黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训---林学(共81页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训林学专业（2010-2014）第三年专业科目学习教材东北林业大学2012年2月森林气象学课程教学大纲与学习指导参考书目：其中前2本为主要参考书。1、气象学，贺庆棠主编，中国林业出版社（修订版）2、气象学，贺庆棠、陆佩玲主编，中国林业出版社（第3版）3、气象学实验教程，段文标、汪永英编著，东北林业大学出版社4、中国森林气象学，贺庆棠主编，中国林业出版社5、周淑珍主编，气象学与气候学，高等教育出版社一、课程的性质和任务森林气象学是为林学专业开设的一门专业基础课。是研究森林与气象或气候条件之间相互影响和相互作用的科学，是气象学与林学相互交叉、渗透与融合而形成的一门边缘科学，是应用气象学的一个分支。本课程的任务是通过森林气象学的理论教学，使学生了解森林气象学与林学等相关专业之间的相互关系；掌握与本专业相关的气象学基础理论、基本知识和技能以及应用前景和发展动态认识天气和气候变化的规律性，为未来的专业课学习和从事林业生产打下牢固的基础。同时也能够将所学理论运用于森林的培育、经营以及管理实践。二、课程基本要求1、本门课程针对林学专业的特点而设计，注重讲授基本气象要素与林业生产实践的相互关系。2、第15章基本气象要素是本门课程主要的理论部分，通过学员自学和教师的网络教学引导学员理解、消化和吸收其精髓，为天气、气候、气候资源等的学习奠定基础。通过学习，掌握大气的变化规律，预测大气的变化和发展过程，利用气象和气候资源，预报未来的天气和人工改造小气候。3、重点之处要深入学习和领会，反复实践和运用，使学生彻底理解和掌握；难点之处，利用多媒体网络教学，讲深讲透，让学员直观接受。4、在教师教学和学员学习的过程中，要始终贯彻理论联系实际的原则，一方面要注意森林气象学的基本概念、理论、规律在林学专业中的应用，另一方面要培养学员从事本专业科研活动的兴趣，提高解决和分析实际问题的能力。能够利用所学知识，并利用气象条件为林业生产提供更好的服务。三、课程基本内容第一章 绪论一、教学目的和教学要求通过本章学习，了解气象学、天气、天气学、气候、小气候、气候学和森林气象学的概念；重点掌握气象学和森林气象学的定义；熟悉气象学与林业生产的相互关系及其应用。使学员在掌握气象学和森林气象学定义的基础上，加深对其内涵的理解。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节气象学概述第二节气象学在林业上的意义第三节 环境气象预报（补充内容）第四节 国际生物气象学协会和世界气象组织简介（补充内容）2、主要讲授内容气象学、天气、天气学、气候、小气候、气候学和森林气象学的概念。本章要点：掌握气象学和森林气象学的基本概念。3、重点知识解析（1）气象学：研究大气中所发生的物理现象（风、云、雨、雪、雾、霜、露、寒、暖、干、湿、光、电、声）和物理过程（大气的增热与冷却、蒸发与凝结、降水过程等）的科学（2）森林气象学：研究森林与气象条件相互影响和相互作用的科学，是气象学与林学相互渗透、相互交叉形成的一门新兴的边缘科学，是应用气象学的一个分支。第二章 大气一、教学目的和教学要求通过本章学习，掌握大气的组成成分、大气的垂直结构和大气的基本物理性质等内容。了解大气与森林之间的相互关系。使学员对对气象学的研究对象大气（组成、结构和基本物理性质）有一个清晰的了解和把握。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节大气的组成第二节大气的结构第三节大气的基本物理性质2、主要讲授内容本章主要讲授大气的组成、温室气体和温室效应；大气的垂直结构；大气的基本物理性质等内容。3、重点知识解析（1）大气的组成：大气是由多种气体组成的混合气体，此外还包括水汽、一些悬浮在其中的固体杂质和液体微粒。（2）温室气体和温室效应的定义。（3）大气的结构：大气在垂直方向上按温度随高度的变化特征分为五层，即对流层、平流层、中间层、热成层（或热层或暖层）和外层（或散逸层）。