第一章大气的气体成分03

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大气层的成分及作用

大气层的成分及作用

大气层的成分及作用大气层是地球周围的气体层,它由多种气体组成,包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳等。

这些气体在大气层中起着重要的作用,维持着地球上的生命存在。

本文将介绍大气层的成分及其作用。

一、大气层的成分1. 氮气(N2):占据大气层的主要成分,约占78%。

氮气是一种稳定的气体,对地球的气候和生态系统起着重要的调节作用。

2. 氧气(O2):占据大气层的第二大成分,约占21%。

氧气是生物体进行呼吸的必需气体,维持着地球上生物的生存。

3. 水蒸气(H2O):大气层中含有不同浓度的水蒸气,它是地球上水循环的重要组成部分,对气候和天气的形成起着重要作用。

4. 二氧化碳(CO2):占据大气层的0.04%,虽然浓度很低,但它是温室气体的主要成分之一,对地球的气候变化有重要影响。

5. 氩气(Ar)、氖气(Ne)、氦气(He)等稀有气体:占据大气层的很小比例,它们对地球的气候和生态系统影响较小。

二、大气层的作用1. 保护地球:大气层能够吸收和散射来自太阳的紫外线和其他有害辐射,减少它们对地球表面的伤害,保护地球上的生物。

2. 调节气候:大气层中的气体能够吸收和释放热量,通过对太阳辐射的吸收和散射,调节地球的温度,维持地球上的气候。

3. 保持水循环:大气层中的水蒸气能够凝结成云,形成降水,维持地球上的水循环,使水资源得以再生。

4. 提供氧气:大气层中的氧气是生物进行呼吸的必需气体,维持着地球上生物的生存。

5. 影响植物生长:大气层中的二氧化碳是植物进行光合作用的重要原料,它的浓度变化会影响植物的生长和发育。

6. 影响天气:大气层中的气体和水蒸气参与了地球上的天气系统,包括风、云、降水等的形成和变化。

7. 传播声音:大气层中的气体能够传播声音,使我们能够听到来自远处的声音。

总结:大气层的成分包括氮气、氧气、水蒸气、二氧化碳等,它们在大气层中起着重要的作用。

大气层保护地球,调节气候,维持水循环,提供氧气,影响植物生长,影响天气,传播声音等。

气象第一章 第一节大气概况

气象第一章 第一节大气概况
第一章 气象学基础知识
第一节 大气概况 第二节 气温 第三节 气压 第四节 空气水平运动--风 第五节 大气环流 第六节 大气湿度 第七节 大气垂直运动 第八节 云和降水 第九节 雾和能见度 第十节 船舶海洋水文气象观测
第一节 大气概况
基本概念和知识点:大气成分;大气污
染;大气垂直结构。
重点:大气中的易变成分及其作用;对流
(3)上层:离地面6km到对流层顶,中纬度地区上空盛 行西 风,风速随高度升高而增大,形成高空急流(风速 ≥30m/s),波状式的层流是该层的运动特点。
中层和上层 几乎不受摩擦作用,称为自由大气。对流 层顶:厚度约为1-2km,温度随高度呈等温或逆温状态。
2. 平流层(Stratosphere):厚度:自对流层顶到大约55km。
4、城市污染监测的主要成分:总悬浮颗粒物,二氧化硫、氮 氧化物
5、产生酸雨的主要成分:二氧化硫 6、产生有毒光化学烟雾:氮氧化物和氢氧化物
总结:
1、对气温有影响:CO2,臭氧,水汽 2、吸收和放射长波辐射:CO2,水汽 3、唯一吸收紫外线:臭氧(O3) 4、产生温室效应:CO2 5、唯一一种在常温常压下能产生相变:水汽 长波辐射:地球大气辐射能量的95%集中在
最轻。湿空气在同一气压和温度下,只有干空气密度 的62.2%。大气中水汽含量范围在0~4%,它也是造 成云、雨、雪、雾等天气现象的主要物质条件。
3、杂质 1)、杂质:
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,悬浮在大气中的固体或液体颗粒, 又称为气溶胶粒子,包括水汽凝结物(水滴、 冰晶)、微小盐粒等。 2)、对大气的影响:
大气是可压缩气体,大气密度随 高度增加而迅速减少。

第一节 大气的成分

第一节  大气的成分
大气主要成分 1.干洁空气 2.水汽 3.大气杂质
干洁空气
CO2 0.035% Ne 0.0018%
He 0.00052
CH4 0.00014% O3 0.000007%
氩气 0.93%
氧气 20.95%
其他 0.04%
氮气Hale Waihona Puke 78.08%大气热量的来源
当太阳辐射通过大 气层时,有24%被大 气直接吸收
地表大气主 要的热源是 大地辐射
水汽:
来源:来源于江、河、湖、海、地表和潮湿物体表面 的水分蒸发,植物叶面的蒸腾作用。
分布:在离地1.5~2km高度上,水汽含量约为地面的 一半,5km高度上仅为地面的十分之一,再往上就更 少。在沙漠或极地水汽含量极少,而在热带洋面上水 汽含量大。
作用:1.是成云致雨的物质基础,
2.通过状态变化传输热量,
3.释放潜热是剧烈天气的能源。
水 汽 状 态 变 化
大气杂质:
来源:物质燃烧成的灰粉、 海水飞沫蒸发后的盐粒、风 扬起的灰尘、以及水汽的凝 结物等。
作用:影响能见度,影响地 面和空气的温度,在云、 雾、降水等的形成过程中起 凝结核的作用。
标准大气:
1.干洁大气,且成分不随高度改变,平均分子量 μ=28.9644; 2.具有理想气体性质; 3.标准海平面重力加速度g0=9.80665米/秒2; 4海.平海面平空面气气密温度T0ρ=105=℃1.;22海5k平g/面m3;气压P0=1013.25hPa; 5.处于流体静力平衡状态;

