大气的组成和结构(课堂PPT)

一、大气垂直分层的依据——气温垂直递减率
气温垂直递减率的定百度文库：
T
Z
∆ T 为温度变化量 ∆ Z 为高度变化量
Z天
T+∆T
Z+∆Z
∆Z
T
Z
北Y 东X
一、大气垂直分层的依据——气温垂直递减率
Z
Z
Z
普 遍 分 布
等 温 层
逆 温 层
γ >０
T
γ ＝０ T
γ <０ T
气温垂直递减率
一、大气垂直分层的依据——气温垂直递减率
体微粒和水汽凝结物。 （2）对天气的影响：
– 固体杂质可充当水汽的凝结核，在云、雾、降水等的形 成过程中起着重要的作用。
– 在一定的天气条件下，气溶胶粒子常聚集在一起，形成 霾、风沙浮尘等视程障碍现象，使大气透明度变差；
– 吸收、散射和反射地面和太阳辐射，影响大气温度；
第二节 大气结构
1、大气垂直分层依据 2、大气分层及各层特征
因为大气不能吸收太阳短波辐射，但地 面能吸收太阳辐射而升温并放出长波辐 射，大气主要通过吸收地面的长波辐射 低层和空通气过由对于流从、地湍面流得等到方热式量从使地之面受吸热收上热升， 高层量气冷才象空能要气升素下温水沉，平，因分从而布而越不造接均成近匀对地。流面层的内大存气在得强 烈的到由垂的于直热各混量地合越纬作多度用，和。造地热成表带对性地流质面层的温的差度气异高温，随地垂高直 混合度面能升上到高空很而空高降气高低在度。水，平对方流向层上顶具高有度不高同；物极地 地度面低理不气温。属均变度性匀化低，，。，温从垂、而直压产混、生合湿各作等种用要天弱素气，水过对平程流分和层布天顶高
2020/6/15
中国民航大学 空管学院
第一章 大气的组成和结构
第一节 大气组成 第二节 大气结构 第三节 空气状态方程 第四节 标准大气
地球大气
地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球重 力作用，围绕地球占有一定的空间，称为地球大气，简称大 气 （Atmosphere）。
大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的天气 （Weather）现象。
对流层顶高度： 平均说来，低纬度对流层顶高、高纬度
1 对流层
➢ 对流层集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽。 ➢ 对流层大气热量的直接来源主要是空气吸收地面发出的长
波辐射，靠近地面的空气受热后热量再向高处传递。 ➢ 对流层中，水汽和二氧化碳对大气温度变化的影响最大。
对流层三大重要特征：
对流层的三个主要特点： 气温随着高度的增高而降低 具有强烈的对流和湍流运动 各气象要素水平分布不均匀
气温垂直递减率的应用
已知某地的Z1 (ft)高度上气温为 T1 (ºC)，可大致推算该地Z2 (ft) 高度 上的气温T2 (ºC) :
Z天
Z2
T2
T2 = T1－γ (Z2 － Z1)
Z2-
Z1
在对流层中，平均取γ = 2 ºC/1, 000 ft，则
T2
=
T1
–
2×
Z2 1,
－ Z1 000
Z1
T1
北Y
东X
二、大气垂直分层结构
大气层状结构：
对流层（Troposphere） 平流层/同温层（Stratosphere） 中间层（Mesosphere） 暖层/电离层（Thermosphere） 外逸层（Exosphere）
垂直分层的高度
80 90km
1 600 km Exosphere
水汽凝结物水滴和冰晶 悬浮的固体微粒烟粒、盐粒、尘粒、各种凝结核以及带电离子
等。
1、干洁空气
N2占大气质量的78%，O2占大气质量的21%. O3：主要分布于10~50km高度的平流层大气中，极大
值在20~35km之间。 O3可以强烈吸收太阳紫外线辐射而增温，改变大气温
度的垂直分布，同时也使地球生物免受了过多紫外线 （Ultraviolet）的照射。对天气影响较大的成分
水汽之对天气的影响：
水汽对天气的影响： – 水汽相变产生云、雾、露、霜、雨、雪、雹等 天气现象。 – 相变过程中放出或吸收热量，影响地面和空气 的温度。 – 水汽与气温及天气变化关系密切：大气运动中 的水汽通过状态变化传输热量。
3、大气气溶胶3、大气气溶胶
（1）定义 气溶胶 (Aerosols) 质粒：指悬浮在大气中的固
气温垂直递减率的应用
已知某地的地面气温为T0 (ºC)， Z 天
可大致推算该地Z (m) 高度上的气温
TZ
TZ (ºC) :
TZ = T0 － γ Z
在对流层中，平均取γ = 0.65 ºC/100 m，则
Z
TZ = T0 – 0.65×
Z 100
或 TZ = T0 – 0. 0065×Z
北Y
T0
一、大气垂直分层的依据——气温垂直递减率
散逸层
50 60km
对流层顶
Tropopause
8 9km
Thermosphere
暖层
10 12km
17 18km
对流层
Troposphere
平流层
Stratosphere
中间层
Mesosphere
ATMOSPHERIC LEVELS 大气的分层
二、大气垂直分层结构
1、对流层
对流层（Troposphere）是紧贴地面的一层， 它受地面的影响最大。因为地面附近的空气受 热上升，而位于上面的冷空气下沉，发生对流 运动，故得名对流层。
大气的状态用气温、气压、湿度、风、云、降水、能见 度等气象要素 （Meteorological Element）表示。
第一节 大气组成
1、干洁空气（Dry Air） 除水汽、气溶胶以外的整个混合气体 2、水汽（Water Vapor） 垂直和水平分布差异较大；大气中唯一能发生相变的成分，来
源于地面，含量变化。容积计约占0~5%。 3、气溶胶粒子（大气杂质）（Aerosols）
干洁大气之不同纬度臭氧浓度平均 垂直分布曲线
（a）4月
（b）10月
干洁大气之 CO2
• CO2：吸收地面受热后放出的长波辐射，对 地球具有“温室效应”（Green House Effect ）的作用。对天气影响较大的成分
• 二氧化碳含量分布特点：
–工业区多、农村少 –同一地区冬季多、夏季少 –夜间多、白天少
2、水汽
水汽在大气中所占的比例很小，仅0.1% ~ 3%，却是大 气中最活跃的成分。水对于地球上生命的意义。
2、水汽
水汽的分布：
大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少。
水平地理分布不均。
约50%的水汽集中在约2km以下，约大于 90%的水汽集中在5km以下；99%的水汽集中在对 流层。
水汽是成云致雨的物质基础，故大多数复 杂天气均出现在中低空，高空晴朗。