农业气象学：第一章 大 气

43.0
CO2 0.038 44.010
31.0
73.0
O3 0～3×10-4 48.000
-5.0
92.3
干洁大气特点
• 气体的组成成分比较稳定 • 干洁大气是永久气体
∴在气象学中，通常将干洁空气作为“单 一”气体来处理，其分子量为28.966。
大气中几种主要气体简介
（1）氮气（nitrogen, N2）
对人的伤害：皮肤癌、眼癌、青光眼、白内障等疾 病的患病率大幅度上升。据估计，紫外线透过率每 增加10%，这几种疾病的患病率可增加20至60%。
这种情况对喜欢日光浴（sunbath）的西方国家影响 尤为明显。
地中海滨的日光浴人群
了解更多的臭氧知识和动态
• 中国保护臭氧层行动/
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。
臭氧洞(ozone hole── 一个重要的环境问题
80年代初， 在南极大陆 发现了臭氧 含量明显减 少的大片区 域，称为臭 氧洞。
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。
• 大气中含量最大的气体成份，影响大气 的密度、气压。
• 氮是生物体的重要组成元素，是肥料三 要素之一。
• 在气象学中并没有特殊的作用。
（2）氧气（oxygen, O2 ）
各种生命活动不可缺少的物质 能吸收太阳辐射中的紫外线(ultraviolet,
UV)，使到达地面的紫外线减少，同时 影响高层大气的温度
大气中二氧化碳的循环
(Cycle of carbon dioxide in the atmosphere)
CO2的生成：生物呼吸、有机物的分解、 燃烧、火山爆发、岩石风化、海洋释放 等。
CO2的消失：植物光合作用 (photosynthesis)、沉积、海洋吸收等。
碳的循环
大气中二氧化碳的变化规律
（3）臭氧(ozone, O3 ) ①生消原因：氧气分子在太阳紫外辐 射的作用下形成。
O2───→ O+O
O+O2 ───→ O3
O3+O ───→ O2+O2
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
➢CO2的日变化(diurnal variation)
白天午后达最低值，日出前后达最高值
➢ CO2的年变化(annual variation)
夏季少，秋季达最低值；冬季多，春季达最高值。
➢ CO2的长期变化(long-term change) 由于人类活动，大气中CO2浓度不断升高。在十七
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。
世界气象组织:全球温室气体浓度创历史新高
2013-11-07
• 世界气象组织6日发布的《温室气体公报》显示，2012年地 球大气的温室气体浓度创下新纪录，继续维持增长趋势。《 公报》公布了2012年大气中二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等主 要温室气体的变化情况。去年所有长期温室气体的总“辐射 强迫”相当于475.6ppm（1ppm为百万分之一）的二氧化碳 浓度当量，而该数值在2011年为473ppm。
1. 干洁大气 2. 大气中的水汽 3. 气溶胶粒子
1.干洁大气
除去水汽和气溶胶粒子的混合空气。
表1.干洁大气的主要成分
气体容积含量（%）分子量 临界温度(℃) 临界大气压
N2 78.084 28.106 -147.2
33.5
O2 20.946 32.000 -118.9
49.7
Ar
0.934 39.944 -122.0
5）溴甲烷:农业种植、粮食仓储或商品检疫的杀虫剂；
6）氢氟氯烃（HCFC）:制冷剂、清洗剂和发泡剂。
（4）二氧化碳（carbon dioxide, CO2 ）
二氧化碳的作用
植物进行光合作用、制造有机物质的重 要原料
能吸收地面与大气的红外辐射(infrared, IR)，对地面具有保温作用。
温室效应：大气吸收地面长波辐射，同时也向 宇宙和地面发射辐射，对地面起保暖增温作用。
2010年全球温室气体浓度再创历史新高
• 1990年到2010年间温室气体的辐射压力增长了29%，其中二氧化 碳的贡献占了80%。
• 2009年至2010年全球大气中温室气体浓度的增加超过了近10年 的平均水平。
第一章 大 气
由于引力作用而环绕行星的气体圈层叫 做行星大气。
地球大气又简称大气(atmosphere)， 地球上的整个空气层称为大气圈。
第一章 大 气
§1 大气的组成和垂直结构 §2 大气污染 §3 大气的主要物理性质
退出
§1 大气的组成和垂直结构
一 大气的组成 二 大气的垂直结构
一. 间，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮等主要温 室气体导致的辐射强迫对地球气候产生的变暖效应增加了 32%。2011年至2012年间，大气中二氧化碳浓度增加了 2.2ppm，超过此前十年每年增加2.02ppm的平均值，出现加 速增加趋势。去年，大气二氧化碳浓度达到393.1ppm，是工 业化之前水平的141%。
• 中国臭氧网
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• 国际臭氧日：9月16日
• “消耗臭氧层物质” Ozone depleting substances
1）氟氯化碳（CFCs）:制冷剂、清洗剂和发泡剂；
2）哈龙（Halon）:灭火剂；
3）四氯化碳:化工生产的助剂和清洗剂；
4）甲基氯仿:清洗剂；