第三章-大气和气候讲述.ppt
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1、思考题:思考题:1 名词:大气环流、季风、气团、锋、天气、气名词:大气环流、季风、气团、锋、天气、气候候2 大气的三部分组成?大气的三部分组成?3 大气热量的来源有哪几部分?大气热量的来源有哪几部分?4 大气的结构分哪几个层次?大气的结构分哪几个层次?5 气候分异规律的具体内容包含哪些?气候分异规律的具体内容包含哪些?第三章第三章 大气和气候大气和气候第一节第一节 大气组成和热能大气组成和热能l一、大气的成分一、大气的成分l由干洁空气、水汽、悬浮颗粒组成。由干洁空气、水汽、悬浮颗粒组成。l1 干洁空气:干洁空气:指大气中除水汽、液体和固体杂质外的指大气中除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体。
2、整个混合气体。l干洁空气:干洁空气:主要由氧气主要由氧气(O2)、氮气、氮气(N2)两种气体两种气体组成,还有能引起气温明显增高的微量气体二组成,还有能引起气温明显增高的微量气体二氧化碳氧化碳(CO2)、臭氧、臭氧(O3)两种气体。两种气体。含量与分布:含量与分布:大气中水汽的含量极少大气中水汽的含量极少,只占全球淡水总量的只占全球淡水总量的0.035%,且时空分布极不均匀且时空分布极不均匀,主要集中在大气的低层主要集中在大气的低层,以夏以夏季和低纬地区季和低纬地区(热带沙漠地区除外热带沙漠地区除外)为最多。为最多。作用:作用:(1)水汽可以成云致雨,出现常见天气现象。)水汽可以成云致雨,出现
3、常见天气现象。(2)通过水相变和水循环调节地球上的热量分布。)通过水相变和水循环调节地球上的热量分布。(3)水汽也能强烈吸收地面辐射,同时它又向周围空气和)水汽也能强烈吸收地面辐射,同时它又向周围空气和地面放射长波辐射,对保持地面和空气的温度有一定的作地面放射长波辐射,对保持地面和空气的温度有一定的作用。用。2、水汽、水汽3、固、液体杂质(悬浮颗粒、气溶胶)、固、液体杂质(悬浮颗粒、气溶胶)悬浮颗粒:悬浮颗粒:大气中的固体微粒和液体微滴构成的大气中的固体微粒和液体微滴构成的稳定混合物,主要有海盐粉粒、灰尘、烟尘、有稳定混合物,主要有海盐粉粒、灰尘、烟尘、有机物等。机物等。来源:来源:自然来源:
4、自然来源:火山爆发、流星燃烧、森林火灾、海火山爆发、流星燃烧、森林火灾、海浪飞沫、风尘、植物花粉浪飞沫、风尘、植物花粉人为来源人为来源,如工业生产、生活燃烧、各种交通工,如工业生产、生活燃烧、各种交通工具排放的烟雾粉尘等。具排放的烟雾粉尘等。作用:作用:(1)充当水汽的凝结核,对云、雾、降水等的)充当水汽的凝结核,对云、雾、降水等的形成起重要作用。形成起重要作用。(2)对天气和气候的影响)对天气和气候的影响,(3)降低了大气透明度)降低了大气透明度,削弱到达地表的太阳削弱到达地表的太阳辐射辐射,降低大气温度。降低大气温度。(4)反射地面的长波辐射)反射地面的长波辐射,对地面产生了一定对地面产生
5、了一定的保温作用。的保温作用。(一(一)大气能量的来源(大气能量的来源(4部分)部分)1、对太阳辐射的直接吸收、对太阳辐射的直接吸收 太阳辐射是地球大气系统的主要能源。主要的吸太阳辐射是地球大气系统的主要能源。主要的吸收物质是臭氧、水气和液态水收物质是臭氧、水气和液态水,而氮和氧对太阳辐而氮和氧对太阳辐射的吸收是很少的。射的吸收是很少的。2、对地面辐射的吸收、对地面辐射的吸收3、潜热输送、潜热输送 指地面水分蒸发吸收热量,然后凝结放出热量热,指地面水分蒸发吸收热量,然后凝结放出热量热,从而把地面热量输送到大气中。从而把地面热量输送到大气中。4、感热输送、感热输送 指地面和大气直接的热量传递。指
