航空气象第二章地球大气

1、Page 1第二章第二章 地球大气地球大气第一节第一节 大气的成分大气的成分第三节第三节 标准大气标准大气第二节第二节 大气的结构大气的结构Page 2Page 3 地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球重力作用，围绕地球占有一定的空间地球大气，简称大气大气 (Atmosphere)。 大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的天气天气 (Weather)现象。 大气的状态- 气象要素气象要素 （Meteorological element） 一、地球大气Page 4地球和大气地球和大气地球大气Page 5 干洁空气干洁空气 （Dry air）无水汽、无杂质的混合气体, 氮(78%)

2、、氧(21%)、氩、二氧化碳、臭氧占干空气总体积含量的99.97%； 水汽水汽 （Water vapor）大气中唯一能发生相变的成分，来源于地面，含量变化。容积计约占0 5%，含量少，但作用重要； 气溶胶粒子气溶胶粒子 （大气杂质）（大气杂质） （Aerosols）水汽凝结物水滴和冰晶，悬浮的固体烟粒、盐粒、尘粒、各种凝结核以及带电离子等。二、大气成分Page 6干洁空气中对天气影响较大的成分：干洁空气中对天气影响较大的成分：二氧化碳二氧化碳(CO(CO2 2) )臭氧臭氧(O(O3 3) )1、干洁空气Page 7水汽对天气的影响：水汽对天气的影响：水汽相变产生云、雾、露、霜、雨、雪、雹等水

3、汽相变产生云、雾、露、霜、雨、雪、雹等天气现象。天气现象。相变过程中放出或吸收热量，影响地面和空气相变过程中放出或吸收热量，影响地面和空气的温度。的温度。2、水汽Page 8水汽的分布：水汽的分布：大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少：大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少：水汽呈不均匀地理分布：水汽呈不均匀地理分布：2、水汽Page 9（1）定义）定义 （2）来源）来源（3）对天气的影响）对天气的影响3、大气气溶胶3、大气气溶胶Page 10Page 11大气垂直分层示意图大气垂直分层示意图12345对流层对流层平流层平流层中间层中间层暖暖 层层 散逸层散逸层1、大气层状结构、大气层状结构

4、 Q对流层对流层Q平流层（平流层（同温层）Q中间层中间层Q暖层（暖层（电离层）Q散逸层散逸层一、大气垂直结构Page 12二、对流层1、概述、概述对流层对流层是紧贴地面的一层，它受地面的影响最大。因为地面附近的空气受热上升，而位于上面的冷空气下沉，发生对流运动，故得名对流层。下界地面，上界随纬度和季节而不同。Page 13 对流层集中了约对流层集中了约75%的大气质量和的大气质量和90%以上的水汽。以上的水汽。二、对流层Page 142、对流层的三个主要特点：、对流层的三个主要特点：Q 气温随着高度的增高而降低Q 具有强烈的对流和湍流运动Q 各气象要素水平分布不均匀 2、对流层特点因为大气不能

5、吸收太阳短波辐射，但地面能吸收太阳辐射而升温并放出长波辐射，大气主要通过吸收地面的长波辐射和通过对流、湍流等方式 从地面吸收热量才能升温，因而越接近地面的大气得到的热量越多，造成对流层的气温随高度升高而降低。低层空气由于从地面得到热量使之受热上升，高层冷空气下沉，从而造成对流层内存在强烈的垂直混合作用。热带地面温度高，垂直混合能到很高高度，对流层顶高度高；极地地面温度低，垂直混合作用弱，对流层顶高度低。气象要素水平分布不均匀。由于各地纬度和地表性质的差异，地面上空空气在水平方向上具有不同物理属性，温、压、湿等要素水平分布不均匀，从而产生各种天气过程和天气变化。 Page 15三、平流层1、定义

6、：在对流层的顶部，直到50公里的这一层，气流运动相当平衡，而且主要以水平运动为主，故称为平流层平流层。 Page 162、平流层特点Q气温随高度的升高而升高气温随高度的升高而升高Q水汽稀少水汽稀少Q水平风速大水平风速大Q大气层结稳定，垂直运动收到抑制大气层结稳定，垂直运动收到抑制Q高空主导环流高空主导环流Page 17四、中间层平流层之上，到高于海平面平流层之上，到高于海平面85公里高空的一层为中间层公里高空的一层为中间层。高空对流层或上对流层。高空对流层或上对流层。中间层顶部尚有水汽存在，可出现很薄且发光的中间层顶部尚有水汽存在，可出现很薄且发光的“夜光夜光云云”，在夏季的夜晚，高纬度地区偶

7、尔能见到银白色的夜光云。，在夏季的夜晚，高纬度地区偶尔能见到银白色的夜光云。 Page 18五、暖层从中间层顶部到高出海面从中间层顶部到高出海面800公里的高空，称为公里的高空，称为热（暖）层热（暖）层，又叫电离层。，又叫电离层。Page 19六、外逸层暖层顶以上的大气统称为外逸层，又叫外层。暖层顶以上的大气统称为外逸层，又叫外层。它是大气的最高层，高度最高可达到它是大气的最高层，高度最高可达到3000公里。公里。Page 20Page 21大气基本性质一、大气基本性质一、大气基本性质Q大气具有流体的共性：大气具有流体的共性：连续性、流动性、可压缩性、粘性连续性、流动性、可压缩性、粘性Q大气的

8、气体个性：大气的气体个性：空气运动与热量运输相联系；空气运动与热量运输相联系；空气运动分为有规律的运动和无规律运动（湍流）两种。空气运动分为有规律的运动和无规律运动（湍流）两种。Page 22二、大气状态方程气体的状态方程：气体的气压、密度和温度这三个气体的基本状态参数之间的关系式。Q理想气体的状态方程：P=RT Q干空气的状态方程：水汽含量为零的空气， Pd=dRdT Rd 为干空气的气体常数，其数值为287J/(K.kg)焦耳/度千克 Q湿空气的状态方程 P= Rd（1+0.378e/P）T= RdTv Tv = (1+0.378e/P)T称为虚温，和湿空气中比湿的大小有关 Page 23

9、制定标准大气的目的制定标准大气的目的出于出于比较飞机性能和设计大气数据仪表的需要Page 24 目前由国际民航组织(ICAO)统一采用的30公里以下标准大气标准大气的 主要数据是：（1） 干洁大气干洁大气，垂直方向上成份（各种气体的比例）不改变，平均 分子量为28.9644（以12C为标准）；（2） 具有理想气体的性质；（3） 标准海平面的重力加速度为标准海平面的重力加速度为g0=9.80665m/s2；（4） 在平均海平面上，气温为在平均海平面上，气温为T0=15C=288.16 K ； 气压为气压为P0=1013.25hPa(mb)或760mmHg 或1个大气压； 空气 密度为0=1.225kg/m3；（5） 处于流体静