23《大气环境》课件1上课

第三节 大气环境干干洁洁空空气气水汽水汽固体杂质固体杂质ABC低层大气的组成低层大气的组成干洁空气的组成干洁空气的组成N2O2其它其它78%一、大气的组成和垂直分层一、大气的组成和垂直分层一大气的组成成分及其作用一大气的组成成分及其作用干洁空气干洁空气N2、O2、CO2、O3等等成云致雨的成云致雨的必要条件必要条件水汽水汽吸收长波辐射、影响大气湿度吸收长波辐射、影响大气湿度固体杂质固体杂质充当凝结核作用充当凝结核作用吸收紫外线，被誉吸收紫外线，被誉为地球生命的保护为地球生命的保护伞伞光合作用原料、光合作用原料、“温室气体温室气体”吸收长波辐射吸收长波辐射思考：思考：1.1.随高度的上升，对流随高度的上升，对流层和平流层的气温分别是怎层和平流层的气温分别是怎样变化的？样变化的？2.2.为什么平流层适合于为什么平流层适合于飞机飞行？飞机飞行？3.3.为什么说，对流层与为什么说，对流层与人类的关系最为密切？人类的关系最为密切？一、大气的垂直分层一、大气的垂直分层1250KM对对流流层层平平流流层层高高层层大大气气OO3 3层层层层251250KM对对流流层层平平流流层层高高层层大大气气OO3 3层层层层25低纬低纬_中纬中纬_高纬高纬_1718km1012km89km1、气温随高度增加而递减、气温随高度增加而递减（0.6oC/100m）主要的直接热源是主要的直接热源是_2、对流运动显著、对流运动显著地面地面大气质量的大气质量的3/43/4几乎，全部的水汽、杂质几乎，全部的水汽、杂质天气现象复杂多变天气现象复杂多变与人类关系最密切与人类关系最密切特点：特点：上冷下热，有利于空气的对流上冷下热，有利于空气的对流1250KM对对流流层层平平流流层层高高层层大大气气OO3 3层层层层25对流层顶到对流层顶到5055km1、气温随高度增加而迅速增加、气温随高度增加而迅速增加2、水平运动为主水平运动为主（上热下冷，大气稳定，不易形（上热下冷，大气稳定，不易形成对流）成对流）主要靠主要靠O3吸收吸收太阳紫外线太阳紫外线增温增温3、水汽、杂质少，能见度好，利于高空飞行。、水汽、杂质少，能见度好，利于高空飞行。4、臭氧层（臭氧层（22-27km）是人类生存环境的天然屏障是人类生存环境的天然屏障1250KM对对流流层层平平流流层层高高层层大大气气OO3 3层层层层25平流层顶至平流层顶至20003000km1、大气密度很小，气压很低、大气密度很小，气压很低2、80500km处有电离层能反射处有电离层能反射无线电短波无线电短波二、大气的垂直分层二、大气的垂直分层垂直分垂直分层层高度分布高度分布气温垂直分布及原因气温垂直分布及原因大气运动特征大气运动特征平平流流层层对对流流层层低纬低纬_-中纬中纬_高纬高纬_1718km1012km89km对流层顶到对流层顶到5055km平流层顶至平流层顶至20003000km1、气温随高度增加而递减、气温随高度增加而递减（0.6oC/100m）1、气温随高度增加、气温随高度增加而迅速增加而迅速增加对流运动显著对流运动显著1、水平运动为主水平运动为主2、主要的直接热源是、主要的直接热源是_地面地面高层高层大气大气大气质量的大气质量的3/4，几乎，几乎全部的水汽、杂质全部的水汽、杂质天气现象复杂多变天气现象复杂多变与人类关系最密切与人类关系最密切2、主要靠、主要靠O3吸收吸收太阳紫外太阳紫外线线增温增温2、水汽、杂质少，水汽、杂质少，能见度好，利于能见度好，利于高高空飞行空飞行。