第五章 大气系统

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环境科学导论第五章第五节生物污染

环境科学导论第五章第五节生物污染

表皮—真皮—毛细血管 一般认为油水分配系数接近1的化合物最容易经皮 肤吸收。皮肤吸收是水生生物吸收的主要形式。 打农药中毒可以认为是呼吸系统和皮肤的共同影 响。

污染物进入植物主要通过根部吸收和 植物地上部分吸收。
可溶性的污染物(如重金属等)在环境中 处于离子态或吸附在土壤表面,被植物根 系吸收并随蒸腾作用输送到植物各个部分。 根部吸收主要部位是根尖的根毛区,吸收
方式主要有主动吸收和被动吸收。
暴露于空气中的植物地上部分(叶、枝条、茎干),
其茎干和枝条有较厚的外皮层保护。因此,地上部
分主要通过叶片上的气孔吸收污染物,这是植物吸 收大气污染物的主要方式,只有少量的大气污染物
通过叶片和枝干表面进入植物体内。 植物对吸收无严格的选择作用,即使是难溶于水、 难挥发的污染物也会有一定的吸收。


(三)污染物的排泄
污染物的排泄是指进入机体的污染物及其代 谢产物向体外转运的过程。
排泄途径因生物类群不同而有较大
的差异
对于动物,主要通过肾脏、消化道和
呼吸道把污染物排出体外。
植物
• 植物没有像动物那样专门的排泄系统,排泄通常
是以分泌形式进行。因此,有害物质的排出较动 物少,毒性更易于在各组织积累。
(二)污染物的体内分布
是指污染物进入体液后或其代谢转化
后,经循环系统、输导组织和其他途径
分散到机体各组织细胞的过程。
污染物在单细胞生物体内的分布
对于单细胞生物(如藻类)吸收污染物 后,污染物仅在不同细胞器之间分配, 而对于高等生物,外来物质先要与某种 内源性物质(如激素、脂肪酸等)结合, 再被体液远距离运输。
物分解又回到自然环境中的循环过程。
污染物在环境中的迁移方式:机械迁移、物理—化

大气科学概论-教案

大气科学概论-教案

• 发展初期 • 发展初期包括16世纪中叶到19世纪末。这时由于欧洲工业 的发展,推动了科学技术的发展,物理学、化学和流体力 学等随着当时工业革命的要求,也快速发展起来。又由于 航海技术的进步,远距离商业与探险队的活动,扩大了人 们的视野,地理学乃蓬勃兴起,这就为介于物理学与地理 学之间的边缘科学——大气科学的发展奠定了基础。再加 上这一段时间内气象观测仪器纷纷发明,地面气象观测台、 站相继建立,形成了地面气象观测网,并因无线电技术的 发明,能够开始绘制地面天气图。由于具备了这些条件, 大气科学乃与天文学逐渐分离,成为独立的学科。
• 解放后,我国气象事业得到迅速发展。在第一个 五年计划期间,全国共建立了各级气象台站1378 个,到1957年底全国各级气象台站已达1635个, 比解放初期增加近22倍。40余年来兴建的天气和 气候站网已遍布全国。我国的大气科学研究进入 了高度发展的时期。在基础理论方面,如大气环 流和动力气象的研究,在天气学方面如中国天气、 高原气象等研究,在卫星气象方面,如甚高分辨 云图接受器的研制、卫星气象学和探测原理等研 究都取得了显著的进展。
• 1593年意大利学者伽利略(Galileo)发明温度表, 1643年意大利学者托里拆利(Torricelli)发明气 压表。这两种重要仪器的出现,使气象观测大大 向前跃进一步。特别是气压与天气变化的关系最 直接,气压表当时曾被誉为天气的“眼睛”。 1783年索修尔(Saussure)发明毛发湿度表,有 了这些仪器就为建立气象台站提供了必要的条件。 1653年在意大利北部首先建立气象台,此后其它 国家亦相继建立地面气象观测站,开始积累气象 资料。但这时只有一些分散性的研究,缺少国际 合作与交流。
• 随着无线电报的发明和应用,使气象观测的结果能很快地 传达到各地,为绘制天气图创造了条件。在1860—1865 年间各国纷纷绘出了天气图。有了天气图这个工具,使气 象学的发展大大向前跨进了一步。 • 这一时期大气科学的主要研究成果有:关于海平面上风压 关系定律、气旋模式和结构、大气中光电现象和云雨形成 的初步解释、大气环流的若干现象解释等。从19世纪开始, 陆续出版了一些比较有质量的气候图,如世界年平均气温 分布图、世界月平均气压分布图、世界年降水量分布图等。 此外,德国学者汉恩(Hann)于1883年开始陆续出版了 《气候学手册》三大卷,这是气候学上最早的巨著。

