大气和气候课件剖析

1、大气和气候课件剖析 第三章大气与气候 第一节大气的组成与热能 第二节大气水分和降水 第三节大气运动和天气系统 第四节气候的形成 第五节气候变化 大气和气候课件剖析 第一节大气的组成与热能 一、大气成分 二、大气的结构 三、大气的热能 四、气温 大气和气候课件剖析 一、大气成分 混合物：干洁空气（N2O2）、水汽、浮尘埃或杂质 大气污染 大气和气候课件剖析 敦煌千年佛光之谜：佛祖显灵或自然现象敦煌千年佛光之谜：佛祖显灵或自然现象 佛家认为，只有与佛有缘的人，才能看到佛光，因 为佛光是从佛的眉宇间放射出的救世之光，吉 祥之光。 大气和气候课件剖析 彩虹为什么是弯曲的？彩虹为什么是弯曲的？ 彩虹是阳

2、光以一定的角度照 射在水滴上发生折射和反射而 形成的。雨后，天空中布满了 小水滴，这是一种天然的三棱 镜。 天空中所有的小水滴都排列 在一个圆周上。原本光是笔直 行进的，但它也具有一旦进入 水中就会折射的性质。因此太 阳光在通过雨的颗粒时就会折 射。不同颜色的光，在水滴上 折射的程度是各不相同的。地 球表面的大气层为一弧面从而 导致了阳光在表面折射形成了 我们所见到的弧形彩虹。 大气和气候课件剖析 霓 虹 有 别 有时，我们可以看到天空 有两条彩虹：一条叫主 虹，色彩鲜艳，里面是 紫色，外面是红色；另 一条叫副虹（又叫霓）， 里面是红色，外面是紫 色，虹色较淡。这种现 象是由于阳光透过水滴 时

3、，发生两次折射和反 射的缘故。 大气和气候课件剖析 二大气的结构 （一） 大气质量 1大气上界 1）气象学家极光 1200km 2）物理学家化学家3200km 理论上气压为0的地方，但没有这 种空间 2、大气质量总质量是1018kg 大气和气候课件剖析 北极极光 极光一方面与地球高空大气和地磁场的大 规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出 来的高速带电粒子流有关，这种粒子流通常称 为太阳风。由此可见，形成极光必不可少的条 件是大气、磁场和太阳风，缺一不可。 地磁场分布在地球周围，被太阳风包裹着， 形成一个棒槌状的胶体，它的科学名称叫做磁 层。为了更形象化，我们打这样一个比方。可 以把磁层看成

4、一个巨大无比的电视机显像管， 它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束， 聚焦到地磁的极区，极区大气就是显像管的荧 光屏，极光则是电视屏幕上移动的图像。在电 视显像管中，电子束击中电视屏幕，因为屏上 涂有发光物质，会发射出光，显示成图像。同 样，来自空间的电子束，打入极区高空大气层 时，会激发大气中的分子和原子，导致发光， 人们便见到了极光的图像显示。在电视显像管 中，是一对电极和一个电磁铁作用于电子束， 产生并形成一种活动的图像。在极光发生时， 极光的显示和运动则是由于粒子束受到磁层中 电场和磁场变化的调制造成的。 大气和气候课件剖析 (二)大气压力 1、气压 1）定义：从观测高度到大气上界单

5、位面积 上铅直空气柱的重量为大气压强，简称 气压。 2）测量仪器水银气压表 空盒气压计 3）单位Pa帕斯卡，气象学用hpa 大气和气候课件剖析 2、气压的垂直分布 随高度的 上升而下降 上升10m，减少 1hpa（近地 面）。用这一 原理可以制作 海拔仪 实际变化 与气温和气压 条件有关 大气和气候课件剖析 (三)大气分层 气象学中，按温度和运动情况分五层 分层高度（km） 对流层0-11 平流层11-55 中间层55-85 暖层85-800 散逸层800-3000 大气和气候课件剖析 三、大气的热能 （一）太阳辐射 可见光，能量占总能量的50%，地球 拦截的太阳能仅为1/20亿。 到达地面的

6、辐射 =直接辐射+散射辐射 =总辐射 大气和气候课件剖析 阴天或尘埃较多时灰白色 晴空蔚蓝色 蓝天白云蓝天白云 大气和气候课件剖析 云层特写（阴天）云层特写（阴天） 大气和气候课件剖析 （二）大气热能及其保温效应 大气获得能量的具体结 构： 1）对太阳辐射的直接 吸收 2）对地面辐射的吸收 3）潜热输送 4）感热输送 大气和气候课件剖析 四、气温 气温概念：是大气热力状况的数量度量 注意：区分温度与热量 测量仪器：温度计 测定要求：离地高m，四周通风， 阳光不能直射的百页箱内。 大气和气候课件剖析 气温 （一）气温的周期性变化 1、日变化 2、年变化 北半球 最高值在7月 最低值在1月 年较差

