第三章_大气圈与气候系统第一节 大气的组成和热能

1、第三章第三章 大气圈与气候系统大气圈与气候系统重点及难点重点及难点o 大气热能性质大气热能性质o 大气运动形式及特点大气运动形式及特点o 各种气候类型的判断各种气候类型的判断o 大气的组成和热能大气的组成和热能o 大气水分和降水大气水分和降水o 大气运动和天气系统大气运动和天气系统o 气候的形成气候的形成o 气候变化气候变化第一节第一节 大气的组成和热能大气的组成和热能一、大气的成分一、大气的成分（一）（一） 干洁空气干洁空气 通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体称为干洁空气。简称干空气。它是地球大气的主体，主称为干洁空气。简称干空气。它是地

2、球大气的主体，主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量氢、要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量氢、氖、氪、氙、臭氧等稀有气体。氖、氪、氙、臭氧等稀有气体。氮：氮：78%，化学性质不稳定；，化学性质不稳定；氧：氧：21%二氧化碳：二氧化碳：20KM以下，由有机物燃烧、生物呼吸等产生；以下，由有机物燃烧、生物呼吸等产生；臭氧：臭氧：10-40KM，臭氧层（，臭氧层（20-25KM），臭氧空洞），臭氧空洞；（二）水汽（二）水汽 大气中水汽是一种可变气体，含量不仅随时间和地点变化。大气中水汽是一种可变气体，含量不仅随时间和地点变化。1 分布特点：分布特点：垂直方向：主要集中于大气底部；垂

3、直方向：主要集中于大气底部；水平方向：海洋上空多于陆地，乡村多于城市；水平方向：海洋上空多于陆地，乡村多于城市；2 作用作用 可造成云、雾等一系列天气现象；可造成云、雾等一系列天气现象； 影响气温；影响气温； 保温作用；保温作用；（三）（三） 固、液体杂质固、液体杂质 ： 大气悬浮固体杂质和液体微大气悬浮固体杂质和液体微粒，也可称为气溶胶粒子。粒，也可称为气溶胶粒子。 1 大的水溶性气溶胶粒子最易使水气凝结，是大的水溶性气溶胶粒子最易使水气凝结，是成云致雨的重要条件。成云致雨的重要条件。 2气溶胶粒子能吸收部分太阳辐射并散射辐射，气溶胶粒子能吸收部分太阳辐射并散射辐射，从而改变大气透明度。它影

4、响太阳辐射、增大散射辐从而改变大气透明度。它影响太阳辐射、增大散射辐射、大气长波逆辐射，都有可能破坏地球的辐射平衡。射、大气长波逆辐射，都有可能破坏地球的辐射平衡。 3 时间分布：白天多于晚上，冬季多于夏季时间分布：白天多于晚上，冬季多于夏季。大气中二氧化碳浓度的增加 大气中二氧化碳浓度变化趋势与气温变化趋大气中二氧化碳浓度变化趋势与气温变化趋势有什么共同特征？势有什么共同特征？ （四）（四）1、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，

5、减少了绿色植物通加了一倍，再加上大量砍伐森林，减少了绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳的能力，大气中二氧化碳的过光合作用吸收二氧化碳的能力，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了浓度在过去三十年里增长了12。 2、氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制、氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推进剂等，到了冷剂、火箭推进剂等，到了80年代中期为止，全球氯年代中期为止，全球氯氟烃的年消费量已达到氟烃的年消费量已达到100万吨。万吨。 3、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，排入、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，排入空气中的硫、氮等氧化物不断增加。空气中的硫、氮等氧化物不断增加

6、。成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件主要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽固体杂质固体杂质生物体的基本成分生物体的基本成分维持生物活动的必要物质维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成大气组成主主 要要 作作 用用干干洁洁空空气气O3N2O2CO2大气各成分的作用2大气的结构大气的结构 （一）（一） 大气质量大气质量 1 大气上界大气上界 A 在理论上，当压力为零或接近于零的高度为大气顶层