大气污染控制工程 第一章 绪论

大气污染控制工程 第一章 绪论

大气污染、 1.2 大气污染、大气污染物和污染源 定义 大气污染通常是指由于人类活动和自然 过程引起某种物质进入大气中, 过程引起某种物质进入大气中,呈现出 足够的浓度, 足够的浓度,达到了足够的时间并因此 而危害了人体的舒适、 而危害了人体的舒适、健康和福利或危 害了环境的现象。 害了环境的现象。
氧化产物
聚合与核长大
气溶胶 光雾
甲醛、 丙稀醛等 刺激眼睛
20
光化学烟雾实例
光化学烟雾形成前
光化学烟雾形成后
21
混合型污染。 ③ 混合型污染。包括以煤炭为主要污染源而排出的 烟气、粉尘、 烟气、粉尘、二氧化硫及其它氧化物所形成的气 溶胶; 溶胶;以石油为污染源而排出的烯烃和二氧化氮 为主的污染物。此类污染,其反应更为复杂。 为主的污染物。此类污染,其反应更为复杂。如 臭氧和烯烃反应生成的过氧化氢自由基等氧化物, 臭氧和烯烃反应生成的过氧化氢自由基等氧化物, 可大大增加二氧化硫的氧化速率。 可大大增加二氧化硫的氧化速率。 特殊型污染。 ④ 特殊型污染。主要产生于工厂生产过程中排出和 发生意外事故释放的废气,如氯气、氟化物、 发生意外事故释放的废气,如氯气、氟化物、金 属蒸气或酸雾等所引起的污染。 属蒸气或酸雾等所引起的污染。
11
(1)大气污染物分类
气溶胶态污染物 悬浮在气体介质 中的固态或液态 颗粒所组成的悬 浮体系 气态污染物 粉尘( 粉尘(dust) ) 烟(fume) ) 飞灰( ash) 飞灰(fly ash) 黑烟( 黑烟(smoke) ) 雾(fog) )
大气 污染物
一次污染物 二次污染物
12
(1)大气污染物分类
17
2)根据能源性质、 2)根据能源性质、大气污染物组成和反应分类 根据能源性质

大气是由哪些成分组成的?

大气是由哪些成分组成的?

大气是由哪些成分组成的?
地球的大气是由多种气体组成的,其中主要成分包括以下几种:
1.氮气(N₂):氮气占据大气的主要部分,约占总体积的
78%,起到稳定大气压强的作用。

2.氧气(O₂):氧气是生命维持的必需气体,占据大气的约
21%。

3.水蒸气(H₂O):水蒸气是地球上水循环的重要组成部分,
其含量在不同地点和时间有很大的变化,通常占据大气的
0-4%。

4.氩气(Ar):氩气占据大气中的约0.93%,它主要是一个惰
性气体,不参与生命活动。

5.二氧化碳(CO₂):二氧化碳含量较低,但在近年来因人类
活动的影响而逐渐增加,目前占据大气中的约0.04%。

此外,还有其他气体和痕量气体,如氢气(H₂)、一氧化氮(NO)、二氧化氮(NO₂)、臭氧(O₃)、甲烷(CH₄)、氟气(F₂)、氯气(Cl₂)等,它们的含量较低,但在大气化学和生态系统中起着重要的作用。

