《大气和气候》 (2)ppt课件

1、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 第四节气候的构成 第五节气候变化 第一节大气的组成与热能一、大气成分 二、大气的构造 三、大气的热能 四、气温 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敦煌千年佛光之谜：佛祖显灵或自然景象敦煌千年佛光之谜：佛祖显灵或自然景象佛家以为，只需与佛有缘的人，才干看到佛光，由于佛光是从佛的眉宇间放射出的救世之光，桔祥之光。彩虹为什么是弯曲的？彩虹为什么是弯曲的？彩虹是阳光以一定的角度照射在水滴上发生折射和反射而构成的。雨后，天空中布满了小水滴，这是一种天然的三棱镜。天空中一切的小水滴都陈列

2、在一个圆周上。本来光是笔直行进的，但它也具有一旦进入水中就会折射的性质。因此太阳光在经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一样的。地球外表的大气层为一弧面从而导致了阳光在外表折射构成了我们所见到的弧形彩虹。霓 虹 有 别 有时，我们可以看到天空有两条彩虹：一条叫主虹，颜色艳丽，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。这种景象是由于阳光透过水滴时，发生两次折射和反射的缘故。二大气的构造 一 大气质量1大气上界1气候学家极光 1200km2物理学家化学家3200km实际上气压为0的地方，但没有这种空间2、大气质量总质量是5.141018

3、kg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，构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，构成一个棒槌状的胶体，它的科学称号叫做磁层。为了更笼统化，我们打这样一个比如。可以把磁层看成一个宏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会聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是显像管的荧光屏，极光那么是电视屏幕上挪动的图像。在电视显像管中，电子束击中电视屏幕，由于屏上涂有发光物质，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

4、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，产生并构成一种活动的图像。在极光发生时，极光的显示和运动那么是由于粒子束遭到磁层中电场和磁场变化的调制呵斥的。(二)大气压力1、气压1定义：从观测高度到大气上界单位面积上铅直空气柱的分量为大气压强，简称气压。2丈量仪器水银气压表 空盒气压计3单位Pa帕斯卡，气候学用hpa2、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。用这一原理可以制造海拔仪 实践变化与气温暖气压条件有关 (三)大气分层 气候学中，按温度和运动情况分五层 分层高度km对流层0-1

5、1平流层11-55中间层55-85暖层85-800散逸层800-3000三、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。到达地面的辐射=直接辐射+散射辐射=总辐射 阴天或尘埃较多时灰白色晴空蔚蓝色 蓝天白云蓝天白云云层特写阴天云层特写阴天二大气热能及其保温效应 大气获得能量的详细构造：1对太阳辐射的直接吸收2对地面辐射的吸收3潜热保送4感热保送 四、气温 气温概念：是大气热力情况的数量度量留意：区分温度与热量丈量仪器：温度计测定要求：离地高1.5m，周围通风，阳光不能直射的百页箱内。 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

6、最低值在1月 年较差二气温的程度分布 普通了解 -90-63用等温线表示全球气温程度分布有如下特点：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、近赤道地域有一个高温带5、南半球全年最低温出如今南极，北半球最低温夏：极地 冬 ：高纬度地域 大气污染逆温层 第二节大气水分和降水 一、大气湿度 二、蒸发和凝结 三、水汽的凝结景象 四、大气降水 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 E2绝对湿度与相对湿度 a f3露点温度 Td(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

7、变化相反。 沿海白天吹的是海风，故f最高值出如今午后；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 二、蒸发和凝结一蒸发及其影响要素 1、影响蒸发的要素 1蒸发面的温度、性质、性状2空气湿度 飓风3风2、蒸发量 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 4混合冷却2、凝结核人工降雨水汽的凝结景象 一地外表的凝结景象 1、露与霜 2、雾凇和雨凇 雾凇雨凇如水晶般晶莹剔透 二大气中的凝结景象 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2、云 积云、卷云

