第2章 大气的成分、结构和状态.pptVIP

第二章大气的成分、结构和状态 第一节 太阳系的行星大气 第二节 地球大气的起源 第三节 大气的垂直结构 第四节 大气的状态参数及其变化 第五节 全球大气的纬向平均温度与风的垂直分布 第六节 大气中基本状态参数之间的关系 第一节 太阳系的行星大气 一、地球大气 78％氮气，约21％氧气 水蒸汽，不定 我国东部季风区，水蒸气含量大 西北部干旱区，水蒸气含量小 对于干空气，空气的成分在高度80km内几乎一致。 一、地球大气 一、地球大气 二氧化碳（CO2） 具有温室效应的气体，它虽然在大气中含量很少，但对大气的气温却起到很重要的作用。 CO2气体对太阳辐射不吸收，让太阳辐射直接到达地面，而对地表和大气的长波辐射具有强烈的吸收作用，因此，它对大气起到加热的作用，即起到温室的玻璃或塑料薄膜的作用，故一般又把 CO2称为温室气体。 随着工业化的进展，地球大气CO2浓度不断增加，使得大气温度不断升高，这已引起全球科学家的关注。 一、地球大气 臭氧（O3） 它是1913年才发现的一种在地球大气中含量极少（在大气层平均厚应只有 0.15～0.45 cm）的气体。 由于它能吸收太阳紫外辐射，因此，它对人类和生物起到重要的保护作用，并且，它对上层大气温度会起到降温作用。 地球大气中辽有如氩、氖、氦、氪、氢等多种微量气体。 大气成分的作用 二、金星大气 三、火星大气 大气稀薄，表面气压只有地球的7% 95%是CO2，但温度不高，只有180K（约-93℃） 两极终年被干冰（CO2）覆盖。 四、木星大气 体积特别大 85%是氢（H2），15%是氮（N2）与甲烷（CH4） 下垫面无固体表面，由分子状的液态氢组成。 第二节 地球大气的起源 第二节 地球大气的起源 现在的地球大气状态并不是从地球原始大气慢慢演变而成，而是由于火山爆发或温泉喷发，从地球内部各种气体渗出并笼罩在地球表面而演变形成的。 从火山喷出的气体有85％为水汽，10％为CO2；另外还有N2和其他气体。 除了O2，其他成分为目前大气所含的成分。 那么，问题是现在地球大气中的O2如何形成的？ 第二节 地球大气的起源 经过科学家长久的研究，表明了现在地球大气的O2是由水汽分解和光化反应而产主的，即 反应式（2.2.1)化学反应要求吸收紫外辐射，而（2.2.2）式光化学反应要求有可见光辐射。 光合作用所生成的氧与地球上生物过程密切相关。 视频：地球大气 第三节 大气的垂直结构 地球大气层的温度、压力和湿度是表示大气状态的重要物理量。 它们不仅在水平方向有很大变化，而且随高度也有一定规律的变化。 第三节 大气的垂直结构 由于大气温度变化在不同高度其变化规律不同，因此，气象学家就依据大气温度变化的规律把大气层划分成不同的层次。 对流层 平流层 中间层 热层 一、对流层（troposphere） 大气的最低层，自地面到 8—18km，平均11km。 特点： 剧烈的垂直对流运动 气温随高度的升高而降低 对人类和地球生物影响最大 一、对流层（troposphere） 平均高度约为 11 km 在赤道附近可到 16km，高纬度地区为8.5km。 对流层温度变化的最大特点是： 温度随高度递减，递减率为-6.5℃/km， 就是说在这一层中，每升高 1. 0 km，温度就降低6.5℃ 如在广州夏季地面气温约30℃，在它上空3.0km处空气温度约10℃ 一、对流层（troposphere） 对流层是大气运动最活跃的一层，“tropo”是希腊语，其意思是“混乱”，这就是说，这一层空气运动是丰富多采。 由干对流层连接高山、海洋、陆面，并且，在这一层高层空气冷，低层空气暖，暖空气上升，冷空气下沉，从而形成对流运动，并且由于冷、暖水平分布不均，从而形成各种尺度的大气运动，如低气压、锋面和台风等，带来各种天气现象。 由于海洋和陆面受热后会向大气加热，并向大气蒸发水蒸汽，蒸发的水蒸汽受高山的抬升，并在抬升过程中凝结，从而形成降水。 一、对流层（troposphere） 通常从地面到高度约为1~2km这一对流层底层又称大气边界层。 在这一层里，大气运动不仅受到科里奥利力的作用（详见第四章），而且受到摩擦力的作用；并且两者具有同样大小。 因此，在这一层若不考虑摩擦力，则就不能很好地讨论大气运动。 一、对流层（troposphere） 从地表面到10m高的贴近地表面的大气层，由于在这一层中由湍流所产生的应力不依赖于高度而改变，而近似于一个常数，故这一层又称表面边界层，也有称接地边界层。 在这一层大气不仅受到地面所引起的摩擦力的作用，而且受地面的作用有明显的湍流运动。 由于烟尘、汽车尾气、气溶胶和灰沙容易在大气边界层这一层扩散与输运，因此，研究边界层的物理特性和污染物的扩散已成为大气科学中一