这些气体共同组成了地球的大气层,它们在大气循环、气候系统、空气质量和生物活动中起着重要的作用。

大气的ppt课件

大气的ppt课件
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

大气层的成分及作用

大气层的成分及作用

大气层的成分及作用前言地球的大气层是地球表面上空几千公里的一层气体包围物,它由各种不同成分组成。

大气层的存在对地球上的生命和环境起着至关重要的作用。

本文将介绍大气层的主要成分及其各自的作用。

1. 氮气氮气是大气层中最主要的组分,约占总体积的78%。

尽管氮气在我们日常生活中没有明显的影响,但它在大气层中扮演着至关重要的角色。

首先,氮气作为一种惰性气体,在地球的生态系统中起到重要的平衡作用。

其次,氮气在许多化学和生物过程中起到催化剂的作用。

此外,氮气还通过与其他化合物形成大气颗粒物,对空气质量和能见度产生影响。

2. 氧气氧气是大气层中第二主要的组分,约占总体积的21%。

我们熟知的呼吸过程就是人体利用氧气来进行新陈代谢和产生能量的过程。

除了维持生物过程外,氧气还参与了地球上许多化学反应,例如火焰燃烧和臭氧生成等。

3. 水蒸汽水蒸汽是大气层中存在量相对变化较大的成分之一。

虽然水蒸汽只占总体积的一小部分,但它对地球上的天气和气候变化有着极为重要的影响。

水蒸汽通过水循环过程不断转移和储存能量,并参与云、降水等形成。

4. 二氧化碳二氧化碳是大气层中含量较低但重要性极高的成分之一。

二氧化碳在地球上发挥着重要的温室效应作用,即吸收并重新发射地球表面辐射出去的长波辐射能量,使得地球暖和起来。

然而随着工业活动和燃烧过程不断增加,二氧化碳排放量也在快速累积,导致全球变暖等环境问题。

5. 氩、氦、甲烷等稀有气体除了上述主要成分外,大气层还包含一小部分稀有而重要的成分,如:氩、氦、甲烷等。

这些稀有成分对大气层和地球生态系统具有特殊影响。

氩:它主要参与到大气对流以及臭氧生成等化学反应中,同时还用于环境监测和科学研究等领域。

氦:由于其较轻且不可燃性质,它被广泛应用于大型飞船和飞行器中。

甲烷:它是一种温室效应较强的温室气体,因此对全球变暖带来了不可忽视影响。

结论地球大气层由多种组分组成,并且每种组分都发挥着重要而复杂的作用。

这些作用涉及到生命、天气、能量传递等方方面面。

大气的成分及其来源

大气的成分及其来源
温度调节
水汽能够吸收和释放热量,对大气温度的调节具 有重要作用。
气溶胶粒子对气候的影响
散射和吸收太阳辐射
气溶胶粒子能够散射和吸收太阳辐射,影响地球表面的温度和气 候变化。
云的形成和降水过程
气溶胶粒子可以作为凝结核,促进云的形成和降水过程。
气候反馈机制
气溶胶粒子对气候的影响可以形成一个反馈机制,影响地球气候系 统的稳定性。
要影响。
温度调节
干洁空气中的温室气体浓度变化会 影响大气对太阳辐射的吸收和再辐 射,进而影响地球表面温度。
气候变化
大气中温室气体的浓度变化会导致 全球气候变化,如全球变暖、极端 天气事件等。
水汽对气候的影响
降水形成
水汽是大气中最重要的组成部分之一,是形成云 和降水的重要物质。
气候变化
水汽在大气中浓度的变化会影响云的形成和降水 过程,进而影响气候变化。
解决方案
减少温室气体排放,发展清洁能源, 推广节能减排技术,加强环境监测和 管理,促进可持续发展。
气溶胶粒子的变化与人类活动的关系
总结词
详细描述
气溶胶粒子是大气中重要的污染物之 一,其来源和变化与人类活动密切相 关。
气溶胶粒子是指悬浮在大气中的固态 或液态颗粒物,其来源包括工业排放 、交通运输、农业活动、生物质燃烧 等。这些颗粒物不仅影响空气质量, 还会对气候变化产生影响。气溶胶粒 子的化学组成和物理特性会随着时间 和空间发生变化,其变化与人类活动 的变化密切相关。
01
了解大气的成分及其来源有助于深入理解地球的气候变化和生 态系统的运行机制。
02
通过研究大气的成分和来源,可以为人类提供更好的环境保护
和气候变化应对策略。
大气的成分和来源也是气象学、气候学和环境科学等领域的重

第一章 地球大气的成分及分布

第一章 地球大气的成分及分布
很小的一部分。
地球大气的演化 可分为原始大气、 次生大气(还原大 气)和现代大气(氧 化大气) 三个阶段。
(1)原始大气
• 原始大气以宇宙中最丰富的轻物质H2、He和CO 为主。
• 在太阳风和地球升温作用下, 原始大气逐渐向宇 宙空间膨胀并逃逸散失。
• 估计在45亿年前或晚些时候, 地球上是没有大气 的。
距金星地面三四十公里高空 密布着浓硫酸滴组成的浓云 雾。
金星
金星大气的温度是随高度下降 的:表面温度约达750K,在 0~60km高度内迅速降低到 300K;60km以上下降缓慢, 68km以上温度接近不变,达到 200K左右。 金星大气的运动激烈, 60多公 里高空的风速约达100m/s(地 球表面风速大于33 m/s已是台 风), 且闪电和雷暴现象频繁。 太阳辐射强,温度高, 水和二 氧化碳只能以气态存在。 二 氧化碳有强烈的温室效应, 再加上浓密云层不能散热, 使 金星表面的温度越来越高, 最后平衡在750K左右, 并且没
τ M M
FR
• 其中M为这种成分的总质量,F是向大气的 输入速率(包括源和化学转化),R是消失速 率(因沉降、化学转化和逃逸)。
我们主要关注的是90公里以下的匀和层,特别是对流层大气内空气的成 分。由表可见,氮、氧、氩三种气体就占了空气容积的99.66%,如果 再加上二氧化碳,则剩下的次要成份所占的容积是极微小的。
式中p、V、T、m和n分别是混合气体的压强、容积、温度、 质量和摩尔数,R*是摩尔气体常数,M 是平均摩尔质量,R 是混合理想气体的比气体常数。M 平均摩尔质量为
M
m n
m
mi 1 Mi
( mi 1 ) m Mi
式中容m积i及百M分i 比是计第算i种的气公体式的为质量和摩尔质量。也可以导出用

