自然地理学第三章大气和气候

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第一节 大气的组成和热能,第二节,大气水分和降水,第三节,大气运动和天气系统,第四节,气候的形成,第五节,气候变化,第三章 大气和气候,复习与总结,一、大气的成分,通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体，称为干洁空气，简称干空气。,它是地球大气的主体，主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量氢、氖、氙、臭氧等稀有气体。,地球大气是多种物质的混合物，由干洁大气、水汽、悬浮颗粒或杂质组成。,（1）氮和氧,氮气占大气容积的78，主要通过豆科植物固定于土壤中。,作用：,对太阳辐射远紫外光谱具有选择性吸收。氧气占容积的,21,，它是动植物赖以生存繁殖的必要条件。,1、干洁空气,主要分布在1040km高度，极大值在2025km附近，称为臭氧层。,作用：,具有强烈吸收太阳紫外辐射的能力。,现在大量氟利昂的产生使平流层臭氧层破坏，南极出现臭氧层空洞，将会引起严重的气候生物效应。,只占大气容积的0.03。,作用：,对太阳短波辐射吸收很少，但是能够强烈吸收地表长波辐射，致使从地表辐射的热量不易散失到太空。它可能改变大气热平衡，导致地面和低层大气升温，引起严重的气候问题（温室效应）。,（2）二氧化碳,（3）臭氧,2,、水汽,大气中水汽主要来源于水面蒸发和植物蒸腾，特别是海洋蒸发。,分布：,地面水汽含量一般随纬度增加而减少，离海洋愈远水汽含量愈少。,作用：,水汽在天气变化、大气能量转换过程中及大气与地面的能量交换中起着重要的作用。（原因：大气中水汽是唯一能发生相变的成分，水汽能强烈吸收和放出长波辐射能，在相变过程中还能释放和吸收热量。）,也称为大气气溶胶粒子。主要成分包括水滴、冰晶、大气尘埃和其他杂质。,3、固、液体杂质（悬浮颗粒）,来源：,自然源包括火山灰、宇宙尘埃、陨石灰烬、植物花粉孢子、岩石风化后的粉尘、树木燃烧灰烬等。人工源主要是人类活动排放的烟、粉尘等。,分布：,在空间上，一般陆地大于海洋，城市大于农村；在时间上，一般夜间悬浮的粒子多于白天，冬季多于夏季。,作用：,最易使水汽凝结，是成云致雨的重要条件。能吸收部分太阳辐射并散射辐射，改变大气透明度。对太阳辐射的影响和增大散射辐射、大气逆辐射，可能破坏地球的辐射平衡。,成云致雨的必要条件,主要,成分,次要,成分,水 汽,固体杂质,生物体的基本成分,维持生物活动的必要物质,植物光合作用的原料；对地面保温,吸收紫外线，使地球上的生,物免遭过量紫外线的伤害,成云致雨的必要条件；对地面保温,大气组成,主 要 作 用,干,洁,空,气,O,3,N,2,O,2,CO,2,大气各成分的作用,二、大气的结构,（1）大气上界,几种说法：理论上认为不存在大气上界；,气象学家观点：极光出现的最大高度（1200km）定为大气上界；,物理、化学家观点：3000km左右高空定为大气上界。,（2）大气质量,整个地球大气的总质量为5.1410,18,kg。,1、大气质量,2,、大气压力,（1）气压,定义：,从观测高度到大气上界单位面积上（横截面积1cm,2,）铅直空气柱的重量为大气压强，简称气压。,气压的测量：,水银气压表和空盒气压计。,气压的单位：,毫米汞柱、帕斯卡（Pa）,气象学上用百帕（hPa）为单位。百帕（hPa）也常常用来表示海拔高度。,标准大气压：,气象学把温度为0，纬度为45度的海平面气压作为标准大气压。,水平气压场,：,根据各地同一时刻的海平面气压值，在地图上用等压线绘出高、低气压的分布区域，就是水平气压场。气压场中一般分为低气压、高气压、低压槽、高压脊及鞍形区域。,（2）气压的垂直分布,一般而言，气压随着高度升高而降低。