农业气象学大气

农业气象学大气第1页/共51页南京农业大学樊多琦第一章地球大气第一节大气的组成第二节大气的铅直结构第三节气象要素第四节大气中的光、电、声现象

牛牛文库文档分享第2页/共51页南京农业大学樊多琦地球大气（大气）

包围在地球周围的一层深厚的气体层。干洁大气大气水汽大气杂质

牛牛文库文档分享第3页/共51页南京农业大学樊多琦第一节大气的组成一干洁大气二氮和氧三臭氧和二氧化碳四水汽和大气杂质

牛牛文库文档分享第4页/共51页南京农业大学樊多琦一、干洁大气干洁大气：除水汽、大气杂质之外的大气。实际大气干洁大气水汽大气杂质

干空气：除水分之外的空气。

气体成分体积比（%）干洁大气100氮78.08氧20.95氩0.93二氧化碳0.032臭氧0.00006

干洁大气平均分子量28.966

密度1293

g/m3

（标准状况：1

atm、0℃）

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氮N228.013478.084主要成分1%

氧O231.998820.946

氩Ar39.9480.934

二氧化碳CO244.00990.033微量成分1ppm1%水汽

氖Ne20.18318.210-6

氦He4.0035.210-6

氪Kr83.801.110-6

甲烷CH416.041.21.710-6

氢H22.0160.510-6痕量成分1ppm

一氧化二氮N2O44.010.310-6

氙Xe131.300.110-6

一氧化碳CO28.010.110-6

臭氧O347.998105010-9

二氧化氮NO246.0014.510-9

二氧化硫SO264.060.033010-9

硫化氢H2S34.070.0060.610-9

氨NH317.030.11010-9

••••••干洁大气的组成

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实际大气

N2、O2、Ar

CO2、Ne、He、Kr、H2O、CH4H2、N2O、Xe、CO、O3、NO2、SO2、H2S、NH3

大气杂质二、氮和氧

牛牛文库文档分享第7页/共51页南京农业大学樊多琦三、臭氧和二氧化碳

1、臭氧O3

垂直分布1hPa

2

510205010020050010000100200

nb(1nb=10-6hPa)

0°40°80°1月4月7月10月

臭氧主要分布在10～50km高度（大气臭氧层）臭氧最大浓度出现在20～30km高度

随纬度增加，臭氧浓度增大；臭氧浓度春季偏高，秋季偏低。

牛牛文库文档分享第8页/共51页南京农业大学樊多琦臭氧的产生

O2+h→2OO+O+M→O2+MO+O2+M→O3+M

N2O+h→N2+OO+O2+M→O3+MNO2+h→NO+OO+O2+M→O3+M臭氧的破坏

O3+h→O2+O

O3+O+M→2O2+MO3+H→HO2+OO3+OH→HO2+O2O3+HO2→2O2+OHO3+NO→NO2+O2

牛牛文库文档分享第9页/共51页南京农业大学樊多琦臭氧的效应平流层臭氧

吸收太阳紫外辐射（0.2～0.35m）导致平流层逆温，形成平流层地球生物圈的保护屏障

紫外线UV0.1～0.4m

紫外线A段UV-A0.32～0.4m

色素沉着作用紫外线B段UV-B0.29～0.32m

红斑作用、皮肤癌、白内障、免疫系统能力下降紫外线C段UV-C0.1～0.29m

对生物有强烈的杀伤作用

对流层臭氧温室效应气体，吸收9.6m附近的地面辐射化学活性气体，参与大气污染物质的转化过程臭氧浓度的增加会导致光化学烟雾、酸雨、森林大面积死亡并危害人的呼吸系统

牛牛文库文档分享第10页/共51页南京农业大学樊多琦人类活动对平流层臭氧的影响

近20年来，全球平均臭氧浓度每10年大约减少3％南极和北极上空臭氧耗损严重青藏高原上空在夏季也出现了臭氧低值中心

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影响臭氧层的物质化学物质来源CFC-11（CFCl3）

CFC-12（CF2Cl2）用于火箭的燃料气溶胶、制冷剂、发泡剂及溶剂CFC-22（CHClF2）制冷剂CFC-113（C2Cl3F3）溶剂

甲基氯仿（CH3CCl3）溶剂

四氯化碳（CCl4）生产CFC及粮食熏烟处理

哈龙1301（CF3BrF3）哈龙1211（CF2BrCl）灭火器

氧化氮（NOX）工业活动副产品

二氧化碳（CO2）化石性燃料燃烧副产品

甲烷（CH4）农业产品及采矿活动的副产品

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氟氯碳化合物CFCS

氟里昂F-11（CFCl3）F-12（CCl2F2）

Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2

O+O3→2O2

氮氧化物NOX

一氧化氮NO二氧化氮NO2NO2+h→NO+ONO+O3→NO2+O2

O+O3→2O2

《维也纳保护臭氧层公约》1985年

《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔协定书》1987年

《赫尔辛基宣言》1989年

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2、二氧化碳CO2

主要集中在20km以下年、日变化主要取决于绿色植物光合作用的强弱

一年中，冬春季浓度高，夏秋季浓度低一天中，清晨浓度高，午后浓度低二氧化碳的效应

绿色植物光合作用的原料温室气体，产生温室效应

吸收地面红外辐射（12.5～17m）

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阳

辐

射地面辐射大气辐射地面低层大气温室效应

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大气中的温室气体名称目前浓度ppm估计年增长率％CO23500.4O3（对流层）0.1～10-0.5O3（平流层）0.02～0.10～0.7CH41.71～2NO20.30.2CO0.120.2CFC110.23×10-35.0CFC120.4×10-35.0国家美国前苏联中国日本巴西百分比％18.413.58.45.63.8国家印度德国英国墨西哥意大利百分比％3.53.62.42.01.8温室气体排放量占世界前10位的国家

