第6章 平流层大气

浅谈对流层顶的高低与地面温度的关系

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/039729000.html, 浅谈对流层顶的高低与地面温度的关系 作者：王文新胡君 来源：《科技资讯》2015年第29期 摘要：本文通过临河单站2014年的3次探空观测资料与地面气温的对比关系分析，找出对流层顶的高度变化与地面气温变化有着非常密切的关系，同时地面气温的下降较对流层顶的降低时间间隔超过12小时，对预报单站及下游的降温和降温强度有明显的指示意义。 关键词：单站探空资料对流层顶地面气温对应关系 中图分类号：P421.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（b）-0000-00 0 引言 对流层顶是介于对流层顶与平流层的一个过渡层，其厚度大约几百米至2km。《高空气象观测手册》规定，在500hPa以上，凡任意2km厚的气层内出现了平均温度递减率≤0.2℃/100米，则该层的起始高度定为第一对流层顶。在此对流层顶以上，若任意1km厚的气层内，又 出现了平温度递减率≥0.3℃/100米，再往上出现符合前述对流层顶条件的气层，其起始高度定为第二对流层顶。对流层顶可分为两类：一类是“极地类”对流层顶，也称第一对流层顶 （500hPa>气压>150hPa），是冷气团控制测站的对流层顶，另一类是“热带、副热带类”对流层顶，称第二对流层顶（气压≤150hPa），即暖气团控制测站的对流层顶。临河站位于内蒙古自治区西部，属中纬度温带半干旱大陆性季风气候。这里冬季寒冷漫长，夏季炎热，春秋两季短促，降水少，温差大，冬、春、秋三季中，冷空气活动频繁。临河站是有？年高空观测历史的国家基本站。在多年的高空观测工作经历中，发现冷空气的活动与高空对流层顶的高度有着密不可分的关系。 1 资料分析 本文所用资料是2014年1月2-5日，23-27日，2014年3月6-10日，27-30日，2014年10月10-12日，28-30日19时观测到的对流层顶高度与次日测站地面温度的对应情况，来分析对流层顶的高度变化与次日测站地面温度的下降之间的关系。下面三组图表是2014年临河站几次较强冷空气的活动。 图表1是2014年1月2-6日、23-27日对流层顶高度日变化曲线和3-7日、24-28日临河测站地面温度日变化曲线。从中可看出：4日对流层顶高度开始降低，到5日对流层顶高度降到最低点，测站地面温度24小时降低4.7oC，48小时测站地面温降低7.5oC。24日对流层顶高度降低，测站地面温度24小时降低5.3oC，25日对流层顶高度上升，测站地面温度24小时上升5.4oC，26日对流层顶高度降到最低点，测站地面温度24小时降低5.4oC。

对流层和平流层

对流层 对流层（troposphere） 位于大气的最低层，集中了约75％的大气质量和90％以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。在低纬度地区平均高度为17～18公里，在地区平均为10～12公里，极地平均为8～9公里，并且夏季高于冬季。 对流层中，气温随高度升高而降低，平均每上升100米，气温约降低0.65℃。气温随高度升高而降低是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射，离地面越高，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称之为“逆温现象”。由于受地表影响较大，气象要素（气温、湿度等）的水平分布不均匀。空气有规则的垂直运动和无规则的乱流混合都相当强烈。上下层水气、尘埃、热量发生交换混合。由于90％以上的水气集中在对流层中，所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层。 在对流层内，按气流和天气现象分布的特点又可分为下层、中层和上层。 （1）下层：下层又称扰动层或摩擦层。其一般是自地面到2公里高度。随季节和昼夜的不同，下层的范围也

有一些变动，一般是夏季高于冬季，高于。在这层里气流受地面的摩擦作用的影响较大，湍流交换作用特别强盛，通常，随着高度的增加，风速增大，风向偏转。这层受地面热力作用的影响，气温亦有明显的日变化。由于本层的水汽、尘粒含量较多，因而，低云、雾、浮尘等出现频繁。 （2）中层：中层的底界在摩擦层顶，上层高度约为6公里。它受地面影响比摩擦层小得多，气流状况基本上可表征整个对流层空气运动的趋势。大气中的云和降水大都产生在这一层内。 （3）上层：上层的范围是从6公里高度伸展到对流层的顶部。这一层受地面的影响更小，气温常年都在0℃以下，水汽含量较少，各种云都由冰晶和过冷水滴组成。在中纬度和热带地区，这一层中常出现风速等于或大于30米/秒的强风带，即所谓的急流。 ，在对流层和平流层之间，有一个厚度为数百米到1～2公里的过渡层，称为对流层顶。这一层的主要特征是，气温随高度而降低的情况有突然变化。其变化的情形有：温度随高度增加而降低很慢，或者几乎为等温。根据这一变化的起始高度确定对流层顶的位置。对流层顶的气温，在低纬地区平均约为-83℃，在高纬地区约为-53℃。

