01-大气概况解析优秀PPT.ppt

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1、1 大气概况大气概况上海海事高校上海海事高校 商船学院商船学院航海气象学与海洋学教研组航海气象学与海洋学教研组20092009年年9 9月月1目目 录录n1.1 大气的组成大气的组成n1.2 大气的垂直结构大气的垂直结构n思索题思索题2干洁空气干洁空气水汽水汽杂质杂质1.1 大气的组成大气的组成上界：上界：“极光极光”出现的最大高度出现的最大高度 or 接近星际空气密度的高度接近星际空气密度的高度下界下界3一、干洁空气一、干洁空气n主要成分：主要成分：n氮气（氮气（N2N2）、氧气（）、氧气（O2O2），），二者占空气总容积的二者占空气总容积的9999。n次要成分：次要成分：n二氧化碳（二氧化

2、碳（CO2CO2）、臭氧）、臭氧（O3O3）、氢气、惰性气体，）、氢气、惰性气体，体积比不足体积比不足1 1n易变成分（质量易变）：易变成分（质量易变）：n二氧化碳（二氧化碳（CO2CO2）、臭氧）、臭氧（O3O3）n对气温有影响的成分：对气温有影响的成分：n二氧化碳（二氧化碳（CO2CO2）：吸取和）：吸取和放射长波辐射，产生温室效放射长波辐射，产生温室效应；应；n臭氧（臭氧（O3O3）：吸取紫外线；）：吸取紫外线；干洁空气中各成分的比例干洁空气中各成分的比例4干洁空气干洁空气n90km90km以下，各成分比几乎恒定，可看作单一成分的志向气体。以下，各成分比几乎恒定，可看作单一成分的志向气体

3、。n标准条件下（标准条件下（1013.25hPa,01013.25hPa,0）,地面旁边干空气的密度为地面旁边干空气的密度为1.293kg/m31.293kg/m3。单位质量干空气的状态方程：单位质量干空气的状态方程：5二、水汽二、水汽 n来源：地表的蒸发。来源：地表的蒸发。n水平分布：海洋多于陆地，水平分布：海洋多于陆地，沙漠最少。沙漠最少。n垂直分布：低空多于高空，垂直分布：低空多于高空，随高度上升水汽含量快速随高度上升水汽含量快速削减。削减。水分循环过程水分循环过程6水汽的特点水汽的特点n水汽是唯一能发生相变的大气成分，致云成雨；水汽是唯一能发生相变的大气成分，致云成雨；n具有吸取和放射

4、长波辐射的性能，加上在水相变更中伴有具有吸取和放射长波辐射的性能，加上在水相变更中伴有凝合潜热的吸取或释放，对气温产生影响。凝合潜热的吸取或释放，对气温产生影响。水水水汽水汽冰冰蒸发蒸发凝结凝结凝华凝华升升华华凝固凝固融化融化水的相态变更（吸热与放热）水的相态变更（吸热与放热）7水汽的状态方程水汽的状态方程 单位质量水汽的状态方程：单位质量水汽的状态方程：8湿空气湿空气n湿空气湿空气=干空气干空气+水汽水汽单位质量湿空气的状态方程：单位质量湿空气的状态方程：两个结论：两个结论：1)1)气温、气压相同时，干空气的密度大于湿空气的密度。气温、气压相同时，干空气的密度大于湿空气的密度。2)2)气压相

5、同时，干冷空气的密度比暖湿空气大得多。气压相同时，干冷空气的密度比暖湿空气大得多。9三、杂质三、杂质n杂质：悬浮在大气中的固体或液体颗粒，又称为气杂质：悬浮在大气中的固体或液体颗粒，又称为气溶胶粒子，包括水汽凝合物（水滴、冰晶）、微小溶胶粒子，包括水汽凝合物（水滴、冰晶）、微小盐粒等。盐粒等。n对大气的影响：对大气的影响：n使能见度降低；使能见度降低；n作为水汽凝合的凝合核。作为水汽凝合的凝合核。n城市污染监测的主要成分：总悬浮颗粒物，二氧化城市污染监测的主要成分：总悬浮颗粒物，二氧化硫、氮氧化物。硫、氮氧化物。101.2 大气的垂直结构大气的垂直结构11一、大气的垂直范围与垂直分层一、大气的

6、垂直范围与垂直分层n空气密度：标准状况下，空气密度：标准状况下，近地面旁边干空气的密度近地面旁边干空气的密度为为1293g/m31293g/m3。n大气上界：大气与星际空大气上界：大气与星际空间的分界面，通常以极光间的分界面，通常以极光出现的最大高度出现的最大高度1000km1000km作作为大气上界的高度。为大气上界的高度。极光现象极光现象12一、大气的垂直分层一、大气的垂直分层n散逸层散逸层n热层热层n中间层中间层n平流层平流层n对流层对流层依据：气和顺水汽的垂直分布、大气的扰动程度和电离现象等。依据：气和顺水汽的垂直分布、大气的扰动程度和电离现象等。13大气的垂直分层大气的垂直分层n1.

