大气的基本特性课件

第三章大气与气候第一节大气的组成与分层★基本概念★大气：指围绕着地球的厚层气体。★大气圈：指大气所形成的连续圈层。★大气过程：指大气圈中存在的各种物理过程，如辐射过程、增温冷却过程、蒸发凝结过程等。★天气现象：指由大气过程所形成的风、云、雨、雪、雾、露、霜、冰等千变万化的物理现象。★天气：某地区短时间内大气过程和现象的综合。即短时间内风、云、降水、温度和气压等气象要素连续变化的综合现象。其特点是多变。★气候：指某地区多年间常见的和特有的大气过程和现象的综合。一、大气的组成◆地球大气由多种物质混合组成，包括干洁空气、水汽、悬浮尘粒和杂质等。1、干洁空气（干空气）：不包含水汽和固体杂质的整个混合气体；①主要成分：N2、O2、Ar，占干空气容积的99.97％、占干空气质量的99.95％；②次要成分：

CO2、O3、CO、CH4、H2S、SOx等等。干空气中，以氮、氧、二氧化碳、臭氧最重要。几种重要气体的来源及其作用N2：来源：来自于地球形成过程中的火山喷发；作用：是地球上生命体的基本成分；可冲淡氧气；是合成氮肥的基本原料。

O2：来源：来源于水的离解和光化学反应以及植物的呼吸。作用：是维持生命现象的重要气体；可助燃，使有机体腐败；起氧化作用。

CO2：

来源：来源于燃烧、氧化、大陆生物圈作用、海洋的作用以及火山喷发。浓度为0.02%~0.04%，近年来由于工业的发展，含量与年俱增。1958年至1988年，其含量从316ppm到351ppm。占干洁空气容积的0.03%。

作用：能透过太阳的短波辐射而强烈地吸收地面长波辐射和放射长波，对地面起保温作用；是绿色植物光合作用中不可缺少的物质，但其含量超过0.2~0.5%时，对生物体有害。

O3：

来源：主要是在太阳紫外线辐射作用下，氧分子分解为氧原子后再和另外的氧分子结合而成。低层大气有机物的氧化和雷雨、闪电作用也能形成臭氧。重要集中在20~30km处。

作用：能吸收太阳紫外辐射的99%，保护地面生物，可杀菌治病。

二、大气的分层（一）大气压力1、气压：静止大气中任一高度单位面积上所承受的空气柱重量，叫大气压力，简称气压。气压的测量单位是帕（Pa），气象学采用百帕（hPa）为单位，1hPa＝10-2N／cm2；当选定温度为0℃，纬度为45°的海平面时，气压为1013.25hPa，称为一个标准大气压。地面气压在980—1040hPa

之间变化，平均为1013hPa；2、气压场和气压系统（P63图3-2）①等压线和等压面：某一水平面上气压相等各点的连线，称为等压线；空间气压相等各点组成的面，称为等压面，它是一个起伏不平的曲面。②气压场：气压的空间分布称为气压场③气压系统的基本类型：包括低气压、高气压、低压槽、高压脊、鞍（鞍型气压区）等等，统称为气压系统。◆低气压：简称低压，其等压线闭合，中心气压低，等压面向下凹陷如盆地，空气向中心辐合，气流上升；◆高气压：简称高压，其等压线闭合，中心气压高，等压面向上凸出如山丘，空气向四周辐散，气流下沉；高压与低压低压槽◆低压槽：简称槽，由低压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较高一方突出的部分。在槽内各等压线弯曲最大处的连线，称为槽线。槽附近空间等压面形如山谷，空气向槽内辐合上升；◆高压脊：简称脊，由高压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较低一方突出的部分。在脊中各等压线弯曲最大处的连线，称为脊线。脊线附近空间等压面形如山脊，空气向外辐散；◆鞍（鞍型气压区）：两个高压或两个低压相对应的中间区域，其附近空间等压面形状似马鞍。思考：天气预报中常用百帕代表高度？气压和高度之间有何对应关系？P63表3-4气压垂直梯度（二）大气分层◆根据大气在垂直方向上的温度、成分、密度、电离等物理性质和运动状况，将之分为5层。1、对流层：2、平流层：自下而上分别为：P64图3-43、中间层4、暖层5、散逸层1、对流层的厚度及特征特征：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0.65oC/100m；二是具有强烈的对流运动；因为地面受热不均。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。厚度：本层厚度最簿，并随纬度、季节而不同，在高纬地区平均：8~9km,中纬地区平均：10~12km,低纬地区平均17~18km，夏季大于冬季。问题：为什么在对流层顶，低纬度温度（-85OC）小于高纬度（-53OC）？提示：因为在低纬地区对流层顶高17~18km，而高纬地区平均只有8~9km，在对流层，温度受地面影响大，且温随高度的升高而降低。2、平流层的特征（1）气温随高度升高不变或升高

下层：其上界离地面约35~40km，为同温层上层：其上界离地面约50~60km，为逆温层，即气温随高度的升高而升高。因为平流层上层含有大量的臭氧，臭能大量地吸收太阳紫处线而增温；（2）气流以水平运动为主，逆温的存在，对流不易产生。（3）水汽、尘埃含量少，天气晴朗，能见度好。3、中间层的特征高度：平流层顶至85km处。（1）温度随高度的升高而迅速下降。因为臭氧的含量下降。（2）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复杂。（3）在80km处白天出现一个电离层。4、暖层的特征高度：中间层至800km处特征：（1）

空气质量小，空气稀薄，空气密度只角空气总质量的0.5%，在120km高空，空气密度小至声音都难于传播。（2）

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，顶层温度可达1000度。（3）

空气处于高度电离状态。（4）

能反射无线电波（5）

出现极光现象。暖层出现极光现