环境化学答案解析

《大气环境化学》第二章重点习题及参考答案 1.大气的主要层次是如何划分的?每个层次具有哪些特点? （1）主要层次划分：根据温度随海拔高度的变化情况将大气分为四层。 （2）各层次特点： ①对流层：0～18km；气温随高度升高而降低；有强烈的空气垂直对流；空气密度大（占大气总质量的3/4和几乎全部的水汽和固体杂质）；天气现象复杂多变。 ②平流层：18～50km；平流层下部30～35km以下气温变化不大（同温层），30～35km以上随高度升高温度增大(逆温层)；有一20km厚的臭氧层，可吸收太阳的紫外辐射，并且臭氧分解是放热过程，可导致平流层的温度升高；空气稀薄，水气、尘埃的含量极少、透明度好，很少出现天气现象，飞机在平流层低部飞行既平稳又安全；空气的垂直对流运动很小，只随地球自转产生平流运动，污染物进入平流层可遍布全球。 ③中间层： 50～80km；空气较稀薄；臭氧层消失；温度随海拔高度的增加而迅速降低；大气的垂直对流强烈。 ④热层：80～500km；在太阳紫外线照射下空气处于高度电离状态（电离层），能反射无线电波，人类可利用它进行远距离无线电通讯；大气温度随高度增加而升高；空气更加稀薄，大气质量仅占大气总质量的0．5％。 热层以上的大气层称为逃逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用与大气温度不同，大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小。 2. 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？ 一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，每上升100m，温度降低0.6℃左右。即是说在数千米以下，总是低层大气温度高、密度小，高层大气温度低、密度大，显得“头重脚轻”。这种大气层结容易发生上下翻滚即“对流运动”，可将近地面层的污染物向高空乃至远方疏散，从而使城市上空污染程度减轻。因而在通常情况下，城市上空为轻度污染，对人体健康影响不大。可是在某些天气条

大气的垂直分层知识点

大气的组成和垂直分层 大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上是不均匀的，人们依据温度、密度和大气运动状况的垂直变化，将大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气。 （1）对流层贴近地面的大气最低层。整个大气的3/4和几乎全部水汽、杂质都集中在这一层。是大气中最活跃、与人类关系最为密切的一层。人类就生活在对流层的底部。对流层有以下特点： ①气温随高度的增加而递减。因为地面是对流层大气的主要的直接热源，因此离地面越高，气温越低。大致海拔每升高1000米，气温下降6℃。 ②对流运动显着。该层上部冷下部热，利于空气的对流运动，对流层即因此得名。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层高度高，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送，在上升过程中随着温度的降低，容易成云致雨。云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。 （2）平流层自对流层顶至50～55千米高度的范围为平流层。这一层有以下特点： ①气温随高度增高。该层大气主要靠臭氧吸收大量的紫外线增温。在22～27千米高度处，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。臭氧层以上，臭氧含量逐渐减少，但是太阳紫外线辐射强烈，气温随高度迅速增加。臭氧大量吸收紫外线，为人类生存环境天然屏障； ②气流以平流运动为主。该层上部热下部冷，不易形成对流，而是以平流运动为主，大气稳定，有利于高空飞行。 （3）高层大气平流层顶以上的大气，气压很低，空气密度小，到2000～3000千米高空，大气密度已与星际空间的密度接近，这个高度可看作是地球大气的上界，天气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 在该层大气80～500千米的高空，有若干电离层。电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。 高层大气气温自下而上气温先降后升，主要是高空有氧原子吸收太阳辐射。 （三）逆温 一般情况下，对流层的某一高度出现的气温随高度增加而升高的现象，称为逆温。 由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆温的好处有：①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动；②逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。 不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，有利于雾的形成并使能见度变差，使大气污染更为严重。

对流层大气受热过程教案

教案设计 朱 劲 飞

大气环境 朱劲飞 一、教学目标 （一）知识与技能 1．学生能够看图说出大气的垂直分层结构、各层的主要特征 2．学生能够说出大气对太阳辐射的削弱作用和大气的保温效应。 （二）过程与方法 1.学生能够看着表格，运用对比分析方法，比较说出不同大气对太阳辐射的削弱作用以及大 气的选择性吸收。 2.学生能够画出简图说明大气的整个受热过程。 （三）情感态度与价值观 通过了解大气与人类活动的密切性，学生能够增强大气环保的意识，树立正确的环境观。 三、教学内容及重难点分析 1.教学内容分析： 本节课选自湘教版高中地理必修1第二章第三节的第一课时，主要包括大气的削弱作用、保温作用和影响地面辐射的主要因素。本节课在教材中体现的图表比较多，而文字较少，因此在对本堂课的讲解时重点要培养学生的图表能力的分析，并且适当补充概括性的文字内容。 本节课的内容课程标准是“运用图表说明大气受热过程”。本条“标准”旨在认识导致大气运动的基本原理，为后面学习大气环流、天气系统以及全球气候变化打下理论基础。 2、重难点分析 要说明对流层的大气受热过程，那么首先就要认识大气的垂直分布。其次要明确大气对太阳辐射的削弱作用，了解不同的大气物质对太阳的不同波长的光有其选择性吸的特点。第三，明确什么是地面辐射，大气辐射以及大气逆辐射，重点掌握这三者的受热关系，能够学会运用图表分析。 这个也是课标中明确要求的。 3、教学重点和难点 （一）重点： 1.大气对太阳辐射的削弱作用 2.大气受热过程大气和温室效应 （二）难点：运用图表说明大气受热过程大气 授课过程： 引入：一个人最多可以几天不吃饭？——7天，几天不饮水，——3天？但一个人一分钟不呼吸就很难受，10分钟不呼吸就会——？大气为丰富多彩的生物界和人类的生存与发展提供了必要的条件。所以今天我们就共同来认识我们的大气环境。