6、地面和大气直接的热量传递。二、大气热能二、大气热能(二)地气系统的辐射平衡(二)地气系统的辐射平衡(1 1)散逸散逸层层(2 2)暖层暖层(电离层)(电离层)(3 3)中间层中间层(高空对流层)(高空对流层)(4 4)平流层平流层 (5 5)对流层对流层第二节第二节 大气的结构大气的结构1、对流层(、对流层(0-11km)(1)对流层是受地面影响最大、最直接的圈层。)对流层是受地面影响最大、最直接的圈层。直接从地表获得物质直接从地表获得物质,使对流层物质组成发生改变。使对流层物质组成发生改变。从地表获得热量从地表获得热量,从而影响对流层大气的水平和垂直从而影响对流层大气的水平和垂直温度分布。温
7、度分布。气温随海拔高度增加而降低。气温随海拔高度增加而降低。(2)对流层也是对地表影响最直接、对人类生产生)对流层也是对地表影响最直接、对人类生产生活影响最为强烈的圈层。活影响最为强烈的圈层。大气运动可以将地表面不同地区的热量和水分在全大气运动可以将地表面不同地区的热量和水分在全球范围内进行重新分配球范围内进行重新分配,从而影响地表形态从而影响地表形态(尤其风尤其风蚀地貌、流水地貌蚀地貌、流水地貌)、植被的生长、河川径流、土、植被的生长、河川径流、土壤形成。壤形成。2、平流层(对流层顶、平流层(对流层顶-55km)平流层气温基本上不受地面影响,温度随高平流层气温基本上不受地面影响,温度随高度的
8、增加而增加度的增加而增加 气流平稳,以水平运动为主,气流平稳,以水平运动为主,水汽含量极少水汽含量极少,几乎没有任何天气现象产生。几乎没有任何天气现象产生。非常适合飞机的空中飞行。非常适合飞机的空中飞行。3、中间层(、中间层(55-85km)又称高空对流层,该层的特点是气温随高度又称高空对流层,该层的特点是气温随高度的升高而迅速下降,并有相当强烈的垂直运的升高而迅速下降,并有相当强烈的垂直运动。动。4、暖层(、暖层(85-800km)又称热层、电离层。该层气温随高度增加而迅速又称热层、电离层。该层气温随高度增加而迅速升高。暖层的大气密度很小,且处于高度电离状升高。暖层的大气密度很小,且处于高度
9、电离状态,态,能反射无线电波,在远距离无线电通讯上能反射无线电波,在远距离无线电通讯上具有特别重要的意义。具有特别重要的意义。5、散逸层、散逸层(800km以上)以上)又称外层、逃逸层。该层气温随高度增加很少变又称外层、逃逸层。该层气温随高度增加很少变化,大气十分稀薄化,大气十分稀薄,大气受地心引力小,运动速大气受地心引力小,运动速度极快,经常有大气质点散逸到星际空间。度极快,经常有大气质点散逸到星际空间。第三节第三节 大气运动大气运动大气运动最直接的原因:大气运动最直接的原因:气压的时空分布气压的时空分布不均不均大气运动最直接的结果:大气运动最直接的结果:使地球上的物质使地球上的物质能量得以
10、传输能量得以传输n 由于地表受热不均,引起了气压的空间分布不均。由于地表受热不均,引起了气压的空间分布不均。常用气压梯度常用气压梯度(GN)表示。表示。n GN=-P/Nn 式中,式中,GN为气压梯度为气压梯度,P为两等压面间的气压差为两等压面间的气压差N两等压面间的垂直距离两等压面间的垂直距离n 气压梯度力:气压梯度力:指在存在着气压梯度的地方,使空指在存在着气压梯度的地方,使空气分子沿着与气压梯度相同的方向移动的力。气分子沿着与气压梯度相同的方向移动的力。n作用:作用:是空气运动的原动力。是空气运动的原动力。一、水平气压梯度力一、水平气压梯度力u地转偏向力:地转偏向力:导致地球表面运动物体
11、方向偏转的力。导致地球表面运动物体方向偏转的力。u 作用:作用:u导致了大气运动方向的改变,从而形成了地转风、导致了大气运动方向的改变,从而形成了地转风、气旋、反气旋。气旋、反气旋。u导致了河流、洋流、潮流运动轨迹的偏转,从而形导致了河流、洋流、潮流运动轨迹的偏转,从而形成了北半球河流的右岸侵蚀,洋流、潮流的向右偏成了北半球河流的右岸侵蚀,洋流、潮流的向右偏转。转。二、地转偏向力二、地转偏向力(科里奥利力科里奥利力)辐散:辐散:指在高压中心附近,大气向周围流动。指在高压中心附近,大气向周围流动。辐合:辐合:指在低压中心附近,大气由周围向中心流动。指在低压中心附近,大气由周围向中心流动。由于地转