1、大气密度很小，气压很低、大气密度很小，气压很低2、有电离层能反射无线电短波、有电离层能反射无线电短波对流层大气的受热过程对流层大气的受热过程二、大气对太阳辐射的削弱作用二、大气对太阳辐射的削弱作用削弱作用：削弱作用：大气对太阳辐射的削弱作用，主大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为选择性吸收、散射和反射要表现为选择性吸收、散射和反射 紫紫 蓝蓝 青青 绿绿 黄黄 橙橙 红红太阳辐射大气对太阳辐射的吸收作用大气对太阳辐射的吸收作用地地 面面高高层层大大气气平平流流层层对对流流层层臭氧大量吸收紫外光臭氧大量吸收紫外光二氧化碳、水汽吸收二氧化碳、水汽吸收红外光红外光（选择特性）（选择特性）思考：思考：1 1、从臭氧、从臭氧、二氧化碳和水汽的二氧化碳和水汽的吸收作用，可知大吸收作用，可知大气吸收具有什么特气吸收具有什么特性？性？2 2、为什么大气直、为什么大气直接吸收的太阳辐射接吸收的太阳辐射能量是很少的？能量是很少的？（大气对太阳辐（大气对太阳辐射中能量最强的射中能量最强的可见光吸收得很可见光吸收得很少，大部分少，大部分 可见可见光能够透过大气光能够透过大气到地面）到地面）上层大气吸收紫外光上层大气吸收紫外光大气对太阳辐射的反射作用：大气对太阳辐射的反射作用：参与参与 的大气成分：的大气成分：特点：特点：大气对太阳辐射的散射作用：大气对太阳辐射的散射作用：参与的大气成分：参与的大气成分：云层、尘埃云层、尘埃无选择性无选择性空气分子和微小尘埃空气分子和微小尘埃特点：特点：具有部分选择性具有部分选择性作用作用形式形式参与作用的参与作用的大气成分大气成分波长范围波长范围作用特点作用特点吸收吸收 反射反射散射散射臭氧（平流层）臭氧（平流层）水汽、二氧化水汽、二氧化碳（对流层）碳（对流层）较短紫外线较短紫外线较长红外线较长红外线有选择性，大有选择性，大部分可见光可部分可见光可穿透穿透云层、尘埃云层、尘埃各种波长同各种波长同样被反射样被反射无选择性，反无选择性，反射光呈白色射光呈白色空气分子空气分子微小尘埃微小尘埃蓝色光最蓝色光最易被散射易被散射向四面八方向四面八方散射散射 ，有选，有选择性择性削弱作用削弱作用对流层大气基本上不能直接吸收太阳对流层大气基本上不能直接吸收太阳辐射的能量辐射的能量三、地面辐射和大气辐射三、地面辐射和大气辐射l阅读教材阅读教材P44-45P44-45，思考下列问题，思考下列问题：u什么是地面辐射？什么是地面辐射？u什么是大气辐射？什么是大气辐射？u什么是大气逆辐射？什么是大气逆辐射？u他们各自对大气的受热起到他们各自对大气的受热起到了什么作用？了什么作用？大气上界大气上界地地 面面太太阳阳辐辐射射太太阳阳辐辐射射大气吸收大气吸收、反射、反射、散射等削弱散射等削弱作用作用地面增温地面增温地地面面长长波波辐辐射射大气大气吸收吸收射向宇宙空射向宇宙空 间间射向宇宙空射向宇宙空 间间大大气气辐辐射射射向地面射向地面大气的受热过程及大气的受热过程及大气对地面的保温作用大气对地面的保温作用“太阳暖大地太阳暖大地”“大地暖大气大地暖大气”“大气还大地大气还大地”大大气气增增温温地面地面(包括陆面和海面包括陆面和海面)是是近地面大气（对流层）近地面大气（对流层）主要、主要、直接直接的的热源热源。太阳辐射太阳辐射地面辐射地面辐射大气逆辐射大气逆辐射短波辐射短波辐射长波辐射长波辐射对地面具有保温作用，天空中多云，或对地面具有保温作用，天空中多云，或空气中湿度较大时，大气逆辐射就会增空气中湿度较大时，大气逆辐射就会增强。强。太阳辐射能太阳辐射能是是地球大气地球大气最重要的，最重要的，根本根本的的能量能量来源。