平流层

平流层 作者：不详来源：维基百科发布时间：2008-1-29 9:12:41 平流层，亦称同温层，是地球大气层里上热下冷的一层，此层被分成不同的温度层，当中高温层置于顶部，而低温层置于低部。它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反，对流层是上冷下热的。在中纬度地区，平流层位于离地表10公里至50公里的高度，而在极地，此层则始于离地表8公里左右。平流层是夹于对流层与中间层之间。 平流层之所以与对流层相反，随高度上升是气温上升，是因为其底部吸收了来自太阳的紫外线而被加热。故之在这一层，气温会因高度而上升。平流层的顶部气温大概徘徊在270K左右，与地面气温差不多。平流层顶部称为平流层顶，在此之上气温又会再以随高度而下降。至于垂直气温分层方面，由于高温层置上而低温层置下，使到平流层较为稳定。那是因为那里没有常规的对流活动及如此相连的气流。此层的增温是由于臭氧层吸收了来自太阳的紫外线，它把平流层的顶部加热。至于平流层的底部，来自顶部的传导及下部对流层的对流刚好在那里抵消。所以，极地的平流层会于较低高度出现，因为极地的地面气温相对较低。 在温带地区，商业客机一般会于离地表10公里的高空，即平流层的底部处巡航。这是为了避开对流层因对流活动而产生的气流。而在客机巡航阶段所遇上的气流，大多是因为在对流层发生了对流超越现象。同样地，滑翔机一般会在上升暖气流上滑翔，这股气流从对流层上升到达平流层就会停止。这样一来变相为世界各地的滑翔机设定了高度限制。（纵然有些滑翔机会用上背风波来飞得更高，把滑翔机带到平流层之中。） 平流层是一个放射性、动力学及化学过程都会有强烈反应的区域。因为其水平的气态成份混合比起垂直的混合都来得要快。一个较为有趣的平流层环流特性是发生于热带地区的准双年震荡（QBO）。这种现象由重力波引导，是由于对流层的对流而引至的。准双年震荡引致了次级环流的发生，这对于全球性的平流层输送诸如臭氧及水蒸气等尤为重要。 在北半球的冬季，平流层突发性增温经常发生。这是因为平流层吸收了罗斯贝波所致。 臭氧损耗 臭氧层的损耗主因，是因为平流层中存在着含氯氟烃（简称CFCs - 如CF2Cl2及CFCl3）。含氯氟烃是氯、氟及碳的聚合物。正因为含氯氟烃的稳定性、价钱低廉、无毒性、非易燃性、非腐蚀性，时常被用作喷雾剂、冷却剂及溶剂等等。但正因它的稳定性却使其持续存在于环境之中，不易化解。这些分子会逐渐地飘到平流层，继而进行一连串的链锁反应，最终会使到臭氧层受到损耗。 美国政府早于1980年已经禁止使用含氯氟烃作为喷雾剂。世界各国亦开始于1987年9月努力减少使用含氯氟烃，直至1996年，全球禁止工厂生产及释放含氯氟烃的法例终于生效。但这些努力却因为中国及俄罗斯约值5亿美元的非法生产而被彻底地挫败。所以含氯氟烃的数量直至2000年早期还在上升，预计在本世纪中期才会回落至合理水平。

(完整版)大气环境化学部分-本科-答案-2008

昆明理工大学环境工程专业2008级环境化学阶段习题 （大气环境化学部分） 一、填空题 1、造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三方面，其中化学物质引起的约占80- 90%。 2、污染物在环境中的迁移主要有物理、物理化学和生物迁移三种方式。 3、污染物的性质和环境化学行为取决于它们的浓度和在环境中的形态。 4、当今世界上最引人瞩目的几个环境问题温室效应、酸雨、臭氧层破坏等是由大气污染 所引起的。 5、人为污染源可分为工业、农业、交通运输和生活。 6、大气中最重要的自由基为羟基自由基（OH）。 7、能引起温室效应的气体主要有CO2、CH4、N2O、CFCs。 8、根据温度垂直分布可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层。 9、伦敦烟雾事件是由 SO2 和颗粒物（包括由SO2氧化形成的硫酸盐）引起的。 10、大气中CH4主要来自湿地、牛群、稻田的排放。 11、降水中主要阴离子有 SO4-、NO3-、Cl-。 12、对流层和平流层中较为重要的反应有氮氧化物的转化、碳氢化物的转化、光化学烟 雾。 13、大气中的NO2可以转化成___HNO3__ 、 ___NO3___ 和__N2O5____ 。 14、碳氢化合物是大气中的重要污染物，是形成光化学（氧化型）烟雾的主要参与者。 15、大气颗粒物的去除与颗粒物的粒度和化学组成有关，去除方式有干沉降和湿沉 降。 16、大气的扩散能力主要受风（风速和风向）和大气稳定度的影响。 17、按污染成因分，气溶胶可分为一次颗粒物和二次颗粒物。 18、环境化学研究化学物质在大气、水体及土壤中的来 源、反应、迁移转化及归属。