第五章-天气系统

第五章-天气系统

地面呈辐散状,范围较大 最大:亚洲的3/4 最小:几百km
3、气旋与反气旋的强度
用气旋与反气旋的中心气压值的高低来表示
①气旋:中心气压值愈低,其强度愈大。
平均P: 1010-970hPa (Pmin=887hPa, 1973.10.6菲律宾东部洋面生成 的台风的中心气压值) 当气旋中气压值变化时: 若升高----填塞 若降低----加深
2、夏季:
①变性的热带海洋气团: 除西北小部分 外全国都受其影响;
②变性的极地大陆气团: 影响长城以北 及西北,天气晴朗,但与暖湿气流相 遇会产生降水;
③变性的热带大陆气团:源于中亚,天 气晴、热、干;
④赤道气团:源于赤道海面,高温、高 湿,可产生雷雨。
3、春秋:
属过渡季节,主要受变性的极地 大陆气团和变性的热带海洋气团 的影响。
②反气旋:中心气压值愈高,其强度愈大。
平均P:1020-1030mb (Pmax=1083.8mb, 1968.12.31中西伯
利亚北部产生的寒潮。 当反气旋的气压变化时:
若升高---加强 若降低---减弱
4、气旋与反气旋的分类
名称 分类
按形成和活 动地区分
气旋
温带气旋 热带气旋
反气旋
极地反气旋 温带反气旋 副热带反气旋
特点:与第一型冷锋相似,但静止锋的坡度较 小,仅有1/200,云雨区的宽度较大,但降水 强度不大,呈连续性降水,阴雨天往往可持续 多日。
由于锋面坡度小,暖空气要爬升到一定高度 后才能达到凝结高度而形成降水,所以降水区 往往离锋有一定的距离。
在冬季,我国华南一带常有这种静止锋,统 称华南准静止锋,江南地区的“清明时节雨纷 纷”即由此产生。
3、天气:因内部盛行下沉气流,空气干燥,

大气中的辐射过程(ppt文档)

大气中的辐射过程(ppt文档)

2平衡辐射的基本规律 物体在进行放射辐射时,都伴有能量的消耗,这些消耗 的能量,或是从外界得到补偿,或是引起物体本身能量 的减少。热辐射是靠物体吸收外界传送给它的能量或者 消耗本身的内能。当物体吸收其它物体放射来的辐射并 转为内能时,表现出物体本身温度的升高,若物体因放 射辐射而消耗内能时,面使其本身的温度降低。如果没 有其它方式的能量交换,物体的热量得失及热状态的变 化,就决定于放射与吸收辐射能量间的差值。当物体放 射的辐射能与吸收的辐射能相等时,则称该物体处于辐 射平衡。这时物体处于热平衡态,因而可以用一态函数 温度T来描写它。
辐射能可以使用能量的单位来度量,即以国际单位制
J(焦耳)来度量。单位时间内,通过任一表面的辐射能称 辐 射 通 量 , 以 W(JS-1) 计 , 例 如 太 阳 的 辐 射 通 量 约 为
3.90×1026 W。
(2)辐射通量密度
辐射通量除以辐射所通过的面积则称辐射通量密度,单
位是 Wm-2(自放射面射出的辐射通量密度也称之为辐
(1)基尔霍夫定律 基尔霍夫定律是研究热辐射的基础。它说明了在一定 温度下,物体的辐射能力与吸收率之间的关系。该定 律不仅从实验得到,1859年基尔霍夫由热力学定律并 从理论上推导出了如下定律:在辐射平衡的条件下, 任一物体的单色辐射能力与物体对该波长的吸收率之 比值,是一个温度与波长的普适函数,而与物体的性 质无关。 若以F,F,F…… 和A,A,A……分别表 示不同物体在同一温度、对同一波长的单色辐射能力 和对同一波长的吸收率,则
半球
式中
dF

Q (t
s)
若采用球面坐标,则(ຫໍສະໝຸດ .5)dr2
d sind
r2
sindd
F I cos sindd 半球

大气的ppt课件

大气的ppt课件
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目录
• 大气的组成与结构 • 大气与气候 • 大气污染与环境保护 • 大气科学的应用 • 大气科学研究方法
01
大气的组成与结构
大气层的结构
01
地球大气层由多个层次 组成,包括对流层、平 流层、中间层和热层等 。
02
对流层是大气层中最低 的层次,包含人类生活 的大部分天气现象。
03
气候变化研究与预测
气候变化研究
探究全球气候变化的规律、原因和影响,为应对气候变化提供科学依据。
气候预测
预测未来气候变化趋势,为决策者提供决策支持,帮助社会适应气候变化。
农业与生态系统的气象服务
农业气象服务
提供农业种植区划、作物生长监测、 病虫害防治等方面的气象服务,提高 农业生产效益。
生态系统气象服务
实现经济发展、社会进步和环境保护的良 性循环,为子孙后代创造一个更好的生存 和发展环境。
04
大气科学的应用
气象预报与灾害预警
天气预报
利用气象卫星、雷达和地面观测数据 ,对未来天气进行预测,为公众提供 出行建议和农业生产指导。
灾害预警
通过监测极端天气事件,如暴雨、台 风、暴风雪等,及时发布预警信息, 减少灾害损失。
03
大气污染与环境保护
大气污染的来源与影响
来源
工业排放、交通尾气、农业活动 、生活污染
影响
空气质量恶化、人类健康问题、 生物多样性受损、气候变化
大气污染的防治措施
01
02
03
04
政策法规
制定严格的排放标准,加强执 法力度
技术革新
推广清洁能源,改进生产工艺
公众参与
提高环保意识,减少污染行为

