自然地理学--第三章 大气和气候（上）.pptVIP

第三章 大气和气候 第一节 大气的组成和热能 干洁空气组成 N2（78%） O2（21%）：生命呼吸，海拔3000~4000m 相当于海面的1/2（白色死亡带）。 CO2 (0.03%) : 分布20km以下大气层，低温时溶于水（酸雨，参与碳酸盐溶解于结晶）。吸收地表长波辐射，产生温室效应。 O3: 分布高度10~40km, 20~25km极大，臭氧层。吸收紫外线及宇宙射线，保护物种演化 2.气压的垂直变化 随着高度的上升， 空气柱的厚度和重量减少，空气 密度也减小，大气压力按指数规律 递减。 3.气压的单位 1Pa=1N ? m-2，100Pa=1hPa=1mbar 4.标准大气压：在标准重力加速度、气温为0℃的条件下，单位面积（cm2）上承受101325Pa的压力。 2 大气热能与气温 大气热能来源： 太阳辐射——50%到达 地面 地面辐射——地面长波辐射 潜热输送——水分蒸发产生 感热输送——海陆面与大气热交换 大气温室效应——全球地面平均15℃ ，若没有大气层地面温度-18℃ ，提高地面温度33℃ 大气对辐射的削弱 散射 太阳辐射的电磁波进入大气后，受到气体分子和悬浮质点的影响，使之向各个方向弥散。 1.分子散射：大气质点远小于入射电磁波波长。 散射电磁波范围：可见光的蓝、紫色光 2.粗粒散射：大气质点与入射电磁波波长相当。 云滴 大气气溶胶：大气中的一切固体和液体粒子 散射电磁波范围：可见光各波段 大气对辐射的削弱 反射 到达大气圈的太阳辐射能，未经转化成热能或做功便直接返回太空。 1.特点 具有方向性，与入射角有关。 2.大气反射 大气质点远大于入射电磁波波长时产生的反射。 大气的逆散射（向上）所反射的太阳辐射。 3.影响因子 火山灰：增加反射率 云：厚度、高度 大气对辐射的削弱 吸收 气体物质将投射在它上面的一部分辐射能同化吸收，并转化成自己的内能的过程。 1.吸收太阳辐射的主要大气成分： 水汽、二氧化碳、氧和臭氧、一氧化氮、 2.太阳辐射的大气吸收谱 高层氧气和臭氧：吸收紫外线和X射线。 低层水汽、二氧化碳、甲烷：吸收红外线。 可见光：吸收很弱。 火山喷发产生的气溶胶：吸收太阳辐射，提高 平流层温度，降低对流层温度。 地面反射率 1.概念：地面反射辐射量与入射辐射量之比。 反射率越大，地面吸收太阳辐射越少， 温度越低； 反射率越小，地面吸收太阳辐射越多， 温度越高。 2.影响因素 下垫面性质：颜色、干湿状况、粗糙程度 原理：在可见光波段，黑体反射率近于零； 白体反射率近于1 。 不同下垫面对可见光的反射率 2.2 地表的长波辐射 （一）地面辐射 1.方向：由地表返回太空 2.大小：黑体的辐射能力与其绝对温度的四次方 成正比。 (二）大气对地面辐射的吸收谱 吸收能力大于对太阳辐射的吸收能力，因此，大气主要是由地面加热的。 主要温室气体为对流层水汽、二氧化碳、一氧化二氮、甲烷和臭氧，它们对长波辐射具有拦截作用。 温室效应（greenhouse effect）：由于温室气体和大气逆辐射的存在，使低层大气保温的效应。 2.3 大气辐射 大气辐射方向 向太空方向：大气对外辐射； 向地球方向：大气逆辐射 有效辐射 1.概念：地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差。 2.内涵：地面通过与大气的长波辐射交换而实际损失的能量。 有效辐射为正，地面净损失能量； 有效辐射为负，地面净获得能量。 3.影响因素 地面温度（空气湿度和云量等条件不变）：正相关作用 空气湿度和云量（地面温度条件不变）：负相关作用 地—气系统辐射平衡 南、北纬36°大体处于能量输入和输出的平衡点，净辐射为零； 在赤道附近的低纬地区，能量的输入大于输出，年平均净辐射为正，为热源； 在极地附近的高纬地区，能量的输入小于输出，年平均净辐射为负，为热汇； 海洋区域吸收的能量比陆地多，海洋是热源，陆地是热汇； 小结 长期平均而言，地球表层系统处于能量平衡状态。 地面能量收支相等，辐射达到平衡； 大气能量收支相等，辐射达到平衡； 地-气系统能量收支相等，辐射达到平衡。 温度与热量 温度是表示物体冷热程度的物理量，是物体分子运动平均动能大小的度量。 温度的变化是由热能的获得和损失决定的。 温标 绝对温标：与物质内分子运动动能呈正比。 摄氏温标：0℃为冰点，100℃为沸点。 华氏温标：32?F为冰点，212?F为沸点。 气温——大气的温度 （1）气温的测定 定时气温：02，08，14，20时 日最高气温 日最低气温 （2）气温的统计计算 日平均气温，月平均气温，年平均气温 气温时间、空间变化 气温时间变化——