二、选择题 1、五十年代日本出现的痛痛病是由 ______ 污染水体后引起的。 a) Cd b) Hg c) Pb d) As 2、辐射一定时间产生的 ______ 量可以衡量光化学烟雾的严重程度。 a) O3 b) NO2 c) 碳氢化合物 d) SO2 3、大气中还原态气体（如H2S）主要被 ______ 氧化。 a) O2 b) OH c) O3 d) 高价金属离子 4、根据Whittby的三模态模型，粒径小于 _____ μm的粒子称为爱根核模。 a) 0.05 b) 0.1 c) 1 d) 2 5、SO2的液相氧化有多种途径，其中 ______ 的效果最好。（其次是O3、催化氧化、非催化氧化） a) O3氧化 b) 催化氧化 c) H2O2氧化 d) 非催化氧化 6、气溶胶中粒径 _______ μm的颗粒，称为飘尘。 a) >10 b) <5 c) >15 d) <10 7、由污染源排放到大气中的污染物在迁移过程中受到 _______ 的影响。 a) 风 b) 湍流 c) 天气形势 d) 地理地势 8、大气中HO自由基的来源有 _______ 的光离解。 a) O3 b) H2CO c) H2O2 d) HNO2 9、烷烃与大气中的HO自由基发生氢原子摘除反应，生成 _______ 。 a) RO b) R自由基 c) H2O d) HO2 10、酸雨是指pH ______ 的雨、雪或其它形式的降水。 a) <6.0 b) <7.0 c) <5.6 d) <5.0 11、大气逆温现象主要出现在 ______ 。 a) 寒冷的夜间 b) 多云的冬季 c) 寒冷而晴朗的冬天d) 寒冷而晴朗的夜间 12、大气中微粒浓度为50 μg/m3时，大气能见度约为_____ Km。

GPS测量的对流层误差

地矿测绘 2004,20(2):1～3C N53-1124/T D　ISS N1007-9394 Surveying and Mapping of G eology and Mineral Res ources G PS测量的对流层误差Ξ 谢世杰1,潘宝玉2 (1.总参测绘局,北京　100088;2.山东省地质测绘院,山东济南　250011) 摘要:论述了对流层时延的特性及其对G PS定位测量影响的大小。经研究认为,对流层时延误差主要影响高差精度;估算对流层效应的有效方法是首先在每点上估算天顶时延,然后按每个时段取平均值或利用随机模型按每个观测历元逐一估算;对流层天顶时延同高度角密切相关;使用W VR能精确测定对流层时延误差。 关键词:G PS;对流层;时延 中图分类号:P22814 文献标识码:A 文章编号:1007-9394(2004)02-0001-03 Error of the Troposphere on GPS Measurements XIE Shi2jie1,PAN Bao2yu2 (1.Surveying and Mapping Bureau o f the H eadquarter s o f the G eneral Staff,Beijing100088,China;2.Shandong Institute o f Surveying and Map2 ping o f G eology,Jinan,Shandong250011,China) Abstract:The authors introduce the nature of troposphere delay effect on G PS positioning,via research,the authors con2 sider that troposphere delay error affects mainly height difference precision.The effective methods evaluating troposphere effect are as follows:getting average value of each period of time at each point,or each observation epoch estimating one using one by means of random m odel.Troposphere vertex delay is osculation interrelation with angle of altitude;Troposphere delay error could be accurately determined using W VR. K ey w ords:G PS;Troposphere;Delay 1　概述 从地球表面至9～16km高的大气层称为对流层,来自G PS 卫星的信号在穿过电离层后,即穿过平流层和对流层,见图1。 平流层和对流层是中性离子,对低于30G H z的无线电信号没有散射作用,即非散射性。对流层位于大气层的最底层,气温随高度的减小而增加。地球表面的气象变化同对流层密切相关。对流层的高度,在南北极区约9km,在赤道区约16km。从对流层向上延伸到50km左右称为休止层。本文概述对流层对G PS信号传播的影响,并介绍G PS定位测量中削弱对流层误差的方法。 对流层的非散射对调制在L1和L2频率上的载波相位将产生时延。由于人们不能直接测量此对流层时延,故只能依靠模型估算。 显然,G PS信号来自天顶方向时,穿过对流层的路线为最短,时延值约为214m。随着天顶距的增加,时延也加大。当天顶距为75°时,时延值约为913m。研究和实践证明:利用精确的对流层模型,天顶时延的预报误差小于20cm。由此可见:对流层误差对G PS导航和低精度定位而言,可不予考虑。但是,对于采用载波相关观测值的高、中精度的定位测量而言,必须顾及对流层误差。对流层误差是制约点位精度提高的关键,特别是垂直分量。如果对流层天顶时延有1cm的误差,则将导致垂直分量产生3cm的误差 。 图1　大气层结构 Fig.1　Aerosphere structure ? 1 ? Ξ收稿日期:2004-01-20