第5章 大气系统的平均状态

第5章 大气系统的平均状态

南半球40S以南,等压线几乎与 纬圈平行,明显呈带状分布, 在其北侧是南太平洋副高、南 大西洋副高和印度洋高压。
大气活动中心有的长年都存在,仅范围和强度有所变化, 永久性活动中心(多出现在海洋) :
亚速尔高压、北太平洋副热带高压、冰岛低压、阿留申低压
有明显的季节变化,只在某些季节存在,称为 半永久性活动中心(多出现在大陆):
第五章 大气系统的平均状态
第一节 平均温度结构 第二节 平均大气环流
第三节 季风
第四节 气候的地理分布(气候带与气候型)
1
5.1 平均温度结构
5.1.1 全球温度分布
2
溫度隨高度變化
熱成層
中間層
平流層
臭氧層
對流層
年平均
纬向平均温度垂直剖面
1月份
7月份
5
5.2 平均大气环流
大气环流:一般是指具有世界规模的、大范围的大气运 行现象,既包括平均状态,也包括瞬时现象,其水平 尺度在数千公里以上,垂直尺度在10km以上,时间尺 度在数天以上。
所谓典型,即: (1) 冬、夏季盛行风向接近相反。 (2) 夏季:从凉的海洋吹向热大陆; 冬季:从冷大陆吹向暖的海洋。 (3) 夏季风必须潮湿,冬季风必须干燥。
(二)季 风 的 分 布
季风区:热带季风区、副热带季风区、温寒带季风区
季风气候区:西非、南亚、东南亚、澳洲、南美、中美
28
三、季风的形成因素
印度夏季风环流系统
南亚季风(印度季风、西南季风)
40
东亚夏季风环流系统
东亚季风环流系统成员: 低空包括:澳大利亚低空冷反气旋, 东亚地区低空越赤道气流 (105E或125-130E),南海— 西太平洋ITCZ(南海部分常称 为南海季风槽)、西太平洋副 热带高压、梅雨锋及西风带槽。

第五章天气与气象灾害

第五章天气与气象灾害

6、风沙和沙尘暴(黑风暴)
• 概念:强风将大量沙尘吹到空中。扬沙110km、扬尘、沙暴、尘暴、沙尘暴能见度 不足1km。
• 分布:美中西部、哈萨克、西北、撒哈拉, 我国
6、风沙和沙尘暴(黑风暴)
• 危害:土地退化荒漠化,吹埋机械损伤, 污染大气。
• 发生:强而持续风力,大气低层不稳定, 植被少。
北美高 压
副高
蒙古高压 副高
锋面 气旋
副高
热带辐合带
1.2 温带气旋
• 源地 –最大频率中心:阿留申低压和冰岛低压
– 巨大山地的背风坡:北美的落基山、阿巴拉 契亚山,北欧的斯堪的纳维亚山脉,亚洲青藏 高原的东面,都是气旋主要的发生地。
–海湾以及内陆湖泊,冬季温度较高,容易有 气旋生成
1.2 温带(锋面)气旋
第二节 天气系统
• 影响我国的中高纬度地面天气系统 • 影响我国的低纬度地面天气系统
北美高 压
副高
蒙古高压 副高
锋面 气旋
副高
热带辐合带
1、影响我国的中高纬度地面天气系统
• 温带气旋和温带反气旋 –气旋又称低气压(简称低压) ,平均 直径1000km –反气旋又称高气压(简称高压),平均 直径比气旋大
➢如果48h内最低气温下降14度以上,陆上有3~4个 大行政区有5~7级大风,沿海所有海区出现7级以上 大风,称为强寒潮
1 寒潮
• 我国寒潮的源地和路径 – 源地
• 北冰洋(新地岛东西)、大西洋(冰岛以南) • 欧洲大陆北部、西伯利亚和蒙古
冰岛
新地岛
寒潮关键 区
鄂霍次克
1 寒潮
• 我国寒潮的源地和路径 – 路径 • 西路:欧洲大陆北部北冰洋出发→河套以西南下 →我国中南部 • 中路:新地岛附近北冰洋出发→经西伯利亚西部 →蒙古到达河套附近南下,主力向东南沿海。最 强寒潮 • 东路:经西伯利亚东部→东北→转折南下。势力 较弱,易形成阴雨天气。