原始地球大气成分

原始地球大气成分

原始地球大气成分一、概述地球大气是地球上围绕地球表面的气体层,由不同的气体组成。

原始地球大气主要由氢气、氦气和少量的甲烷、氨、水蒸气等组成。

这些气体是地球形成过程中存在的,随后通过地球的物质交换和化学反应逐渐发生变化,形成了我们现在所熟知的大气成分。

二、氢气氢气是地球原始大气中最主要的成分,约占地球大气的75%。

氢气是化学元素中最轻的一种气体,具有极低的密度和火焰强度,不溶于水。

在地球形成初期,氢气主要来自于宇宙尘埃和星云的物质,通过地球的引力逐渐被吸引到地球表面,形成了地球原始大气中的主要成分之一。

三、氦气氦气是地球原始大气中的第二主要成分,约占地球大气的23%。

氦气是一种无色、无味、无毒的气体,密度比空气小。

在地球形成初期,氦气主要通过地球的引力被吸引到地球表面,形成了地球原始大气中的重要成分之一。

四、甲烷甲烷是地球原始大气中的重要成分之一,约占地球大气的0.0002%。

甲烷是一种无色、无味、无毒的气体,是天然气的主要成分之一。

在地球形成初期,甲烷主要通过地球内部的地热活动释放到地球表面,形成了地球原始大气中的一部分。

五、氨氨是地球原始大气中的少量成分之一,约占地球大气的0.00015%。

氨是一种无色、有刺激性气味的气体,是一种强碱性物质。

在地球形成初期,氨主要通过地球内部的火山喷发和地热活动释放到地球表面,形成了地球原始大气中的一部分。

六、水蒸气水蒸气是地球原始大气中的重要成分之一,约占地球大气的0.25%。

水蒸气是水在气态下的形式,是地球上最常见的气体之一。

在地球形成初期,水蒸气主要通过地球内部的地热活动和水的蒸发等过程释放到地球表面,形成了地球原始大气中的一部分。

七、演变过程随着地球的形成和演化,地球的原始大气逐渐发生了变化。

通过地球上的生物活动、地热活动和大气层的物质交换等过程,原始大气中的氢气和氦气逐渐减少,而氧气、二氧化碳等气体逐渐增多。

这些变化使得地球的大气成分逐渐接近了现在的大气成分,形成了我们所熟知的地球大气层。

第一章 地球大气的成分及分布

第一章 地球大气的成分及分布
很小的一部分。
地球大气的演化 可分为原始大气、 次生大气(还原大 气)和现代大气(氧 化大气) 三个阶段。
(1)原始大气
• 原始大气以宇宙中最丰富的轻物质H2、He和CO 为主。
• 在太阳风和地球升温作用下, 原始大气逐渐向宇 宙空间膨胀并逃逸散失。
• 估计在45亿年前或晚些时候, 地球上是没有大气 的。
1.1.2 地球大气的演化
在太阳系形成过程中各个类地行星大气的形成遵循同样的规律, 可 推断出行星地球大气的主要化学成分。
估计地球形 成已有46亿 年的历史。
多种学说,一个共 识:大气是地球组 合系统中的一部分, 即由气圈、水圈、 岩石圈和生物圈组 成的地球系统是相 互联系的,物质是 可以互相转化的, 而且大气仅是其中
3)地球大气又是没有确定上界的
可以人为的规定大气上界
1)若以极光或流星辉迹出现的高度定义大 气上界,高度大约在地表面以上1000~ 1200km;
2)若按现代卫星运行轨道衰减的速率推测, 大气上界约在2500~3000km的高空。
本章首先简单介绍行星大气的状况,目的是为有利 于以全面的和发展的眼光探讨地球大气的现状和演 化。 考虑到人们对生存环境和全球气候变化的日益关注, 本章也简单介绍了地球大气微量成分的源、汇、浓 度变化及循环过程,其中重点是二氧化碳和臭氧。 本节中将分三部分来讨论地球大气,即:多种气体 成分组成的干空气、水(可处于气、固、液三态中 之一态)及悬浮的气溶胶粒子。
火星:
• 1)质量很小, 大气很稀薄,日夜温差高达100K。 • 2)主要大气成分是二氧化碳, 还有少量氮和氢。 • 3)火星一直是人类感兴趣的星球之一。1999年
3月,美国航空航天局的火星全球巡视计划在 寻找火星水方面取得重大进展,通过轨道相机 进行高分辨率成象探测,看到了干枯的河床和 两大片曾经是海的平坦低地,从而推测火星上 曾经有过大量的水。

空气的成分课件

空气的成分课件

含氮物质。
生物体内氮气的转化
02
生物体内的氮气可以转化为氨基酸、蛋白质等有机含氮物质,
也可以转化为尿素等排出体外。
生物体内氮气的功能
03
氮气在生物体内参与多种生物化学反应,如蛋白质合成、能量
代谢等,对维持生命活动具有重要意义。
氮气的工业制法
分离液态空气法
利用空气中氧气和氮气的沸点不同,将空气液化后升温, 沸点较低的氮气先蒸发出来,得到较纯净的氮气。
呼吸作用
氧气是生物体进行呼吸作用的重 要物质,通过呼吸作用,生物体
可以获取能量。
新陈代谢
氧气参与生物体内的各种氧化反应, 促进新陈代谢的进行。
维持生命活动
氧气对于维持生物体的生命活动至 关重要,缺氧会导致生物体死亡。
氧气的工业制法
空气液化法
利用空气中各组分沸点不同,通 过降温加压使空气液化,然后升 温使氧气从液态空气中蒸发出来。
电解水法
通过电解水制取氧气,但这种方 法成本较高,不常用。
化学氧化法
利用某些含氧化合物在催化剂作 用下与空气中的氧气发生氧化反 应制取氧气。这种方法可以制取 高纯度的氧气,但成本也较高。
PART 04
空气中的氮气
REPORTING
WENKU DESIGN
氮气的性质与用途
物理性质
氮气是一种无色、无味、不易燃烧的气体,在标准状况下密度略 小于空气。
空气的成分课件
https://
REPORTING
• 空气概述 • 大气层及其成分 • 空气中的氧气 • 空气中的氮气 • 空气中的稀有气体 • 空气中的污染物及其危害
目录
PART 01
空气概述
REPORTING