平流层臭氧损耗的现状

平流层臭氧损耗的现状 平流层的物理化学特征 顾名思义，平流层的最大特点是大气以平流运动为主，极少垂直方向的对 流运动。这主要是因为平流层的温度结构与对流层不同，在对流层顶到距地表 大约35公里的高度内，大气温度变化非常微小，这一高度平流层的大气温度非常低，大约在-800左右。自35 km到平流层顶，气温随高度的升高而上升。平流层温度低，空气稀薄，极少水蒸气，在这一层也极少天气过程发生。 由于平流层的高度较对流层高，因此与到达地表的太阳辐射相比，平流层的太阳辐射含有更多的短波紫外辐射。一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区，波长在315-400 nm (1nm=10-9 之间的紫外光称为UV-A 区，该区的紫外线不能被臭氧有效吸收，但是也不造成地表生物圈的损害。事 实上，这一波段少量的紫外线也是地表生物所必需的，它可促进人体的固醇类 转化成维生素D,如果缺乏会引起软骨病，尤其对儿童的发育产生不良的影响；波长为280-315 nm的紫外光称为UV-B区，这一波段的紫外辐射是可能到达地表并对人类和生态系统造成最大危害的部分；波长为200-280 nm的紫外光部分称为UV-C区，该区紫外线波长短，能量高，不过这一区的紫外线能被大气中的氧气和臭氧完全吸收，即使是平流层的臭氧发生损耗，UV-C波段的紫外线也不会到达地表造成不良影响。 平流层中最重要的化学组分就是臭氧(03 o臭氧是地球大气中的一种微 量气体，由三个氧原子组成，是我们熟知的氧气的同素异形体。臭氧在大气中通常分布在两层，即对流层和平流层中。环绕在地球表面至高空8-16公里范 围内的一层大气称为对流层，这一层中的臭氧对人类和生态环境是有害的，它也是当前城市大气光化学烟雾污染的主要物质。对流层向上至大约50公里左 右的范围，就是通常所称的平流层。实际上，平流层保存了大气中90%的臭氧，位于这一高度的臭氧能有效地吸收对人类健康有害的紫外线(UV-B段. 从而保护了地球上的生命。 '\ 2平流层臭氧的生成和去除/ 关于平流层臭氧的生成和消耗，查普曼(Chapman于1930年提出了一个纯氧体系的光化学反应机制。 Chapman s出的平流层化学过程是这样的：来自于太阳的高能量的紫外辐射在到达地球表面之前，其中高能的紫外线使得高空中的氧气分子发生分解，成为

第二章 大气环境化学 (10)臭氧层的形成与耗损

十、臭氧层的形成与耗损 1．臭氧层破坏的化学机理 平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光解： O2 + hν(λ≤243nm) → O + O O + O2 + M → O3 + M 平流层中的臭氧的消除途径有两种 ①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O ②能够使平流层的O3 真正被清除的反应为O3 与O 的反应： O3 + O → 2O2 由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HO x、NO x 和ClO x 等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。 （1）平流层中NO x对臭氧层破坏的影响 平流层中NO x 主要存在于25km 以上的大气中，其数量约为10μL/m3。在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。 ①平流层中NO x的来源 （a）N2O 的氧化 N2O 是对流层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱氮和铵盐的硝化。因此，天然来源是其产生的主要途径。由于N2O 不易溶于水，在对流层中比较稳定，停留时间较长，因此，可通过扩散作用进入平流层。 进入平流层的N2O 有90%会通过光解形成N2：N2O+ hν(λ≤243nm) →N2+O 有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO 因此，N2O 在平流层的氧化是平流层中NO 和NO2 的主要天然来源。 （b）超音速和亚音速飞机的排放 （c）宇宙射线的分解 这个来源所产生的NO x 数量较少。 ②NO x清除O3的催化循环反应 NO + O3 → NO2 + O2 NO2 + O? → NO + O2 总反应：O3 + O? → 2O2 该反应主要发生在平流层的中上部。如果是在较低的平流层，由于O?的浓度低，形成的NO2 更容易发生光解，然后与O?作用，进一步形成O3： NO2 → NO + O? O? + O2 + M → O3 因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。 ③NO x的消除 （a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NO x 在平流层大气中的主要消除方式。 （b）在平流层层顶紫外线的作用下，NO 可以发生光解： NO2 + hν → N? + O? 光解产生的N?可以进一步与NO x 发生反应： N? + NO → N2 + O? N? + NO2 → N2O + O? 这种消除方式所起的作用较小。

常规高空观测重点讲义资料

第八章探空仪施放及观测 8.1 施放探空仪 8.1.1 施放时间 定时常规高空气象观测应在正点进行，不得提前施放。如在正点后75分钟内无法放球，该时次观测停止进行。 8.1.2 施放地点 根据天气和环境情况，施放地点应选在便于自动跟踪、不易丢球的位置。为避免近地层记录出现不连续或丢失部分资料，施放时探空仪高度与本站气压表应在同一水平面上（高度差不大于4米），高度差≥1米时，必须订正；施放时探空仪与瞬间观测的仪器应处于同一环境，两者的水平距离不应超过100米。施放瞬间放球点作为高空风计算坐标的原点。 8.1.3 海拔高度 探空（压、温、湿）海拔高度以测站水银槽面的海拔高度为基准；测风海拔高度以定向天线光电轴中心或经纬仪镜筒的海拔高度为基准；卫星导航定位测风系统的海拔高度以天线接收信号天线平面的海拔高度为基准。 8.1.4 施放瞬间地面气象要素获取 应在施放前后5分钟内进行施放瞬间压、温、湿、风向风速及云状、云量、能见度和天气现象等气象要素的观测。 施放瞬间地面气象要素通过高空气象观测站施放环境的观测仪器获取。 8.2 观测期间监控 探空仪施放后应密切注视观测系统工作状态，获取完整、高质量的观测资料。 8.3 观测终止 遇球炸、探空仪故障（超出表2规定的时间）、雷达故障等情况时可终止观测。 8.4 重放球 8.4.1 当观测获取的可用数据未达500hPa，应在规定时间(正点放球后75分钟)内重放球。 8.4.2 观测获取的可用数据已达500hPa，但时间不足10分钟，应在规定时间(正点放球后75分钟)内重放球。 8.4.3 遇有压、温、湿数据连续缺测或可信度差的时间超过规定要求（见表2）的，应在规定时间内重放球。