7、，在理论上，当压力为零或接近于零的高度为大气顶层，但这种高度不可能出现。因为在很高的高度渐渐到达星际空但这种高度不可能出现。因为在很高的高度渐渐到达星际空间，不存在完全没有空气分子的地方。间，不存在完全没有空气分子的地方。 B 气象学家认为，只要发生在最大高度上的某种现象与地气象学家认为，只要发生在最大高度上的某种现象与地面气候有关，便可定义这个高度为大气上界。因此，过去曾面气候有关，便可定义这个高度为大气上界。因此，过去曾把极光出现的最大高度（把极光出现的最大高度（1200km）定为大气上界。）定为大气上界。 C 物理学家、化学家则从大气物理、化学特征出发，认为物理学家、化学家则从大气物理、

8、化学特征出发，认为大气上界至少高于大气上界至少高于1200km，但不超过，但不超过3200km，因为在这个，因为在这个高度上离心力已超过重力，大气密度接近星际气体密度。所高度上离心力已超过重力，大气密度接近星际气体密度。所以在高层大气物理学中，常把大气上界定在以在高层大气物理学中，常把大气上界定在3000km。2 大气质量大气质量 大气高度虽然不易确定，大气质量却可以从理论上求大气高度虽然不易确定，大气质量却可以从理论上求得。假定大气是均质的，则大气高度约为得。假定大气是均质的，则大气高度约为8000m，整个，整个大气柱的质量为大气柱的质量为 mpH 1.1251038105 1013.3g/

9、cm2 p为标准情况下（为标准情况下（T0度，气压为度，气压为1013.25hPa）大）大气密度气密度 。 大气密度按指数规律减小，大气质量也如此。大气密度按指数规律减小，大气质量也如此。（二）（二） 大气压力大气压力 1 气压气压 ：观测高度到大气上界单位面积上（横截面积：观测高度到大气上界单位面积上（横截面积1cm2）铅直空气柱的重量。铅直空气柱的重量。 A 单位：单位：Pa(国际单位制）；国际单位制）；hPa(气象学气象学); B 测量仪器：水银气压表和空盒气压计测量仪器：水银气压表和空盒气压计 C 周期变化：地面的气压值在周期变化：地面的气压值在9801040hPa之间变动，平均之间变

10、动，平均为为1013hPa。 日变化：一昼夜有两个最高值（日变化：一昼夜有两个最高值（910时，时，2122时）和两个时）和两个最低值（最低值（34时，时，1516时）。热带的日变化比温带明显。时）。热带的日变化比温带明显。 年变化：赤道地区气压年变化不大，高纬地区较大；大陆和年变化：赤道地区气压年变化不大，高纬地区较大；大陆和海洋也有显著差别，大陆冬季气压高，夏季最低，而海洋相反。海洋也有显著差别，大陆冬季气压高，夏季最低，而海洋相反。 D 非周期变化。气压非周期变化常与大气环流和和天气系统有非周期变化。气压非周期变化常与大气环流和和天气系统有关，且变化幅度大。关，且变化幅度大。 2 气压的

11、垂直分布气压的垂直分布 气压大小取决于所在水平面的大气质量，随高气压大小取决于所在水平面的大气质量，随高度的上升，大气柱质量减少，所以气压随高度升高度的上升，大气柱质量减少，所以气压随高度升高而降低。而降低。 在气压相同条件下，气柱温度愈高，单位气压高在气压相同条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈小；在相同气温下，气度差愈大，气压垂直梯度愈小；在相同气温下，气压愈高单位气压高度差愈小，气压垂直梯度愈大。压愈高单位气压高度差愈小，气压垂直梯度愈大。 气压随高度的实际变化与气温和气压条件有关气压随高度的实际变化与气温和气压条件有关（三）（三） 大气分层大气分层 按照分子组成，大

12、气可分为两个大层次，即均质层和非按照分子组成，大气可分为两个大层次，即均质层和非均质层。均质层。(85KM)按照大气化学和大气物理性质，大气可分为光化层和离按照大气化学和大气物理性质，大气可分为光化层和离子层。子层。在气象学中，根据温度和大气运动状况将大气圈分为五在气象学中，根据温度和大气运动状况将大气圈分为五层。层。 1、地球大气共分哪几、地球大气共分哪几层层? 2、在不同纬度，对流、在不同纬度，对流层高度是否一样层高度是否一样?为什么为什么? 3、对流层和平流层的、对流层和平流层的气温如何随高度而变化气温如何随高度而变化?原因是什么原因是什么? 4、对流层和平流层中，、对流层和平流层中，大