其实际变化与气温和气压条件有关：在气压相同的条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈小；在相同气温下，气压愈高，单位气压高度差愈小，气压垂直梯度愈大。,3,、大气分层,（1）按照分子组成，分为均质层和非均质层,。,（2）,按照化学和物理性质，分为光化层和离子层,。,（3）,在气象学上按照温度和运动情况,，,分五层：对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层。,4、标准大气,大气的垂直分层,对流层,平流层,对流旺盛近地面，,纬度不同厚度变；,高度增来温度减，,只因热源是地面；,天气复杂且多变，,风云雨雪较常见,气温初稳后升热,只因层中臭氧多,水平流动天气好,高空飞行很适合,上冷下热,高空对流,电,离,层,高层大气,电离层能反射,无线电波，对,无线电通讯有,重要作用,三、大气的热能,1、太阳辐射,太阳常数：,在日地平均距离（1.49610,8,km）上，大气顶界垂直于太阳光线的单位面积上每分钟接受的太阳辐射称为太阳常数，用S,0,表示。,（1）几个基本概念,短波辐射：,相对于地球辐射来说，太阳辐射的波长比较短，故称太阳辐射为短波辐射。,太阳辐射强度：,表示太阳辐射能强弱的物理量，即单位时间内垂直投射在单位面积上的太阳辐射能。,（,2,）大气对太阳辐射的吸收、散射和反射作用,（,3,）太阳总辐射,太阳总辐射的,构成,：,太阳总辐射的,变化,：,地面对总辐射的,反射率,：,2、大气能量及其保温效应,太阳辐射的直接吸收：,对地面辐射的吸收：,潜热输送：,感热输送：,（1）大气的能量来源：,大气辐射：,大气逆辐射：,保温效应：,（2）,大气的保温效应：,3,、地气系统的辐射平衡,（,P69图36,）,辐射平衡：,地气系统的辐射平衡：,地气系统的辐射平衡的变化：,四、气温,是大气热力状况的数量度量，由于它决定空气分子运动的平均动能，因此也是空气分子平均动能大小的表现。,气温的测量：温度计、百页箱。,1、气温的周期性变化,（,1,）气温的日变化,变化过程：,日较差：一天之中，最高温度与最低温度之差。,影响因素：,纬度、季节、地表性质、天气状况,等。,（2）气温的年变化,变化过程：,年较差：一年之中，最热月与最冷月平均温度之差。,影响因素：纬度、下垫面性质、地形、高度、天气状况等。,气温日较差及其影响因素：,气温年较差及其影响因素：,2、气温的水平分布,等温线,：表示气温水平分布的曲线，是将气温相同的地点连接起来的曲线，间隔有,4,0,、,5,0,、,10,0,等。,水平温度梯度,：在等温线图上，垂直于等温线方向上，单位距离内温度的变化值。,其方向从高值指向低值。,全球气温水平分布特点：,（1）由于太阳辐射量随纬度变化，等温线分布的总趋势大致与纬圈平行。,（2）同纬度夏季海面气温低于陆面，冬季海面气温高于陆地，等温线发生弯曲。,（3）洋流对海面气温的分布有很大影响。暖流增温，寒流降温,（4）近赤道地区有一个高温带，月平均气温冬、夏均高于24，称为热赤道。,（,5,）南半球无论冬、夏，最低气温都出现在南极；北半球最低温度夏季出现在极地，冬季出现在高纬大陆。,3、气温的垂直分布,逆温层：在特殊情况下，某些气层的温度随着高度而增加，这些气层称为逆温层。,根据成因有辐射逆温、平流逆温、锋面逆温和下沉逆温之分。,意义：逆温层出现时，空气层结稳定，对空气垂直对流起到削弱阻碍作用。,概念,：单位高度（通常取100m）气温的变化值，单位为/100m。,影响因素：,受纬度、地面性质、大气环流等因素影响，气温直减率随地点、季节、昼夜不同而变化。,（2）逆温层及其意义,（1）气温直减率：,第二节,大气水分和降水,一、大气湿度,1、湿度概念及其表示方法,湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素。