上对流层_下平流层交换过程研究的进展与展望_陈洪滨

第30卷第5期2006年9月 大　气　科　学 Chinese Jo urnal of A tmo sphe ric Sciences V o l .30　N o .5 Sept.2006 收稿日期　2006 05 26,2006 0626收修定稿 资助项目　中国科学院知识创新重要方向性项目KZCX3-S W -217,国家自然科学基金资助项目40375013、40333034作者简介　陈洪滨,男,1960年出生,研究员,主要从事大气遥感和大气物理学方面的研究。E -mail :chb @https://www.360docs.net/doc/039729000.html, 上对流层下平流层交换过程研究的进展与展望 陈洪滨　卞建春　吕达仁 中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测实验室,北京　100029 摘　要　上对流层和下平流层(U T LS )区域的高度范围大致为5～20km 。U T LS 区域大气成分的分布及变化对于认识气候长期变化也极为重要,因为该区域的臭氧是一种有效的温室气体,其中的水汽、卷云和气溶胶对太阳短波辐射和地球长波辐射有很强的调制作用,因而对于天气和气候变化产生不可忽略的辐射强迫作用;U T LS 区域中,还有航空业的飞机排放,强对流云云中与云上闪电产生相当量的N O x ,这些都对U T LS 区域乃至更高及更低层大气的化学成分与分布产生重大影响。该文介绍上对流层和下平流层区域的交换过程研究的意义和手段,同时介绍有关研究的进展,重点回顾近年来国内一些学者开展的工作。另外,还列举一些研究问题和方向,最后重点展望青藏高原上空上对流层下平流层区域的研究,因为该地区U T LS 交换过程不仅具有显著区域特征,而且在全球平流层对流层交换中可能有重要贡献。 关键词　上对流层下平流层　平流层对流层交换　青藏高原 文章编号　10069895(2006)05081308 中图分类号　P421 文献标识码　A Advances and Prospects in the Study of Stratosphere Troposphere Exchange CHEN Hong -Bin ,BIAN Jian -Chun ,and L üDa -Ren Laborator y for the Mid d le Atmosphere an d Globa l Env ironmental Obs ervation (LAGEO ),Instituteo f A tmosph eric P hysics ,Chi -nese A cademy o f S ciences ,Beijing 100029 A bstract T he range of upper tro po sphere and lo wer st ratosphe re (U T LS )is abo ut 520km.T he distribution and change o f a tmo spheric constituents in U T LS are crucial in understanding the clima te chang e.In this region ,ozone is an effective g reenhouse gas ,and w ater vapo r ,cirr us cloud and aer osol have impo r tant radiative for cing o n the weather a nd climate v ariatio n by actively adjusting the so lar radiatio n and lo ng -wave r adia tion.A ir craft emission and lig htning in the stro ng convectio n clo uds producing conside rable NO x take place in U T LS ,w hich g reatly im pact the structur e of atmo sphe ric constituents in U T LS and uppe r and lowe r lay ers. In this paper ,the scientific issues and research metho ds in the study of strato sphere t ropospher e ex cha ng e (ST E )a re intro duced ,and some adv ances in related fields ,especially domestic w o rks in recent year s ,are summa -rized.So me key issues and pro spects are also discussed.F inally ,some ex pected re searches a re empha sized in the study o f U T LS ove r the T ibetan P lateau ,because the ST E pr ocesses in this region no t only have some significant re -g io nal features ,but also play po tentially an impo rtant ro le in the global ST E.Key words upper tropo sphe re and lowe r stra to sphere ,strato sphere tro po sphere exchange ,the Tibe tan P lateau 1　引言 在过去的三十年里,随着我们对大气物理化学 过程、海气相互作用、陆面过程和地球系统科学 的深入了解,国际大气科学界开始认识到大气平流层和对流层相互作用,特别是上对流层与下平流层