13、气运动的特点是什么大气运动的特点是什么? 5、对流层和平流层大、对流层和平流层大气与人类有何关系气与人类有何关系?大气的垂直分层对流层平流层对流旺盛近地面，对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；纬度不同厚度变；高度增来温度减，高度增来温度减，只因热源是地面；只因热源是地面；天气复杂且多变，天气复杂且多变，风云雨雪较常见风云雨雪较常见气温初稳后升热气温初稳后升热只因层中臭氧多只因层中臭氧多水平流动天气好水平流动天气好高空飞行很适合高空飞行很适合上冷下热上冷下热高空对流高空对流电电离离层层高层大气电离层能反射电离层能反射无线电波，对无线电波，对无线电通讯有无线电通讯有重要作用重要作用 由于地球引力作用，

14、大气由于地球引力作用，大气密度随高度的增加逐渐减小，密度随高度的增加逐渐减小，到大气上界，逐渐过渡为星到大气上界，逐渐过渡为星际气体密度。际气体密度。 从地面到高空，不仅大从地面到高空，不仅大气的密度、成分不同，大气气的密度、成分不同，大气的温度也存在着明显的变化。的温度也存在着明显的变化。可以这么认为：地球大气在可以这么认为：地球大气在垂直方向上形成三个相对的垂直方向上形成三个相对的暖层和两个相对的冷层。暖层和两个相对的冷层。 世界气象组织（世界气象组织（WMOWMO）根）根据气温从地面到高空垂直方据气温从地面到高空垂直方向的分布，将整个大气分成向的分布，将整个大气分成对流层、平流层以及中间

15、层、对流层、平流层以及中间层、暖层和散逸层暖层和散逸层。大气中温度、密度以及物质成分大气中温度、密度以及物质成分的分层结构的分层结构o 1、对流层的厚度及特征、对流层的厚度及特征A）厚度：本层厚度最薄，并随纬度、季节而）厚度：本层厚度最薄，并随纬度、季节而不同，在高纬地区平均：不同，在高纬地区平均：89km ,中纬地区中纬地区平均：平均：1012km,低纬地区平均低纬地区平均1718km，夏季大于冬季。夏季大于冬季。 o B）特征：）特征： o 一是温度随高度的升高而降低；因为该层的热一是温度随高度的升高而降低；因为该层的热量来自于地面的长波辐射，平均气温递减率为量来自于地面的长波辐射，平均气

16、温递减率为0.65oC/100m； o 二是具有强烈的对流运动；因为地面受热不均。二是具有强烈的对流运动；因为地面受热不均。 o 三是天气现象复杂多变；几乎所有的水汽、云、三是天气现象复杂多变；几乎所有的水汽、云、雨、雷、电等现象都发生在此层。雨、雷、电等现象都发生在此层。 o 2、平流层的特征、平流层的特征o （1）气温随高度升高的分布）气温随高度升高的分布 o 下层：其上界离地面约下层：其上界离地面约3540km，为同温层，为同温层 o 上层：其上界离地面约上层：其上界离地面约5060km，为逆温层，为逆温层，即气温随高度的升高而增高。因为平流层上层含即气温随高度的升高而增高。因为平流层上

17、层含有大量的臭氧，臭氧能大量地吸收太阳紫处线而有大量的臭氧，臭氧能大量地吸收太阳紫处线而增温；增温； o （2）气流以水平运动为主，逆温的存在，对流）气流以水平运动为主，逆温的存在，对流不易产生。不易产生。 o （3）水汽、尘埃含量少，天气晴朗，能见度好）水汽、尘埃含量少，天气晴朗，能见度好。o 3、中间层的特征、中间层的特征o 高度：平流层顶至高度：平流层顶至85km处。处。 o （1）温度随高度的升高而迅速下降。因为）温度随高度的升高而迅速下降。因为臭氧的含量下降。臭氧的含量下降。 o （2）空气以垂直运动为主。但由于空气稀）空气以垂直运动为主。但由于空气稀薄，所出现的天气现象已不如对流层

