大气科学导论大气的基本知识85页PPT
大气科学基础(全套课件104P)
四、发展概况
17世纪以前，人们对大气以及大气中各种现象的认识是 直觉的、经验性的。
17～18世纪，大气科学研究开始由单纯定性的描述进入
了可以定量分析的阶段。 1820年，H.W.布兰德斯绘制了历史上第一张天气图，开 创了近代天气分析和天气预报法。 1835年科里奥利力的概念和1857年风和气压的关系，成
6亿年前，氧的浓度达到现在的百分之一，即第一关
键浓度。高空臭氧浓度明显增加，使生命能到达水面。 4亿年前，达到十分之一，高空大气形成的臭氧层 。 大量植物缓慢由海洋向陆地推进。
愈来愈少的 紫外辐射
接受愈来愈多 的可见光
最终光合作用和
愈来愈多氧 愈来愈丰富 植物生命 光合作用
动植物的呼吸及 死亡达到平衡
大气科学概论
§1.2 地球大气的演变
问题：传统的太阳系“九大行星”概念为何如今要 被
太阳系家谱
行星：围绕太阳运转，自身引力足以克服其刚体力而使天体
呈圆球状，并且能够清除其轨道附近其他物体的天体。成员
包括水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王
星。 矮行星：与行星同样具有足够的质量，呈圆球状，但不能清 除其轨道附近其他物体的天体。 成员包括冥王星和谷神星等。 太阳系小天体：围绕太阳运转但不符合行星和矮行星条件的 物体。
§1 .1 地球系统
§1 .1 地球系统
1、岩石圈：地壳和上地幔顶部 2、水圈：海洋、河流、湖泊、沼
泽、冰川、积雪、地下水和大
气圈中的水
3、生物圈：植物、动物、人类及
有生物存在的部分 4、大气圈：包围地球表面，厚度 为1000公里的大气层
大气与地表及其与宇宙空
间的能量交换形成多姿多
彩的天气和气候的变化
大气科学基础第二章
§1.3 黑体与灰体(2)
大气科学概论
黑体：若物体对于投射到其上所有波长的辐射都能全部 吸收的物体称为绝对黑体。故有：
A=1,R=Т =0 若物体仅对某一波长辐射能全部吸收，称为相对黑体。
灰体：A小于1且不随波长而变化的物体。 若物体不透明,则透射率Т=０ ，吸收率A=1-R。
§1.3 黑体与灰体(3)
§3.1 太阳辐射及日地关系(2)
2、日地关系
大气科学概论
1月2日
d11.47108km
§3.1 太阳辐射及日地关系(2)
2、日地关系
大气科学概论
7月4日
d21.5218 0km
1月2日
d11.47108km
平均日地距离 d01.496108km
四季的变化是怎么产生的？
大气科学概论
太阳表面的辐射出射度；（2）全太阳表面的辐 射通量；（3）整个地球得到的太阳辐射通量占 太阳发射辐射通量的份数。
§3.1 习题（2）
大气科学概论
4 * 、设大气上界太阳直接辐射在近日点时为S1，
在远日点时为S2，求其相对变化值
s1
s1
s2。
5 * 、设太阳表面为5800K的黑体，地球大气上界
表面为300K的黑体，在日地平均距离时，求大气
2、大气吸收光谱
CO2 大于2m的红外区：
较强中心： 2.7m、4.3m 、15m（图） 对长波辐射，以15m最重要
吸收 气体 H2O
O2
O3
CO2
吸收光谱
对辐射的作用
第二章 大气辐射学
§1 辐射概述 §2 辐射平衡的基本规律 §3 太阳辐射及其在大气中的衰减 §4 到达地面的太阳辐射 §5 地气辐射 §6 地面辐射差额和气温变化 §7 地气系统能量平衡
大气的ppt课件
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
大气科学基础第一章
1010 号 8-8 Meranti
莫兰蒂 马来西亚一种树
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§4.4 习题
1、风向、风速如何表示？
大气科学基础
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§4.5 云(1)
大气科学基础
▪ 悬浮在大气中的小水滴或冰晶微粒，或两者混合的可见聚合体， 有时也包含一些较大的雨滴、冰晶或雪粒，它底部不接触地面， 有一定的厚度。
360º方位（高空）
大气科学基础
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§4.4 风
大气科学基础
2、风速：m·s-1 ， km·h-1 ， mile·h-1
1 m·s-1 =3.6 km·h-1 ，1 mile·h-1=1.85 km·h-1
风力等级表：0—12级
级 风速 别 [m/s]
陆地
0 小于 0.3 静烟直上
q mv
上下同除md
mv md
mv
q
1
md （3）r mv 1
r
md
饱和比湿qs
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§4.3 空气湿度(3)
3、水汽压e 水汽压e：空气中所含水汽的分压强，单位为Pa，hPa。
P Pd e
湿空气压强
e v P （4）
水汽摩尔 分数
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换算关系：
mv
mv
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§4.3 空气湿度(4)
4、绝对湿度a：单位容积空气中所含的水汽的质量，即水汽的密 度ρv，单位为g·m-3 ， kg·m-3 。
e
v
Rv
T
v
e Rv T
水汽比气体常数 Rv 461 J kg1 K 1
e：Pa T：K ρv：kg/m3