对流层平流层特点

石家庄精英中学限时训练 编号：DLST-太阳对地球的影响+大气的垂直分层-03 使用日期 2015-9-18 组题人：冯雅丽 高一地理 第 1页 (共7页) 高一地理 第 2页 (共7页) （1）对流层特点： ①气温随高度的增加而递减。大致海拔每升高1000米，气温下降6℃。 ②对流运动显著。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM 。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。 ④与人类关系最为密切 （2）平流层特点： ①气温随高度增高。 ②气流以平流运动为主。 ③大气稳定，天气晴朗，有利于高空飞行。 （3）高层大气特点 ①气温先降后升 ②气压很低，空气密度小 ③气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 ④有若干电离层。 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。 （1）对流层特点： ①气温随高度的增加而递减。大致海拔每升高1000米，气温下降6℃。 ②对流运动显著。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM 。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。 ④与人类关系最为密切 （2）平流层特点： ①气温随高度增高。 ②气流以平流运动为主。 ③大气稳定，天气晴朗，有利于高空飞行。 （3）高层大气特点 ①气温先降后升 ②气压很低，空气密度小 ③气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 ④有若干电离层。 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。 （1）对流层特点： ①气温随高度的增加而递减。大致海拔每升高1000米，气温下降6℃。 ②对流运动显著。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM 。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。 ④与人类关系最为密切 （2）平流层特点： ①气温随高度增高。 ②气流以平流运动为主。 ③大气稳定，天气晴朗，有利于高空飞行。 （3）高层大气特点 ①气温先降后升 ②气压很低，空气密度小 ③气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 ④有若干电离层。 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。 （1）对流层特点： ①气温随高度的增加而递减。大致海拔每升高1000米，气温下降6℃。 ②对流运动显著。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM 。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。 ④与人类关系最为密切 （2）平流层特点： ①气温随高度增高。 ②气流以平流运动为主。 ③大气稳定，天气晴朗，有利于高空飞行。 （3）高层大气特点 ①气温先降后升 ②气压很低，空气密度小 ③气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 ④有若干电离层。 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。 （1）对流层特点： ①气温随高度的增加而递减。大致海拔每升高1000米，气温下 降6℃。 ②对流运动显著。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面 受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM 。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。 ④与人类关系最为密切 （2）平流层特点： ①气温随高度增高。 ②气流以平流运动为主。 ③大气稳定，天气晴朗，有利于高空飞行。 （3）高层大气特点 ①气温先降后升 ②气压很低，空气密度小 ③气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 ④有若干电离层。 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。 （1）对流层特点： ①气温随高度的增加而递减。大致海拔每升高1000米，气温下 降6℃。 ②对流运动显著。对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，可达17～18千米；中纬地区对流层高度为10-12千米；高纬度地面 受热少，对流微弱，对流层高度仅8～9千米，平均高度为12KM 。同一地区，夏季高于冬季。 ③天气现象复杂多变。 ④与人类关系最为密切 （2）平流层特点： ①气温随高度增高。 ②气流以平流运动为主。 ③大气稳定，天气晴朗，有利于高空飞行。 （3）高层大气特点 ①气温先降后升 ②气压很低，空气密度小 ③气稳定少变，有流星、极光等现象出现。 ④有若干电离层。 电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，能反射无线电短波，对无线电短波通信有重要作用,但会受到太阳活动（耀斑）的影响而减弱甚至中断。

气象基础知识

气象基础知识 一，人工影响天气 1. 概述 2. 人工降水 3. 人工消雾 4. 人工防雹 5. 人工消云 6. 人工防霜冻三，大气科学 1.概述 2.厄尔尼诺现象 3.什么是天气预报 4.什么是气象、天气和气候 5.天气学, 天气图, 副热带高压, 天气, 天气系统, 气团, 锋面, 温带气旋, 温带反气旋, 切变线, 大气环流, 大气动力学 人工影响天气 根据人们的意愿，通过人为干预，使某些局地天气现象朝有利于人们预定目的的方向转化，以克服或减轻恶劣天气引发的灾害，这种改造自然的科学技术措施称人工影响天气。由于天气过程的能量十分巨大，一个10立方公里的云体，其含水量的凝结潜热相当于10万吨煤燃烧发出的热量，而一个台风的水汽每分钟释放的潜热，便相当于20个百万吨级核弹爆炸所释放的能量数。因此直接制造和消灭一个天气过程是不可能的，比较现实的作法是在云、降水和其他过程中某些关键环节，施放一些催化剂，因势利导，促使天气过程按预定方向发展，以少量代价换取巨大经济效益。 中国人从17世纪至今的土炮、火炮消雹，便是人工影响天气的例子。目前正在各国试验的人工影响天气项目有：人工降水、人工消雾、人工防雹、人工削弱台风、人工消云、人工防霜冻、人工抑制雷电等。我国从50年代开始，至今已在大多数省（自治区）开展了人工影响天气试验。世界上第一次对自然云作人工催化试验则是1946年美国V.J. 谢费尔等进行的，从那时起至今，全世界已有80多国家与地区开展过人工影响天气试验。 i) 人工降水也称人工增雨，是根据不同云层的物理特性，选择合适时机，用飞机、火箭弹向云中播散干冰、碘化银、盐粉等催化剂，促使云层降水或增加降水量。人工增雨常分为暧云催化剂增雨与冷云催化剂增雨。欲要暧云（温度高于0℃的云）降水，就得使云中半径大于0.04毫米的大云滴有足够的数密度，让它们迅速与小云滴碰并增长，成为半径超过 1.0毫米的雨滴形成降水，因此在那些大云滴数密度小而无法形成降雨的云中，用飞机、炮弹携带等方法，播撒盐粉、尿素等吸湿性粒子，使形成许多大云滴，便可导致形成或增加降水。欲要冷云降水，就得使冷云上部的冰晶数密度超过1个/升，对那些冰晶数密度不足的冷云，用飞机等播撒干冰、碘化银等催化剂，便可产生大量冰晶，促成或增加降水。为了弄