18、复杂。薄，所出现的天气现象已不如对流层复杂。 o （3）在）在80km处白天出现一个电离层。处白天出现一个电离层。 电离层对电波传播的影响与人类活动密切电离层对电波传播的影响与人类活动密切相关，如无线电通讯、广播、无线电导航、相关，如无线电通讯、广播、无线电导航、雷达定位等。雷达定位等。4、暖层的特征、暖层的特征o 高度：中间层至高度：中间层至800km处处 o 特征：特征： o （1） 空气质量小，空气稀薄，空气密度只占空气总质空气质量小，空气稀薄，空气密度只占空气总质量的量的0.5%，在，在120km高空，空气密度小至声音都难高空，空气密度小至声音都难于传播。于传播。 o （2） 温度随高

19、度升高而升高。因为所有波长小于温度随高度升高而升高。因为所有波长小于0.175um的太阳紫外辐射都被暖层气体所吸收，顶层的太阳紫外辐射都被暖层气体所吸收，顶层温度可达温度可达1000度。度。 o （3） 空气处于高度电离状态。空气处于高度电离状态。 o （4） 能反射无线电波能反射无线电波 o （5） 出现极光现象。出现极光现象。 o 5.散逸层（外层）：暖层顶之上，因大气十分散逸层（外层）：暖层顶之上，因大气十分稀薄，离地面远，受地球引力场约束微弱，一稀薄，离地面远，受地球引力场约束微弱，一些高速运动的空气质点就能散逸到星际空间，些高速运动的空气质点就能散逸到星际空间，所以本层称为散逸层。所

20、以本层称为散逸层。o 根据宇宙火箭探测资料，地球大气层之外，还根据宇宙火箭探测资料，地球大气层之外，还有一层极其稀薄的电离气体，可伸展到有一层极其稀薄的电离气体，可伸展到22000 公里高度，称为地冕。这可能就是地公里高度，称为地冕。这可能就是地球大气层向宇宙空间的过渡区域。球大气层向宇宙空间的过渡区域。（四）（四） 标准大气标准大气 人们根据高空探测数据和理论，规定了一种特性随人们根据高空探测数据和理论，规定了一种特性随高度平均分布的大气模式，称为高度平均分布的大气模式，称为“标准大气标准大气”或或“参考参考大气大气”。 标准大气模式假定空气是干燥的，在标准大气模式假定空气是干燥的，在86k

21、m以下是均以下是均匀混合物，平均摩尔质量为匀混合物，平均摩尔质量为28.964kg/mol，且处于静，且处于静力学平衡和水平成层分布。在给定温度，高度廓线及边力学平衡和水平成层分布。在给定温度，高度廓线及边界条件后，通过对静力学方程和状态方程求积分，就得界条件后，通过对静力学方程和状态方程求积分，就得到压力（到压力（1013hPa） 和密度值（和密度值（1.225kg/m3）。）。 三、大气的热能三、大气的热能-辐射能量交换辐射能量交换（一）（一） 太阳辐射太阳辐射 1 太阳辐射太阳辐射-短波辐射；地面辐射短波辐射；地面辐射-长波辐射长波辐射 （ 1）太阳辐射能主要集）太阳辐射能主要集中在哪两

22、个部分？中在哪两个部分？ （2）太阳辐射为什么属）太阳辐射为什么属于短波辐射？于短波辐射？ 可见光区和红外区。可见光区和红外区。 太阳温度高，辐射中太阳温度高，辐射中最强部分为可见光部分，最强部分为可见光部分，波长短。波长短。太阳辐射太阳辐射短波辐射短波辐射地面辐射地面辐射长波辐射长波辐射太阳光谱辐射太阳光谱辐射自然界的各种物体，向外辐射的波长与其温自然界的各种物体，向外辐射的波长与其温度成反比，一般温度愈高其最强辐射的波长度成反比，一般温度愈高其最强辐射的波长愈短，温度愈低辐射的波长愈长。愈短，温度愈低辐射的波长愈长。太阳的光球表面温度约太阳的光球表面温度约6000K，太阳辐射，太阳辐射中约

