大气科学概论课件 12

1、 太阳辐射的变化太阳辐射的变化空间空间地球辐射地球辐射H2O，N2 ， O2 ， CO2 ， O3等气溶胶等气溶胶大气大气冰雪冰雪大气成分的变化大气成分的变化陆地陆地降水蒸发降水蒸发风应力风应力热交换热交换 地形、地貌、植被地形、地貌、植被反射率的变化反射率的变化海盆形状、含盐量的变化海盆形状、含盐量的变化海冰海冰气气-冰耦合冰耦合海海-冰耦合冰耦合陆陆-气耦合气耦合气候系统示意图气候系统示意图大气圈大气圈是指因地球的是指因地球的引力而聚集引力而聚集在地表周围的在地表周围的气气体圈层体圈层。大气圈无色无味，那么它是否真的存在呢？大气圈无色无味，那么它是否真的存在呢？ 这是由于大气中的一些非常细

2、小物质成分，如气体、粉尘等，它们的直径较阳光的波长小得多，因此，蓝色的散射量较之于其他任何一种颜色能更多地被选择散射。这种散射称瑞利散射。 如果形成散射的粒子的形状是球形的，而且其直径并不比阳光的波长小，所有的波长都是平均地被散射的，这种散射称迈耶散射。因此，云是白色的。有风就说明有物质的存在，因为风是由于大气不同部位的压力差别造成的。如果在真空中就不会有风了。 流星就是陨石穿过大气层时，由于其速度太快，与大气摩擦产生热使陨石燃烧起来。 否则我们的地球也与月球一样“ 千疮百孔”。没有大气保护的月球表面太空中的飞船返回舱神州飞船返回舱返回舱着地后表面留下了与大气摩擦、烧蚀的痕迹返回舱着地后表面留

3、下了与大气摩擦、烧蚀的痕迹l a. a. 大气圈的总质量大气圈的总质量： 51018 kgl b. b. 大气密度：大气密度： 1.2310-3g/cm3 (海面、15)l c. c. 主要成分主要成分：l d. d. 成分的分类及其特点成分的分类及其特点： （1）恒定组分：氮、氧氩 （2）可变组分：二氧化碳、臭氧、水蒸汽 （3）其他组分：粉尘、硫氧化物、氮氧化物按体积计算按质量计算氮，78.09氮，75.51氧，20.94氧，23.15氩，0.93%氩，1.28其他，0.04其他，0.06地球大气气体的组成地球大气气体的组成干洁大气的主要成分：干洁大气的主要成分：（1）生命新陈代谢（2）有机

4、物燃烧、腐化、分解（1）冲淡氧气（2）固氮，植物养料来源：有机物燃烧，腐烂和生物呼吸 作用：温室气体，植物光合作用原料来源：高空臭氧、低空臭氧 臭氧通常是氧分子在太阳的光解作用下分解为氧原子后, 再进行一系列复杂的化学反应与另外的氧分子结合而形成的。 臭氧的形成过程在大气层中主要由太阳紫外辐射来完成，少量是由于有机物的氧化、雷电和火山喷发等而产生的。 O3层的破坏：主要为CFC 氯氟烃的英文名称Chloro-fluoron-carbonl 南极上空的臭氧层空洞是指每年的8月下旬至10月上旬，在2025公里高度的南极大陆上空，臭氧总量开始减少并出现空洞, 10月初空洞面积最大，可达2,000多万

5、公里，覆盖了整个南极大陆及南美洲南端的上空；l 11月份臭氧浓度才重新增加，臭氧层空洞也逐渐消失。由三个氧原子组成，平均含量为0.010.1ppm，大部分集中在1030km的平流层，对流层臭氧仅占10%。臭氧在地球大气化学中起着非常重要的作用，臭氧通过吸收太阳辐射维护地球的能量平衡和生态平衡。臭氧O3 (Ozone) 南极上空的臭氧层空洞就像一个巨大的蓝色水滴9月16日为 国际保护臭氧层日 l（1）水汽的来源：蒸发和蒸腾作用l（2）水汽的时空分布： 地面高空，热带极地，海洋沙漠，夏季冬季l（3）水汽的作用：云和降水的源泉 影响地面、空气温度及大气垂直运动海洋湖蒸蒸发发水汽输送水汽输送地表径流地

6、表径流降水降水降水降水蒸发蒸发植物蒸腾植物蒸腾下渗下渗l海陆间大循环：是在海洋与陆地之间，其环节包括蒸发、水汽输送、凝结降水、地表径流、下渗、地下径流。作用是使陆地水不断得到补充，水资源得以再生，是最重要的循环，又称大循环。l陆地内循环：陆地与陆地上空之间，其环节包括蒸发、植物蒸腾、凝结降水等。作用是补给陆地水体的水量，但所占份额较少。l海上内循环：海洋与海洋上空之间，其环节包括蒸发、凝结和降水等。作用是水循环的水量最大，对于全球的热量输送有着重要意义。l（1）联系调节作用：地球上的各种水体通过蒸发（包括植物蒸腾）、水汽输送、降水、下渗、地表径流和地下径流等一系列过程和环节，把大气圈、水圈、岩