7、1.对流层对流层n集中了集中了75%75%的大气质量和几乎的大气质量和几乎全部水汽，云、雨、雾、雪等全部水汽，云、雨、雾、雪等主要天气现象发生在该层，是主要天气现象发生在该层，是气象学探讨的重点层次。气象学探讨的重点层次。n2.2.平流层平流层n逆温层逆温层:臭氧层的存在臭氧层的存在n空气以水平运动为主，水汽极空气以水平运动为主，水汽极少，云很难生成。没有对流运少，云很难生成。没有对流运动，污染物停留时间很长动，污染物停留时间很长14大气的垂直分层大气的垂直分层n3.中间层中间层n气温随高度上升而快速降低气温随高度上升而快速降低n对流运动猛烈：高空对流层对流运动猛烈：高空对流层n4.热层热层n

8、气温随高度快速增加气温随高度快速增加n又称电离层：又称电离层：对远程无线电对远程无线电通讯具有重要意义。通讯具有重要意义。n5.散逸层散逸层n气温随高度快速增加气温随高度快速增加n地球大气与星际空间的过渡地球大气与星际空间的过渡区区15二、对流层的主要特征二、对流层的主要特征n对流层的厚度：平均对流层的厚度：平均10km；n在赤道最厚，向两极减小；夏季厚，冬季薄。在赤道最厚，向两极减小；夏季厚，冬季薄。n三个主要特点：三个主要特点：n1)气温随高度的上升而降低平均气温（垂）直气温随高度的上升而降低平均气温（垂）直（递）减率（递）减率 0.65/100m。n2)有猛烈的对流和乱流运动。有猛烈的对

9、流和乱流运动。n3)气象要素（如温度、湿度等）在水平方向上分气象要素（如温度、湿度等）在水平方向上分布不匀整。布不匀整。16对流层的垂直分层对流层的垂直分层n摩擦层：摩擦层：n下界下界地面，上界地面，上界距地面距地面1km1km高度，必需考高度，必需考虑摩擦力对空气运动的影响，空气运动困难。虑摩擦力对空气运动的影响，空气运动困难。n自由大气：自由大气：n下界距地面下界距地面1km1km（摩擦层顶），上界对流层顶，（摩擦层顶），上界对流层顶，摩擦作用小，可忽视不计。摩擦作用小，可忽视不计。n在自由大气中，空气运动规律清晰，常用距地面在自由大气中，空气运动规律清晰，常用距地面5500m(500hP

10、a)5500m(500hPa)高处的空气运动表征整个对流层大高处的空气运动表征整个对流层大气的运动趋势。气的运动趋势。n中纬度地区上空盛行西风，风速随高度上升而增大，中纬度地区上空盛行西风，风速随高度上升而增大，形成高空急流（风速形成高空急流（风速30m/s30m/s）。）。n对流层顶：对流层顶：n厚度约为厚度约为1 12km2km的同温甚至逆温层，对发展旺盛的的同温甚至逆温层，对发展旺盛的积雨云顶有阻挡作用，使云顶平衍成砧状。积雨云顶有阻挡作用，使云顶平衍成砧状。17思索题思索题n1、大气由哪几部分组成？水汽有哪些特点？二氧化碳、臭、大气由哪几部分组成？水汽有哪些特点？二氧化碳、臭氧、水汽对

11、气温有何影响？氧、水汽对气温有何影响？n2、在标准状况下，地面旁边干空气的密度为多大？湿空气、在标准状况下，地面旁边干空气的密度为多大？湿空气的密度与干空气的密度何者大？的密度与干空气的密度何者大？n3、大气自下而上分为五层，这五层的名称是什么？哪些层、大气自下而上分为五层，这五层的名称是什么？哪些层中气温随高度的上升而上升？无线电通讯与何层有关？中气温随高度的上升而上升？无线电通讯与何层有关？n4、为什么对流层是天气预报主要考虑的层次？对流层顶高、为什么对流层是天气预报主要考虑的层次？对流层顶高度随季节和纬度怎样变更？度随季节和纬度怎样变更？n5、对流层有哪三个主要特征？气温垂直递减率是如何定义、对流层有哪三个主要特征？气温垂直递减率是如何定义的？的？0、0、0各代表什么含义？对流层顶旁边为各代表什么含义？对流层顶旁边为什么常常观测到发展旺盛的积雨云顶部平衍成砧状？什么常常观测到发展旺盛的积雨云顶部平衍成砧状？n6、摩擦层的厚度是多少？天气预报时，备受关注的主要气、摩擦层的厚度是多少？天气预报时，备受关注的主要气层位于对流层什么高度（多少百帕）？中纬度对流层的中、层位于对流层什么高度（多少百帕）？中纬度对流层的中、上部盛行什么上部盛行什么 风向的风风向的风?风速随高度如何变更？风速随高度如何变更？18