23、有一半的能量分布在中约有一半的能量分布在0.40.76微米的微米的可见光区，其余一半大多在近红外区，少量可见光区，其余一半大多在近红外区，少量在紫外区在紫外区,波长较短。地面辐射能主要集中波长较短。地面辐射能主要集中在在480微米的波长范围内，对流层中大气微米的波长范围内，对流层中大气的辐射能主要集中在的辐射能主要集中在3120微米的波长范微米的波长范围内，都是不能直接看见的红外辐射，长波围内，都是不能直接看见的红外辐射，长波辐射辐射2 太阳常数太阳常数:在日地平均距离上，大气顶界垂直于太阳在日地平均距离上，大气顶界垂直于太阳光线的单位面积上每分钟接收的太阳辐射（光线的单位面积上每分钟接收的太

24、阳辐射（1361W/m2)8. .24J/（cm2. .min)3 大气对太阳辐射的削弱（吸收、散射和反射）大气对太阳辐射的削弱（吸收、散射和反射）读教材图读教材图3-5，你会得出什么结论？，你会得出什么结论？B.散射作用散射作用:太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云太阳辐射通过大气时遇到空气分子、尘粒、云滴等质点时，都要发生散射。但散射并不象吸收那样把滴等质点时，都要发生散射。但散射并不象吸收那样把辐射能辐射能转变为转变为热能热能，而只是改变，而只是改变辐射辐射方向，使方向，使太阳辐射太阳辐射以质点为中心以质点为中心向四面八方传播开来。经过散射之后，有一部分太阳辐射就到向四面八方传播开来

25、。经过散射之后，有一部分太阳辐射就到不了地面。雨后天晴，天空呈青蓝色就是因为辐射中青蓝色波不了地面。雨后天晴，天空呈青蓝色就是因为辐射中青蓝色波长较短，容易被长较短，容易被大气散射大气散射的缘故。的缘故。 ？晴空时，天空蔚蓝色；阴天时，天空灰白色。？晴空时，天空蔚蓝色；阴天时，天空灰白色。C反反射射作作用用太阳辐射穿过大气时，被大气中的云层和较大尘埃将其一部分反射到宇宙空间去，从而削弱到达地面的太阳辐射，这称为大气反射大气反射。云层愈厚反射愈强， o 太阳辐射在大气中的减弱太阳辐射在大气中的减弱A 大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射。大气的云层和尘埃对太阳辐射的反射。 B 反射能力取决于云的厚薄

26、，薄云反射率：反射能力取决于云的厚薄，薄云反射率：1020%；厚云反射率：；厚云反射率：90%。高层云反。高层云反射率：射率：25%；中层云：；中层云：50%；低层云：；低层云：65%。 C 大气浑浊度越大，对太阳辐射的削弱也越大大气浑浊度越大，对太阳辐射的削弱也越大。4 总辐射的空间变化总辐射的空间变化一般是纬度愈高，总辐射愈小；纬度愈低，总辐射一般是纬度愈高，总辐射愈小；纬度愈低，总辐射愈大。因为赤道附近多云，总辐射最大值并不出现愈大。因为赤道附近多云，总辐射最大值并不出现在赤道，而是出现在在赤道，而是出现在20N附近。附近。 5 时间变化时间变化 日变化：日出日变化：日出-正午正午-午后

27、；午后； 年变化：夏季年变化：夏季冬季冬季6 地面对太阳辐射的反射地面对太阳辐射的反射： o 到达地面的太阳辐射只有一部分被地面吸收，到达地面的太阳辐射只有一部分被地面吸收，另一部分则被地面反射出去。地面对入射太阳另一部分则被地面反射出去。地面对入射太阳辐射的反射取决于地面的反射率（辐射的反射取决于地面的反射率（r）。而）。而r又又取决于地面的性质。取决于地面的性质。 一般地：陆地表面的一般地：陆地表面的r约约为为10%30%，且随着太阳高度的减小而增，且随着太阳高度的减小而增大，深色土比浅色土小，粗糙土比平滑土小；大，深色土比浅色土小，粗糙土比平滑土小； 水面随着太阳高度角和平静度而变，太阳