7、 （二）气温的水平分布 一般了解 -90-63 用等温线表示 全球气温水平分布有如下特点： 1、等温线分布的总趋势大致与纬圈平行 2、同纬度夏季海面气温低于陆面；冬季相反 3、洋流对海面气温的分布有很大影响 4、近赤道地区有一个高温带 5、南半球全年最低温出现在南极，北半球最低温夏：极地 冬：高纬度地区 大气和气候课件剖析 大气污染逆温层 大气和气候课件剖析 第二节大气水分和降水 一、大气湿度 二、蒸发和凝结 三、水汽的凝结现象 四、大气降水 大气和气候课件剖析 一、大气湿度 （一）湿度概念及其表示方法 湿度参量 （1）水汽压和饱和水汽压 e E （2）绝对湿度与相对湿度 a f （3）露点温

8、度 Td 大气和气候课件剖析 (二)湿度的变化与分布 1、变化 日变化：e日变化不大时，f日变化与 气温变化相反。 沿海白天吹的是海风，故f最高值出 现在午后；夜晚陆风，最低值在日出之 前。 年变化：夏季小，冬季相对湿度大 . 2、分布：沿海大，内陆小 大气和气候课件剖析 二、蒸发和凝结 大气和气候课件剖析 （一）蒸发及其影响因素 1、影响蒸发的因素 （1）蒸发面的温度、性质、性状 （2）空气湿度 飓风飓风 （3）风 2、蒸发量 大气和气候课件剖析 （二）凝结及凝结条件 f=100%与凝结核 凝结条件： 1、f=100%，降温 1）绝热冷却 上升膨胀 2）辐射冷却 辐射释放能量 3）平流冷却

9、4）混合冷却 2、凝结核 大气和气候课件剖析 人工降雨 大气和气候课件剖析 水汽的凝结现象 （一）地表面的凝结现象 1、露与霜 2、雾凇和雨凇 大气和气候课件剖析 雾凇 大气和气候课件剖析 雨凇如水晶般晶莹剔透 大气和气候课件剖析 （二）大气中的凝结现象 1、雾：漂浮在近地面的乳白色微小水滴或冰晶 北京市密云雾灵山北京市密云雾灵山 大气和气候课件剖析 2、云 积云、卷云、层云、积雨云 卷云是高云的一种，卷云的 成分多以冰晶形态出现，云体呈 白色，也因为含有冰晶，所以看 起来较透明也较亮，蓝天中的云 丝会更加洁净，有蚕丝般的光泽。 卷云云层通常不厚，且细致而分 散，呈现一丝丝的、具有纤维组 织的

10、云彩，像羽毛、头发、乱丝、 或马尾，姿态很多，相当有趣。 卷云因为云层太高，即使生成小 水滴，下降过程中很容易蒸发， 不会抵达地面，故在地面上不会 感到下雨，象征一整天都会是晴 朗的好天气。 大气和气候课件剖析 层云层云 离地面高度常在 2000米以下，属低云 族。云体均匀成层， 呈灰色或灰白色，像 雾，但不接地，主要 由小水滴构成，为水 云。云中偶降毛毛雨。 云维持时间不长，约 几小时。层云被风吹 散或趋于消失时，常 分裂成不规则的散片， 称为碎层云。 大气和气候课件剖析 竹 枝 词刘禹锡 杨柳青青江水平，闻郎岸上踏歌声。 东边日出西边雨，道是无晴却有晴。 大气和气候课件剖析 积云 浓积云（

11、左） 淡积云（右） 大气和气候课件剖析 黄山云海黄山云海 大气和气候课件剖析 四、大气降水 （一）降水的形成 雨滴形成必须具备的两个基本条件： 1）雨滴下降速度超过气流上升速度 2）雨滴从云层中降落到地面前不至于被完全蒸 发。 云滴增长过程 1、云滴凝结增长 2、云滴的冲并增长 大气和气候课件剖析 巴山秋池巴山秋池 大气和气候课件剖析 （二）降水的类型 1、对流雨 暖季空气湿度较大，近地面气层强 烈受热，引起对流而形成的 2、地形雨 暖湿空气遇阻抬升 迎风坡 3、锋面雨 两个气团相遇，暖湿气团沿界面上 升，绝热冷却 雨区广时间长 4、台风雨 风带有暖湿空气 夏秋 大气和气候课件剖析 （三）降水

12、的时间变化 1、降水强度 并不与降水量成正比 定义：单位时间内的降水量。 2、降水的日变化 3、降水的季节变化 4、降水变率 距平数 Cv= *100% 平均数多年平均降水量 大气和气候课件剖析 (四)降水量的地理分布 全球分四个带： 1、赤道多雨带0-10度2000-3000mm 2、南北纬15-30度少雨带 500mm 3、中纬度多雨带 500-1000mm 4、高纬度少雨带 300mm 大气和气候课件剖析 第三节大气运动和天气系 一、大气的水平运动 二、大气环流 三、主要天气系统 大气和气候课件剖析 一、大气的水平运动 垂直运动 一般不显著 水平运动 是主要的运动 （一）使用于空气的力

