自然地理学--第三章大气和气候(上)

对流层
自然地理学--第三章大气和气候 （上）

1.3 气压
1.含义：垂直地表方向上单位水平面所承受大气 层的压力，它的数值相当于单位横截面上垂直 空气柱的重量。
2.气压的垂直变化 随着高度的上升，
空气柱的厚度和重量减少，空气 密度也减小，大气压力按指数规律 递减。 3.气压的单位 1Pa=1N • m-2，100Pa=1hPa=1mbar 4.标准大气压：在标准重力加速度、气温为0℃的条件下，

沥青

5%～10 % 自然地理学--第三章大气和气候
（上）

2.2 地表的长波辐射
（一）地面辐射 1.方向：由地表返回太空 2.大小：黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方
成正比。
ET4
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(二）大气对地面辐射的吸收谱 • 吸收能力大于对太阳辐射的吸收能力，因此，
大气主要是由地面加热的。 • 主要温室气体为对流层水汽、二氧化碳、一氧
于海面的1/2（白色死亡带）。 • CO2 (0.03%) : 分布20km以下大气层，低温时溶
于水（酸雨，参与碳酸盐溶解于结晶）。吸收地 表长波辐射，产生温室效应。 • O3: 分布高度10~40km, 20~25km极大，臭氧层。 吸收紫外线及宇宙射线，保护物种演化
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✓ 平流层和臭氧层 范围：距地面18～55km
臭氧集中在20～30km 性质：气流以水平运动为主；
温度随高度而上升； 气压随高度而下降。
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✓ 中间层

范围：距地面55～85km

性质：温度随高度而降低，顶部-90℃；

气压很低，仅1～0.01hPa；
单位面积（cm2）上自然承地理受学-1（-第0上三1）章3大2气5和P气a候的压力。

2 大气热能与气温
• 大气热能来源： 太阳辐射——50%到达 地面 地面辐射——地面长波辐射 潜热输送——水分蒸发产生 感热输送——海陆面与大气热交换 • 大气温室效应——全球地面平均15℃ ，若
没有大气层地面温度-18℃ ，提高地面温度 33℃
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2.1太阳辐射
吸收
空气及尘埃
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反射 云

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盈 亏
经（极）向热传输
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▪ 太阳总辐射的分布是地面温度分布的能量背景。
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36 km 99%
8 km 63% 5.5km 50%

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大气质量

1.2 大气分层
✓ 对流层 范围：地表至13km 性质：大气圈质量的90%集中于此层
气流以垂直运动为主 温度随高度升高而降低 气压随高度的降低 功能：形成云和天气现象 冷对流层顶阻碍空气进入平流层 大气的污染
第三章 大气和气候
第一节 大气的组成和热能
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1 大气的成分与结构
1.1 大气成分
➢ 干洁空气 氮和氧、二氧化碳、臭氧
➢ 水汽 ➢ 悬浮颗粒
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干洁空气组成
• N2（78%） • O2（21%）：生命呼吸，海拔3000~40来自百度文库0m 相当
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大气对辐射的削弱
吸收 气体物质将投射在它上面的一部分辐射能同化吸收，并 转化成自己的内能的过程。 1.吸收太阳辐射的主要大气成分： 水汽、二氧化碳、氧和臭氧、一氧化氮、 2.太阳辐射的大气吸收谱 • 高层氧气和臭氧：吸收紫外线和X射线。 • 低层水汽、二氧化碳、甲烷：吸收红外线。 • 可见光：吸收很弱。 • 火山喷发产生的气溶胶：吸收太阳辐射，提高 平流层 温度，降低对流自层然温地理度学--。第三章大气和气候

不同下垫面的反射率
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不同下垫面对可见光的反射率

深色土壤 浅色、沙性土壤 草地

5%～15 % 25%～45 % 15%～25 %

干草地

20%～30 %

阔叶林

15%～20%

天然水

6%～10 %

干洁新雪

80%～95 %

污浊的雪

40%～50 %

混凝土（干）

17%～27 %
（上）

地面反射率
1.概念：地面反射辐射量与入射辐射量之比。 • 反射率越大，地面吸收太阳辐射越少，
温度越低； • 反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，
温度越高。 2.影响因素 • 下垫面性质：颜色、干湿状况、粗糙程度
原理：在可见光波段，黑体反射率近于零； 白体反射率近于1 。
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大气对辐射的削弱
反射 到达大气圈的太阳辐射能，未经转化成热能或做功 便直接返回太空。 1.特点 具有方向性，与入射角有关。 2.大气反射 • 大气质点远大于入射电磁波波长时产生的反射。 • 大气的逆散射（向上）所反射的太阳辐射。 3.影响因子 • 火山灰：增加反射率 • 云：厚度、高度

有效辐射

稀薄的空气以巨大的速度运动着。

✓ 暖层

温度从底部向顶部迅速增高；

中、上层气温很高。

过滤掉有害波段的太阳辐射；

反射无线电波，使之得以远距离传播；

太阳风引起的极光通常发生在此层中。

✓ 散逸层

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外 逸 层
热 层
中 层 平 流 对 流
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化二氮、甲烷和臭氧，它们对长波辐射具有拦 截作用。 • 温室效应（greenhouse effect）：由于温室气 体和大气逆辐射的存在，使低层大气保温的效 应。
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2.3 大气辐射
大气辐射方向 向太空方向：大气对外辐射； 向地球方向：大气逆辐射
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大气对辐射的削弱
散射 太阳辐射的电磁波进入大气后，受到气体分子和悬浮 质点的影响，使之向各个方向弥散。 1.分子散射：大气质点远小于入射电磁波波长。 • 散射电磁波范围：可见光的蓝、紫色光 2.粗粒散射：大气质点与入射电磁波波长相当。 • 云滴 • 大气气溶胶：大气中的一切固体和液体粒子 • 散射电磁波范围：可见光各波段