28、高度水面随着太阳高度角和平静度而变，太阳高度角愈小，其反射率愈大，波浪起伏的水面，其角愈小，其反射率愈大，波浪起伏的水面，其平均反射率为平均反射率为10%。（二）（二） 大气能量及其保温效应大气能量及其保温效应 大气获得能量的结构：大气获得能量的结构： 1 对太阳辐射的直接吸收对太阳辐射的直接吸收 大气中吸收太阳辐射的物大气中吸收太阳辐射的物质主要是臭氧、水汽和液态水，对大气而言，太阳辐射质主要是臭氧、水汽和液态水，对大气而言，太阳辐射不是主要的直接热源。不是主要的直接热源。 2 对地面辐射的吸收对地面辐射的吸收 ：主要热源：主要热源 3 潜热输送潜热输送 地气间能量交换主要是通过潜热输送地气

29、间能量交换主要是通过潜热输送完成的完成的 4 感热输送感热输送 o 据估计，约有据估计，约有7595的地面长波辐射的地面长波辐射被大气吸收，用于大气增温，只有极少部被大气吸收，用于大气增温，只有极少部分穿透大气散失到宇宙空间。由此可见，分穿透大气散失到宇宙空间。由此可见，地面是大气第二热源。气温变化必然受到地面是大气第二热源。气温变化必然受到地面性质的影响。地面长波辐射几乎全被地面性质的影响。地面长波辐射几乎全被近地面近地面4050 米厚的大气层所吸收。低米厚的大气层所吸收。低层空气吸收的热量又以辐射、对流等方式层空气吸收的热量又以辐射、对流等方式传递到较高一层。这是对流层气温随高度传递到较高

30、一层。这是对流层气温随高度增加而降低的重要原因。增加而降低的重要原因。 o 地面辐射的方向是向上的，而大气辐射方地面辐射的方向是向上的，而大气辐射方向既有向上的，也有向下的。向下的部分向既有向上的，也有向下的。向下的部分称称大气逆辐射。大气逆辐射。逆辐射可减少地面因长波逆辐射可减少地面因长波辐射而损失的热量。这对地球表面的热量辐射而损失的热量。这对地球表面的热量平衡具有重要意义。它使太阳短波辐射易平衡具有重要意义。它使太阳短波辐射易于达到地面，地面长波辐射却不容易散失于达到地面，地面长波辐射却不容易散失到宇宙空间，从而对大气起保温作用，使到宇宙空间，从而对大气起保温作用，使地面温度变化不致过于

31、剧烈。这种作用称地面温度变化不致过于剧烈。这种作用称大气花房效应。大气花房效应。太阳太阳地面地面大气大气大气逆辐射大气逆辐射大气热力作用的意义大气热力作用的意义1、缩小了气温日较差、缩小了气温日较差2、提高了地球表面平均温度、提高了地球表面平均温度o 全球年平均辐射平衡为零，但局部地区却并全球年平均辐射平衡为零，但局部地区却并非如此。低纬地区辐射平衡为正，能量盈余；非如此。低纬地区辐射平衡为正，能量盈余；高纬地区辐射平衡为负，能量亏损；高纬地高纬地区辐射平衡为负，能量亏损；高纬地区亏损的部分由低纬地区盈余的部分补充，区亏损的部分由低纬地区盈余的部分补充，能量由低纬向高纬输送主要是依靠全球性的能

32、量由低纬向高纬输送主要是依靠全球性的大气环流和洋流大气环流和洋流进行的。进行的。（三）（三） 地气系统的辐射平衡地气系统的辐射平衡 ：某一时段内物体能量：某一时段内物体能量收支的差额。收支的差额。全全球球辐辐射射平平衡衡图图解解o 辐射平衡有明显的日变化与年变化。在一日内，辐射平衡有明显的日变化与年变化。在一日内，白天白天收入收入的太阳辐射超过支出的长波辐射，故辐射平衡为的太阳辐射超过支出的长波辐射，故辐射平衡为正正；夜晚夜晚情况相反，辐射平衡为情况相反，辐射平衡为负负。辐射平衡由正转为负或由负转。辐射平衡由正转为负或由负转为正的时刻，分别出现在日没前与日出后一小时。在一年为正的时刻，分别出现