（4）大气的基本物理性质：包括主要的气象要素和干空气、湿空气的状态方程（详见讲义）。第三章 辐射能一、教学目的和教学要求通过本章学习，使学员掌握太阳辐射、地面辐射、大气辐射、辐射差额（或净辐射）的变化规律及相互间的关系，以及太阳辐射与森林的关系。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节辐射的基本知识第二节太阳辐射第三节地面辐射第四节净辐射2、主要讲授内容辐射的定义、表示方法；太阳常数的概念；太阳辐射在大气中减弱的原因；太阳高度角的定义及其日变化和年变化规律；昼长的定义和变化规律；太阳辐射在大气中减弱的一般规律；到达地面的太阳辐射能及其变化；长波辐射；净辐射；3、重点知识解析本章是森林气象学的学习重点和难点，涉及的基本理论和名词较多。重点掌握各种辐射的定义、表示方法、变化规律以及影响因素（详见讲义）。第四章 空气温度和土壤温度一、教学目的和教学要求通过本章学习，要求学员掌握土壤和空气的热量交换方式、温度周期性变化的表示方法、土壤温度和空气温度周期性变化的规律和主要影响因素；逆温的定义和种类及其在林业生产中的运用；积温的定义和表示方法。了解温度的非周期性变化、空气的绝热过程和大气稳定度等内容。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节热量交换方式和热特性第二节 土壤热通量和土温第三节 第三节 感热通量和气温第四节空气的绝热变化和大气稳定度第五节生物学温度、界限温度和积温2、主要讲授内容土壤和空气的热量交换方式和热特性；影响土壤温度的因素；土壤温度的日变化、年变化规律及其主要影响因素；土壤温度垂直变化的类型；温度周期性变化的表示方法（日较差、年较差）；土壤的冻结与解冻；空气温度的日变化、年变化规律及其主要影响因素；空气温度铅直变化（或垂直变化）的表示方法及其类型；逆温的定义和种类；空气的绝热过程和大气稳定度；生物学温度、界限温度和积温（详见讲义）。3、重点知识解析掌握土壤和空气的热量交换方式（分子热传导、辐射、对流、平流、乱流和潜热转移）；熟悉温度周期性变化的表示方法（日较差、年较差）；理解土壤温度和空气温度周期性变化（日变化、年变化）规律和主要影响因素；懂得逆温的定义和种类及其在林业生产中的运用；弄清积温的定义和表示方法。第五章 大气中的水分与水量平衡方程一、教学目的和教学要求通过本章学习，要求学员了解空气相对湿度的日变化、年变化规律；掌握凝结与凝华的条件；熟悉水汽凝结物的定义和类型；理解降水的一般物理过程、降水的表示方法以及降水的种类；弄清水分循环、水量平衡方程以及森林的水量平衡方程；掌握森林对降水、蒸散和地表径流的影响。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节蒸发 第二节 空气湿度第三节 凝结与凝华第四节 降水 第五节 水分循环和水量平衡方程2、主要讲授内容凝结与凝华的条件；水汽凝结物；降水的一般物理过程、降水的表示方法以及降水的种类；森林的水量平衡方程以及森林对降水、蒸散和地表径流的影响。3、重点知识解析掌握凝结与凝华凝结与凝华的条件，两者是是产生水汽凝结物的先决条件；理解降水的过程、表示方法及其种类；清楚水分循环、水量平衡方程以及森林的水量平衡方程；掌握森林与水分之间的相互关系。第六章 天气与气象灾害一、教学目的和教学要求通过本章学习，要求学员一般了解天气学基本知识；掌握灾害性天气（台风、冰雹和龙卷风等只作一般的了解）、气象灾害的主要危害及其防御措施；了解气象与森林火灾、森林病虫害的关系。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节天气学基础（根据学员的需要，选择学习）第二节主要灾害性天气过程第三节 气象灾害第四节 气象与森林火灾第五节 气象与森林病虫害（根据学员的需要，选择学习）2、主要讲授内容主要灾害性天气过程（寒潮、大风、旱涝）；气象灾害（霜冻、低温冷害、日灼、冻拔、雨凇、雪害）。3、重点知识解析掌握以上主要讲授内容涉及到的主要灾害性天气过程和气象灾害的定义、主要危害及其预防措施。