第一章 海洋水文气象要素解析

大气的垂直分层
根据气温、水汽的垂直分布、大气扰动和电离现象等要 素的变化规律，可以将大气分为五个层次。（P5）
1. 对流层（Troposphere）：下界为地面，上界随纬度和 季节变化，平均厚度10-12公里。通常在高纬为6-8Km， 中纬度10-12Km，低纬度17-18Km。夏季对流层的厚度比 冬季高。对流层集中了大气质量的80％和全部水汽，与 人类关系最为密切，大气中几乎所有的物理和化学过程 都发生在该层。对流层具有三个主要特征。第一Fra bibliotek 海洋水文气象要素
§1 大气和海洋概况 §2 气温和海温 §3 大气压 §4 风和浪 §5 大气湿度和海水盐度 §6 云和降水 §7 海面能见度和海水透明度 §8 船舶海洋水文气象观测
几个重要的专业术语
大气（Atmosphere）：包围地球表面的整个大 气层。
气象要素（Meteorology elements) ：反映 大气状态的物理量或物理现象，主要有：气温、 气压、风、湿度、云、能见度和天气现象。
2. 臭氧（ozone）：主要存在于20-40公里 气层中，又称臭氧层（Ozonsphere）。 臭氧是吸收太阳紫外线的唯一大气成分， 若没有臭氧层，人类和动物、 植物将受 到紫外线的伤害。
大气中的易变成分
3.水汽（vapour）：含水汽的空气叫做湿空气（wet air）。 空气中的水汽含量随纬度、时间、地点而变化。 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％，具有固、气、液三态，是 常温下发生相变的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、 雾等现象的主要物质条件。
大气成分
大气：主要由多种气体、水汽和悬浮的杂质构 成。
干空气（Dry air）:（除水汽和杂质以外的空 气 ） 主 要 成 分 为 氮 （ 78.09% ） 、 氧 (20.95% ） 、 氩（0.93%）、二氧化碳（0.03％）。
稀有气体：氢、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等。
大气成分
大气是可压缩气体，大气密度随高度增加而 迅速减少。观测表明，10公里以内集中了75% 的大气质量，35公里以下则达99%，近地面空 气标准密度为1.293千克/立方米。影响天气 气候变化的主要大气成分为二氧化碳、臭氧 和水汽。
天气 (Weather)：指一定区域在较短时间内各 种气象要素的综合表现。天气表示大气运动的 瞬时状态。
几个重要的专业术语
气候 (Climate)：指某一区域天气的多年平 均特征，其中包括各种气象要素的多年平均 及极值。气候表示长时间的统计平均结果.
海洋要素（Marine elements）：反映海洋 状态的物理量或物理现象。如海温、盐度、 海浪、海流和海冰等。
1Km高度，其厚度夏季高于冬季，白天高于夜间。湍流输送 是该层的基本运动特点。 自由大气(free atmosphere) ：自由大气的基本运动形式 是波动，地面摩擦作用减小，可忽略不计，这样大气的运 动显得比较简单和清楚。 对流层顶：厚度约为1-2Km，温度随高度呈等温或逆温状态。
大气的垂直分层
水汽能强烈地吸收和放出长波辐射，并在相变过程中吸收 和放出潜热能，对地面和空气的温度影响很大。
大气中的易变成成分
4.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。它们主要集中在大气的低层，影 响能见度，能吸收部分辐射，并对太阳辐射 具有散射作用。在水汽相变过程中，杂质可 以作为凝结核。
2. 平流层（Stratosphere）：厚度：自对流层顶到大约 55Km左右；特点：① 空气的垂直运动比较弱，主要是水 平运动。② 水汽含量少。③ 气温随高度递增（最初等 温，到20-25Km气温突增，主要是臭氧吸收太阳紫外线）。 ④ 气层稳定利于飞机飞行。
3. 中间层（Mesosphere）：厚度：自平流层顶到85Km左右 特点：① 温度随高度迅速下降（无臭氧，有强烈垂直运 动）。② 大约在65Km处是电离层，白天强，夜间弱。
大气的垂直分层
按着大气的化学成分来划分。这种划分是以距海平面90公 里的高度为界限的。
均质层:在90公里高度以下，大气是均匀地混合的，组成大 气的各种成分相对比例不随高度而变化，这一层称均质层。
非均质层:在90公里高度以上，组成大气的各种成分的相对 比例，是随高度的升高而发生变化的，比较轻的气体如氧 原子、氦原子、氢原子等越来越多，大气就不再是均匀的 混合了，因此，把这一层叫做非均质层。
大气的垂直分层
4. 热层（Thermosphere）：厚度：85-800Km。特点：① 气温随高度迅速增加。② 空气高度电离， 又称电离 层。 电离层的程度也有差别，比较强的为E层（100120Km）和F层（200-240Km)，反射无线电波，对通信 有重要意义。
5. 逸散层（Exosphere）: 厚度： 800Km以上。 特点：气温也随高度增加，大气质点摆脱地球引力的束 缚，向星际空间散逸。
对流层中三个主要特征
⑴ 气温随高度而降低。平均幅度为-0.65℃/100m。 即 γ＝0.65℃/100m 称γ为气温垂直递减率。 ⑵ 具有强烈的对流和湍流运动。是引起大气上下
层动量、热量、能量和水汽等交换的主要方式。 ⑶ 气象要素沿水平方向分布不均匀。如温度、湿
度等。
摩擦层与自由大气
根据大气运动的不同特征通常将对流层分为： 摩擦层(friction layer) ：摩擦层又称边界层，从地面到
大气的垂直分层
按着大气被电离的状态来划分，可分为： 非电离层：在海平面以上60公里以内的大气，基本上没
有被电离处于中性状态，所以这一层叫非电离层。 电离层：在60公里以上至1000公里的高度，这一层大
大气中的易变成分
1. 二氧化碳（carbon dioxide）:平均含量0.03%, 若达到0.2-0.6％，就对人体有害。二氧化碳能 强烈地吸收和放射长波辐射， 对地面和大气的 温度分布有重要影响，类似温室效应，直接影响 气候变迁。含量城市多于农村，夏季多于冬季， 室内多于室外。
大气中的易变成分