大气科学概论-第一讲(概述)讲义.ppt

大气科学概论;课程内容;本 章 内 容;大气科学的研究对象、内容和学科体系;大气圈阻挡了大多数陨石;大气科学的研究对象; 大气科学的领域很广，其基本内容是： 把大气当作研究的对象来探讨其特性和状态，如大气的组成、结构、温度、湿度、压强和密度等等； 研究导致大气现象发生、发展的能量来源、性质及其转化； 研究大气现象的本质，从而能解释大气现象，寻求控制其发生、发展和变化的规律； 探讨如何应用这些规律，通过一定的措施，为预测和改善大气环境服务（如人影、消雾、防雹等），使之能更适合于人类的生活和生产的需要。;大气科学的研究内容;天气和气候的区别;世界主要气候图;气候系统;《后天 (The Day After Tomorrow) 》 《完美风暴(Perfect Storm)》 《龙卷风（Tornadoes ）》; 覆盖整个地球的大气的质量约占地球总质量的百万分之一。由于地心引力的??用，大气质量的90%聚集在地表15km高度以下的大气层内，99.9%（48km）。2000 km以上，上大气极其稀薄，逐渐向星际空间过渡，无明显的上界。;观测证明，大气在垂直方向上的物理性质是有显著差异的。根据温度、成分、电荷等物理性质，同时考虑到大气的垂直运动等情况，可将大气分为五层。;1. 对流层 对流层是地球大气中最低的一层。云、雾、雨雪等主要大气现象都出现在此层。对流层是对人类生产、生活影响最大的一个层次，也是大气科学研究的重点层次。 对流层有以下3个主要特征： （1）气温随高度增加而降低： （2）垂直对流运动： （3）气象要素水平分布不均匀：;在对流层的最下层称为行星边界层或摩擦层。其范围一般是自地面到1—1.5km高度。在这层里大气受地面摩擦和热力的影响最大，湍流交换作用强，水汽和微尘含量较多，各种气象要素都有明显的日变化。 行星边界层以上的大气层称为自由大气。在自由大气中，地球表面的摩擦作用可以忽略不计。 在对流层的最上层，介于对流层和平流层之间，还有一个厚度为数百米到1—2km的过渡层，称为对流层顶。这一层的主要特征是：气温随高度的增加突然降低缓慢，或者几乎不变，成为上下等温。;2.平流层 自对流层顶到55km左右为平流层。在平流层内的温度随着高度的增高。平流层这种气温分布特征是和它受地面温度影响很小，特别是存在着大量臭氧能够直接吸收太阳辐射有关。虽然30km以上臭氧的含量已逐渐减少，但这里紫外线辐射很强烈，故温度随高度增加得以迅速增高，造成显著的暖层。平流层内气流比较平稳，空气的垂直混合作用显著减弱。 平流层中水汽含量极少，大多数时间天空是晴朗的。平流层中的微尘远较对流层中少，但是当火山猛烈爆发时，火山尘可到达平流层，影响能见度和气温。;3.中间层 自平流层顶到85km左右为中间层。 该层的特点是气温随高度增加而迅速下降，并有相当强烈的垂直运动。 中间层内水汽含量更极少，几乎没有云层出现， 在中间层的60—90km高度上，有一个只有白天才出现的电离层，叫做D 层。;4.热层 热层又称热成层或暖层，它位于中间层顶以上。该层中，气温随高度的增加而迅速增高。其增温程度与太阳活动有关，当太阳活动加强时，温度随高度增加很快升高。 在热层中空气处于高度电离状态，又可称为电离层，正是由于高层大气电离层的存在，人们才可以收听到很远地方的无线电台的广播。 此外，在高纬度地区的晴夜，在热层中可以出现彩色的极光。;5.散逸层 这是大气的最高层，又称外层。这一层中气温随高度增加很少变化。由于温度高，空气粒子运动速度很大，又因距地心较远，地心引力较小，所以这一层的主要特点是大气粒子经常散逸至星际空间，本层是大气圈与星际空间的过渡地带。;气候系统之大气圈;气候系统各组成部分及其相互作用; 地球大气的组分以氮、氧、氩为主，它们占大气总体积的99.96% ，此外还包括二氧化碳、甲烷、臭氧、水汽、氡、氨等。大气中还悬浮着水滴、冰晶、尘埃、花粉等液态、固态微粒。 氧：人类赖以生存的物质基础 水汽：淡水的主要资源 臭氧：含量虽少，但能吸收太阳紫外辐射中对生命有害的部分;水圈包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上的一切液态水，其中海洋在气候形成和变化中最重要。 海洋是由世界大洋和邻近海域的含盐海水所组成。其总面积约占地球表面的71%，相当于陆地面积的2.5倍。无论从力学和热力学效应来看，海洋在气候系统中具有最大的惯性，是一个巨大的能量贮存库。 ;气候系统之水圈;水圈（海洋）;陆面有时亦称岩石圈。岩石圈的变化时间尺度甚长，其中如山脉形成的时间尺度约为105—108a，大陆飘移的时间尺度约为106—109a，而陆块位置和高度变化的时间尺度则更在109a 以上。 它们的这些特征对地质时期的气候变化是有巨大影响的，但对近代在季节、年际、十年