农业气象学之地球大气(共57张PPT).pptx
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1、 大气的组成大气的组成 大气的铅直结构大气的铅直结构 大气的物理性质大气的物理性质(自学自学)Chapter 1地球大气培训专用大气的组成大气的组成水汽水汽 杂质杂质干洁大气干洁大气 氧气氧气氮气氮气臭氧臭氧二氧化碳二氧化碳 稀有气体稀有气体 氩气氩气氮氮78%氧氧氧氧21%21%氩和其他气体氩和其他气体氩和其他气体氩和其他气体COCO2 2、OO3 3培训专用 一、一、干空气的成分干空气的成分 (25Km高度以下高度以下)含量含量()临界温度临界温度临界压力临界压力沸点温度沸点温度()(当大气压力为当大气压力为气体种类气体种类按容积按容积按质量按质量分子量分子量()(大气压大气压)1013.
2、3hPa)氮氮(N2)78.0975.5228.016 147.233.5 195.0氧氧()2)20.9523.1532.000118.949.7183.1氩氩(Ar)0.931.2839.944122.048.0185.6二氧化碳二氧化碳(CO2)0.030.0544.01031.073.0 78.2臭氧臭氧(O3)1.010-648.0005.092.3111.1干洁空气干洁空气10010028.966140.737.2193.0 从从上上表表看看出出,各各种种气气体体的的沸沸点点都都很很低低,在在地地球球上上可可能能出出现现的的温温度度范范围围内内,除除CO2、O3外外,其其它它气气体
3、体永永无无液液化化的的可可能,所以能,所以干洁大气是永久气体。干洁大气是永久气体。85km以下成分不变。以下成分不变。培训专用大气各种成分和世界万物的关系大气各种成分和世界万物的关系微生物微生物微生物微生物动物动物动物动物植物植物植物植物人人人人成分成分成分成分培训专用成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件主要主要成分成分次要次要成分成分水水 汽汽固体杂质固体杂质生物体的基本成分,合成氮肥的原料生物体的基本成分,合成氮肥的原料维持生物活动的必要物质维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料;对地面保温植物光合作用的原料;对地面保温吸吸收收紫紫外外线线,使使地地球球上上的的生生物物免免遭遭过过量紫外
4、线的伤害量紫外线的伤害成云致雨的必要条件;对地面保温成云致雨的必要条件;对地面保温大气组成大气组成主主 要要 作作 用用干干洁洁空空气气O3N2O2CO2大气各成分的作用低层干洁大气中以低层干洁大气中以N2,O2,CO2,O3最为重要最为重要培训专用 1、臭氧、臭氧(O3)时空变化:时空变化:时间变化时间变化时间变化时间变化:最大值出现在春季,最小值出现在夏季:最大值出现在春季,最小值出现在夏季:最大值出现在春季,最小值出现在夏季:最大值出现在春季,最小值出现在夏季 空间变化空间变化空间变化空间变化:水平:由赤道向两极增加水平:由赤道向两极增加水平:由赤道向两极增加水平:由赤道向两极增加垂直:
5、垂直:垂直:垂直:55 5560km60km,含量极少,含量极少,含量极少,含量极少 20 2030km30km,达最大值,形成臭氧层,达最大值,形成臭氧层,达最大值,形成臭氧层,达最大值,形成臭氧层 12 1215km15km以上,含量增加特别显著以上,含量增加特别显著以上,含量增加特别显著以上,含量增加特别显著 从从从从10km10km向上,逐渐增加向上,逐渐增加向上,逐渐增加向上,逐渐增加 近地面,含量很少近地面,含量很少近地面,含量很少近地面,含量很少臭氧层的作用:臭氧层的作用:一一是是对对紫紫外外线线有有着着极极其其重重要要的的调调控控制制作作用用;二二是是对对高高层层大大气气有有明
6、明显显的的增增温温作作用用;此此外外还还有有杀杀菌菌作作用用,但但多多会会造造成成伤害伤害培训专用 臭臭氧氧层层是是指指大大气气层层的的平平流流层层中中臭臭氧氧浓浓度度相相对对较较高高的的部部分分,主主要要作作用用是是吸吸收收短短波波紫紫外外线线。臭臭氧氧层层密密度度不不是是很很高高,如如果果它它被被压压缩缩到到对流层的密度,它会只有几毫米厚了对流层的密度,它会只有几毫米厚了 培训专用 太太阳阳辐辐射射中中波波长长短短于于0.29m(1m10cm)的的紫紫外外线线被被臭臭氧氧吸吸收收,保保护护地地面面的的生生物物免免受受过过多多紫紫外外线线的的伤伤害害;透透射射到到地地面面上上少少量量的的紫紫
7、外外线线,具具有有杀杀菌菌作作用用。同同时时由由于于大大量量吸吸引引太太阳阳紫外线,使得紫外线,使得2025Km气层以及上层的温度大为增加气层以及上层的温度大为增加 1、臭氧、臭氧(O3)培训专用1、臭氧、臭氧(O3)这这这这幅幅幅幅地地地地图图图图显显显显示示示示的的的的是是是是臭臭臭臭氧氧氧氧洞洞洞洞。19861986年年年年,南南南南极极极极的的的的臭臭臭臭氧氧氧氧量量量量仅仅仅仅是是是是3030年年年年前前前前的的的的一一一一半半半半19881988年年年年,曾曾曾曾发发发发现现现现北北北北半半半半球球球球上上上上空空空空臭臭臭臭氧氧氧氧层层层层已已已已比比比比2020年年年年前前前前