大气科学基础第二章
2、大气吸收光谱
2、大气吸收光谱
O3 强吸收在的紫外区：
哈特来（Hartley）带—最强 哈金斯（Huggins）带—较弱 可见光区：查普尤（Chappuis）带—较弱 O3层吸收太阳辐射的2%—平流层温度高的原因（图） 红外区： 4.7m、9.6m 、14.1m较强吸收带
2、大气吸收光谱
波）＜无线电波
(微米)
不同电磁波的具体波长范围
名称
紫外线
可见光
近红外
红
中红外
外
线
远红外
超远红外
毫米波
微
波
厘米波
分米波
波长范围 100埃～0.4微米 0.4微米～0.76微米 0.76微米～3.0微米 3.0微米～6.0微米 6.0微米～15微米 15微米～1000微米
1～10毫米 1～10厘米 10厘米～1米
第二章 大气辐射学
§1 辐射概述 §2 辐射平衡的基本规律 §3 太阳辐射及其在大气中的衰减 §4 到达地面的太阳辐射 §5 地气辐射 §6 地面辐射差额和气温变化 §7 地气系统能量平衡
大气科学概论
大气科学概论
§3 太阳辐射及其在大气中的衰减
§3.1 太阳辐射及日地关系 §3.2 大气对辐射的衰减
虚线是温度在6,000K时的 黑体辐射光谱。
§3.1 太阳辐射及日地关系(4)
4、太阳常数：当地球位于日地平均距离处，与日光垂直平面 上的太阳辐照度。
s013 67W 7m 2
Average Solar Radiation on a Sphere
§3.1 习题（1）
大气科学概论
1、概念:太阳常数 2、试从日地关系解释地球上季节变化的原因。 3 * 、已知太阳常数为 1367 Wm2 ，请计算（1）
大气科学基础
大气科学基础大气科学是研究地球大气的物理、化学和动力学过程的一门学科。
它探讨了地球的气候和天气系统，以及大气层的构成和运动规律。
本文将从大气的组成、大气的层次结构、大气的物理性质和大气的运动等方面介绍大气科学的基础知识。
1. 大气的组成大气主要由氮气、氧气、水蒸气、微量稀有气体和气溶胶组成。
其中，氮气占大气的78%，氧气占21%，水蒸气的含量则相对较小。
稀有气体如氩、氦、氪等含量非常稀少，但对大气的物理和化学过程具有重要影响。
2. 大气的层次结构地球大气根据温度和密度等特性可分为若干层次。
最底层是对流层，其上面是平流层和跳转层，最上面则是中间层和热层。
不同层次的大气区域具有不同的特征和运动规律，这些层次结构对于气候的形成和变化起着重要作用。
3. 大气的物理性质大气具有质量、压强、温度、湿度和密度等物理性质。
其中，大气质量是指单位体积大气所包含的质量，压强则是单位面积上受到的气压力。
大气的温度和湿度直接关系到天气现象的产生，而密度则决定了空气的流动性和承载力。
4. 大气的运动大气的运动包括垂直运动和水平运动。
垂直运动主要指上升运动和下沉运动，这种运动会导致气象现象的发生，如对流云、降水等。
水平运动则包括风和气旋等，它们通过地球自转、地形和气压差异等因素相互作用而形成。
综上所述，大气科学是一门研究地球大气的学科，它深入探讨了大气的组成、层次结构、物理性质和运动规律。
通过对大气科学的研究，我们能更好地理解和预测天气现象，促进气候变化和环境保护等方面的科研工作。
大气科学作为一个重要的学科领域，对于人类社会的发展和人们的生活具有重要意义。
大气科学概论PPT概要
第二节
大气的铅直结构
第二节
对流层： 特点：
大气的铅直结构
主要天气现象均发生在此层。 温度随高度升高而降低。（平均高度每升高100m， 气温下降0.65℃。） 空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。
大气成分与结构
大气的组成
大气的铅直结构 大气的物理性质
第一节
大气的组成
地球大气由三个部分组成: 干洁大气（即干空气） 水汽 悬浮在大气中的固液态杂质
表2-1 干洁大气的成分（高度25km以下） 气体成分 氮 氧 氩 二氧化碳 臭氧 干洁大气 所占体积（%） 78.08 20.95 0.93 0.032 0.00006 100 临界温度（℃） -147.2 -118.9 -122.0 31.0 -5.0 -140.7 临界压强（大气压） 33.5 40.7 48.0 73.0 92.3 37.2
大气成分
二、水汽
作用：
在天气气候变化中扮演了重要角色。
能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放 出长波辐射，对大气起着“温室效应”。
三、大气中的杂质
大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和
大气污染物质两大部分）。
气溶胶粒子： 作用：
吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地
二、太阳高度角、太阳方位角和昼长
太阳高度角 （h） 定义 太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0°≤h≤90°)
赤道地区一年中春分和 秋分时太阳高度角最大， 冬至和夏至时，太阳高 度角最小。
水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。 h的计算公式
大气科学概论-第四讲(气团和锋面)PPT课件
辐射对除北极气团以外的气团形成作用 甚微。
2 . 乱流和对流
把近地面的热量和水汽，扩展到高层，使深 厚的气层都受到下垫面的影响。
低纬地区：温度高、湿度大、气层不稳定， 乱流和对流易于发展。
乱流和对流对低纬度气团的形成作用 突出。
.