大气的组成和性质资料课件

大气的组成和性质资料课件
海雾等。
03 大气的性质
大气的温度与湿度
温度
大气的温度取决于太阳辐射、地球表面的温度和大气中的水汽含量。大气的温度 随高度增加,这是因为地面辐射加热大气,而高层大气则受到太阳辐射的加热。
湿度
大气的湿度是指大气中的水汽含量。湿度随高度的增加而降低,因为水汽在低层 大气中含量较高,而在高层大气中含量较低。
温室气体排放
全球温室气体排放量持续增长,导致全球气候进 一步变暖。
应对未来大气环境挑战的策略
减少温室气体排放
采取节能减排措施,推广清洁能源,提高能 源利用效率。
加强空气污染治理
加强工业、交通等领域的污染治理,降低 PM2.5、臭氧等污染物浓度。
应对气候变化
采取适应气候变化的措施,如加强城市计划 、提高防洪能力等。
工业排放
工业生产过程中产生的 废气、废水和固体废弃 物是大气污染的主要来
源之一。
交通运输
汽车尾气、船舶和飞机 排放等交通运输活动是 大气污染的重要来源。
农业活动
农业施肥、喷洒农药等 农业活动也会对大气造
成污染。
能源消耗
煤炭、石油等化石燃料 的燃烧是大气污染的重
要来源之一。
大气污染对人类健康的影响
01
保护地球
大气层可以吸取太阳辐射中的有害 物质,减少地球表面的温度变化, 保护地球免受太阳辐射的伤害。
大气与人类生活的关系
影响人类健康
影响交通运输
大气中的污染物和有害物质会对人体 健康产生影响,如空气污染会增加呼 吸道疾病和心血管疾病的风险。
大气中的雾霾和沙尘暴等天气现象会 影响交通运输的安全和效率。
大气的组成和性质资 料课件
目录
CONTENTS

大气成分

大气成分

成分的演变
地球大气随着地球的发展也在不断地演化,经过漫长的岁月才形成今日的状况。
据推断,组成地球原始大气的主要元素有氢、氦、碳、氮、氧等。在重力作用下,比较重的元素(碳、氮、 氧等)就比较容易被地球保存下来,比较轻的元素就容易逃逸掉。同时化学性质比较活泼的元素容易形成化合物 而被保存下来(如氢、碳、氮、氧等)。惰性大而又轻的氦则不易被地球大气所保存。在化合物形成的过程中, 首先是氢和碳化合形成甲烷,甲烷与氧作用又生成水和二氧化碳。另外,氮与氢化合生成氨,氨又氧化产生水和氮。 所以地球大气初始成分以甲烷、水汽、二氧化碳和氮为主。
太阳系固态星球和气态星球大气成分截然不同。在固态星球中,水星的大气层非常稀薄,基本可以忽略不计, 金星和火星的主要大气成分都是CO2,而地球的主要大气成分是氮气(N2)和氧气(O2)。外围 4个气态星球的 主要大气成分都是氢气(H2)和氦气(He)。
系外行星大气
由于距离的遥远,现有的天文观测技术能够提供给我们的关于系外行星大气的化学成分、热力结构和大气环 流特征还非常有限。但可以推测系外行星大气化学成分大致有以下几种类型:
感谢观看
中层大气臭氧减少持续发展,并从上世纪持续到本世纪。
由于人类活动造成的温室气体(二氧化碳、甲烷、氟利昂等)排放也正在引起全球围绕全球气候变暖的严重。
人类活动影响
原始森林的被破坏
森林是绿色植物中最主要的二氧化碳的消耗者,也是氧的制造者。有人估计,在生长季里一般阔叶林每天每 公顷大约能吸收一吨的二氧化碳,生产出730公斤的氧。若把世界森林总含碳量估计为450亿吨的话,如树木平均 年令为30年,那么每年就有约550亿吨的二氧化碳被消耗。由此可推知,由于原始森林减少了1/2,那么每年被森 林所消耗的二氧化碳约减少550亿吨。其结果使大气中二氧化碳含量增加。

大气的组成和垂直分层教案

大气的组成和垂直分层教案

大气的组成和垂直分层教案第一章:大气的概念与组成教学目标:1. 让学生了解大气的定义和作用。

2. 使学生掌握大气的主要组成成分。

教学内容:1. 大气的定义:地球表面至太空之间,包围着地球的气体层。

2. 大气的作用:保护地球生物免受宇宙射线伤害,维持地球温度,参与水循环,支持飞行等。

3. 大气的主要组成成分:氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气、氩气等。

教学活动:1. 引入讨论:询问学生对大气的了解,引导学生思考大气的重要性。

2. 讲解与演示:通过PPT或黑板,讲解大气的定义、作用和组成成分。

3. 小组讨论:让学生分组讨论大气的作用,并展示讨论结果。

4. 问答环节:回答学生关于大气组成成分的问题。

作业布置:1. 请学生总结大气的定义、作用和组成成分,并在课堂上分享。

第二章:大气的垂直分层教学目标:1. 让学生了解大气垂直分层的概念。

2. 使学生掌握大气各层的名称、特点和主要现象。

教学内容:1. 大气垂直分层的概念:大气按密度和温度变化,分为若干层。

2. 大气各层的名称和特点:对流层、平流层、中间层、热层和外层空间。

3. 主要现象:如臭氧层、极光等。

教学活动:1. 讲解与演示:通过PPT或黑板,讲解大气的垂直分层概念、各层的名称、特点和主要现象。

2. 图片展示:展示各层大气的图片,让学生更直观地了解各层的特点。

3. 小组讨论:让学生分组讨论大气各层的现象,并展示讨论结果。

4. 问答环节:回答学生关于大气垂直分层的问题。

作业布置:1. 请学生总结大气垂直分层的概念、各层的名称、特点和主要现象,并在课堂上分享。

第六章:对流层的特点和现象教学目标:1. 让学生了解对流层的基本特点。

2. 使学生掌握对流层中的主要气象现象。

教学内容:1. 对流层的基本特点:距离地球表面最近的大气层,温度随高度升高而降低,容纳了大部分天气现象。

2. 对流层中的主要气象现象:风云、雷电、降水、蒸发、温室效应等。

教学活动:1. 讲解与演示:通过PPT或黑板,讲解对流层的基本特点和主要气象现象。

气象学复习资料

气象学复习资料

第一章引论第二节气候系统概述气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的,能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一的物理系统。

