《气象学》课件第二讲大气

1、第二次大气、lick a fish in the ocean、man is confined to a very shallow layer of atmosphere、主要参考书、华莱士、霍布斯、王鹏飞等翻译、大气科学开馆、上海科学技术气象出版社徐玉摩、柳弘年、徐继玉篇：大气科学概论，南京大学出版社，2000，主要成分：N2，O2，Ar，CO2，浓度300ppmv，微量成分：CH4，浓度120ppmv之间可变成分：平均寿命在几年到10年之间，比率随时间和地点而变化。CO2、CH4、H2、N2O等。快速变化的气体成分，lifetime1a，例如碳、硫、氮等化合物。体积比为78%，体积比为21%

2、，(2)氧(Oxygen，O2)是维持人类和植物生存的重要气体，对有机物的燃烧、腐败和分解起着重要作用。大气中氧气的袁泉，2H2O2 H2O2 CO2 CH22，光合：必须吸收可见光辐射。地球大气中的氧气主要由后者产生：30亿年前，只有水的解离作用产生了少量氧气，臭氧少，原始生命都在水下10米(？)，这种生物能释放氧气；6亿年前，O2浓度现在达到了1%，O3增加了，植物和动物从海洋变成了陆地。4亿年前，O2达到了现在的十分之一，之后逐渐平衡。氧气越来越多紫外线辐射越来越少植物登陆，接触可见光产生更多氧气，动植物的呼吸和死亡氧气消耗，二氧化碳排放平衡，氧气O3平流层吸收的太阳辐射能量的一部分降低

3、了地面平均温度1-2度，对流层内O3的氧化作用占O3总量的10%例如，SO2和氮氧化合物的转换是酸雨和光化学烟雾的主要原因之一。红外波段9.6um有强吸收带，增加对流层大气的温度，与CO2，CH4一起属于温室气体。地表附近的O3会危害生态环境。高浓度O3对呼吸道有害。平流层的湍流和扩散；对流层内的光化学作用；雷暴、闪电、大气O3总量有明显的区域变化，O3总量的年平均分布(19701977年卫星观测结果)主要分布在北半球6570度和南半球6065度。北半球O3总量大于南半球O3总量，赤道附近的极点，Y？大气O3总量有明显的季节变化，O3总量年平均值的全球分布(19701977年卫星观测结果)，赤

4、道两侧25度纬度范围内的季节变化不太明显。春天在高纬度地区达到了最大值，春天、冬天平流层中的大量冰晶云储存了CL离子，到了春天，CL离子释放，臭氧洞形成的另一个原因：大气动力学因素。4月-11月，在南半球的冬天和春天，南极洲被环绕极地的旋涡气流稳定地控制，阻止了极地大气和中纬度大气的交换。另一方面，由于极地的影响，极地的大气温度降低，平流层温度低于-84度，有很多冰晶石云，其中CL离子促进O3分解。另一方面，低纬平流层内的O3不能进入极地。近几年来，O3的变化是全球O3总量的变化比较复杂，总的来说有下降趋势。，近10多年来，大气O3作为中国O3总量变化的主要特征，正在减少，平均年减少率随着纬度

5、增加而增加，海口市地区为0.077%/年，莫哈地区为0.75%/年，差异近10倍。青藏高原夏季(69月)形成了大气O3总量异常低的价值中心。青藏高原的独特地形，夏季上升气流盛行，带来高空辐射，二氧化碳(carbon dioxide)是地球表面的等值温度约为19，除非地球周围被大气层包围。但实际观察到的地球表面温度约为15。远高于辐射平衡温度主要是因为大气的存在提高了地球表面的平衡温度。大气对太阳的短波辐射是透明的，但地球表面的长波辐射不太透明。其性质像温室里的玻璃。因此，大气的这种保温作用也称为“温室效应”。有温室效应的气体统称为“温室气体”。大气中的主要温室气体不是大气的主要成分，而是水蒸气

6、、CO2、CH4、N2O、CFCs。自然界的温室气体使地球保持适当的温度(平均15)，适合人类和生物的生存。但是浓度的增加会提高地球的温度，改变气候和其他气象要素，尤其是降水的再分配。温室气体浓度增加，世界平均指标温度升高，严格地说，这是在自然温室气体浓度之上增加的“加强温室效应”，人们总是省略“加强”一词。但是忘记会渡边杏。、the current concentration of CO2 is about 365 ppm(part per million，以百万计)，As compared to the pre-industrial concentration、snow cover and

7、 ice extent have decreased、global average sea level has risen and ocean heat content has increased全球平均汽酒内的水汽总量为27千克/m2，水汽的空间分布，水汽大部分集中在对流层底部，随着高度的增加急剧减少，水汽实际上随地区和季节的不同而有很大变化。1.52公里以下，地面10%，4，大气气溶胶粒子1，定义尺度范围：1nm-100m，大气弥散，悬浮，沉降速度小，尺度1nm-。2，大气气溶胶粒子的来源和水槽，全球气溶胶质粒据推测主要来自自然界，人工源只有自然源的五分之一。土壤岩石风化及火山喷发的灰尘烟