来源。强调：强调：3 3 大气保温作用：大气保温作用：大气大量吸收地面的长波辐射而增温大气大量吸收地面的长波辐射而增温大气大气逆逆辐射补偿了部分地面损失的热量辐射补偿了部分地面损失的热量玻璃温室效应思考：为什么玻璃温室会有保温效应？P46P46阅读部分阅读部分太阳光透过玻璃进入温室，加热室内的地面，地面升温太阳光透过玻璃进入温室，加热室内的地面，地面升温后产生长波辐射，玻璃阻断了室内空气与大气的交换，后产生长波辐射，玻璃阻断了室内空气与大气的交换，红外线长波辐射被保留在温室内，使温室的气温升高。红外线长波辐射被保留在温室内，使温室的气温升高。太太阳阳辐辐射射地地面面辐辐射射玻璃温室玻璃温室大气作用大气作用-保温作用保温作用仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温度仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温度的昼夜变化不像月球那样明显？的昼夜变化不像月球那样明显？月球月球夜间由于没有大气的保温效夜间由于没有大气的保温效应，月球表面辐射强烈，月应，月球表面辐射强烈，月面温度骤降，气温很低面温度骤降，气温很低白天，大气削弱了到白天，大气削弱了到达地面的太阳辐射，达地面的太阳辐射，气温不会太高气温不会太高夜间，地面辐夜间，地面辐射绝大部分热射绝大部分热量又被大气逆量又被大气逆辐射还给地面，辐射还给地面，使气温不致降使气温不致降得过低得过低白天，由于没有大气对太白天，由于没有大气对太阳辐射的削弱作用，月面阳辐射的削弱作用，月面温度升得很高，气温很高温度升得很高，气温很高大气大气上界上界地球地球解释下列现象：夏季天空多云时，白天气温不会太高；多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些。白天多云，对太阳辐射的削弱作用强。夜晚多云，大气逆辐射作用（保温作用）强。解释下列现象：解释下列现象：1 1、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？为什么仍是明亮的？2 2、为什么太阳光日出日落时呈红色而白天其它时候、为什么太阳光日出日落时呈红色而白天其它时候呈白色，？呈白色，？原因是日出日落前后，太阳高度角小，太阳原因是日出日落前后，太阳高度角小，太阳光经过的大气路径长，大气对太阳辐射的散射光经过的大气路径长，大气对太阳辐射的散射作用强，波长较短的可见光都被散射了，只有作用强，波长较短的可见光都被散射了，只有波长较长的红光、橙光透射下来波长较长的红光、橙光透射下来交通灯用绿黄红，一样的道理，三种光波长较长，交通灯用绿黄红，一样的道理，三种光波长较长，穿透能力强穿透能力强 由散射作用造成的，散射作用将太阳一部分能量射向由散射作用造成的，散射作用将太阳一部分能量射向四面八方，虽看不见太阳，但天空仍很明亮四面八方，虽看不见太阳，但天空仍很明亮、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？（因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻）朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻）（人造烟幕能增强大气逆辐射，对地面起到保温（人造烟幕能增强大气逆辐射，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻）作用，所以可防御霜冻）吸收吸收反射反射太阳辐射太阳辐射大气削弱大气削弱太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射地面地面（三）影响地面辐射的因素（三）影响地面辐射的因素 探究：探究：a地区，在地区，在A或或B两种照射下，哪种情况下得到的两种照射下，哪种情况下得到的太阳辐射比较多？