第七章大气遥感应用专题

能见度小于1公里的天气现象；
•
强沙尘暴：大风将地面尘沙吹起，使空气模糊不清，浑浊
不堪，水平能见度小于500米的天气现象。
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沙尘暴产生原因
• 有利于产生大风或强风的天气形势,有利的沙、 尘源分布和有利的空气不稳定条件是沙尘暴或 强沙尘暴形成的主要原因。
• 强风是沙尘暴产生的动力，沙、尘源是沙尘暴 物质基础，不稳定的热力条件是利于风力加大、 强对流发展，从而夹带更多的沙尘，并卷扬得 更高。
• 对流层顶对气流的上升运动有阻挡作用，往往使很厚 的积雨云顶被迫平衍成砧状，使水汽凝结物和尘埃微 粒等集聚于其下，因而对流层顶下面的能见度恶化。
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平流层和中层大气主要研究进展
• (1)平流层和中层大气探测设施与探测方法; • (2)大气臭氧、平流层气溶胶的监测与分析; • (3)行星波在中层大气环流与大气臭氧分布中的
• 全球变化学是研究地球系统整体行为的一门科学。它 把地球的各个层圈（如大气圈、水圈、岩石圈和生物 圈）作为一个整体，研究地球系统过去、现在和未来 的变化规律和控制这些变化的原因和机制，从而建立 全球变化预测的科学基础，并为地球系统的管理提供 科学依据。
• 全球变化学的理论基础是地球系统科学（Earth system science），它是研究地球系统各组成部分之间的相互 作用，以及发生在地球系统内的物理、化学和生物过 程之间的相互作用的一门新兴学科。
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温室效应简略图
ຫໍສະໝຸດ Baidu
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温室效应影响
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2. 沙尘暴
沙尘暴 (sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和 尘暴 (duststorm) 两者兼有的总称，是指强风把 地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特 别混浊，水平能见度小于 一百米的严重风沙天 气现象。
其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形 成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其 它细粒物质卷入高空所形成的风暴。
作用; • (4)重力波在中层大气的传播特征与作用; • (5)平流层一对流层交换的动力物理与化学问题。
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4.城市热岛效应 Urban Heat Island Effect
• 城市中的气温明显高于外围郊区的现象。在近地面温 度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区， 就象突出海面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市 区域，所以就被形象地称为城市热岛。
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全球变化学现阶段主要研究内容：
（1）全球大气化学与生物圈的相互作用。主要研究全球大气化学过程是如 何调制的？生物过程在产生和消耗微量气体中作用，预报自然和人类活动 对大气化学成分变化的影响。 （2）全球海洋通量研究。主要研究海洋生物地球化学过程对气候的影响， 及其对气候变化的影响。 （3）全球水文循环过程的生物学特征。主要研究植被与水循环物理过程的 相互作用。 （4）全球变化对陆地生态系统的影响。主要研究气候、大气成分变化和土 地利用类型变化对陆地生态系统的结构和功能的影响及其对气候的反馈。 （5）全球变化史的研究。重建2000年来，以及一个完整冰期一间冰期循环的 全球环境变化，了解它们与地球内部或外部作用力的关系。
• 受城市下垫面特性的影响。城市内有大量的人 工构筑物，如混凝土、柏油路面，各种建筑墙 面等，改变了下垫面的热力属性，这些人工构 筑物吸热快而热容量小，在相同的太阳辐射条 件下，它们比自然下垫面（绿地、水面等）升 温快，因而其表面温度明显高于自然下垫面。
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5. 全球变化 global change
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美国一次黑风暴
北京沙尘暴
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• 沙尘天气分为浮尘、扬沙、沙尘暴和强沙尘暴四类。
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浮尘：尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于
10公里的天气现象；
•
扬沙：风将地面尘沙吹起，使空气相当混浊，水平能见度
在1公里至10公里以内的天气现象；
•
沙尘暴：强风将地面大量尘沙吹起，使空气很混浊，水平
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3. 中层大气
• 中层大气一般指高度介于10—100km的大气层， 包括大气分层中的对流层上部和对流层顶、平 流层顶、中间层及中间层顶、以及低热层，其 主体部分为平流层和中间层。
• 平流层与对流层之间的物质输送和混合 (Troposphere to stratosphere exchange,STE) 是控 制自然和人为排放的化学痕量物质对大气成分 影响的一个重要过程。STE 可以影响温室气体 在上对流层和下平流层中的垂直分布,进而影响 气候。
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产生由来：
• 主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭、石 油和天然气，大量排放尾气，这些燃料燃烧后 放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。
• 人类活动和大自然还排放其他温室气体，如： 氯氟烃（CFC〕、甲烷、低空臭氧、和氮氧化 物气体。
• 地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮 游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。
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对流层顶 tropopause
• 对流层与平流层之间的过渡层，其厚度为数百米到 1～2公里，其高度随纬度和季节变化很大，一般来说， 热带高于极地，夏季高于冬季，白天高于夜间。
• 对流层顶的主要特征是气温的垂直递减率变小或成等 温、甚至成逆温型。低纬度对流层顶的气温平均约为 -83℃，而高纬度却较高，约为-53℃。
• 城市热岛效应使城市年平均气温比郊区高出1°C，甚 至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比郊区 高出6°C以上。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气 流通行，使城市风速减小。由于城市热岛效应，城市 与郊区形成了一个昼夜相反的热力环流。
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主要原因
• 存在许多人为的热源和污染源，如工厂生产、 交通运输以及居民生活等烧各种燃料，向外排 放的大量热量。
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第一部分 大气遥感基本常识
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1. 温室效应
Greenhouse effect，俗称大气保温效应。大气能 使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的 长波热辐射线却被大气吸收，即大气通过对辐 射的选择吸收而防止地表热能耗散的效应。使 地表与低层大气温度增高。
大气的这种增强向下辐射的作用与温室玻璃屋 顶和回壁的作用有相似之处，故名温室效应。