厚度变化,空间：随纬度增加，厚度降低。,低纬地区：平均厚度为,17,18km,；,中纬地区：平均为,10,12km,；,高纬地区：平均为,8,9km,；,时间：夏季大于冬季。,特点：,主要天气现象均发生在此层。,温度随高度升高而降低。,（,平均高度每升高,100m,，,气温下降,0.65,。）,空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。,气象要素的水平分布不均匀。,分层：,下层、中层、上层、对流层顶。,下层（摩擦层或行星边界层）：,0-2km,摩擦作用、对流运动和乱流运动最强烈；,在接近地面约,30,50m,高度以下的气层称为近地气,层，常有雾形成。,中层：,2-6km,空气运动以对流为主；,有中云和直展云出现，由云滴增大成雨滴的过程,多在此层进行，因而是形成降水的重要气层。,上层：,6km,至对流层顶,受地面影响更小，气温常在,0,以下，水汽含量少，,各种云均由冰晶或过冷却水滴组成。飞机飞行在此,气层常出现结冰现象。,在中、低纬度地带，常出现风速等于或大于,30m,s,-1,的强风带，即所谓,高空急流。,对流层顶：,对流层与平流层之间,1-2km,的过渡层,气温随高度变化很小，甚至成为等温状态。,由低层上升而至的水汽和尘埃等多聚集在这里，使,能见度恶化。,平流层：,对流层顶,55km,25km,以下，气温保持不变；,25km,以上，气温随高度增加,而显著升高。,空气运动以水平运动为主，无明显的垂直运动。,水汽和尘埃含量极少，晴朗少云，大气透明度好，气流,比较平稳，适宜于飞机航行。,中间层：,平流层顶,85km,气温随高度增加迅速下降，顶部气温可降至,-83,以下。,空气有强烈的垂直运动，故又称之为,“,高空对流层,”,。,热成层,(,热层、暖层、电离层,),：,中间层顶,800km,气温随高度增加迅速上升。,空气质点在太阳紫外辐射和宇宙高能粒子作用下，产生,电离现象。,散逸层：,这一层中的大气物质具有向星际空间散逸的特性，是大气圈与星际空间的过渡地带。,二、大气上界,根据大气中,极光出现的最大高度,，大气上界的高度为,1,000,1,200km,。,另一种是,以大气密度接近星际气体密度的高度,作为标准，大气上界约在,2,000,3,000km,高度处。,第三节 大气的物理性质,一、大气的质量,假定大气是均质的，以气温,0,时、,45,N,（或,45,S,）处、海平面上的大气密度,0,为标准（,0,=1.293kg.m,-3,），则此时大气厚度（,Z,0,）经理论计算约为,8,000m,。于是,单位截面积,的大气柱中空气的质量为：,m,0,=,0,Z,o,=1.2938000=10344kg.m,-2,假定条件下的大气质量：,据此推算，地球表面大气的总质量大约有,5,10,15,t,。,z,为,Z,高度处的大气密度；,0,为标准状态下的大气密度；,Z,0,为均质大气的高度，,Z,为对应于要计算,z,的高度。,大气密度的计算公式：,（,2-1,）,二、气象要素,定义：,表示大气状态和特征的物理量和物理现象。,内容：,日射、温度、湿度、气压、风、云、降水、蒸发、能见度,和,天气现象,等。,天气现象：,在大气中或地面上产生的,降水、水汽凝结物（云除外）、冻结物、干质悬浮物和光、电学现象，,也包括一些,风的特征,。,大风、飑,常见天气现象：,雨、阵雨、毛毛雨,雪、阵雪、雨夹雪、阵性雨夹雪、霰、米雪、冰粒、,冰雹、冰针,雾、轻雾、露、霜、雨淞、雾淞,吹雪、雪暴、龙卷、积雪、结冰,沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕、霾、尘卷风,雷暴、闪电、极光,