第七章 气候与中国气候资源一、教学目的和教学要求通过本章学习，要求学员了解影响气候的因子（太阳辐射、大气环流、下垫面状况和人类活动等）；了解季节划分的三种方法；掌握候温季节的划分方法；理解季风的定义和我国季风气候的特点；掌握大陆性气候和海洋性气候的特点；了解中国气候资源的分布；熟悉干燥度的计算公式。二、教学内容和重点知识解析1、教学内容第一节 影响气候的因子第二节 季节第三节 气候带和气候型第四节 中国气候的特点2、主要讲授内容影响气候的因子（太阳辐射、大气环流、下垫面状况和人类活动等）；季节划分的方法；大陆性气候和海洋性气候的特点；季风、我国季风气候以及中国气候的特点。3、重点知识解析掌握以上主要讲授内容涉及到的关键问题和要点，并在实际工作中有针对性的加以应用。第一章 绪论第一节 气象学概述一、大气由于地球引力的作用，地球周围聚集着一层深厚的空气层，称为地球大气或简称大气。二、下垫面气象学上称的下垫面就是指与大气相接触的地球表面，而在小气候学上又把下垫面称为活动面或作用面。三、气象学研究大气中所发生的物理现象（风、云、雨、雪、雾、霜、露、寒、暖、干、湿、光、电、声）和物理过程（大气的增热与冷却、蒸发与凝结、降水过程等）的科学称为气象学。四、天气与天气学（一）天气某地方某瞬间或某一短时间内大气中气象要素（如温度、湿度等）和大气现象（如云、雾等）的综合。即某地方某一瞬间或某一段时间内大气状态和大气现象的综合。一个地方某一瞬间大气状态和大气现象的综合。（二）天气学综合广阔地理空间上同时刻大气运动状况进行分析并作出预报的科学。或者研究天气及其演变规律并预报未来天气变化的科学。其中分析部分称为天气分析学，预报部分称为天气预报学。由于计算机技术与天气预报学的结合，产生了一门新的科学，即数值预报学。五、气候与气候学（一）气候一个地方多年间发生的天气状态，它既包括平均状态，也包括极端状态。（二）气候学气候学是研究气候的形成、分布、变化规律以及与人类活动相互关系的科学。（三）天气与气候的区别与联系1、天气是气候的基础，气候是天气的综合；2、天气是短时间的大气状态，气候是长期的天气状态，包括经常出现和特殊年份偶然出现的天气状态；3、天气具有瞬息多变的不稳定性，而气候在一定的时间阶段里，则显示出相对的稳定性。六、小气候与小气候学（一）小气候在局部地区范围内因作用面条件影响而形成的与大气候（即气候）不同的近地气层气候称为小气候。如地形小气候、森林小气候、城市小气候、农田小气候、防护林小气候等等。（二）小气候学 把研究小气候的学科从气候学中分出，称为小气候学。七、森林气象学研究森林与气象条件相互影响和相互作用的科学，是气象学与林学相互渗透、相互交叉形成的一门新兴的边缘科学，是应用气象学的一个分支。八、生物气象学研究大气环境对生物的影响及生物对大气环境适应的科学。是应用气象学中的一个重要部分。主要研究气象与生物的关系，研究内容有：气象对生物体的生理影响和生物体对大气的物理、化学因素（如气温、湿度、气压、风、声、电、宇宙射线及大气中的化学元素）的适应；气象对生物病理过程的影响。九、气象学的研究对象地球大气，简称为大气。十、气象学的研究内容普通气象学（绪论、大气、辐射能、温度、大气的运动、大气中的水分与水量平衡）、天气学（天气与气象灾害）、气候学（气候与气候资源）、小气候学。十一、气象学的任务掌握气象仪器的工作原理、构造、使用、维护和保养方法；利用气象仪器进行气象观测，对观测数据进行整理、统计与分析，认识天气、气候变化规律；利用所掌握的规律进行天气分析、天气预报，预测天气气候变化趋势及可能采取的对策，为各行各业服务。第二节气象学在林业上的意义一、培育、经营和管理森林的目的充分发挥森林的三大效益林业工作者主要的住务是培育和管理森林，使林木速生、优质、丰产和永续利用，为国民经济建设提供越来越多和越来越好的林、副产品，以发挥森林的巨大经济效益；同时充分发挥森林在维持和改善生态平衡、保持水土、涵养水源、调节地方气候、净化大气、美化环境、抵御水、旱、风、沙等各种自然灾害，保证农业稳产高产等多方面的巨大生态效益；以及有利于人类健康、休憩、娱乐、旅游等社会福利效益。为了科学地培育和管理好森林，必须掌握森林与外界环境条件相互作用的规律。