8、、层云、积雨云 卷云是高云的一种，卷云的成分多以冰晶形状出现，云体呈白色，也由于含有冰晶，所以看起来较透明也较亮，蓝天中的云丝会更加干净，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、具有纤维组织的云彩，像羽毛、头发、乱丝、或马尾，姿态很多，相当有趣。卷云由于云层太高，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，意味一整天都会是晴朗的好天气。 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逝时，常分裂成不规那么

9、的散片，称为碎层云。 竹 枝 词刘禹锡 杨柳青青江程度，闻郎岸上踏歌声。东边日出西边雨，道是无晴却有晴。积云 浓积云左 淡积云右黄山云海黄山云海四、大气降水 一降水的构成雨滴构成必需具备的两个根本条件：1雨滴下降速度超越气流上升速度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、云滴的冲并增长巴山秋池巴山秋池二降水的类型 1、对流雨 暖季空气湿度较大，近地面气层剧烈受热，引起对流而构成的 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 三降水的时间变化 1、降水强度 并不与降水量

10、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(四)降水量的地理分布 全球分四个带：1、赤道多雨带0-10度2000-3000mm2、南北纬15-30度少雨带 500mm3、中纬度多雨带 500-1000mm4、高纬度少雨带 300mm 第三节大气运动和天气系 一、大气的程度运动二、大气环流三、主要天气系统 一、大气的程度运动垂直运动 普通不显著程度运动 是主要的运动 一运用于空气的力 1、程度气压梯度力 高压到低压2、地转偏向力 地球转动3、地面摩擦力 运动形状不同的气层空气与地面之间4、惯性离心力 作曲线

11、运动的空气 程度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，也可以分解成程度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。程度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，而计量气压差那么用毫巴为单位。两把尺子不一样，但水和空气都是流体，又都有分量，程度方向上两地的水或空气假设存在重力的差别，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以下图。 从这个意义上看，情况又都相像：水遭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进下，从气压高处流向气

12、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。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。二自在大气中的空气运动 2km以上的气层，运动时不受地面摩擦力的影响 1、地转风自在大气中空气作直线等速运动地转风方向与程度气压之间的关系遵照白贝罗定律：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；南半球相反。2、梯度风自在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到达平衡的风。地转风地转风平常我们说水往低处流，那么空气也应该从高压向低压流动了。但实

13、践上却是平行于等压线流动的，这是地转偏向力影响的结果。由于，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)，随着运动方向的改动，偏向力的方向也改动，由于偏向力的方向永远垂直于运动方向所指的右方。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，还要遭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。三风随高度的变化 1、地转风随高度的变化

14、热成风 热成风 运用热成风原理，可在实践任务中进展天气分析，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，可判别这个气层间有冷平流，当风随高度作顺时针旋转时，那么有暖平流。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 。二、大气环流 一全球环流二季风环流三局地环流 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 0-302中纬度环流圈 35-653极地环流圈 二季风环流 概念：大陆和海洋的宽广地域，以一年为周期，随着季节变化，而方向相反的风系，称

15、为季风。亚洲地域是世界上最著名的季风区，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。 三局地环流 1、海陆风 滨海地域 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 二气旋及反气旋 气旋龙卷风左飓风右第四节气候的构成 一、气候和气候系统 一气候的概念 1、气候：指某一地域多年间大气的普通情况及其变化特征。气候要素 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形状，就成为气候要素 2、当代气候 时间空间气候长大气圈天气短对流层二气候系统 普通来说，完好的气候系统包括： 大气圈 最敏感易变 海洋 热量储存库 冰雪圈 陆地占10.6% 指示器 陆面 岩石圈土壤生物圈二、气候的构成 一太阳辐射 日地间隔 太阳高度 日照时间地球划分为7个纬度气候带赤道带热带亚热带温带副寒带寒带极地带 二大气环流三地理因子二大气环流.1、热量和水分转移2、调理海陆间的热量三地理因子间接作用 1、海陆分布 2、洋流3、地形 三、气候带和气候型 一低纬度气候二中纬度气候三高纬度气候四高地气候 第五节气候变化 一、气候变化简史 二、气