8、雾和工业尘埃海水气泡-粒子转换微生物、孢子、花粉等有机物质点宇宙尘埃，1)圆、海面波的泡沫破裂时，可以产生气溶胶粒子。泡沫破裂后，其泡沫膜破裂后会产生很多小水滴，小水滴蒸发后会产生小盐颗粒。气泡破裂所产生的凹痕处，水喷射出死流，分裂成水滴。水滴蒸发形成大盐核。2)环，即气溶胶粒子在大气中移动的过程。在对流层大气中质粒的移动或消失可以通过上层大气的泄漏或沉积在地面上。根据水质粒子是否参与，分为干沉降、湿沉降。干燥沉降过程：指粒子从干燥状态向下进入大气的过程。重力下沉、粘合去除等。湿沉降过程：指粒子受雪或云滴等影响下沉到底座上脱离大气的过程。包括凝固场沉没、接触、沉没。，大气气溶胶粒子在大气中的作

9、用，1)云降水的作用可能是水蒸气凝结、水滴冻结的核心。也就是说，一些大气气溶胶粒子是云连接nuclei(CCN)或ice nuclei(IN)，2)对大气辐射过程的影响。3)对大气光学特性的影响对太阳光散射和吸收的影响对大气能见度的影响。也影响天空颜色。一些光学现象的出现也与他们的作用有关。4)对大气电气特性的影响，天空的颜色，晨光等一般称为实际大气中的气溶胶粒子和大气污染物。地球大气层(T)，外层，热层，中间层，平流层，对流层，大气边界层，飞机为什么理论上要在平流层飞行？1，对流层(12公里以下)，赤道地区对流层顶高度约18公里，中纬度地区约12公里，极地约8公里。夏天的对流层厚度比冬天大。

10、以南京为例，夏季对流层厚度达17公里，冬季只有11公里，冬季和夏季厚度相差6公里。上面？1)，温度随高度的增加而降低，气温下降率为6.5/km，定义了气温下降率。高度是每单位高度气温下降的度数。2)，对流层垂直运动显著。3)，集中了80%的大气质量和几乎所有的水分。对流层特征，4)，云降水都发生在这一层，5)，表面影响最强，空气属性的水平分布很不均匀。2、平流层(12km55km)、1) 25km以下的温度下降率接近0，25km左右的温度随高度显著增加。提高每公里2C的温度。最大-3C。-嗯？-嗯？2)平流层气流运动主要以水平运动为主。水分很少，颗粒很少，能见度很好。4)大气污染物质进入平流层

11、后，长期存在。O3的作用，说明：对流层和油层之间的气体混合相当弱。4，热层(550公里)，1)温度随着高度的增加而上升。2)高电离。3)带电粒子的运动明显受到地球磁场的影响。强烈紫外线辐射的光化学降解和电离反应导致高温，分子稀薄，电导率小，因此温度梯度大。最高温度为1000-2000k，昼夜温差很大。极光：是辉煌的大气光学现象。太阳发出的高速带电粒子流刺激高层稀薄的大气分子或原子，受刺激的粒子在返回基态时发出可见光，即极光。由于这种太阳的高速带电粒子流在地磁的作用下分布成两极，极光经常出现在高纬度地区。地球的磁场是通过电流的发电机效应产生磁场的。地球的磁场是偶极。磁铁的N替代面对南极产生的磁场

12、。地球大气的上限将极光出现的最高高度作为大气的上限。大约1200公里。卫星探测。大约2500-3000公里。磁层的顶部用作大气的上限。Actually、主要气象要素、气象要素：表示大气状态和现象的物理量。例如，气温、空气湿度、气压、风、能见度、降水等。1，气温，1，定义：表示空气温度的物理量，2，温度，关系：3，观察，地面温度是指地面1.5米(我国)的高百叶箱的温度。土温是指埋在地表，地表下5厘米，10厘米，15厘米，20厘米的温度计。第二，气压，1，定义：所有表面的单位面积中空气分子运动产生的压力。2，单位：国际单位波(Pa)气象中常用的白波(hPa) 1标准气压=1013.25hPa，3，

13、测量，2，等压面，等压面由空间气压相同的点组成。由于相同的高度，各地的气压不一样，背压面在空间上不是平面，而是像地形一样起伏。在等压面图中，气压的空间分布用等高线表示。背压面凸起的地方表示在同一高度气压高于周围。等压图形中由一组闭合等高线组成的高值区域。，等压面凹了，意思是在同一高度气压低于周围。等压图形中由一组闭合等高线组成的低值区域。因此，在等压图形中，等高线的分布反映了等压表面的起伏，表示了气压的空间分布状态。当前地面天气图是高度为零的轮廓图。在地图上填写海平面气压值，然后绘制等压线。此外，地面天气图上还标明了其他气象符号和等值线。3，空气湿度，1，定义：表示空气中水蒸气含量或湿度的物理

14、量。2，水蒸气饱和，3，湿度参数，水汽和扁平纯(或纯冰)构成的系统，在特定温度下达到两相平衡时称为水蒸气饱和。很多，1)水蒸气混合比R，单位：kg/kg，2)非湿Q，单位：kg/kg，Q与R的关系：3)绝对湿度(水蒸气密度)，单位：kg，5)相对湿度f，6)露点TD、霜点TF、潮湿空气中水汽含量不变的情况下，等压相对于纯水平面饱和时的温度冷却，称为露点。等压相对于纯冰平面冷却到饱和的温度称为霜点。4，风，1，风的概念，1)空气相对运动形成风，大气科学的风以地面为参考，分为水平风、垂直风。2)风是矢量，水平风是二维矢量，3)水平风以分量法、方向大小法、2、风向、1)风的到来，2)表示方法：以16个地理方向的方位角、正北开始。3，风速，表达方法，1)单位时间内空气经过的距离。单位：m/s，2)风力级，热带低压(中心附近最大风力67级)热带风暴(89级)热带风暴(1011级)台风(12级)。例如，热带气旋