二、气象学是科学认识森林与外界环境条件相互关系的重要手段（一）在城市及工矿区园林绿化工作中，要掌握城市气候特点，气象条件与大气污染的关系，以及园林绿化对净化空气、改善小气候的作用。以便合理进行绿化设计、配置好绿地和栽植行道树与环境保护林。（二）在采种工作中，要根据气象及天气条件，预测种实成熟朋、采集期。以便及时组织采种。要依据气象及气候条件，作好种实处理和贮藏工作。（三）在育苗工作中，要根据当地气象及气候条件，灾害性天气预报，采取恰当的耕作、栽培、管理及灾害预防措施，才能培育出高产壮苗。（四）在造林工作中，首先要根据气候条件作好造林区划和规划要调查当地气候和小气候特点和变化规律，在划分立地条件类型的基础上作好造林设计，确定好造林树种、造林季节、整地方式、混交类型和方式以及恰当的造林技术，以便做到适地迈树，保证造林成活率和保存率，井为以后形成稳定高产和具有良好生态效益的森林打下基础。（五）在营造防护林时要根据当地气候资料，确定主要害风方向，设计好林带走向、配置、宽度和树种。（六）在森林经营工作中，要掌握森林与气候相互作用规律、森林气候的特点，才能确定较好的抚育采伐方式和强度、森林更新方式和主伐方式。（七）在森林病虫害防治工作中，要掌握气象及气候条件与病虫害发生的关系，作好预测预报，并利用适当天气条件进行防治，才能收到较好效果。（八）在护林防火工作中，要依据当地气象资料，确定火险等级，作好森林火险预报，以减少国家和人民财产的损失。（九）在森林采伐后输工作中；要根据天气条件决定采伐季节、木材运输或流送和做好防洪等工作。（十）在林木良种选育工作中，要根据地方气候和小气候的特点选择良种优树、种子园地址和母树林位置以及确定经营管理措施，以保证种实优质高产。在林木引种工作中，要根据气候条件相似性和小气候特点进行工作，确定能否引种，以便扩大优良品种栽培范围或成功地引种外来树种。 总之，林业生产活动与气象和气候条件关系非常密切。气象学对于林学专业的学员具有重要的作用。第三节 环境气象预报（补充内容，根据学员需要自学）环境气象预报是近两年我国气象部门为适应群众生活质量提高而新开展的服务项目，目前主要包括大气污染气象指数预报、紫外线辐射强度预报、人体舒适度预报以及医疗气象预报等产品。一、大气污染气象指数预报大气污染气象指数预报主要是分析什么样的气象条件有利于污染物的稀释与扩散，使大气污染程度减轻；什么样的气象条件不利于污染物的稀释与扩散，使大气中的污染物聚积，从而加剧污染程度。通常，大气污染气象指数预报分为以下五个等级：1级表示气象条件非常有利于空气污染物的稀释与扩散；2级表示气象条件有利于空气污染物的稀释与扩散；4级表示气象条件不利于污染物的稀释与扩散；5级表示气象条件非常不利于空气污染物的稀释与扩散；3级表示气象条件属于中等水平。公众可根据大气污染气象指数的等级对未来空气污染状况作出基本估计，做到心中有数，特别是指导户外活动，比如，预报为4级或5级时应采取适当防污染措施。二、紫外线辐射强度预报紫外线辐射强度预报是分析气象条件对紫外线辐射的影响程度，什么样的气象条件下紫外线辐射比较强，而什么样的气象条件下紫外线辐射比较弱，进而指导公众在户外活动时要注意的问题。目前紫外线辐射强度预报多分为强、较强、中等、较弱、弱5个等级：在强或较强的情况下，外出就要采取防晒措施；在较弱或弱的情况下可以多沐浴一些阳光；中等强度时则注意适宜获取日晒。一般来说，夏季紫外线辐射以强或较强程度偏多，冬季以弱或较弱为主。三、人体舒适度预报人体舒适度预报有时也叫体感温度预报，主要是针对不同的温度、湿度组合下人体的舒适感觉。人体舒适度预报可有不同的做法，常用的有两种：一种是先给出温度、湿度范围及风力大小，再给出舒适度指数；另一种则是直接给出指数。如指数分为-75量值，-7表示严寒，外出感到寒冷；0表示舒适，外出时感到温暖、温和；5表示酷热，外出时感到奇热等等。其他指数级别也对应相应的感觉。四、医疗气象预报医疗气象预报是根据人体疾病与气象要素的关系，直接提示在一定的气象条件下可能引起疾病的倾向。医疗气象预报一般包括两个部分：天气情况和根据人体生理机制可能发生的疾病。例如，天气预报是晴转雷阵雨转多云，气温下降，那么，这种天气则可能对哮喘、过敏性疾病、冠心病、心肌梗塞、胆绞痛、脑溢血等病人有不利影响等。