平流层和中层大气物理学

平流层和中层大气物理学physics of stratosphere and mesosphere 图片： 图片： 图片： 图片： pingliuceng he zhongceng daqi wulixue 平流层和中层大气物理学(卷名：大气科学海洋科学水文科学) physics of stratosphere and mesosphere 研究平流层和中层大气的结构、成分、状态和其中发生的物理、化学过程的学科，是大气物理学的一个分支。平流层和中层指从对流层顶起至离地面约85公里的大气层，它们处于对流层之上和热层之下，主要大气组成和空气分子量同对流层大气一样，在太阳的紫外辐射作用下，有显著的光化学反应，在10～50公里间有大气臭氧层。由于氧和臭氧对太阳紫外辐射的吸收，臭氧、水汽和二氧化碳的红外辐射，构成了平流层和中层大气中的冷热源汇，产生了平流层和中层大气的温度分布和大气环流。对平流层和中层的研究有助于对大气整体的物理过程的了解。 简史20世纪初，由于探测技术的进展，人们发现了平流层。1901年，法国科学家L.泰斯朗·德·博尔用气球携带自记气象仪探测高空大气，观测记录表明，在约11公里处，温度约

为-55°C，在此以上大气层里气温近于不变，后来泰斯朗·德·博尔提出了大气分对流层和平流层两层的概念。1923年F.A.林德曼和G.M.B.多布森在以流星尾迹来推测高空大气密度的研究中，预料在平流层的上层为高温区。人们根据曙暮光的观测，也得到同样的推论。第一次世界大战期间，发现炮声除在炮点附近有一个可闻区外，在远方还有一个可闻区（见大气声学），由此推测，在50公里附近的高空必须有一层温度较高的大气，才能使声音折返地面，形成远方的可闻区。以上主要是用声、光现象对平流层和中层大气的特性进行间接的推测。 随着观测技术的发展，高空气球可升至40多公里的高度，用它携带臭氧探空仪可测量大气的臭氧。从20世纪40年代起，气象火箭探测将高度增至30～100公里，利用安装在火箭上感应气压和温度的仪器，或用火箭在高空投掷仪器对70～80公里以下的大气进行测量，所获得的大气温度分布资料同用流星和声波推测的结果是一致的。从20世纪60年代起，开始用气象卫星遥感探测平流层和中层大气的密度、温度和湿度等。在大量观测资料的基础上，对平流层和中层大气的辐射平衡和光化学作用等方面的理论研究取得了进一步的发展，平流层和中层大气物理学也逐渐形成独立的学科。 主要研究内容①平流层和中层大气的结构，如大气成分的分布（图1）、温度和风等要素随高度分布的规律，以及这些要素随纬度和季节的变化（图2、图3）；②太阳紫外辐射在平流层和中层大气中的传输、吸收和光化反应等过程;③能量平衡，包括高、低层大气环流间的相互影响和扰动的传输过程等。 平流层是在对流层之上、中层之下的大气层，其范围从对流层顶向上直至离地面约50公里的高度。在这一层里，大气的铅直对流不强，多为大尺度平流运动；大气中只有少量的水汽，但包含了大气臭氧层中臭氧的主要部分，水汽和臭氧在辐射平衡中起着作用；大气中尘埃的含量很小，大气透明度很高。 平流层温度的铅直分布与对流层不同（对流层温度随高度按每公里约降低6.5°C的规律分布）:从对流层顶起，有一个温度随高度不变或随高度变化很小的层次，称为同温层；在25公里以上，温度随高度迅速增加，升温率约每公里2°C，到50公里附近温度达极大值，这即为平流层顶。这个高温区是由于大气臭氧吸收太阳紫外辐射增温所致。平流层中水汽、二氧化碳和臭氧的长波辐射，虽然使大气损失热量，但是臭氧对太阳紫外辐射的吸收，和水汽对太阳红外辐射的吸收，不但能补偿此项辐射损失，而且还使大气升温。平流层最大的季节性变暖发生在夏季高纬度的极区（见极地气象学）。 平流层环流有如下特点:中纬度地区在夏季时，对流层为西风，平流层为东风；冬季时，对流层和平流层都是西风。平流层环流的季节过渡，从夏到冬是缓慢的，这时平流层下部的西风由弱转强，平流层中部的偏东风变为偏西风（图3）；而从冬到夏则是突变性的，在这个季节转变中平流层有爆发性的突然增温现象，几天之内升温可达40～50°C，几次爆发性的增温导致冬季平流层绕极气旋性环流破坏（见平流层和中层大气环流）。平流层环流的季节变化，常常成为对流层环流产生变化的先兆，故有助于长期天气预报。 中层是在平流层之上、热层之下的大气层，其范围从平流层顶（约50公里）到85公里左右的高度。这一层中温度随高度的增加而降低。由平流层顶往上，温度很快递减，在85公里附近下降到极小值，称为中层顶。 中层大气，空气稀薄，铅直温度递减率大，有很强的湍流混合。此外，还有强烈的光化学反应，在太阳紫外辐射作用下，部分大气发生电离、激发和分解，通常观测到的气辉，就是光化学