7、石圈和生物圈有机地联系起来，构成一个庞大的水循环系统。l（2）平衡更新作用：在水循环系统中，水在连续不断地运动、转化，使地球上各种水体处于不断更新状态，从而维持全球水的动态平衡。l（3）迁移交换作用：水循环还促使自然界物质的运动和能量的转化，从而使地球表层各圈层之间，以及陆地和海洋之间实现物质的迁移和能量的交换。l（4）影响塑造作用：水循环运动影响着全球的气候和生态，并且使水成为自然界最高动力作用的因子之一，不断地塑造着地表。水循环对自然环境的影响水循环对自然环境的影响l 水循环影响气候变化，通过蒸发进入大气的水汽，是产生云、雨和闪电等现象的主要物质基础，空气中的水汽含量会直接决定区域的湿润状

8、况。 l水循环使得不同时段、不同地域内的水热状况得到重新分配，如水通过蒸发形式在某个时间和地区将太阳辐射转变为潜能，经过水循环，在另一个时间和地区内又通过降水形式将潜能释放。l （海洋中的暖流由低纬地区流向高纬地区时区时所释放的热量提高了周围地区的气温，寒流由高纬地区流向低纬地区时吸收了热量，降低了周围地区的气温。）l 水循环还可使部分海洋水汽流随大气流深入大陆内部，虽然数量不多，但也能在一定程度减轻内陆的干燥程度，改变其自然景观。空气中悬浮的固态或液态颗粒的总称，能在空气中滞留至少几个小时。 尺度：10-3102m 数密度： 102106个/cm3城市农村，陆地海洋，冬季夏季 作用：形成云、

9、雾，降水条件 改变辐射平衡 造成大气污染，能见度降低 造成光学现象l 通过散射辐射和吸收辐射产生直接影响，l 作为云凝结核或改变云的光学性质和生存时间而产生间接影响。气溶胶放大照片厚度：平均1113km，赤道1718km，两极89km。 质量：约占大气圈质量的75。 气温：从下向上是降温的，大气降温率是6.5 /km，对流层顶约-83 。 大气运动：空气具有强烈的对流、乱流运动。 成分：含水蒸气、尘埃，气象要素水平分布不均匀。 气象现象：风、霜、雨、雪、雹、雾等。 高度：从对流层顶到55km左右。 质量：几乎占大气圈质量的25。 气温：从下向上是升温的，到平流层的顶温度升到0 。 大气运动：水

10、平运动，没有强烈的对流运动，天气多是晴朗的，飞机在此层飞行不易颠簸。 成分：几乎不含水蒸气、尘埃，存在数层臭氧层。 无天气现象。有相当强烈的垂直运动该层的60-90km高度上有一个只在白天高度：从暖层顶到外层空间。 物质多以原子、离子状态存在。 是地球物质向宇宙空间扩散的部位。大气圈、水圈、大气圈、水圈、冰雪圈和生物圈、冰雪圈和生物圈构成的综合体，也称构成的综合体，也称为为地球气候系统地球气候系统 1、大气圈大气圈：包围地球表面，厚度为1000公里的大气层 2、陆面陆面：也称为岩石圈，是地壳和上地幔顶部 3、水圈水圈：海洋、河流、湖泊、沼泽、地下水和大气圈中的水 4、冰雪圈冰雪圈：由在一定低温

11、条件下固态水、冰川、冰盖、积雪、海冰、河湖冰等以及地下冰掺杂的多年冻土、季节冻土等组成的特殊圈层 5、生物圈生物圈：植物、动物、人类及有生物存在的部分具有不同的海拔高度和起伏形势，可分为山地、高原、具有不同的海拔高度和起伏形势，可分为山地、高原、平原、丘陵和盆地等类型。平原、丘陵和盆地等类型。它们以不同的规模错综分布在各大洲之上，构成崎岖它们以不同的规模错综分布在各大洲之上，构成崎岖复杂的下垫面。复杂的下垫面。因岩石、沉积物和土壤等性质的不同，其因岩石、沉积物和土壤等性质的不同，其对气候的影对气候的影响更是复杂多样。响更是复杂多样。 到达地表的太阳辐射能约有80为海洋表面所吸收。 无论从力学和热力学效应来看，海洋在气候系统中具有最大的惯性，是一个巨大的能量贮存库。100m深的表层海水占整个气候系统总热量的95.6,水圈在气候系统中非常重要。上层海洋与大气或冰的相互作用时间尺度为几个月到几年，而深层海洋的热力调整时间则为世纪尺度。由于冰