一、大气圈概述大气圈是气候系统中最活跃、变化最大的组成部分。

1)大气圈的组成:大气是由多种气体混合组成的,此外,还悬浮由一些固体杂质和液体微粒;大气的气体组成成分:主要成分——氮、氧、氩,99.96%;微量气体成分——二氧化碳、臭氧、甲烷等;干洁空气:90km以下可以看成是分子量为28.97的“单一成分”的气体;大气中的氧气:大气中的氧是一切生命所必须的,这是因为动物和植物都要进行呼吸,都要在氧化作用中得到热能以维持生命大气中臭氧的形成、分布与作用: 大气中的臭氧主要是由于在太阳的短波辐射下,通过光化学作用,氧分子分解成氧原子后再和另外的氧分子结合而成的,另外有机物的氧化和雷电的作用也能形成臭氧,臭氧可以大量吸收太阳紫外线使臭氧层增暖,影响大气温度的垂直分布,从而对地球大气环流和气候的形成起着重要的作用。

大气中的氮气:大气中的氮气能够冲淡氧气,使氧气不至太浓,氧化作用不过于激烈,大量的氮气可以通过豆科植物的根瘤菌固定到土壤中,成为植物体内不可缺少的养料大气中的二氧化碳、甲烷、一氧化碳等都是温室气体,它们对太阳辐射吸收甚少,但却能强烈地吸收地面辐射,同时又向周围空气和地面放射长波辐射。

因此它们都有使空气和地面增温的效应。

大气中的水汽:大气中的水汽来自江、河、湖、海及潮湿物体表面的水分蒸发和植物蒸腾,并借助空气的垂直交换向上传输。

空气中的水汽含量夏季多于冬季,随高度的增加而减少。

水汽可以凝结或凝华为水滴或冰晶,成为淡水的主要来源。

大气气溶胶粒子:大气中悬浮的多种固体微粒和液体微粒,统称大气气溶胶粒子。

固体微粒有的来源于自然界,如火山喷发的烟尘,被风吹起的土壤颗粒,海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒,细菌、微生物、孢子花粉,流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃等;有的是由于人类活动,如燃烧物质排放至空气中的大量烟粒等。

大气组成与结构

大气组成与结构

氧气
总结词
对生物呼吸和燃烧过程至关重要的气体,约占地球大气总量 的21%。
详细描述
氧气是维持地球上所有生物生存的重要元素。它在大气中以 氧气的形式存在,是地球大气中含量第二多的气体。氧气是 燃烧和氧化反应的主要参与者,对地球的气候和生态系统产 生重要影响。
二氧化碳
总结词
温室气体之一,对地球气候变化有重要影响。
详细描述
大气的作用包括保温作用,能够减少地球表面热量的散失,维持地球适宜的温度;阻挡紫外线作用,能够吸收和 反射太阳辐射中的紫外线,保护地球表面的生物免受紫外线的伤害;维持生物圈平衡作用,大气中的气体和污染 物对地球表面的生态系统和水循环等都有重要影响,能够调节生物圈的平衡。
02
大气层结构
对流层
大气的组成
总结词
大气主要由氮气、氧气、氩气和二氧化碳等组成,其中氮气和氧气是主要成分。
详细描述
大气主要由氮气、氧气、氩气和二氧化碳等组成,其中氮气约占78%,氧气约 占21%,氩气约占1%,二氧化碳及其他气体和杂质约占1%。这些气体在地球 大气中发挥着重要的作用。
大气的作用
总结词
大气具有多种作用,包括保温、阻挡紫外线、维持生物圈平衡等。
01
定义
对流层是大气的最低层,紧接地表,集中了约75%的大气质量和90%的
水汽质量。
02
特点
对流层具有强烈的对流运动,天气现象和气象变化主要发生在对流层。
03
高度
对流层的高度因纬度而异,低纬度地区平均高度为17-18千米,中纬度
地区平均高度为50-55千米,高纬度地区平均高度为80-90千米。
平流层
定义
平流层位于对流层之上,高度在 50-55千米以上,直至约500千米

