第三章 大气与气候2011——地图学课件PPT

2·气压的垂直分布 气压大小取决于所在水平面的大气质量， 随高度的上升，大气柱质量减少，所以气 压随高度升高而降低。 单位高度气压差/单位气压高度差 气压随高度的实际变化与气温和气压条件有关。 在气压相同条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差 愈大，气压 垂直梯度愈小；在相同气温下，气压愈高单 位气压高度差愈大， 气压垂直梯度愈大。
水 汽 的 来 陆面或洋面水汽的蒸发 源 和 去 向
大气中的水蒸气
降水
• （三） 固、液体杂质 大气悬浮固体杂质和液体微粒，也可称为气溶胶粒
子。除由水汽变成的水滴和冰晶外，主要是大气尘埃和 其他杂质
大的水溶性气溶胶粒子最易使水气凝结，是成云 致雨的重要条件。气溶胶粒子能吸收部分太阳辐射并散 射辐射，从而改变大气透明度。它对太阳辐射的影响和 增大散射辐射、大气长波逆辐射，都有可能破坏地球的 辐射平衡。
• 二 大气的结构
（一） 大气质量
1·大气上界
大气按其物理性质来说是不均匀的，特别是在铅直方向 变化急剧。在很高的高度上空气十分稀薄，气体分子之 间的距离很大。在理论上，当压力为零或接近于零的高 度为大气顶层，但这种高度不可能出现。因为在很高的 高度渐渐到达星际空间，不存在完全没有空气分子的地 方。
气象学家认为，只要发生在最大高度上的某种现
象与地面气候有关，便可定义这个高度为大气上 界。因此，过去曾把极光出现的最大高度 （1200km）定为大气上界。物理学家、化学家则 从大气物理、化学特征出发，认为大气上界至少 高于1200km，但不超过3200km，因为在这个高 度上离心力以超过重力，大气密度接近星际气体 密度。所以在高层大气物理学中，常把大气上界 定在3000km。
第一节 大气的组成和热能
一 大气的成分
地球大气是多种物质的混合物，由干洁空气、水汽、悬浮尘 粒或杂质组成。在距地表85km以下的各种气体成分中， 一般可分为两类。一类称为定常成分；另一类称可变成分。
（一） 干洁空气
通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体称 为干洁空气。简称干空气。它是地球大气得主体，主要成 分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量氢、氖、氪、 氙、臭氧等稀有气体。
第一节 大气的组成和热能 第二节 大气水分和降水 第三节 大气运动和天气系统 第四节 气候的形成 第五节 气候变化
教学重点 认识大气的的组成、特性及其运动规律，掌握气候的形 成和变化规律。
教学难点 气候的形成和变化规律 教学活动 实习与实验：在野外或者实验室认识大气的组成及气候变化规律。 检索分析：在图书馆文献信息系统或者网络上，检索“大气”、 “气候”，分题名检索和关键词检索，看有哪些图书、论文和网站 与之有关，并了解该领域的新进展。 主要参考书 1. 周淑贞主编.气象与气候学（第三版）.北京：高等教育出版社， 1997. 2. 潘守义等.现代气候学原理.北京：气象出版社，1994. 3. 王绍武.气候系统引论.北京：气象出版社，1994. 4. 张家诚著.气候与人类.郑州：河南科学技术出版社，1988. 5. 谭冠日.气候变化与社会经济.北京：气象出版社，1992.
• （二）水汽
大气中水汽含量虽然不多，但 它在天气和气候的形成和演变 中担当着非常重要的角色。作 为一种特殊物质，在大气温度 变化的范围内，通过水相变和 水循环、以及伴随的潜热转换， 把大气圈、生物圈和地球表面 紧密地起来。此外，水汽也能 强烈地吸收地面辐射，同时它 又向周围空气和地面放射长波 辐射，在水相变化中又能吸收 或放出热量，这些都对地面和 空气的温度有一定的影响。
2. 二氧化碳（co2） 只占大气容积的0.03％，多集中在20km 高度以下，主要由有机物燃烧、腐烂和生物呼吸过程产生。 二氧化碳对太阳短波吸收很少，但能强烈吸收地表长波辐 射，致使从地表辐射的热量不易散失到太空。对地球有保 温作用，但近年来随着工业的发展和人口的增长，全球二 氧化碳含量逐年增加，改变了大气热平衡，导致地面和低 层大气平均温度升高，引起严重的气候问题。
1cm2）铅直空气柱的重量为大气压强，简称气压。 地面的气压值在980～1040hPa之间变动，平均为
1013hPa。气压有日变化和年变化，还有非周期变化。气 压非周期变化常与大气环流和天气系统有关，且变化幅度 大。
气压日变化，一昼夜有两个最高值（9~10时，21~22时） 和两个最低值（3~4时，15~16时）。热带的日变化比温带 明显。赤道地区气压年变化不大，高纬地区较大；大陆和 海洋也有显著差别，大陆冬季气压高，夏季最低，而海洋 相反。
3·臭氧
主要分布在10～40km的高度处，极大值在20～25km附 近，称为臭氧层。臭氧虽在大气中的含量很少，但具有 强烈吸收紫外线的能力。研究表明，人们大量使用氮肥 以及作冷冻剂和除臭剂使用的碳氟化合物（氟利昂）所 造成的污染是平流层的臭氧遭到破坏。臭氧层的破坏能 引起一系列不利于人类的气候生物效应，因而受到广泛 关注。
• 2·大气质量 大气高度虽然不易确定，大气质量却可以从理论上
求得。假定大气是均质的，则大气高度约为8000m，整 个大气柱的质量为
m0＝p0 H ＝1.125×10－3×8×105
＝1013.3g/cm2
p0为标准情况下（T＝00，气压为1013.25hPa）大气 密度。
（二） 大气压力 1· 气压 定义：从观测高度到大气上界单位面积上（横截面积
大气组成
主要作用
干 主要 N2
生物体的基本成分
洁 成分 O2
维持生物活动的必要物质
空 次要 CO2 植物光合作用的原料；对地面保温
气 成分 O3
源自文库
吸收紫外线，使地球上的生 物免遭过量紫外线的伤害
水 汽 成云致雨的必要条件；对地面保温
固体杂质
成云致雨的必要条件
干洁空气成分及其性质
1. 氮和氧 N 2约占大气容积的78％。常温下，N2的化学性 质不活泼，不能被植物直接利用只能通过植物的根瘤菌， 部分固定于土壤中。N2对太阳辐射远紫外区0.03～0.13 具 有选择性吸收。02占地球大气质量的23％，按体积比占21 ％。除了游离态外，氧还以硅酸盐、氧化物、水等化合物 形式存在。