3大气圈幻灯片.ppt
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1、第五章 大气圈与气候分异规律,第一节 大气圈的组成与结构 第二节 大气运动 第三节 物质输移 第四节 能量传输 第五节 气候分异规律 第六节 大气与人类,大气圈的组成与结构,大气圈的组成:地球表面的大气主要由氮(N2)、氧(O2)、氩(Ar)等气体组成。 大气圈的结构:整个大气分为对流层、平流层以及高空的中间层、暖层和散逸层。 对流层 大气的最底层,它的底界是地面。对流层有三个主要特征:气温随高度升高而降低;空气的对流运动显著;天气现象复杂多变。 平流层 从对流层顶以上到5055 km高度为平流层。 中间层 自平流层顶到8085 km左右为中间层。 暖 层 自中间层顶到800 km高空为暖层,
2、又称热层。 散逸层 暖层以上的最高层大气称为散逸层,又称外层。,第 五 章,大气的组成,第 五 章,大气的组成,成分,氮(N2),氧(O2),氩(Ar),二氧化碳CO2),氖(Ne),氦(He),氪(Kr),氡(Rn),氙(Xe),甲烷(CH4),一氧化二氮(O2),成分,臭氧(O3),体积混合比,体积混合比,0.209 47,0.000 35,1.82X10-6,0.009 34,0.780 83,0.5X10-6,5.2X10-6,1.1X10-6,1.7X10-6,0.1X10-6,0.3X10-6,10X10-850X10-8,大气的组成,地球大气主要是由氮和氧等组成。目前,人们关心最
3、多的含量较少、寿命较短的微量和痕量成分,如二氧化碳、臭氧、水汽及气溶胶等。这是因为尽管他们的浓度很低,但他们在大气中的浓度均有较大的时空变化,对地气系统热量的收支、大气温度的垂直结构及人类有着明显的影响。,第 五 章,大气的主要气体成分、含量及分子量,分子量,主要气体成分,空气中的含量/按体积,平均滞留期/ 年,氮(N2) 氧(O2) 氩(Ar) 二氧化碳(CO2) 臭氧(O3) 甲烷(CH4) 水汽(H2O),78.08 20.95 0.93 0.03(可变) 0.000 001(可变) 0.000 165 可变,106 104 109 15 ? 7 10天,28.02 32.00 39.9
4、4 44.00 48.00 16.04 18,地球大气是多种气体的混合物。主要是由氮和氧组成,他们共占大气体积的99%,其中,氮占大气体积的78%,氧占21%。此外还有氢、二氧化碳、臭氧、水汽和固体杂质等,他们的气体含量极少,其总和约占大气体积的1%。,大气气体的主要成分及含量,第 五 章,大气臭氧浓度随高度的变化 (引自大气科学辞典),臭氧的浓度随高度的分布,具有不连续或突变现象。大气中O3主要存在于1050 km的大气层中,绝大部分集中在平流层,对流层只占了10%左右。近地面层臭氧含量少,从10 km高度开始增加,到2030 km高度浓度达到最大值,称为“臭氧层”,再往上逐渐减少,到50
5、km以上就极少了。这是由于不同高度上O3的形成条件不同造成的。 据观测,大气中CH4的增加将引起对流层O2的增加,而N2O和CFCs的增加将引起平流层O3的减少。,第 五 章,50,30,20,10,0,1017,40,1019,1018,1017,1019,1018,大气臭氧的季节变化和纬度分布 (引自大气科学辞典 ),大气臭氧的分布随纬度和季节的不同而不同:对纬度而言,臭氧总量的极小值在赤道附近,极大值在南北纬60o附近;就季节而言,春季出现极大值,秋季出现极小值。,第 五 章,大气中温度、密度以及物质成分的分层结构,由于地球引力作用,大气密度随高度的增加逐渐减小,到大气上界,逐渐过渡为星
6、际气体密度。 从地面到高空,不仅大气的密度、成分不同,大气的温度也存在着明显的变化。可以这么认为:地球大气在垂直方向上形成三个相对的暖层和两个相对的冷层。 世界气象组织(WMO)根据气温从地面到高空垂直方向的分布,将整个大气分成对流层、平流层以及中间层、暖层和散逸层。,第 五 章,大 气 运 动,水平气压梯度力:在存在着气压梯度的地方,空气分子受到力的作用,驱使着空气沿着和气压梯度相同的方向移动的力,它是促使空气从静止到运动的原动力。 地转偏向力(科里奥利力):由于地球的自转,地球表面运动的物体都会发生运动方向的偏转。导致地球表面运动物体方向偏转的力。在地转偏向力的作用下,地表运动的物体,在北
7、半球向右偏转,在南半球向左偏转。 大气的辐合:在低压中心附近,大气由周围向中心集中。 大气的辐散:在高压中心附近,大气向周围散开。 气旋、反气旋:旋转着的向低压中心辅合的大气系统叫做气旋,旋转着的由高压中心向外辅散的大气系统叫做反气旋。由于受地转偏向力的作用,气旋、反气旋旋转的方向正好相反。,第 五 章,大气运动,大气环流:在太阳辐射、地球自转、地表面性质以及地面摩擦的共同作用,使得大气圈内的空气产生了不同规模的三维运动。 季风:大范围地区,盛行风随季节变化而发生有规律改变的现象。 局地环流: 海陆风:发生在沿海地区的、白天吹海风、夜间吹陆风、以一日为周期的周期性风系。 高原季风:高耸挺拔的大
8、高原,由于它与周围自由大气的热力差异所形成的冬夏相反的盛行风系。 山谷风:在山区,白天从谷地吹向山坡、夜间从山坡吹向谷地,以一日为周期的周期性风系。 焚风:山后的空气温度比山前同高度上空气的温度要高得多,湿度也小得多,形成了沿着背风坡向下吹的既热且干的风。 城市热岛:城市的温度一般高于周围的郊区和农村。,第 五 章,科里奥利力与地面运动物体方向的偏转,由于地球的自转,地球表面运动的物体都会发生运动方向的偏转。在北半球运动物体向右偏转,在南半球则向左偏转。导致地球表面运动物体方向偏转的力,叫做地转偏向力,又叫做科里奥利力。地转偏向力具有以下几个特点:(1)这个力只改变物体的运动方向,不改变物体的
9、运动速度;(2)这个力的作用方向总是与物体的运动方向垂直;(3)这个力的大小与物体运动的线速度成正比;(4)这个力的大小与纬度的正弦成正比,在赤道处为零,向两极地区逐步增大。,第 五 章,气旋、反气旋,北半球,南半球,气 旋,反气旋,大气在气压梯度力的作用下,由高压区流向低压区。在高压中心附近,大气向周围流动,也就是大气的辐散;在低压中心附近,大气由周围向中心集中,也就是大气的辐合。由于地转偏向力的作用,大气的辐合与辐散形成了气旋、反气旋。所谓气旋就是指呈螺旋状向内旋转运动的大气叫做气旋,反之呈螺旋状向外旋转运动的大气叫做反气旋。由于地转偏向力的作用方向在南北半球相反,因此气旋与反气旋在南北半
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