气象学练习题

气象学练习题

第一章引论1.某气象台站测得某日某时f=40%,t=15℃,p=1000hPa,求该时段的e、d、a、q、γ值.2.北纬30°处有一座海拔1000m高的山,试分析该山地坡麓与山顶在上、下午不同时间各气象要素(T、p、e、E、f、td)的分布及山南与山北的差别.3.简介大气主要成分在大气层中的作用及微量气体(CO2、O3)影响气温垂直分布的原因及机制.4.人类用什么方法来限制大气系统中二氧化碳含量的增加和臭氧层遭到破坏?5.对流层的三个基本特征是怎样形成的?对人类生存自然环境有何影响?6.对流层顶气温分布为何高纬高,低纬低?7.说明状态方程物理意义.8.说明各气象要素定义及单位.9.干湿空气哪个重,为什么?10.一块湿空气,P=1000hpa,e=23.4hpa,t=20°,求该湿空气密度.第二章太阳辐射与热量平衡1.试分析青藏高原和长江流域平原地表接受太阳辐射总量的差别.2.辐射的实质是什么?短波辐射和长波辐射分别以哪种方式影响大气层中的热能分布?3.大气逆辐射对自然界的贡献有哪些?4.为什么总辐射随海拔升高而增加,气温却呈相反变化?5.地表上高、中、低纬度气温的日、年变化哪里大,哪里小?为什么?6.试述干、湿绝热气温直减率的变化方式.7.简述1月、7月全球海平面气温变化特点.8.简述气温垂直分布的不同方式及各自特点.9.太阳辐射光谱分几区?各自有何特征?10.太阳辐射通过大气层是如何被削弱的.11.对流层顶温度极地和赤道上空哪个高?为什么?12.为何日出日落时太阳光呈红第三章大气降水1.地面凝结物和空中凝结物可分为几类?分别简述其主要特征.2.何谓降水量,降水时间,降水强度,降水变率,凝结增长,冰晶效应,湿润系数,雾凇和雨凇?3.如告诉你某地的经纬度,你能估计该地的降水概况吗?4.为什么说降水量的多少有湿润程度是两个不同的概念?5.你如何理解“霜前冷,雪后寒”,“霜重见晴天”,“霜打洼地”.6.用分子运动论说明蒸发,凝结和饱和过程(E和e).7. E的大小和哪些因素有关.8.为什麽冰晶与水滴,大小水滴,冷暖水滴间利于水分转移.9.雾,露,霜是怎样形成的?10.说明云滴增大和降水的形成过程.11.大气中水汽凝结条件有哪些?12.(1)e=12.3hpa,t=23°时,空气未饱和;t=10°,E=12.3hpa,td为多少?气温降低多少,空气才能达到饱和.(2)e=50.3hpa,t=40°时,空气未饱和;t=33°,E=50.3hpa,td为多少?气温降低多少,空气才能达到饱和.(3)据上例,说明td大小与何因素有关?13.为何暴雨总发生在暖季?第四章大气环流1.简述水平气压梯度力和地转偏向力各自对空气运动的作用.2.简述1月、7月全球海平面平均气压分布特点.3.简述东亚季风和西南季风各自的环流特征及影响因素.4.为什么青藏高原能形成特殊的高原季风.5.焚风现象使温度、降水在迎风坡与背风坡发生怎样的变化?6.说明大气静力学方程的物理意义.7.高度气压差和气压高度差与哪些因素有关.8.气压随时间变化的规律和原因是什麽?9.简述气压场的概念,类型和特点.10.等压面图上的等高线为何可以反应气压场起伏形势?11.气压梯度力大小和方向如何确定?对大气运动起何作用?12.自由大气风随高度如何变化?原因是什麽?13.白贝罗定律反应了一种什麽关系?原理如何?14.海拔高度为103m的A气象站,本站气压为1006.2hpa,气温为17.8°;邻近某高山的B气象站,同时测得气压为873.7hpa,气温为11.2°第五章天气系统1.气团的基本概念,对我国天气影响较大的是哪几类气团?2.简述锋的特征和冷、暖锋天气特征.3.何为气旋、反气旋?简述各自对我国天气产生影响的台风、寒潮、梅雨的天气过程.4.绘图说明锋面气旋结构及各部分天气特征.5.西太平洋副高各部分天气如何?它的季节性移动对我国天气有何影响?6.台风的形成条件有哪些?7.冷性反气旋控制下的天气有何特点?第六章气候的形成1.简述气候系统的组成和基本特点.2.太阳辐射在大气上界是如何分布的?3.全球热量交换和水分循环是如何进行的?4.南北半球西风带有何异同?为什麽?65.海洋性与大陆性气候在气温,降水变化上有何异同?6.简述洋流在气候形成中的作用.7.为什麽随海拔高度升高而气温降低?为什麽高山上有积雪?8.为什麽降水随高度升高而增大?是否山地愈高降水就愈多呢?9.简述季风的形成条件和特征.10.绘图说明海陆风,山谷风的特点.11.大气环流是如何影响气候的?12.青藏高原在气候形成过程中的作用分析.13.“巴山夜雨”是如何形成的.14.大陆东西岸都濒临海洋,为何气候截然不同?15.气候变暖对地球生态环境有何影响?16.试分析长江流域1998特大洪涝灾害的原因?17.假设太平洋消失,亚洲气候有何变化?18.假设青藏高原消失,中国气候是何样子?19.假设无大气环流,地表气候是何样子?,CH4,H2O,那么地表气候是何样子?20.假设大气组成90%为CO。