12、偏向力的作用,大气的辐合与辐散就演变由于地转偏向力的作用,大气的辐合与辐散就演变成了气旋、反气旋。成了气旋、反气旋。气旋就是指呈螺旋状向内旋转运动的大气叫做气旋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。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球旋转的方向相反。气旋与反气旋在南北半球旋转的方向相反。三、大气的辐合与辐散三、大气的辐合与辐散气气旋旋反反气气旋旋反反气气旋旋气气旋旋北半球北半球南半球南半球辐合辐合辐散辐散大气环流:大气环流:指大范
13、围内具有一定稳定性的各指大范围内具有一定稳定性的各种气流运动的综合现象。种气流运动的综合现象。大气环流是形成全球各种天气、气候的主要大气环流是形成全球各种天气、气候的主要因素。太阳辐射是大气环流的原动力。因素。太阳辐射是大气环流的原动力。由于作用于空气的各作用力大小的不同,形由于作用于空气的各作用力大小的不同,形成了各种尺度的环流成了各种尺度的环流:全球性气温和气压差异形成的行星风系全球性气温和气压差异形成的行星风系;巨大的海陆差异产生季风环流巨大的海陆差异产生季风环流;由于局地的水陆、地形差异形成的局地环流由于局地的水陆、地形差异形成的局地环流,如如海陆风、山谷风。海陆风、山谷风。四、大气环
14、流四、大气环流行星风系行星风系:发生在行星发生在行星上的总的大气环流现象。上的总的大气环流现象。太阳系中的任何行星只太阳系中的任何行星只要它周围包围着气圈,要它周围包围着气圈,都有环流现象发生,地都有环流现象发生,地球也不例外。球也不例外。(一一)行星风系行星风系极地高压极地高压副极地低压副极地低压极地高压极地高压副极地低压副极地低压赤道低压赤道低压气压带、风带随季节有明显的南北移动,对气压带、风带随季节有明显的南北移动,对地球气候及受气候影响最大的自然景观的形地球气候及受气候影响最大的自然景观的形成起着不可忽视的作用。成起着不可忽视的作用。在单一气压带、风带控制下,常形成单一的在单一气压带、
15、风带控制下,常形成单一的气候及景观,而受不同气压带和风带交替控气候及景观,而受不同气压带和风带交替控制的地区,常形成一年中干湿随季节有明显制的地区,常形成一年中干湿随季节有明显变化的气候及景观。变化的气候及景观。例如,例如,撒哈拉、阿拉伯及澳大利亚中西部等地区,撒哈拉、阿拉伯及澳大利亚中西部等地区,由于处在副热带及信风带大陆中心和大陆西岸,由于处在副热带及信风带大陆中心和大陆西岸,长期受副热带高压及信风的控制和影响,因而长期受副热带高压及信风的控制和影响,因而呈呈现沙漠景观。现沙漠景观。地中海沿岸、美国加利福尼亚州沿岸、南非、澳地中海沿岸、美国加利福尼亚州沿岸、南非、澳大利亚南端等大利亚南端等
16、受副热带高压和西风交替控制的,受副热带高压和西风交替控制的,因而形成了世界上著名的因而形成了世界上著名的副热带夏干气候副热带夏干气候(地中海地中海气候气候)。季风:季风:大范围地区盛行风随季节变化而发生有规大范围地区盛行风随季节变化而发生有规律改变的现象。律改变的现象。季风的形成与多种因素有关:季风的形成与多种因素有关:(1)最主要的是由于海陆间热力性质的差异造成)最主要的是由于海陆间热力性质的差异造成的的,如:如:亚洲东部的亚洲东部的东亚季风东亚季风。夏季气流从海洋流。夏季气流从海洋流向陆地,形成夏季风;冬季气流从大陆流向海洋,向陆地,形成夏季风;冬季气流从大陆流向海洋,形成冬季风。形成冬季
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