太阳辐射比较多？纬度低纬度低年年平平均均正正午午太太阳阳高高度度 .经经 过过 大大 气气 的的 路路 径径 .光热愈光热愈 .地面得到多地面得到多大大短短集中集中问题探究：读图比较不同性质地面的反射率，描述其规律？问题探究：读图比较不同性质地面的反射率，描述其规律？太 阳 辐 射不同性质地面的反射率2935地面性质 沙土 黏土 浅色土 深色土 草地 耕地 新雪 冰 海洋 海洋202232101526148495507(平均)2(赤道)下垫面因素：反射率下垫面因素：反射率气象因素：气象因素：降水少、多晴天和空气稀薄的地区，降水少、多晴天和空气稀薄的地区，大气对太阳辐射的削弱作用比较弱，大气对太阳辐射的削弱作用比较弱，到达地面的太阳辐射强，地面辐射也到达地面的太阳辐射强，地面辐射也强。强。青藏高原青藏高原西北内陆西北内陆丰富的原因：纬度低，太阳高度较大；海拔丰富的原因：纬度低，太阳高度较大；海拔高，空气稀薄，大气透明度好，大气对太阳高，空气稀薄，大气透明度好，大气对太阳辐射的削弱作用小；晴天多，日照时间长。辐射的削弱作用小；晴天多，日照时间长。丰富的原因：晴天多，丰富的原因：晴天多，降水少，日照时间长。降水少，日照时间长。四川盆地四川盆地贫乏的原因：四周山岭阻隔，贫乏的原因：四周山岭阻隔，水汽不易扩散，云雾多，晴水汽不易扩散，云雾多，晴天少，日照时间短。天少，日照时间短。探究知识：探究知识：太阳辐射太阳辐射下垫面（陆地和海洋表面）下垫面（陆地和海洋表面）一般规律：地面的反射率与地面辐射呈一般规律：地面的反射率与地面辐射呈负相负相关关关系，反射率越大，地面吸收的太阳辐射关系，反射率越大，地面吸收的太阳辐射越少，地面温度越低，地面辐射越弱；反之越少，地面温度越低，地面辐射越弱；反之则强。则强。颜色越浅，反射率越大。颜色越浅，反射率越大。其它因素，如其它因素，如气象因素气象因素纬度纬度（三）影响地面辐射的因素（三）影响地面辐射的因素降水少、多晴天和空气稀薄的地区，大气降水少、多晴天和空气稀薄的地区，大气对太阳辐射的削弱作用比较弱，到达地面对太阳辐射的削弱作用比较弱，到达地面的太阳辐射强。的太阳辐射强。大气的热力作用大气的热力作用大气对太阳辐射的大气对太阳辐射的削弱作用削弱作用大气的大气的保温效应保温效应太阳辐射太阳辐射大气大气吸收作用吸收作用反射作用反射作用散射作用散射作用削弱作用削弱作用地面地面大气逆辐射大气逆辐射地面辐射地面辐射宇宇宙宙空空间间保温效应保温效应直接直接热源热源直接直接热源热源小小结结：按气温垂直分布规律，下图中有永久性冰雪的山峰是（）B下图中，昼夜温差最小的是（）天气情况相同：陆地昼夜温差大，海洋温差小天气情况相同：陆地昼夜温差大，海洋温差小下垫面相同时：晴天昼夜温差大，阴天温差小下垫面相同时：晴天昼夜温差大，阴天温差小D热力环流热力环流三国时期，诸葛亮于农历三国时期，诸葛亮于农历6月的一天，在葫芦峪月的一天，在葫芦峪设下伏兵，打算用火攻全歼司马懿。这一天，晴设下伏兵，打算用火攻全歼司马懿。这一天，晴空万里暑热难耐，真乃火攻之良机。诸葛亮依计空万里暑热难耐，真乃火攻之良机。