,（1）水汽压和饱和水汽压,水汽压：,大气中水汽所产生的那部分压力。符号为e，也用百帕表示。,饱和水汽压,：饱和空气中的水汽压，E。饱和空气：温度一定时，单位体积空气中的水汽量有一定的限度，达到这个限度空气呈现饱和状态，称为饱和空气。,（2）绝对湿度和相对湿度,绝对湿度：,单位容积空气所含的水汽质量，单位通常用g/cm,3,表示，称为绝对湿度（a）或水汽密度。,相对湿度：,大气的实际水汽压e与同温度下的饱和水汽压E之比，称为相对湿度（f），用百分数表示。,（3）露点温度,湿空气等压降温达到饱和的温度就是露点温度,T,d,，简称露点。,2、湿度的变化和分布,（1）变化：相对湿度日变化通常与气温日变化相反，最高值出现在日出之前，最低值出现在午后。相对湿度的年变化一般是夏季最小，冬季最大。,（,2,）分布：相对湿度的分布随距海远近与纬度高低而有不同。,二、蒸发和凝结,（1）影响蒸发的因素,蒸发：液态水转化为水汽的过程。,影响因素：蒸发面的温度、性质、性状、空气湿度、风等。,1、蒸发及其影响因素,温度,：温度愈高，蒸发愈快。,性质性状,：冰面比水面蒸发慢，海水比淡水蒸发慢，清水比浊水蒸发慢。,空气湿度,：湿度愈大，饱和差愈小，蒸发愈缓慢。,风,：无风时蒸发慢，有风时水汽散布快，蒸发快。,蒸发量：,实际工作中，一般以水层厚度（mm）表示蒸发速度，称为蒸发量。,蒸发量的变化：,一般与气温变化一致。,（2）蒸发量,凝结：是发生在f100（eE）过饱和情况下的与蒸发相反的过程。,2、凝结和凝结条件,（1）空气中的水汽达到饱和与过饱和,方式：一是增加空气的水汽含量，使水汽压增大到饱和状态。二是使含有一定量水汽的空气冷却（降温），使之达到露点。,大气降温方式：绝热冷却；辐射冷却；平流冷却；混合冷却。,（2）凝结核,在纯净空气中投入少量尘埃、烟粒等物质，利用这些吸湿性质点作为水汽开始凝结的核心，称为凝结核。,凝结核的,作用,有两个：一是对水汽的吸附作用；二是使形成的滴粒比单纯由水分子聚集而成的滴粒大得多，使之处于潮湿环境中，便于水汽继续凝结。,凝结的条件：,三、水汽的凝结现象,（2）雾凇和雨凇,1、地表面的凝结现象,（1）露与霜,露：,温度在0以上，水汽凝结为液态，称为露。,霜：,温度在0以下，水汽凝结为固态，称为霜。,露和霜的形成与天气状况、局部地形等密切相关。,霜期：,初霜日至终霜日持续时间称为霜期。,雾凇：,一种白色固体凝结物，由过冷雾滴附着于地面物体或树枝迅速冻结而成，俗称“树挂”。,雨凇：,是形成在地面或地物迎风面上的，透明的或毛玻璃状的紧密冰层，俗称“冰凌”。,北方有座小城叫吉林，这是大自然给北方冬季的神来之笔。为什么这样说呢？因为它有世界奇观,雾,凇,。,看雾淞的最佳时间是在早晨到中午之间。晨光微启，松花江面上淡薄如纱的雾汽慢慢升腾，岸两边挺立的树木象刚出浴的少妇，太阳升起来了，沿江望去，不说四周的世界如水晶宫般映射天宫，单说这已挂满冰晶的玉树，一排排到天边，已够让人心动。,雾凇,2,、大气中的凝结现象,雾的分布：,一般是沿海多于内地，高纬多于低纬。,中国雾都：重庆、贵阳。,（1）雾 飘浮在近地面层的乳白色微小水滴或冰晶。,雾的分类：,依据成因，分为辐射雾、平流雾、蒸汽雾、上坡雾和锋面雾五种。,（,2,）云,是高空水汽凝结现象。,空气对流、锋面抬升、地形抬升等作用使空气上升到凝结高度时，就会形成云。,云的分类：,根据形状、云底高度及成云运动特点，分三类：,积状云。包括淡积云、浓积云和积雨云。常呈现孤立分散状态。,成因,：由于空气对流上升，体积膨胀绝热冷却，使水汽发生凝结而形成的。,云量：,天空被云遮蔽的程度，用010的成数表示。,波状云。包括卷积云、高积云、层积云和层云。表面呈现波状起伏或鱼鳞状的云层。,成因,：是因空气密度不同、运动速度不等的两个气层界面上产生波动而形成的。,层状云。包括雨层云、高层云和卷层云、卷云。通常呈现均匀幕状云层，有较大的水平范围，覆盖数千甚至上万平方千米的地区。