牛牛文库文档分享第16页/共51页南京农业大学樊多琦温室气体浓度增加温室效应加强全球气候变暖海岸线变化、气候带（温度带、降水带）移动等

近100年来，全球气温上升趋势明显，平均约上升0.6℃

牛牛文库文档分享第17页/共51页南京农业大学樊多琦四、水汽和大气杂质

1、水汽H2O

全球平均气柱内的水汽总量为27kg/m2

分布：

随高度增加而减少低纬多于高纬夏季多于冬季吸收地面红外辐射（4～8.5m、＞19m）

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大气中的水汽来自地球表面的蒸发及蒸腾约75％来自水体表面，25％来自陆面水分的相变

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2、大气杂质（大气气溶胶）

大气气溶胶：悬浮在大气中的固态和液态粒子。

大气气溶胶的效应：★作为水汽凝结核★吸收和散射太阳、地面和大气辐射★影响能见度和空气质量

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牛牛文库文档分享第22页/共51页南京农业大学樊多琦第二节大气的铅直结构一对流层二平流层三中间层四热成层五散逸层六大气上界

牛牛文库文档分享第23页/共51页南京农业大学樊多琦大气温度大气成分电离特性10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km8008555159040080散逸层热成层中间层平流层对流层匀和层非匀和层中性层磁层电离层D层E层F层

牛牛文库文档分享第24页/共51页宇宙火箭极光人造卫星气象火箭流星探空气球飞机积雨云珠穆朗玛峰珠母云夜光云102030405060708090100200300400500600700800900100011001200高度km对流层平流层中间层热成层散逸层磁层电离层中性层匀质层非匀质层220K290K温度K270K190KD层E层F层

牛牛文库文档分享第25页/共51页南京农业大学樊多琦10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸层热成层中间层平流层对流层分层依据：大气温度铅直分布特征大气铅直运动状况

牛牛文库文档分享第26页/共51页南京农业大学樊多琦一、对流层

厚度：

低纬17～18km

中纬10～12km

高纬8～9km

夏季厚于冬季主要特征：★随高度增加温度降低

★对流、乱流运动强烈

★天气层

★气象的要素水平分布不均匀10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800

85

5515散逸层热成层中间层平流层对流层

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对流层的分层6000m2000m0m对流层低云和雾云和降水高云急流(≥30m/s)等温和逆温（稳定）对流层顶上层中层（摩擦层、行星边界层）下层

牛牛文库文档分享第28页/共51页南京农业大学樊多琦2000m0m自由大气层摩擦层100m2m埃克曼层Ekman近地层贴地层

牛牛文库文档分享第29页/共51页南京农业大学樊多琦二、平流层主要特征：★随高度增加下部温度变化很小上部显著升高

★平流

大气臭氧层

O3吸收太阳紫外辐射

珠母云(贝母云、珍珠云)10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800

855515散逸层热成层中间层平流层对流层

牛牛文库文档分享第30页/共51页南京农业大学樊多琦三、中间层（高空对流层）主要特征：★随高度增加温度降低

★对流运动强烈夜光云10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸层热成层中间层平流层对流层

牛牛文库文档分享第31页/共51页南京农业大学樊多琦四、热成层（热层、暖层）主要特征：★随高度增加温度升高

★空气处于高度电离状态

N、O吸收太阳紫外辐射（＜0.2m）极光10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸层热成层中间层平流层对流层

牛牛文库文档分享第32页/共51页南京农业大学樊多琦五、散逸层（外层）10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸层热成层中间层平流层对流层

牛牛文库文档分享第33页/共51页南京农业大学樊多琦六、大气上界

极光出现的最大高度

1000～1200km

气体密度

2000～3000km

地球磁层顶向日侧30000～65000km

背日侧6370000km10020304050607080901001201401601802003004005006007008009001000km800855515散逸层热成层中间层平流层对流层11001200

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牛牛文库文档分享第35页/共51页南京农业大学樊多琦第一章地球大气第一节大气的组成第二节大气的铅直结构第三节气象要素第四节大气中的光、电、声现象

牛牛文库文档分享第36页/共51页南京农业大学樊多琦第三节气象要素一气象要素二天气现象

牛牛文库文档分享第37页/共51页南京农业大学樊多琦一、气象要素

气象要素：表示大气状态和特征的物理量和物理现象。主要包括：日照辐射温度湿度气压风云降水蒸发能见度天气现象

牛牛文库文档分享第38页/共51页南京农业大学樊多琦二、天气现象

天气现象：大气中或地面上产生的降水、水汽凝结冻结物(云除外)

干质悬浮物和光、电现象，也包括一些风的特征。名称符号名称符号名称符号名称符号雨阵性雨夹雪吹雪霾阵雨冰雹雪暴尘卷风毛毛雨冰针龙卷雷暴雪雾积雪闪电阵雪轻雾结冰极光霰露沙尘暴大风米雪霜扬沙飑冰粒雨凇浮尘雨夹雪雾凇烟幕,∽∨＝≡SSS∞

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牛牛文库文档分享第40页/共51页农业气象学樊多琦南京农业大学气象教研室南京农业大学樊多琦

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