我国部分省、市已相继开展了上述环境气象服务，社会各界用户可以直接通过电视、报纸获取公益的环境气象预报产品，也可以通过电话、广域网、寻呼等方式获取专门的环境气象服务产品。例如：北京通过“221”电话发表空气污染潜势预报；河北、新疆等地通过电视发布空气质量日报、周报、警报预报；上海、浙江等地通过电视发布紫外线指数预报；山西、陕西、吉林、广西、辽宁等地通过报纸、电话或寻呼台发布医疗与人体健康气象预报。同时，气象部门根据用户提出的要求，可以提供针对性较强的专业环境气象服务，不断增强新的服务内容和项目。第四节 国际生物气象学协会和世界气象组织简介（补充内容，根据需要自学）一、国际生物气象学协会（International Society of Biomeotorology； ISB）国际民间学术团体，但已取得联合国教科文组织、世界气象组织（WMO）、世界卫生组织、联合国粮农组织（FAO）等的资询资格。成立于1956年1月，由荷兰的特隆普（Tromp）博士发起。学会每三年举行一次国际学术会议。1966年设立了彼德逊（Petersen）奖金、生物气象学研究奖金和特隆普奖金，授予在生物气象学研究中取得卓越成就的科学家。并出版国际生物气象学杂志。二、世界气象组织简介世界气象组织(World Meteorology Organization；WMO)的前身是国际气象组织（非政府间机构），创建于1873年，这标志着国际气象合作的开始。随着科学技术的发展，气象与社会经济和人民财产、生命安全的关系日趋紧密。1935年国际气象组织第七次局长会议决定酝酿改组非政府间机构国际气象组织为政府间机构世界气象组织。1947年910月在华盛顿市召开了有45国气象局长参加的局长会议，侧重讨论了世界气象组织公约以及世界气象组织加入联合国等问题，会议通过了世界气象组织公约，有31个国家在公约上签字。根据世界气象组织公约规定，1950年3月23日世界气象组织公约正式生效，即世界气象组织正式诞生。为纪念这一特殊日子，1960年6月世界气象组织执行委员会第20届会议决定，将公约生效日3月23日正式定为“世界气象日”。翌年（1961年）这日起，世界各国气象局和气象工作者都围绕着一个主题，以举办讲座、展览，发行邮票、宣传册，或通过广播、电视等形式，宣传气象科学与各行各业的关系及对社会经济发展的作用。世界气象组织的总部设在日内瓦。设主席一人，副主席三人，秘书长一人。下设五个机构：世界气象大会、执行委员会、区域协会、技术委员会和秘书处。前国家气象局局长邹竞蒙曾连续两届担任世界气象组织主席。历年世界气象日主题1961年：气象对国民经济的作用1971年：气象与人类环境1981年：作为一种发展手段的世界天气监视网1991年：地球的大气1962年：气象应用于农业和粮食生产1972年：气象与人类环境1982年：从太空观测天气1992年：天气与气候为稳定发展服务1963年：运输与气象1973年：气象国际合作一百年1983年：气象观测员1993年：气象与技术转让1964年：气象经济发展的一个因素1974年：气象与旅游1984年：气象为农业服务1994年：观测天气与气候1965年：国际气象合作1975年：气象与电信1985年：气象与公众安全1995年：公众天气服务1966年：世界天气监视网1976年：气象与粮食生产1986年：气候变化，干旱与沙漠化1996年：气象为体育服务1967年天气与水1977年：天气与水1987年：气象国际合作的典范1997年：天气与城市水问题1968年：气象与农业1978年：气象与今后的研究1988年：气象与新闻媒介1998年：天气、海洋与人类活动1969：年气象服务的经济效益1979年：气象与能源1989年：气象为航空服务1999年：天气、气候与健康1970年：气象教育与训练1980年：人类与气候变化1990年：气象和水文部门为减轻自然灾害服务2000年：五十年服务2001年：降低对天气和气候极端事件的脆弱性2002年：降低对天气和气候极端事件的脆弱性2003年：关注我们未来的气候2004年：信息时代的天气、气候和水资源2005年：天气 、气候、水和可持续发展2006年：预防和减轻自然灾害2007年：极地气象：认识全球影响2008年：观测我们的星球，共创美好的未来2009年：天气、气候和我们呼吸的空气2010年：致力于人类安全和福祉的六十年2011年：人与气候2012年第二章 大气第一节大气的组成从人造卫星上观察地球大气，呈浅蓝色且透明。