诸葛亮依计将司马懿之众诱入谷中将司马懿之众诱入谷中然而，正当大火冲天，司马懿全军行将覆灭之时，然而，正当大火冲天，司马懿全军行将覆灭之时，一场大雨不期而至，大雨浇灭了诸葛亮扶汉反魏一场大雨不期而至，大雨浇灭了诸葛亮扶汉反魏的壮志，使他喊出了的壮志，使他喊出了“谋事在人，成事在天，不谋事在人，成事在天，不可强也可强也”的千古悲歌。的千古悲歌。有诗云：有诗云：谷风口狂烈焰飘，何期骤雨降青霄。谷风口狂烈焰飘，何期骤雨降青霄。武侯妙计如能就，安得山河属晋朝！武侯妙计如能就，安得山河属晋朝！气压：在任何表面的单位面积上空气分子运动所产生的压力。B A大气上界地面ABHh垂直方向上，近地面气压必大于高空。在地表性质均一，地面受热均匀的情况下，等压面是水平的。等压面：由气压值相同的点连成的面。103010201010（hPa）B A C 如果地面受热不均，气压和等压面又会有怎样的改变?地面地面B BA AC C受热受热冷却冷却冷却冷却高高低低高高高高低低低低大气水平运动大气水平运动地面冷热不均地面冷热不均大气垂直运动大气垂直运动同一同一水平面水平面产生气压差异产生气压差异热力环流热力环流太阳辐射太阳辐射A高高低低低低高高高高低低热力环流热力环流小结小结 、大气运动的根本原因是什么？、大气运动的根本原因是什么？BC答：太阳辐射答：太阳辐射答：同一水平面上的气压差异答：同一水平面上的气压差异答：冷热不均答：冷热不均 、大气水平运动的直接原因是什么？、大气水平运动的直接原因是什么？、大气运动的能量来源是什么？、大气运动的能量来源是什么？地面间冷热不均引起的空气环流称为热力环流，它是大地面间冷热不均引起的空气环流称为热力环流，它是大气运动最简单的形式。气运动最简单的形式。2000米等压面等压面3124地面地面AB把把1至至4点按气压由高到低排序点按气压由高到低排序-绘出热力环流过程箭头绘出热力环流过程箭头A、B哪受热，哪冷却？哪受热，哪冷却？1、3、4、2受热受热冷却冷却高空的气压高低与地面相反注意：注意：近地面低气压上升气流阴雨天气近地面低气压上升气流阴雨天气 近地面高气压下沉气流晴燥天气近地面高气压下沉气流晴燥天气 高压、低压是针对同一水平面而言的。高压、低压是针对同一水平面而言的。但不同高度上的但不同高度上的高压数值不一定比低压数值大高压数值不一定比低压数值大同一垂直面上：同一垂直面上：海拔越高，气压越低海拔越高，气压越低同一水平面上：同一水平面上：温度高温度高,气压低气压低;温度低温度低,气压高气压高近地面标示低气压近地面标示低气压,高空必定是高气压高空必定是高气压近地面标示高气压近地面标示高气压,高空必定是低气压高空必定是低气压气压变化规律气压变化规律气流运动规律气流运动规律垂直方向：垂直方向：水平方向：水平方向：热上升；冷下沉热上升；冷下沉从高压流向低压从高压流向低压等压线变化规律等压线变化规律等压线向高空凸出为高压区等压线向高空凸出为高压区等压线向低空凹进为低压区等压线向低空凹进为低压区凸高凹低凸高凹低日常生活中的事例：日常生活中的事例：城市风：城市风：城市与郊区之间形成的小型城市与郊区之间形成的小型热力环流热力环流海陆风：海陆风：海洋与陆地之间形成的小型海洋与陆地之间形成的小型热力环流热力环流山谷风：山谷风：谷地与山坡之间形成的小型谷地与山坡之间形成的小型热力环流热力环流城市城郊城郊拓拓展展探探究究（1 1）城市风的形成原因？）城市风的形成原因？（2 2）对城市进行环保，在什么位置植树造林最有效？）对城市进行环保，在什么位置植树造林最有效？（3 3）有污染的工业应如何布局）有污染的工业应如何布局?