第五章 大气系统

第五章 大气系统

一般来说,冷气团移向暖区时容易变暖,而暖气 团移向冷区时则不易变冷,这是因为冷气团底 层受热后,层结不稳定度增加,湍流、对流容 易发展,能较快地把底层热量、水汽输送到大 气上层,改变着气团物理属性;相反,暖气团 移向冷区时,气团底层不断变冷,层结稳定度 增加,限制了冷却效应的垂直发展,致使气团 变冷主要通过辐射过程缓慢进行,因而变性较 慢。从气团水分变性来看,干气团容易变湿, 湿气团不容易变干。因为干气团只要通过海洋 或潮湿下垫面的蒸发作用就可增加水汽而变湿, 而湿气团则要通过大气中水汽凝结和降水过程 才能把水分除去而变干,显然变干过程要比变
实际大气中特别是对流层中层的垂直运动都是暖空气上升冷空气下沉在无凝结现象发生的情况下一般是不利于锋生而利于锋锋两侧的冷暖气团同下垫面间时刻进行着热量交换影响着锋两侧温度水平梯度的变如果冷暖气团各停留在更冷和更暖的下垫面上热量交换的结果可能使冷气团变得更冷暖气团变得更暖冷暖气团间的温度梯度比原来增大锋得到加强
天气系统总是处在不断新生、发展和消亡过 程中,在不同发展阶段有其相对应的天气现象 分布。因而一个地区的天气和天气变化是同天 气系统及其发展阶段相联系的,是大气的动力 过程和热力过程的综合结果。
各类天气系统都是在一定的大气环流和地理 环境中形成、发展和演变着,都反映着一定地 区的环境特性。比如极区及其周围终年覆盖
3.气压场
锋面两侧是密度不同的冷、暖气团,因而锋 两侧的气压倾向是不连续的,当等压线横穿锋 面时便产生折角,折角尖端指向高压一方,锋 落在低压槽中。图5·5中平面上的实线是无锋时 暖 锋面气形团成内后气,压由分于布锋状面况是。倾其斜水的平,气锋压下梯冷度气为团Gz, 中 的 气 压 值 沿 AA′ 线 逐 点 升 高 , a 点 由 1000.0hPa升至1002.5hPa,b点由1000.0hPa升 至1005.0hPa,c点未改变。结果造成等压线不 能维持原来走向,而变成虚线所示的形状,在 锋面处产生折角,折角指向高压,即锋处于低 压槽中。图5·6是锋区常见的几种基本气压场和

第五章辐射103SWRad 大气物理课件

第五章辐射103SWRad       大气物理课件
/cfa/ep/broc hure/sao.html
2. 大气外界太阳光谱及太阳常数
太阳辐射谱标准
NASA标准:70年代初,美宇航局用飞机测量, 给出大气上界太阳辐射谱分布,辐照度(即太 阳常数)为1353 Wm-2 。
WRC标准:瑞士达佛斯的世界辐射中心给出的大 气上界太阳谱分布,辐照度(即太阳常数)为 1367 Wm-2 。 WMO仪器与观测方法委员会1981年10月决定采用 WRC标准。
地气系统发射:
4 r 2 Te4
4
在地–气系统达到辐射平衡时,有
S0 π r 2 (1 R) 4π r 2Te
有效温度
Te

4
S0 1 R 4
Te 255k
温室效应(大气保温效应)
大气能使太阳短波辐射到达地面, 但地表向外放出的长波热辐射线 却被大气吸收,这样就使地表与 低层大气温度增高,因其作用类 似于栽培农作物的温室,故名温室效应。
5.4.5地面对太阳辐射的反射和吸收
5.4.5地面对太阳辐射的反射和吸收
2 云的反照率
云的反照率既依赖于云的厚度、相态和含水量等云的宏微观特 性,而且和太阳高度角和下垫面反照率有关
5.4.5地面对太阳辐射的反射和吸收
2 云的反照率
5.4.5地面对太阳辐射的反射和吸收
3. 行星反照率
地球-大气系统的反照率称为行星反照率,它 表示射入地球的太阳辐射被大气、云及地面 反射回宇宙空间的总百分数。
1981年,WMO推荐的太阳常数最佳值为:
2. 大气外界太阳光谱及太阳常数
太阳常数的变化
水平面上太阳辐射通量的计算
入射到大气上界水平面上的太阳辐照度
S0 ' S0 cos S0 d

第五章地面和大气中的辐射过程2

第五章地面和大气中的辐射过程2
由于云中水滴和冰晶的散射,使云体表面成了比 较强的反射面。云层覆盖了大约50%的地球表面, 云顶表面又具有较大的反射率,这就使得到达地 面的太阳辐射大大减少,而返回宇宙空间的辐射 能量加大,因此云层在地―气系统的辐射过程中 有极为重要的作用。 云的反射率随云层厚度、云中含水量而增大。
各类云的平均反照率


式中 为辐射传输方向和天顶方向的夹角,令
d L kab, [ L B (T )] sec d z
m
d L k ab, [ L B (T )] dz
m cos,得


上式称为施瓦茨恰尔德 (Schwarzchild) 方程。普朗克函数Bλ (T)代表源函数, 表征由于热辐射造成辐亮度的增强,式中空气温度T = T(z),随高度而变化。 由于垂直坐标系统应用不太方便,常引进光学厚度座标(图)。按通常习惯, 光学厚度向下为正。
吸收长波辐射的主要是H2O,其 次是CO2和O3


整层大气和大气各气体成份的吸收光谱 (a)太阳(假定6000K)和地球(假定255K)的黑体辐射 谱;(b)整层大气的吸收谱;(c)11km高度以上大气 吸收谱;(d)整层大气中不同气体成分的吸收谱