13、1、水平气压梯度力 高压到低压 2、地转偏向力 地球转动 3、地面摩擦力 运动状态不同的气层空 气与地面之间 4、惯性离心力 作曲线运动的空气 大气和气候课件剖析 水平气压梯度力 气压梯度力是由于 大气压力不均匀而作用 在空气质点上 的压力， 其方向由高压指向低压， 垂直于等压面，也可以 分解成水平气压梯度力 和垂直气压梯度力。显 然，它的大小和气压梯 度成正比。 大气和气候课件剖析 水平气压梯度力 在空气的“海洋”里也有 “水位差”气压差，即两地间 存在着气压梯度。计量水位差单 位用米，而计量气压差则用毫巴 为单位。两把尺子不一样，但水 和空气都是流体，又都有重量， 水平方向上两地的水或空气

14、如果 存在重力的差异，就都会产生由 重力大的地方指向重力小的地方 的旁压力（如下图）。 从这个意 义上看，情况又都相像：水受到 旁压力的作用从高处流向低处， 水位差愈大，流速愈快；而空气 也在旁压力的推动下，从气压高 处流向气压低处，两地间气压差 愈大，也即气压梯度愈大，空气 流得也愈快，风刮得愈起劲。 大气和气候课件剖析 地转偏向力 A2v?sin 地转偏向力是 由于地球自转和 地球的球面效应 所引起的。低纬 度向高纬度运动 的大气，使风向 东偏。高纬度向 低纬度运动的大 气，使风向西偏。 大气和气候课件剖析 （二）自由大气中的空气运动 2km以上的气层，运动时不受地面摩 擦力的影响 1、地

15、转风自由大气中空气作直线等速运动 地转风方向与水平气压之间的关系遵循白贝罗定律：在北 半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反。 2、梯度风 自由大气中的空气运动是曲线时，作用于空气的气压梯度力 地转偏向力和惯性离心力达到平衡的风。 大气和气候课件剖析 地转风地转风 平时我们说水往低处流，那么空气也应该从高压 向低压流动了。但实际上却是平行于等压线流动的， 这是地转偏向力影响的结果。因为，当有了气压梯度 之后，空气要从高压向低压流，但一有运动，就会受 地转偏向力的作用，使运动方向向右偏(北半球)，随着 运动方向的改变，偏向力的方向也改变，因为偏向力 的方向永远垂直于运动方向所指的右方。

16、大气和气候课件剖析 梯度风梯度风 梯度风是地转风在一定条件下，转化成另一种大尺度的系 统风。当地转风在圆形的气压场中时，风是做等速曲线运动。作 曲线运动物体的运动轨道，都有一定长度半径，所以风在运动时， 除梯度力、偏向力作用外，还要受到惯性离心力的作用，当三个 力作用平衡时，有效分力为零，风沿等压曲线作惯性等速曲线运 动，这就是梯度风。 大气和气候课件剖析 （三）风随高度的变化 1、地转风随高度的变化 热成风 大气和气候课件剖析 热成风 应用热成风原理，可在实际工作中进行天气分析，如 根据某站风随高度变化的情况作温度平流的分析，当 风随高度作逆时针方向旋转时，可判断这个气层间有 冷平流，当风随

17、高度作顺时针旋转时，则有暖平流。 大气和气候课件剖析 2、摩擦层中风随高度的变化 在气压梯度力不随高度变化的情况 下，离地面愈远，风速愈大，风向与等 压线的交角愈小 。 大气和气候课件剖析 二、大气环流 （一）全球环流 （二）季风环流 （三）局地环流 大气和气候课件剖析 （一）全球环流 1、全球气压带 2、行星风系 （1）东北信风带 （2）西风带 （3）极地东风带 3、经向三圈环流 1）信风环流 0-30 2）中纬度环流圈 35-65 3）极地环流圈 大气和气候课件剖析 （二）季风环流 概念：大陆和海洋的广大 地区，以一年为周期， 随着季节变化，而方向 相反的风系，称为季风。 亚洲地区是世界上

18、 最著名的季风区，其季 风特征主要表现为存在 两支主要的季风环流 ， 即冬季盛行东北季风和 夏季盛行西南季风。 大气和气候课件剖析 （三）局地环流 1、海陆风 滨海地区 白天 海洋陆地 夜晚 陆地海洋 2、山谷风 山区 白天 谷地山坡 夜晚 山坡谷地 3、焚风 山区 迎风坡 气温低 上升 冷 背风坡 气温高 大气和气候课件剖析 三、主要天气系统 天气系统定义：大气中引起天气变化的各 种尺度的运动系统 。 （一）气团和锋 大气和气候课件剖析 （二）气旋及反气旋 大气和气候课件剖析 气旋龙卷风（左）飓风（右） 大气和气候课件剖析 第四节气候的形成 一、气候和气候系统 （一）气候的概念 1、气候：指某一地区多年间大气的一般状况及其变化特征。 气象要素 日照气温湿度降水量气压风向。如用以 表示一段时间内的平均状态，就成为气候要素 2、当代气候 时间空间 气候