自地球形成以来，在46亿年的漫长而又曲折的演化过程中，大气的成分和结构有了很大的变化。它经历了原始大气、还原大气和氧化大气（现代大气）这三个阶段，目前以N2、O2为主要成分的大气已经是第三代了。大气是人类赖以生存和发展的主要自然环境条件之一，人类对环境的依赖程度之大，莫过于大气。离开食物，人可以存活5周，离开水，人可以存活5天，没有空气，人仅仅能存活5分钟。可见大气与人类的关系是多么密切。一、干洁大气（一）干洁大气的概念通常把不包括水汽的纯净的大气称为干洁大气，简称干空气。（二）干洁大气的组成它的主要成分是氮和氧，约占干洁空气体积的99%（其中O2占20.95%、N2占78.08%、Ar占0.93%、CO2占0.03%），合计约占干洁空气体积的99.99%（表1）。其他稀有气体如Ne、He、Xe、H2、O3等的总和仅占0.01%。干洁大气以N2、O2、CO2、O3最为重要，与地球生物圈的关系最为密切。表1 干洁大气组成情况气体成分容积百分数（%）质量百分数（%）分子量N278.0875.5228.013O220.9523.1531.999Ar0.931.2839.948CO20.030.0544.010二、温室气体和温室效应（一）温室气体（Greenhouse Gases）的定义1972年在瑞典首都斯德哥尔摩召开了第一次人类环境会议。事隔20年之后的1992年在巴西里约热内卢召开了世界与环境发展大会。在本次大会上，发表了里约宣言、联合国气候变化框架公约、保护生物多样性公约和关于森林问题的原则声明。在联合国气候变化框架公约中，明确了温室气体的定义和组成。联合国气候变化框架公约中把温室气体定义为：“大气中能够吸收和重新放出红外辐射的自然的和人为的气体”。主要包括CO2、CH4、N2O、O3和CFCS（氟氯烃）等。前几种气体可以自然形成，也可以人为释放。CFCS则是人类工业活动的产物。（二）温室气体的组成概况1、二氧化碳（CO2）二氧化碳是最重要的温室气体，目前占大气体积的0.04%。但这个比例也是随时间在不断变化的。据推测，还原大气阶段，大气中二氧化碳浓度是现在浓度的十余倍。后来大部分被海洋吸收。绿色植物出现后，通过光合作用吸收部分二氧化碳放出氧气，于是大气中的二氧化碳浓度逐步减少，最终达到稳定。目前的年增长量已经达到1-1.5ppm，年增长率达0.4%，是历史上的最大值。2、甲烷（CH4）大气中的甲烷正以比CO2更快的速度增长，其年增长率接近1%，为工业革命前增长速度的202倍。甲烷（CH4）的残留期为10年左右，主要释放源为沼泽地、水稻田、反刍动物（消化过程）与天然气燃烧。不容置疑的是，CH4增温效应要比CO2强20-30倍，且随温度的升高，释放强度增大。3、一氧化二氮（N2O）也称氧化亚氮。N2O的释放源包括自然（海洋）和人为（化石燃料和生物物质燃烧、农用肥料）两个方面。工业化以前的浓度为0.29ppmv（ppmvparts per million by volume），1990年达0.31ppmv。目前，N2O的年增长率约为0.25%。尽管它的浓度很低，但它的存留期可达150年，其分子的温室效应为CO2的250倍。4、氟里昂类物质（CFCS）又名氟氯烃，主要来自工业生产，CFCS尽管目前浓度很低（280-484pptv，1pptv0.ppmv；pptvparts per trillon by volume），但年增长率却是CO2的8倍。它自身有强烈的温室效应，约为CO2的1.7-2万倍（IPCC WORK GROUP ，1990）。同时，CFCS还是破坏大气臭氧层的元凶。表2 温室气体的来源、年增长率、存留期和温室效应温室气体名称来源年增长率存留期温室效应CO2燃料的燃烧有机物的腐烂分解生物呼吸0.4%CH4沼泽地、水稻田、反刍动物（消化过程）与天然气燃烧1%10年左右CO2的20-30倍N2O（氧化亚氮或一氧化二氮）自然（海洋）人为（化石燃料和生物物质燃烧、农用肥料）0.25%150年CO2的250倍CFCS（氟里昂类物质）工业生产CO2的8倍CO2的1.7-2万倍5、臭氧（O3）（1）臭氧的形成氧分子在太阳紫外线作用下分解为氧原子，然后又与氧分子化合而成。