从图(b)中可以看出,在0.29μm以下,吸收 率等于1,即大气把太阳辐射中小于0.29mm的 紫外辐射几乎全部都吸收了。这一部份辐射的主 要吸收气体是O2 , O和O3。它主要发生在平流层 的中下部,这里紫外辐射导致氧分子的光分解产 生原子氧并最后形成臭氧层,而臭氧对紫外辐射 有强烈的吸收。 在可见光区(0.4-0.7mm),大气的吸收很少,只 有不强的吸收带。 在近红外波段,开始有一些吸收带,主要是水汽 的吸收。 波长再长一些,约在2.7μm附近,H2O 和CO2 有一个较强的吸收带,再往后,CH4也加入进来。 在红外波段,大气的吸收比较强,主要的吸收气 体是H2O和CO2。

高考地理复习知识点-自然地理-大气系统

高考地理复习知识点-自然地理-大气系统

【专题一】大气知识点一、大气的组成和垂直分层1、低层大气的组成:氮:含量最多(78%)是生物体的基本成分干洁 氧:含量第二(21%)是人类和一切生物维持生命活动必需的物质 空气 二氧化碳:光合作用的重要原料,对地面有保温作用组成 臭氧:大量吸收紫外线,使生物免遭伤害,少量紫外线有杀菌作用 水汽成云致雨的必要条件——雨后的空气是清新的。

固体杂质 2、大气的垂直分层3、逆温现象:1)逆 温:对流层中气温随高度增加而递减或不变 逆温层:出现逆温的大气层有一定厚度,称逆温层2)辐射逆温:晴朗无云的夜晚,地面辐射冷却使近地面大气气温下降,高处大气降温较慢;地形逆温:山坡散热快,冷空气沿山坡下沉到谷底,将谷底原来的较暖空气抬升形成(多发生在晚上); 冷空气自高纬向低纬运动,冷空气较重,把地势低的盆地、谷地填满,而盆地上是暖空气,形成逆温(多发生在冬半年)。

3)逆温的影响:上热下冷,阻碍空气的垂直运动,不利于污染物的扩散,危害人体健康; 有利于雾的形成,降低能见度,导致交通事故发生4)逆温应用:在易发生逆温现象的地区如何灾安排生产生活,山谷地区区工厂的设立/ºC5)逆温形成具备的条件:时间上:冬季夜晚,黎明最强空间上:盆地、谷地中二、大气的受热过程1、大气对太阳辐射的削弱作用总结2、大气的保温效应1)大气把地面辐射的绝大部分吸收(长波辐射,水汽和二氧化碳吸收),保存了热量。

大气以大气逆辐射的形式把能量返还地面,补偿地面损失的热量,起到“地球外衣”的作用。

2)案例:多云的夜晚比晴朗的夜晚温度高——多云的夜晚云层厚,大气逆辐射作用强;阴天比晴天温差小——阴天云层厚,白天大气对太阳辐射的削弱作用强,温度不高,晚上大气逆辐射强,对地面的保温作用强,温度不低。

三、热力环流1、热力环流:由于地面冷热不均而形成的空气环流,是大气运动的一种最简单的形式。

地表冷热不均→大气垂直运动→水平方向上产生气压差→水平气压梯度力→大气水平运动四、大气的水平运动—--风1、影响因素:等压线越密集的地方,则风力越大在单一水平气压梯度力作用下:风向垂直等压线,指向低压2、风向在水平气压梯度力和地转偏向力作用下:风向与等压线平行在三个力作用下:风向与等压线成一夹角,始终由高压指向低压方向.3、风受到的作用力特点对大气运动的影响方向大小水平气压梯度力与等压线垂直,高压指向低压,不因风向而变化与气压梯度成正比高空大气中的风向,是二力共同作用的结果,风向与等压线平行;地转偏向力与风向垂直,北半球右偏,南半球左偏,赤道上不偏大小与物体水平运动的速度成正比,与地理纬度正弦值成正比摩擦力与风向相反与地面状况呈正相关,(山区大于平原,陆地大于海洋)近地面大气中的风向,是三力共同作用的结果,风向与等压线之间成一夹角。