气象学 第一章 大气

气象学 第一章 大气

臭氧的时空分布规律
空间变化特点: 10km以下含量很少,20~25km浓度最大,称 为臭氧层(ozone layer)
纬度变化特点: 从赤道向两极增加
时间变化特点: 随季节而变化,春季最大,夏季最小
臭氧的作用
能强烈地吸收太阳辐射中的紫外线B、C 波段,保护了地球上的生命。
对高层大气有“加热”作用,使10至 50km高度的气层温度增高。
1.气温随高度很少变化 2.空气非常稀薄 3.空气质点的运动速度很快,可逃逸 到星际空间
二、大气污染(pollutant in the atmosphere)
大气中的污染物质:
定义: 由于人类活动或自然过程,使局部、甚至全
球范围的大气成分发生对生物界有害的变化。
分布: 垂直:主要集中在3km以下的低层大气中;
臭氧洞(ozone hole)
产生原因:人类活动释放的大量含氯氟 烃(CFC),对臭氧层有破坏作用。
CFC在高层带电粒子的作用下会离解出氯离子Cl- , 而Cl-在以下过程中可起催化作用:
O3+O Cl- O2+O2
臭氧层破坏所造成的后果
由于缺少臭氧层的屏障作用,大量对人类和其它生 物有害的太阳紫外线可以到达地面,对生物产生严 重的伤害。
世纪工业革命前,全球平均大约为280ppm,2006年底 创新高381.2ppm,比前一年上升了0.53%;2007年底, 383ppm,比前一年增加0.5% ;2008年底,385.2ppm; 2009年底,386.8ppm。
大气中CO2浓度的年变化
夏威夷1992年至2001年平均二氧化碳浓度的年变化曲线
二次污染物: 进入大气的一次污染物互相作用或与大气
正常组分发生化学反应,以及在太阳辐射线的 参与下引起光化学反应而产生的新的污染物。
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2、O3浓度的表示方法
ppmv(一百万分之一), ppmbv(十亿分之一); μg/g, μg /m3, D. U., 分压力, Pa等。
3、O3的产生破坏和平衡
O2的光致离解; O3的破坏:N2O,OH基,CFCs。 O3的平衡是由上述反应和大气环流共 同实现的。
二、O3的地区变化,垂直结 构,季节变化
与左邻右舍进行对比
金星的大气成分主要是 碳酸气,还有少量的氧、 氮、碳、氖、氦、水汽,上 部有原子状态的氧。火星的 大气成分主要是二氧化碳, 另外还有些ห้องสมุดไป่ตู้(NH3)、氢、 氧、水汽等物质。
地球大气的演化
第一,现在的大气成分是地球长期演化 的结果,是和水圈、生物圈、岩石圈进行 充分的物质循环的结果。可以说,这几个 圈层是相互联系,互相渗透的一个整体。 第二,现在的大气成分还在不断的进行 着循环过程之中,而且这个过程基本是平 衡的,稳定的,在短时期内不是会有明显 变化的。
图 1.5.1 全 球 F-11 与 F-12 的 年 排 放量的年际 变化
2.氮氧混合物(N2O,NO2,NO)
1. 大气中氮的混合物有十几种,通 常把除了NH3和N2O以外的氮氧混合物统 称为奇氮。其中浓度最高,在大气化学中 最 重 要 的 是 NO 和 NO2 , 经 常 被 统 写 为 NOx。 2. 它们具有温室效应,对大气臭氧 变化有重要影响,也是光化学烟雾的前提 物,容易形成酸沉降。
五、中国近十多年O3总量变化 的主要特征
1、大气O3不断在减少,平均年递减率 随纬度增加而增大,在海口地区为0.077%/ 年 , 在 漠 河 地 区 为 0.75%/ 年 , 相 差 近 10 倍。 2、青藏高原夏季(6~9月)形成大气 O3总量异常低值中心。
§1.4 水汽
一、大气中的水汽含量 二、大气中的水汽的源 三、大气中的水汽随着温度、气压有剧 烈的变化 四、水汽的空间分布
§1.1
干洁大气
不包含水汽与气溶胶等粒子的大气称为 干洁大气。 干洁气体的分类(按含量分) : 主要成分(≤10-2),N2,O2和Ar; 微量成分(1~10000ppmv)CO2, CH4, He, Ne,Kr,H2O等; 痕量成分,(<1ppmv),H2, O3, Xe, N2O, NO, NO2,NH3,SO2,CO等。


