第二节气候系统概述

1、第二节 气候系统概述 一、大气圈概述（一） 大气的组成（二）大气的结构二、水圈三、陆地表面四、冰雪圈五、生物圈 气候系统： 是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一物理系统。太阳辐射是这个系统的能源。 在气候系统的大气、水、陆地表面、冰雪圈、生物圈子系统内，大气圈是主体部分。一、大气圈概述（一）大气的组成 大气是由多种气体干洁空气混合组成,除了气体成分外，还含有少量固、液体杂质 。 1、干洁空气 2、大气中的水汽 3、杂质气溶胶粒子 4、大气污染物v二氧化碳 (CO2) (1) 二氧化碳仅占空气容积 0.034，主要集中在20km以下大

2、气底层。 (2) 来 源地表火山喷发、燃料燃烧、动植物呼 吸及有机物腐败等。 (3) 最大特点被称为“温室气体”。直接影响气温垂直变化规律，间接影响气候变化。 (4) CO2 含量增加导致气候变暖。v臭氧(O3) 占空气容积微不足道的臭氧（1/10万），对气温 和气候影响十分明显。 （1）臭氧的来 源： 低层大气有机物的氧化和雷电作用（少量）。 高层大气的太阳紫外线作用（大量）。 （2）最大特点： 能强烈吸收太阳紫外线增高气温，直接影响气温垂直分布规律；吸收太阳紫外线辐射使地表生物和人类免遭伤害。臭氧在大气层中的分布规律：2、大气中的水汽v来 源: 海洋、江、河、湖泊等各种水体、土壤和潮湿物体

3、表面蒸发和植物蒸腾。v含 量: 随高度的升高而减少。1.5km2km为地表一半，5km高度 仅为地表110。v大气中水汽含量虽然不多，但它在天气变化过程中是一个重要的角色： (1)有三相变化，形成了云、雾、雨、雪等一系列的天气现象。 (2)能吸收、放射长波辐射及潜热的变化影响地面和空气的温度，以致影响大气的升降运动。3、杂质气溶胶粒子（1）尘粒烟尘、盐粒、土壤微粒、孢子花粉 主要来源燃烧、海浪、风沙、植物及生活生产垃圾。 最大特点： 能够充当水汽的凝结核。 能吸收一部分太阳辐射和阻挡地表放热，减小气温变 化振幅。（2）水汽凝结物水滴、冰晶 来 源地表各种水体等。 主要特点： 常聚集成云、雾，降

4、低大气能见度。 减弱太阳辐射、地面辐射，影响低层大气温度。4、大气污染物 对人类影响威胁较大的主要是：煤粉尘、二氧化硫、一氧化碳、碳化氢、硫化氢、氨。 大气污染的危害是多方面的，既损害人们的身体健康，还影响动植物的生长发育、腐蚀建筑物，引起土壤和湖泊酸化空气污染指数及对应的空气质量级别空气污染指数及对应的空气质量级别（二）大气的结构1、大气的范围（高度）v大气圈下界下垫面地表v大气圈上界一般常以“极光”或“流星辉迹”出现的最大高度定为大气上界，约为10001200km。 以人造卫星探测资料为依据，把大气的密度接近星际气体密度（1个/3）的高度称为大气的上界，这个高度定为 2000 km3000

5、 km。 2、大气的铅直分层l对流层： 对流层是地球大气中最低的一层。云、雾、雨雪等主要大气现象都出现在此层。对流层是对人类生产、生活影响最大的一个层次，也是气象学、气候学研究的重点层次。 （1）范围： H=110km,但因各纬度地表热量（气温）不同而厚度不均。 低纬度： 平均 17-18km 中纬度： 平均 10-12km 高纬度： 平均 8-9km 不同区域，不同季节其厚度范围不一。对流层有三个主要特征：（1）气温随高度增加而降低： 由于对流层主要是从地面得到热量，因此气温随高度增加而降低（如夏季山顶上有积雪）。平均而言，高度每增加100m，气温则下降约0.65，这称为气温直减率，也叫气温

6、垂直梯度，及单位距离内的气温差，通常以表示： r=-dT/dZ=0.65/100m 式中： 负号表示气温垂直向上减小，而温度取正值； dT表示垂直高度内温度的改变量； dZ表示垂直高度改变量。（2）空气对流运动显著，天气现象复杂多变。 由于地表面的不均匀加热，产生垂直对流运动。对流运动的强度主要随纬度和季节的变化而不同。一般情况是：低纬较强，高纬较弱；夏季较强，冬季较弱。（3）气象要素水平分布不均匀 。 由于对流层受地表的影响最大，而地表面有海陆分异、地形起伏等差异，因此在对流层中，温度、湿度等的水平分布是不均匀的。 据不同温度、湿度、气流运动、天气变化，对流层可细分为上、中、下三层。 下层（

7、摩擦层）：02km 特点水汽、尘埃含量最高，气象要素日变化大 ，低云、雾、霾、浮尘现象频繁，气流交换明显。 中层：26 km 特点受地表影响小，大气降水和云现象发生层。 上层：610 km 左右 特点气温0，水汽含量极少，冰晶、过冷水滴（t 0，仍未结冰的水）组成云。（3）对流层顶 对流层与平流层间的过渡层。 厚度：对流层之上几百米1 km或 2 km。 特点：随高度增加气温递减很慢或几乎不变。l平流层（1）范围 对流层顶55 km（2）特点 平流层下层气温受地面影响很小。在 30km以上处形成高空暖区，气温随高度增加而升高 。 水汽含量少，气流十分平稳。平流层由此得 名，是飞机飞行的理想层次

8、。 l中间层（1）范围 5585km（2）特点 气温随高度升高而降低 。 空气上下垂直对流旺盛，故被称作高空对流层。 在中间层的6090km高度上，有一个只有白天才出现的电离层，叫做D层。 l暖层（1）范围 85800 km（2）特点 气温随高度的升高而迅速增高 。 空气（大气）处于高度电离状态。散逸层（1）范围 800 km 气温随高度增加很少变化，为离地表最远的大气层。（2）特点 几乎不受地球引力场作用影响，大气质点常能自由散逸到星际空间 。二、水圈、陆地表面、冰雪圈、生物圈概述1.水圈 水圈包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上的一切液态水，其中海洋在气候形成和变化中最重要。海洋是由世界大洋和邻近海域的含盐海水所组成。其总面积为3.6亿km2，约占地球表面的71，相当于陆地面积的2.5倍。目前，人类实际能利用的淡水资源仅占地球淡水储量的0.3%，约为地球总储量的十万分之七。2.陆地表面 陆面有时亦称岩石圈。陆地表面具有