（2）臭氧的分布它在大气中的含量极少，分布也极不均匀。从10Km高度开始增加，在20-30Km高度处达到最大值，再往上含量逐渐减少，到55-60Km高度上就极少了。（3）臭氧的作用臭氧能大量吸收紫外线，使臭氧层增暖。大气臭氧层在标准大气状况下仅为3mm厚，象一把巨大的保护伞，屏蔽着太阳辐射中有害的紫外线，保护着地球上人类与所有生物的生存和世代繁衍。臭氧是1839年首先在实验室被发现的，随后，臭氧被证明能强烈吸收紫外线辐射。科学家经过多年的研究，证实大气平流层中的氯并非天然生成，而是人类通过生产和生活中产生的含绿化合物向大气输送氯原子，通过光化学反应加剧了臭氧消亡过程的速度。（4）破坏臭氧的物质如今，人们知道破坏臭氧层的主要罪魁祸首氟氯碳，自30年代面世以来被广泛用作冰箱、冷冻机、空调等制冷设备中的制冷剂，聚氨酯泡沫和聚乙烯/聚苯乙烯泡沫中的发泡剂，气雾剂制品中的推进剂，电子线路板、精密金属零部件等的清洗剂，烟丝的膨胀剂等。另一主要罪魁祸首哈龙则主要用作灭火系统或手提灭火器中的灭火剂。据测定，每一个氯原子可以破坏成千上万个臭氧分子。迄今，此类化学物质在大气中的含量已达2000万吨。（然而人类工业活动排放的许多化学物质，尤其是空调制冷、塑料发泡、电子器件清洗、致雾剂以及消防器材中氟里昂广泛使用，对大气臭氧层有巨大的破坏作用。）（5）国际保护臭氧层日1985年，世界一些国家在奥地利签署了保护臭氧层维也纳公约。1987年在加拿大蒙特利尔签定了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，决定限制氟氯烃的生产和使用。这个议定书和1991年的伦敦修正案、1992年的哥本哈根修正案一起，要求各国2000年全面禁止使用氟氯烃。目前，议定书缔约方已达168个。1994年第52届联合国大会还把议定书签字日（9月16日）定为“国际保护臭氧层日”（International Ozone Layer Protection Day）。1998年的活动主题是“为了地球上的生命，请购买有益臭氧层的产品”。1999年活动主题为“拯救我们的蓝天，请爱护臭氧层”。爱护臭氧层，就是要求我们每个人采取实际行动来减少和消除所购买的产品（含公司采用的生产公艺）对大气臭氧层的破坏。联合国环境署倡议社会公众采取如下一些有助于保护臭氧层的行为：l 做一名爱护臭氧层的消费者。请你购买带有“爱护臭氧层”或“无氟氯化碳”标志的产品（如气雾剂罐、冰箱、灭火器等）。l 做一名爱护臭氧层的一家之主。请合理地处理废旧冰箱和电器，在废弃电器之前，应该去除其中的氟氯化碳和氟氯烃制冷剂，而那些不在需要的手提式哈龙灭火器应交还消防部门统一处理。l 做一名爱护臭氧层的农民。请你考虑替代方案而不在使用甲基溴这类化学防治病虫害药剂。l 做一名爱护臭氧层的教师。告诉学生那些物质对大气臭氧层有破坏性影响以及爱护臭氧层的重要性，并普及这些知识。l 做一名爱护臭氧层的职工。制冷维修技师应确保维修期间回收的制冷剂不释放到大气中去，妥善解决泄露问题。办公室员工应帮助单位鉴定现有设备和购买的设备中是否有使用消耗臭氧层的物质，并制定替换方案。我国于1991年成立了国家保护臭氧层领导小组，负责实施议定书。1993年国务院批准中国逐步淘汰消耗臭氧层物质国家方案。目前我国已经实施了20多项有关保护臭氧层的政策，从而将我国保护臭氧层工作纳入规范化管理。2000年的活动主题为：“拯救我们的天空：保护你自己；保护臭氧层”。2004年活动主题为：“拯救蓝天，保护臭氧层：善待我们共同拥有的星球”。2005年活动主题为：“善待臭氧，安享阳光”。2006年的主题是：“保护臭氧层，拯救地球生命“。2007年保护臭氧层日的主题为：“2007，颂扬卓有成效的20年”。 2008年的主题是：“蒙特利尔议定书国际合作保护全球利益”。 2009年的主题是共同参与：“团结一致保护臭氧层”。 2010年的主题是：“保护臭氧层：治理与遵守的最佳典范”。2010年9月16日是第16个国际保护臭氧层日。2011年的主题是：“淘汰氟氯烃，绝佳机会”。