1.赤道地区上空极小值 2.北半球65~70度和南半球60~65度极大值 3.北半球O3总量大于南半球O3总量
2、大气O3总量有明显的季节变化
地面观测结果(1958-1980)
2、大气O3总量有明显的季节变化
卫星观测结果(1970-1977)
结论
1. 赤道两旁25度纬度范围内季节变化不太 明显 2. 春季在高纬度地区达极大值 3. 南半球季节变化幅度小于北半球。
1.氟氯烃(CFCs)
在20世纪70年代初,关于CFCs对平流 层O3的可能冲击曾经引起人们极大的关 注。 工业革命以前,这两种气体的浓度为 零,20世纪80年代,大气中的浓度,F-11 为300pptv,F-12为400pptv。 F-11和F-12有明显的温室效应,他们 在对流层中非常稳定。
1.氟氯烃(CFCs)
三、大气中的水汽随着温度、 气压有剧烈的变化
四、水汽的空间分布
水汽绝大部分集中在对流层下半部,随 高度增加而急剧减少,水汽实际上随地区 和季节的差异有很大的变化。
§1.5 其他大气痕量气体
本节将介绍几种对天气气候变化与大气 环流有重要影响的痕量气体 1.氟氯烃(CFCs) 2.氮氧混合物(N2O,NO2,NO) 3.甲烷(CH4) 4.一氧化碳(CO) 5.二氧化硫(SO2)
南极臭氧洞
南 极 South ploe 站观测的臭 氧廓线
四、O3研究国际上新的重要事实
1、自20世纪70年代中期以来,南极大 陆上空O3 总量在每年春季急剧减少50%以 上 , 形 成 南 极 O3 空 洞 , 并 持 续 发 展 到 现 在。 2、全球高纬度地区大气O3 总量平均每 十年以3%的速率减少,地面紫外辐射不断 增强。 3、欧洲地区,对流层大气O3 平均以每 年1%~2%的速率增长。 4、随着NOX,CO,CH3 等微量气体的增 多,地面附近O3浓度在增加.
对于大气来说,平衡方程为
8π r0 εσTa + 4(1 − ε )π r0 σTe = 4π r0 σTe
2 4 2 4 2 4
温室效应
地球表面的大气使得实际观测到的地球表面 温度约为15℃。远高于无大气时辐射平衡温度, 这主要是由于大气的存在使地球表面的平衡的温 度升高了。大气对太阳的短波辐射是透明的,而 对地球表面的长波辐射不太透明,其性质如同温 室的玻璃一样。所以,一般把大气的这种保温作 用又称为“温室效应”。把具有温室效应的气体统 称为“温室气体”。大气中的主要温室气体包括水 汽,CO2,CH4,N2O,CFCs,他们不是大气的主要 成分。
CO2的时空变化
图1.2.1 由冰川取样分析得出的大气 二氧化碳变化(取自Neftel A.等,1985)
CO2的时空变化
图1.2.2大气二氧化碳本底浓度变化(取 自Mauna Loa观测站)
CO2的时空变化
CO2的时空变化
图1.2.4 二 氧化碳含量季 节变化幅度与 纬度的关系 ( 取 自 Komhyr 等,1985)
2.氮氧混合物(N2O,NO2,NO)
3. N2O主要由氮肥以及含氮由机物 腐烂后被土壤内的细菌分解而产生的。 NOx浓度和变化比较复杂,主要由N2O在 平流层中光化分解,煤、石油与天然气的 提炼与燃烧过程;种有农作物的土壤中 HNO2的分解并被微生物氧化以及闪电等 产生的。
3.甲烷(CH4)
甲烷是大气中重要的温室气体。 甲烷的时间变化:自工业革命后甲烷具 有明显的逐步增长趋势,1992年大气中的 甲烷增长率异常下降。 甲烷的空间变化:北半球的含量比南半 球大。 甲烷的源和汇:主要来源于稻田、天然 气、工业废水以及沼气。大气哦甲烷的汇 是在大气中的氧化转化和地面土壤的吸 收。
§1.2
二氧化碳CO2
介绍温室效应的概念。无大气时:
太 阳 投 射 到 地 球 的 辐(1-A)S 0 2, 射通量 S0πr0 地球吸收的太阳辐射 总通量为 S0πr02(1-A), 地球向空间发射的长 波 辐 射 总 量 4πr02(1A)εeσTe4,得到
4ε eσTe
4
Te4=-19℃
计算地球平均温度:
18
24
Time /h
§1.3 臭氧O3
一、概况 二、O3的地区变化,垂直结构,季节变化 三、关于南极臭氧洞 四、O3研究国际上新的重要事实 五、中国近十多年O3总量变化的主要特征
一、概况
1. 2. 3. O3的作用 O3浓度的表示方法 O3的产生破坏和O3的平衡
1. O3的作用
O3对人类和地球环境有害又有益,这取 决于它再大气中存在的位置。 接近地表处的O3,对农作物和呼吸系统 有严重的破坏作用; 对流层O3是一种重要的温室气体; 平流层的O3起着有益的温室气体作用 对大气环流和地球气候的形成起着重要的 作用。另外,紫外线再高空被O3 阻挡,使 地球上的生物免受过多紫外线伤害。
温室效应
自然界的温室气体使地球保持适当的温 度 ( 平 均 ~ 15℃ ) , 适 于 人 类 和 生 物 生 存。但是当他们的浓度增加,将会使地球 温度升高,改变气候及其他气象要素,特 别是降水。 温室气体浓度增加,使全球平均地表温 度升高,严格地说,这是在自然温室气体 浓度之上增加的“增强温室效应”,人们经 常把”增强”二字省略,但不应忘记。
低纬热带地区(a)和中纬温带地区(b)
3、 大气O3的垂直结构
高纬极地地区(c)和混合型分布(d)
3、 大气O3的垂直结构
两极间臭氧垂直分布图
3、 大气O3的垂直结构
两极间臭氧垂直分布图
3、 大气O3的垂直结构
结论
a)低纬度热带地区,O3 含量峰值位置 在24~29km,含量不大,约260D.U. b ) 中 纬 度 温 带 地 区 , O3 含 量 峰 值 在 19~21km,含量最高为340 D.U. c ) 高 纬 度 温 带 地 区 , O3 含 量 峰 值 在 13~15km,含量最高为400 D.U. d)混合型分布:第一峰值位置在19~ 21km,第二峰值位置在11~14km(有时 到17km),第二峰值可达660 D.U.,这种 混合型往往在极地出现。
CO2的时空变化
图 1.2.5 20 世 纪 内 人 类活动引起 的二氧化碳 年排放量
CO2的时空变化
图 1.2.6 大气中 CO2 含 量预测
CO2的时空变化
南京 市 区 2005 年 7 月 20 日, 10 分钟的 平均值
680
670
CO2 密度 mg/m3
660
650
640
630
0
6
12
温室效应
温室效应 有大气时,
太阳射向地球 的是平行光,若以 S0=1367W/m2 表示 太阳常数(太阳常 数:日地平均距离 处,大气上界与太 阳光垂直面上的辐 照度),
温室效应
对于地面来说,平衡方程为
4επ r0 σTa + π r0 (1 − A) S 0 = 4π r0 σTe
2 4 2 2 4
§1.1
干洁大气
干洁气体的分类(可以按寿命分): 常定成分,O2,N2和惰性气体; 可变成分,寿命等于几年到几十年,有 CO2,CH4,O3,N2O,H2,; 变化很快的成分,其寿命小于1年,有 H2O,CO,NO,NO2,NH3,SO2,H2S等。
§1.1
干洁大气
N2的来源:腐烂的动植物,火山爆发和 闪电等。 O2的来源:水的分解和植物的呼吸。 干洁大气中各种气体成分的临界温度都 很低。
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