暖锋附近地面 气压场、风场和天气现象
云层的厚度视暖空气上升的高度而异， 一般可达几千米，厚者可到对流层顶， 而且距地面锋线愈近，云层愈厚。暖锋 降水主要发生在雨层云内，多是连续性 降水。
.
静止锋
当冷暖气团势力相当，锋面移动很少时，称 为准静止锋。静止锋的个别地段有时会向暖 气团方向移动，或者向冷气团方向移动，因 此它可以转变为冷锋或暖锋。
3. 蒸发和凝结
蒸发和凝结是空气与下垫面、空气与空 气交换水分和热量的重要方式。
直接影响大气的湿度特征，间接影响大 气的温度和稳定度。
蒸发和凝结对大陆气团变为海洋气 团以及热带气团作用大。
4. 大范围的垂直运动
大范围的下沉运动→气团温度升高→稳 定干燥的气层更稳定；
大范围的上升运动→气团温度降低→原 来稳定未饱和的气层变得不稳定。
.
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第三节 锋面坡度
锋面在空间向冷空气一侧倾斜，有一定的 坡度，这是锋面的重要特征。但是锋面在 空间为什么呈倾斜状态呢？ 由于锋面处在由冷气团指向暖气团的气压梯 度力，使得冷气团向暖气团下方楔入，抬 举暖气团，又由于科氏力的平衡作用，不 至于使锋面变得水平，而呈现倾斜状态。
z
y x
锋面的坡度
.
锋面的坡度
.
锋面的 空间结构
不同的角度观察锋面：
(a)侧视图， (b) 俯视图， (c)三维视图
大气科学概论知识梳理(大气基础知识)
大气科学概论知识梳理（大气的基本知识）一、地球大气成分由三个部分组成①干洁大气（即干空气）Clean Air【没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气】②水汽（滴）Moisture③悬浮在大气中的固液态杂质Impurity二、低层大气的各种主要成分①氮气（N2)：存在方式：以蛋白质的形式存在于有机体中。
作用：是有机体的基本组成部分，也是合成氮肥的基本原料。
②氧气（O2）：是人类和动植物维持生命活动的极为重要的气体；积极参加大气中的许多化学过程；对有机物质的燃烧、腐败和分解起着重要的作用。
③臭氧（O3）：时空变化：最大值出现在春季，最小值出现在夏季。
空间变化：水平：由赤道向两极增加。
垂直：55～60km，含量极少。
20～25km，达最大值，形成臭氧层；12～15km以上，含量增加特别显著；从10km向上，逐渐增加；近地面，含量很少；臭氧的作用：a.对紫外线有着极其重要的调控制作用。
b.对高层大气有明显的增温作用。
④二氧化碳（CO2)空间变化：水平：城市大于农村；垂直：0～20km，含量最高；20km以上，含量显著减少。
作用：a.绿色植物进行光合作用不可缺少的原料。
b.强烈吸收长波辐射（地面辐射、大气辐射），使地面保持较高的温度，产生“温室效应”。
三、水汽①来源：主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾。
②时空变化：时间：夏季多于冬季空间：一般低纬多于高纬，下层多于上层。
③作用：a.在天气气候变化中扮演了重要角色。
b.能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放出长波辐射，对大气起着“温室效应”。
四、大气中的杂质在大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和大气污染物质两大部分）。
气溶胶的作用：①吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地面的太阳辐射；②缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而失去的热量；③降低大气透明度，影响大气能见度；④充当水汽凝结核，对云、雾及降水的形成有重要意义。