讨讨 论论城市气温高于郊区城市气温高于郊区布置在城市风的下沉距离之外布置在城市风的下沉距离之外城市与城郊之间城市与城郊之间“夜深人静，无心睡眠，就到海夜深人静，无心睡眠，就到海边走走，阵阵海风迎面袭来边走走，阵阵海风迎面袭来”青岛的市民说，青岛一般白天感青岛的市民说，青岛一般白天感到空气潮湿，夜晚感到空气比较到空气潮湿，夜晚感到空气比较干爽。干爽。思思考考下列的说法对吗？下列的说法对吗？海海陆风陆风海风海风陆风陆风山谷风 某城市为我国重要的钢铁、化学工业基地，该城某城市为我国重要的钢铁、化学工业基地，该城工业区、商业、文化及住宅区的分布如简图所示，住在该工业区、商业、文化及住宅区的分布如简图所示，住在该城的居民们发现，白天商业、文化和住宅区的大气污染现城的居民们发现，白天商业、文化和住宅区的大气污染现象会加剧，每到夜晚则减轻，请分析其原因。象会加剧，每到夜晚则减轻，请分析其原因。思思考考气压梯度气压梯度单位距离间的气压差，单位距离间的气压差，又叫又叫水平气压梯度水平气压梯度1 水平气压梯度力水平气压梯度力促使大气由促使大气由高高气压区气压区流向低流向低气压区的力气压区的力二、大气的水平运动二、大气的水平运动-风风水平气压梯度力是形成空气水平运动水平气压梯度力是形成空气水平运动的的原动力原动力，是形成风的，是形成风的直接原因直接原因,水水平气压梯度力越大，风力越大平气压梯度力越大，风力越大103010201010（hPa）方向：垂直于等压线，由高压指向低压方向：垂直于等压线，由高压指向低压AB风向101010061008100210061010AB等压线：等压线：同一水平面同一水平面，气压相等的点的连线，气压相等的点的连线疏密程度相同，气压梯度越疏密程度相同，气压梯度越大大，水平水平气压梯度力越气压梯度力越大大，风力越，风力越大大风力：风力：AB10101002100410061008CD风力：风力：CD同一幅图上，等压线越同一幅图上，等压线越密集密集，水平水平气压梯度力越气压梯度力越大大，风力越，风力越大大2 2风向：风的来向风向：风的来向3 3风力：按风速划分的等级风力：按风速划分的等级4 4风形成的风形成的直接原因：直接原因：水平气压梯度力水平气压梯度力5 5影响风向的因素影响风向的因素高空高空：水平气压梯度力、地转偏向力：水平气压梯度力、地转偏向力 风向与等压线平行风向与等压线平行近地面近地面：水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力：水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力风向与等压线成一夹角风向与等压线成一夹角10101008100610041002（hPa）地转偏向力方向：地转偏向力方向：垂直风向垂直风向 北半球右偏北半球右偏 南半球左偏南半球左偏只改变风向，不改变风速只改变风向，不改变风速（hPa）1000100510101015摩擦力摩擦力摩擦力方向：与风向相反摩擦力方向：与风向相反 减小风速减小风速 影响风向影响风向水平气压梯度力水平气压梯度力地转偏向力地转偏向力(使风向垂直于等压线使风向垂直于等压线)(使北半球风向右偏使北半球风向右偏,南半球风向左偏南半球风向左偏)地面摩擦力地面摩擦力大大大大气气气气作作作作水水水水平平平平运运运运动动动动所所所所受受受受作作作作用用用用力力力力二力平二力平衡衡,风向风向平行于平行于等压线等压线三种力三种力共同作共同作用下用下,风风向斜穿向斜穿等压线等压线（与空气的运动方向相反）（与空气的运动方向相反）空气产生水平运动的原动力