33、在日没前与日出后一小时。在一年内，北半球夏季的辐射平衡因收入的太阳辐射增多而加大；内，北半球夏季的辐射平衡因收入的太阳辐射增多而加大；冬季则相反，甚至出现负值。这种年变化情况因纬度不同冬季则相反，甚至出现负值。这种年变化情况因纬度不同而不同，纬度愈高，辐射平衡保持正值的月份愈少。而不同，纬度愈高，辐射平衡保持正值的月份愈少。不同纬度辐射差额的变化不同纬度辐射差额的变化大气的热力状况大气的热力状况大气的热力状况大气的热力作用大气的热力作用大气对太阳的削弱作用大气的保温效应大气的保温效应太阳太阳地面地面大气大气大气逆辐射大气逆辐射全球的热量平衡全球的热量平衡（四）气温（四）气温 ：表示空气冷热程度

34、的物理量，是空气分子平均动：表示空气冷热程度的物理量，是空气分子平均动能大小的表现，通常所说的气温，指能大小的表现，通常所说的气温，指1.5m高度出的空气温度。高度出的空气温度。1 气温的测定：温度计气温的测定：温度计-安置在百叶箱中安置在百叶箱中2 与气温有关的一些概念与气温有关的一些概念A 极端气温（绝对气温）：历年中给定时段（如某日、月、年）极端气温（绝对气温）：历年中给定时段（如某日、月、年）内所出现的气温极端值。内所出现的气温极端值。极端最低气温和极端最高气温极端最低气温和极端最高气温B 界限温度（临界温度）：对农业生产有指示意义或界限（临界）界限温度（临界温度）：对农业生产有指示意

35、义或界限（临界）意义的气温。意义的气温。1）日平均气温）日平均气温0度度 春季日平均气温春季日平均气温0度表示土壤解冻，积雪融化，田间耕作开始的度表示土壤解冻，积雪融化，田间耕作开始的气温。秋季则表示土壤开始冻结，田间耕作开始结束的时候。气温。秋季则表示土壤开始冻结，田间耕作开始结束的时候。2）日平均气温）日平均气温5度度 春季与秋季日平均气温春季与秋季日平均气温5度表示冬作物和大多数林木恢复与停止度表示冬作物和大多数林木恢复与停止生长的温度。生长的温度。5度以上的时期为作物生长期。度以上的时期为作物生长期。3）日平均气温）日平均气温10度度 表示喜凉作物和某些多年生植物进入活跃生长及喜温作物

36、开始播表示喜凉作物和某些多年生植物进入活跃生长及喜温作物开始播种与生长的温度。种与生长的温度。4）日平均气温）日平均气温15度度 表示喜温作物适宜生长的温度。表示喜温作物适宜生长的温度。5）日平均气温）日平均气温20度度 表示水稻安全齐穗所要求的温度，或大秋作物灌浆开始的温度。表示水稻安全齐穗所要求的温度，或大秋作物灌浆开始的温度。2）有效积温：植物某一发育期或安全生育期内有效温度的总和。）有效积温：植物某一发育期或安全生育期内有效温度的总和。有效温度指每天的活动温度减去界限温度的差值。有效温度指每天的活动温度减去界限温度的差值。例例:界限温度界限温度10度为准，假如有三天的日平均气温分别为度为准，假如有三天的日平均气温分别为11度、度、10和和13度，则这三天均为度，则这三天均为10度的活动温度，其有效温度分别为度的活动温度，其有效温度分别为1、0和和3度。度。C 积温：日平均气温高出某一界限温度期间的气温累积总和，是衡积温：日平均气温高出某一界限温度期间的气温累积总和，是衡量气候热量资源状况的一个指标，与农业生产关系密切。量气候热量资源状况的一个指标，与农业生产关系密切。1）活动积温：植物某一发育期或安全生育期内活动温度的总和。）活动积温：植物某一发育期或安