大气基本特征讲解.ppt

1.1大气的成分
1.2大气的垂直结构
1.3大气的状态方程
1.4大气的静力学方程及其应用
1.5基本气象要素
思考题第1章大气的基本特征表1·1大气的气体组成成分第1章大气的基本特征臭氧垂直分布平流层臭氧形成机制对流层臭氧形成机制第1章大气的基本特征水汽：在自然界的温度和压力下唯一能发生相变的成分。
来源：地球表面（海洋）水分的蒸发，然后随上升气流向上输送。
含量：变化较大（0~4%），水汽垂直分布范围只在10­20km以下。
特点：具有固、气、液三态，常温下发生相变的唯一大气成分，相变过程中吸收和放出潜热能，同时能强烈吸收和放出长波辐射，对地面和空气温度影响极大。是云、雾、霜、雨和雪等常见天气现象产生的先决条件。
分布：①夏季多于冬季；②低纬度多于高纬度、海面多于陆面；③随高度增加而减少，主要分布于2~3km以内。Clouds定义：悬浮在空气中的固体或液体微粒，主要包括尘埃、烟粒、细菌、病毒、花粉和微小盐粒等，亦称为气溶胶（aerosol）粒子。
来源和分布：火山喷发、风、海浪飞溅、生物过程、流星燃烧及人类活动（如燃烧物质排放至空气中的大量烟粒等）。它们多集中于大气的底层；
特点：大多成为水汽凝结核，对云、雾的形成起重要作用。同时固体微粒能散射、漫射和吸收一部分太阳辐射，也能减少地面长波辐射的外逸，对地面和空气温度有一定影响，并会使大气的能见度变坏。包括一氧化碳、氨、二氧化硫、硫化氢及臭氧等。来自工业、交通运输业。含量虽微，但使气候环境污染，对人类有害。大气总质量约5.3×1015t，其中50％集中在5.5km高度内，36km
以上只占大气总质量的1％。大气圈上界与星际空间之间很难用一个
“分界面”把它们截然分开。通常以大气中极光是出现的高度确定为
大气的上界，约为1200km；若以接近于星际的气体密度的高度来估
计大气的上界。按照人造卫星探测资料推算，这个上界大约在2000~
3000km高度上。
根据气温垂直分布等，大气分为：对流层、平流层、中间层、热
层和散逸层。定义：从地面至约12km高的大气层。其下垫面为地面，上界高度随纬度和季节而变。集中了大气质量的80％和全部水汽，云、雾、雨、雪等也都发生于其中。
主要特征：
（1）气温t随高度z增加而下降，气温直减率γ=-dt/dz=0.65°C/100m；
（2）具有强烈的对流运动和湍流运动；
（3）气象要素在水平方向上分布很不均匀，形成气团和锋；
（4）垂直方向分为摩擦层或行星边界层（厚1km~2km）和自由大气（1km~2km以上）。大气层垂直结构对流层结构定义：自对流层顶到大约55Km左右的大气层；
特点：
①气温随高度递增（最初变化较慢，到20-25Km气温突增，主要是臭氧吸收太阳紫外线）。
②空气的垂直运动比较弱，主要是水平运动，故气层稳定。
③水汽含量少。定义：自平流层顶到85Km左右的大气层;
特点：
①温度随高度迅速下降（原因主要是无臭氧吸收太阳紫外线，另外，波长更短的太阳紫外线被高空大气分子吸收，形成电离层）；
②有强烈垂直运动，有高空对流层之称（由于温度随高度增加而下降，大气垂直不稳定）；
③大约在65Km处是电离层，白天强，夜间弱。定义：亦称热成层或暖层，位于中间层顶以上85-800Km。
特点：
①气温随高度迅速增加，波长小于0.175μm的太阳紫外辐射被该层中的原子氧等吸收所致；
②空气高度电离，故亦称电离层。电离层的电离程度有差别，比较强的为E层（100-120Km）和F层（200-240Km)，能反射无线电波。
定义：在大气热层以上的大气，是地球大气的最高层，位于800Km以上。
特点：
①气温也随高度变化不大，由于温度高，空气粒子运动速度很大，又因距地心较远，地心引力较小，所以这一层的主要特点是大气粒子经常散逸至星际空间。
②逸散层的顶部即地球大气层的上界，其高度难以精确确定，通常以极光出现的最大高度为准，约为1000km~1200km
第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征由于，TV>T，故湿空气密度小于干空气密度，于是当暖湿空气与干冷空气相遇时，暖湿空气总是被抬升而冷却、水汽饱和、成云致雨。匀质大气高度：当气温为0ºC、纬度为45º时，海平面大气压P0为101325Pa，空气密度ρ0为1.293kg/m3。假定大气均匀，密度均为ρ0，则此时大气为匀质大气，其高度Z0由下式确定：大气密度：实际大气密度ρ是随高度z增加
而减小，其变化关系为大气密度：第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征第1章大气的基本特征第一章引论第一章引论第一章引论第一章引论第一章引论第一章引论第一章引论360º第一章引论第一章引论天气现象及其代码：天气现象及其符号第一章思考题