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3.气压场
锋面两侧是密度不同的冷、暖气团,因而锋 两侧的气压倾向是不连续的,当等压线横穿锋 面时便产生折角,折角尖端指向高压一方,锋 落在低压槽中。图5·5中平面上的实线是无锋时 暖 锋面气形团成内后气,压由分于布锋状面况是。倾其斜水的平,气锋压下梯冷度气为团Gz, 中 的 气 压 值 沿 AA′ 线 逐 点 升 高 , a 点 由 1000.0hPa升至1002.5hPa,b点由1000.0hPa升 至1005.0hPa,c点未改变。结果造成等压线不 能维持原来走向,而变成虚线所示的形状,在 锋面处产生折角,折角指向高压,即锋处于低 压槽中。图5·6是锋区常见的几种基本气压场和
式 中 f 为 地 转 参 数 , g 为 重 力 加 速 度 , ΔT=T2-T1 (T2、T1分别为暖、冷气团气温),Tm=(T1+ T2)/2,ΔVg=Vg1-Vg2(Vg1、Vg2分别为冷暖气 团平行于锋线的风速分量)。表达式说明锋面 坡度角的大小与Tm成正比。而当ΔT=0,ΔVg=0, f=0时,α=90°和α=0°,即不会有锋出现。
着冰雪,空气严寒、干燥,这一特有的地理环境 成为极区低空冷高压和高空极涡、低槽形成、 发展的背景条件。赤道和低纬地区终年高温、 潮湿,大气处于不稳定状态,是对流性天气系 统产生、发展的必要条件。中高纬度是冷、暖 气流经常交绥地带,不仅冷暖气团你来我往交 替频繁,而且其斜压不稳定,是锋面、气旋系 统得以形成、发展的重要基础。天气系统的形 成和活动反过来又会给地理环境的结构和演变 以深刻影响。因而认识和掌握天气系统的形成、 结构、运动变化规律以及同地理环境间的相互 关系,对于了解天气、气候的形成、特征、变 化和预测地理环境的演变都是十分重要的。
一、气团
是指气象要素(主要指温度、湿度和大气静 力稳定度)在水平分布上比较均匀的大范围空 气团。其水平范围从几百千米到几千千米,垂 直范围可达几千米到十几千米。同一气团内的 温度水平梯度一般小于1—2℃/100km,垂直稳 定度及天气现象也都变化不大。
(一)气团的形成
气团形成的源地需要两个条件:一是范围 广阔、地表性质比较均匀的下垫面。空气中的 热量、水分主要来自下垫面,因而下垫面性质 决定着气团的属性。在冰雪覆盖的地区往往形
气团的形成是在具备了上述两个条件下,主 要通过大气中各种尺度的湍流、大范围系统性 垂直运动以及蒸发、凝结和辐射等动力、热力 过程而与地表间进行水汽和热量交换,并经过 足够长的时间来获得下垫面的属性影响。
此外,空气中的平流作用也伴随着热量和水 分的输送,影响着气团中某一部分热量和水分 的增减和分布,并可能引起气团稳定度的变化。
我国的大部分地区处于中纬度,冷、暖气流 交绥频繁,缺少气团形成的环流条件。同时, 地表性质复杂,没有大范围均匀的下垫面作为 气团源地。因而,活动在我国境内的气团,大 多是从其它地区移来的变性气团,其中最主要
的是极地大陆(变性)气团和热带海洋气团。
二、锋
锋是冷、暖气团相交绥的地带。该地带冷、 暖空气异常活跃,常常形成广阔的云系和降水 天气,有时还出现大风、降温和雷暴等剧烈天 气现象。因此,锋是温带地区重要的天气系统。
冷气团一般形成干冷天气。如果从源地移向 暖区(低纬度)时,气团低层因不断吸热而增 温,气团温度直减率趋向增大,层结稳定度减 小,对流运动容易发展,可能发展成不稳定天 气。如果冷气团来自海洋,水汽较多,可能出 现积状云,产生阵性降水天气。
冷暖气团的天气特征在不同季节、不同下垫 面可能有所差别。例如夏季的暖气团,水汽含 量丰富,如被地形或外力抬升时,可以出现不 稳定天气。冬季的冷气团不仅水汽含量少而且 气层非常稳定,可能出现稳定性天气。同时, 冷暖气团在不同纬度所产生的天气也不完全一 样。
(二)锋的特征
锋是冷、暖气团间的过渡带,因而锋两侧
的温度、湿度、稳定度以及风、云、气压等气象 要素都有明显差异,故可以把锋看成是大气中 气象要素的不连续面。
1.锋面坡度
锋在空间呈倾斜状态是锋的一个重要特征。 锋面倾斜的程度,称锋面坡度。锋面坡度的形 成和维持是地球偏转力 作用的结果。见图5·2, 锋的一侧是冷气团,另
一侧是暖气团,由于冷
暖气团密度不同,在两
气团间便产生了一个由冷气团指向暖气团的水平 气压梯度力(G),这个力迫使冷气团呈楔形伸 向暖气团下方,并力图把暖气团抬挤到它的上 方,使两者分界面趋于水平。然而,当水平气 压梯度力开始作用时,地转偏向力(A)就随之 起作用,并不断地改变着冷到平衡时,气流平行于锋面作 地转运动,这时冷、暖气团的分界面就不再向 水平方向过渡而呈现为倾斜状态。当锋面保持 稳定时,锋面与地平面的交角称锋面倾斜角 (α),其简化的表达式为
(二)气团的变性
气团形成后,随着环流条件的变化,由源地 移行到另一新的地区时,由于下垫面性质以及 物理过程的改变,气团的属性也随之发生相应 的变化,这种气团原有物理属性的改变过程称 为气团变性。气团的变性过程同气团的形成过 程一样,也是通过湍流、大范围垂直运动和蒸 发、凝结、辐射等物理过程来实现的。变性的 快慢和变性程度的大小,取决于流经地区下垫 面性质与气团源地下垫面性质差异的大小,离 开源地时间的长短以及空气运动状态的变化等。 同时,不同气团变性的难易也是不同的。