（6）破坏臭氧层的危害 大气臭氧层总量的减少可使人类皮肤癌、白内障患者增加，人体的免疫力下降，农作物产量减少和质量下降，陆地和浅海中的生物生长受到影响，发生变异，危及人类及所有地表生态体系。此外，臭氧还是一种具有红外辐射活性的温室气体，它的变化必将影响到全球气候变化，最终将对人类的生存环境造成巨大影响。随着以CO2为主体的温室气体浓度的增加，温室效应加剧，全球气候呈变暖趋势（global warming）。许多科学家警告说，若不采取措施，到2050年地表平均温度将上升1，到下世纪末升高3，可能导致下世纪末海平面上升60厘米100厘米，从而对全球沿海城市和数十个小岛造成严重威胁。（三）温室效应（Greenhouse Effect）也称为花房效应。大气通过对辐射的选择吸收而防止地表热能耗散的效应。在晴空地区，大部分太阳短波辐射可以透过大气而被地表吸收，但地表发射的大部分长波辐射却被大气吸收，而又有一部分以长波辐射的形式发射回地面。这样，由于大气的存在，地表的辐射平衡温度将比它不存在时的辐射平衡温度高得多。大气的这种向下增强辐射的作用与温室玻璃物顶和四壁的作用有相似之处，故称为温室效应。二、水汽（一）大气中水汽的来源大气中的水汽主要来源于江、河、湖、海等的水面蒸发，潮湿陆地和物体表面蒸发以及植物的蒸腾。大气中的水汽含量极少，但它是天气变化最复杂的角色。因为在常温常压下，水的三种状态（固态、液态、气态）可以相互转变。在同温同压下湿空气比干空气轻。（二）大气中水汽的时空分布空气中的水汽含量有明显的时空变化，一般情况是夏季多于冬季。低纬暖水洋面和森林地区的低空水汽含量最大，按体积来说可占大气的4，而在高纬寒冷干燥的陆面上、其含量则极少，可低于0.01。从垂直方向而言，空气中的水汽含量随高度的增加而减少。观测证明，在1.52km高度上，空气中的水汽含量已减少为地面的一半；在5km高度，减少为地面的1/10；再向上含量就更少了。（三）大气中水汽的作用大气中水汽含量虽不多，但它是大气变化中的一个重要角色。在大气温度变化的范围内，它可以凝结或凝华为水滴或冰晶，成云致雨，落雪降雹，成为淡水的主要来源。水的相变和水分循环不仅把大气圈、海洋、陆地和生物圈紧密地联系在一起，而且对大气运动的能量转换和变化，以及对地面和大气温度都有重要的影响。三、固体杂质和液体微粒（气溶胶粒子）（一）固体杂质和液体微粒的概念1、固体杂质：悬浮在大气中的烟粒、盐粒、微生物、尘埃等等。2、液体微粒：悬浮在大气中的水滴、过冷却水滴、冰晶等水汽凝结物。 （二）固体杂质和液体微粒的作用大气中的固体杂质和液体微粒使大气的能见度变坏，但可充当水汽凝结核，对云、雨的形成起着重要的作用；同时它们能吸收一部分太阳辐射和阻挡地面放热，对地面和空气温度有一定的影响。大气中除上述正常所含有的成分外，由于人类活动向大气中排放的废气和粉尘等有害物质，使空气中增加了新的成分，不断地污染着大气。四、空气污染（Air Pollution）（一）空气污染的定义由于人类活动或自然过程排放到大气中的一次污染物或由它转化的二次污染物的浓度及持续时间足以对人的舒适感、健康或对大气环流产生不利影响的现象。来自于大气科学词典。大气中污染物或由它转化成的二次污染物浓度达到了有害程度的现象，称为大气污染（Atmospheric Pollution）。来源于中国大百科全书环境科学。（二）空气污染指数（API）为了方便群众，环保部门在发布环境空气质量状况的时候，把空气质量浓度转化为“空气污染指数（API）”这一指标。这一指标采用“打分法”来表示，分数越低，空气越干净，空气质量越好。API指数值与其对应的空气质量状况列于下表中。表3 空气污染指数值与其对应的空气质量状况空气污染指数值相当的环境空气质量标准级别空气质量状况，空气污染程度API<50一级优秀，清洁（优）50<API100二级较好，较清洁（良）100<API200三级一般，轻度污染200<API300超三级较差，重污染（差）300<API超三级很多很差，严重污染（三）环境空气质量标准为改善环境空气质量，防止生态破坏，创造清洁适宜的环境，保护人体健康，根据人类和动植物对不同空气污染物质的容忍程度，依据中华人民共和国环境保护法和大气污染防治法，国家已在1982年制定了大气环境质量标准，并在1996年和2000年两次