天气系统总是处在不断新生、发展和消亡过 程中,在不同发展阶段有其相对应的天气现象 分布。因而一个地区的天气和天气变化是同天 气系统及其发展阶段相联系的,是大气的动力 过程和热力过程的综合结果。
各类天气系统都是在一定的大气环流和地理 环境中形成、发展和演变着,都反映着一定地 区的环境特性。比如极区及其周围终年覆盖
(一)锋的概念
锋由两种性质不同的气团相接触形成,由 于气团占有三度空间,因而锋是三度空间的天 气系统。其水平范围与气团水平尺度相当,长 达几百千米到几千千米。水平宽度在近地面层
一般为几十千米, 窄的只有几千米,宽者也不 过几百千米,到高空增宽,可达200—400km, 甚至更宽些。锋的宽度同气团宽度相比显得很 狭窄,因而常把锋区看成是一个几何面,称为 锋面。锋面与地面的交线称为锋线,锋面和锋 线统称锋。锋向空间伸展的高度视气团的高度 而有不同,凡伸展到对流层中上层者,称对流 层锋,仅限于对流层低层(1.5km以下)者,称 近地面锋。
湿过程缓慢。
气团总是随着大气的运动而不停地移动着, 停滞或缓行的状态只是暂时的,相对的。因而 气团的变性是经常的,绝对的。而气团的形成 只是不断变性过程中的一个相对稳定阶段。日 常所见到的气团大多是已经离开源地而有不同 程度变性的气团。
(三)气团的分类
为了分析气团的特性、分布、移动规律,常 常对地球上的气团进行分类。分类的方法大多 采用地理分类法和热力分类法。
1.地理分类法
是根据气团源地的地理位置和下垫面性质进 行分类。首先按源地的纬度位置把北(南)半 球的气团分为四个基本类型,即冰洋(北极和 南极)气团、极地(中纬度)气团、热带气团 和赤道气团。再根据源地的海陆位置,把前三 种基本类型又分为海洋型和大陆型。赤道气团 源地主要是海洋,就不再区分海洋型和大陆型。 这样,每个半球划分出7种气团(表5·2)。各 种气团在地球上的分布见图5·1。地理分类法的 优点是能够直接从气团源地了解气团的主要特 征,但它不易区分相邻两个气团的属性,也无 法表示气团离开源地后的属性变化。
风场型式。上面三幅图是等压线与锋平行时的情 况,锋处在低压槽中或相对低压槽(称隐槽, 槽两侧水平气压梯度值不同,而方向相同,如 右方两图情况)中,这时的锋呈准静止状态。 下面三幅是锋处的等压线呈V型槽时的情况, 这种锋是移动型锋。
4.风场
锋附近的风场是同气压场相适应的。地面锋 既然处于低压槽内,依据梯度风原理,锋线附 近的风场应具有气旋性切变,尤其近地面层大 气,由于摩擦作用,风向和风速的气旋性切变 都很明显。如图5·7,当冷锋呈东北-西南走
表达式中略去了摩擦力和加速度项,因而锋 面两侧气流可以看为是地转的,锋面是定常的。 但实际上,锋面往往是不定常的,这就说明表 达式在理论上还是不完善的。但是表达式
给出了锋面坡度与一些气象要素间的定量关系和 锋面坡度的近似数值,仍有一定的实用价值。
2.温度场
锋区的水平温度梯度比锋两侧的单一气团内 的温度梯度大得多。锋附近区域内相距100km, 气温差可达几度,有时达10℃左右,是气团内 水平温度梯度的5—10倍,这是锋的又一重要特 征。这一特征说明锋面是大气斜压性集中带, 是大气位能的积蓄区。锋区温度场在天气图上 表现为等温线非常密集,而且同锋面近于平行。 由于锋面在空间呈倾斜状态,使得各等压面上
的等温线密集区位置随高度升高不断向冷区一侧 偏移。因而,高空锋区位于地面锋的冷空气一 侧,锋伸展得高度愈高,锋区偏离地面锋线愈 远,见图5·3。在锋区附近,因为锋的下部是冷 气团,上部是暖气团,所以自下而上通过锋区 时,出现气温随高度增高而增加的现象,称锋 面逆温。如果锋面两侧冷暖气团的温差较小, 锋区的温度垂直分布会表现出等温或微弱递减。 图5·1的探空曲线,表明了三种不同的锋面逆温。 逆温层的底部相当于锋面下界面,逆温层的上 部相当于锋面的上界面。
暖气团一般含有丰富的水汽,容易形成云雨 天气。但是,当其移向冷区(高纬度)时,不 仅会引起流经地区地面增温,而且气团低层
不断失热而逐渐变冷,气团温度直减率减小,气 团趋于稳定,甚至有时可能发展成逆温层,以 至暖气团中热力对流不易发展,往往呈现出稳 定性天气。如果暖气团中湍流作用较强,也可 能形成层云、层积云,甚至毛毛雨、小雨等天 气。
成冷而干的气团。在水汽充沛的热带海洋上,
常常形成暖而湿的气团。在沙漠或干燥大陆上 形成干而热的气团。所以,大范围性质比较均 匀的下垫面,可成为气团形成源地。二是有一 个能使空气物理属性在水平方向均匀化的环流 场。比如缓行的高压(反气旋)系统(高纬地 区的准静止冷高压和副热带高压等),在其控 制下不仅能使空气有充足时间同下垫面进行热 量和水分交换,以获得下垫面属性,而且高压 中的低空辐散流场利于空气温度、湿度的水平 梯度减小,趋于均匀化,成为有利于气团形成 的环流条件。
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