8、要要要要薄薄薄薄百百百百分分分分之之之之三三三三。这这这这种种种种变变变变化化化化足足足足以以以以使使使使皮皮皮皮肤癌的病例增加肤癌的病例增加肤癌的病例增加肤癌的病例增加培训专用皮肤癌皮肤癌晒伤的危险系数晒伤的危险系数下降下降40%每周一勺左右每周一勺左右的柠檬汁其发的柠檬汁其发病率下降病率下降30%培训专用南极臭氧含量的变化南极臭氧含量的变化培训专用2、二氧化碳、二氧化碳(CO2)来来源源:生生物物的的呼呼吸吸、化化石石燃燃料料的的燃燃烧烧、有有机机物物质质的的燃燃烧烧和分解、火山喷发作用等和分解、火山喷发作用等时空变化:时空变化:时间变化:时间变化:a)白白天天、晴晴天天、夏夏季季时时的的
9、二二氧氧化化碳碳浓浓度度小小于于黑黑夜夜、阴阴天、冬季天、冬季 b)工业革命前小于工业革命后工业革命前小于工业革命后空间变化:空间变化:水平:城市大于农村;水平:城市大于农村;垂直:垂直:020km,含量最高;,含量最高;20km以以 上,含量显著减少上,含量显著减少培训专用 大大气气中中CO2含含量量很很少少,其其平平均均含含量量约约占占大大气气容容积积的的0.036 作作用用:CO2是是绿绿色色植植物物进进行行光光合合作作用用不不可可缺缺少少的的原原料料;使使地地面面保保持持较较高高的的温温度度,产产生生“温温室室效效应应”。目目前前成成为世界各国政府可科学家的关注为世界各国政府可科学家的
10、关注 1750年年前前维维持持在在280ul/L,目目前前达达到到360ul/L。平平均均每每年上升年上升0.042、二氧化碳、二氧化碳(CO2)培训专用Greenhouse effects温室气体主要包括:温室气体主要包括:二氧化碳二氧化碳(CO2)、甲烷甲烷(CH4)、氟氯碳化氟氯碳化物、物、(CFCs)、氧化亚氮氧化亚氮(N2O)、六氟化碳六氟化碳(SF6)、全氟碳化物全氟碳化物(PFCs)、氢氟碳化物氢氟碳化物(HFCs)等。等。温温室室效效应应:大大气气中中对对长长波波辐辐射射具具有有屏屏蔽蔽作作用用的的温温室室气气体体浓浓度度增增加加使使较较多多的的辐辐射射能能被被截截留留在在地地
11、球球表表层层而而导导 致致 温温 度度 上上 升升。培训专用Incoming sunlight warms the surface of the Earth and is radiated back to Incoming sunlight warms the surface of the Earth and is radiated back to atmosphere.Greenhouse gases absorb some of this heat,trapping it in the atmosphere.Greenhouse gases absorb some of this heat
12、,trapping it in the atmosphere.atmosphere.GREENHOUSE EFFECT培训专用Carbon accumulation CO2 has increased from its pre-industrial level 培训专用The carbon dioxide The carbon dioxide concentration of the concentration of the atmosphere has shown a atmosphere has shown a steady increase since the steady increa
13、se since the Industrial Revolution.Industrial Revolution.Average global Average global temperatures have also temperatures have also shown a gradual increase shown a gradual increase during the past century,during the past century,paralleling the paralleling the increasing atmospheric increasing atm
14、ospheric carbon dioxide.carbon dioxide.CO2 CONCENTRATION AND GLOBAL WARMING培训专用珠峰冰川对比图片。上图为珠峰冰川对比图片。上图为珠峰冰川对比图片。上图为珠峰冰川对比图片。上图为19681968年中科院珠峰考察时拍摄的中绒布冰川;下图为年中科院珠峰考察时拍摄的中绒布冰川;下图为年中科院珠峰考察时拍摄的中绒布冰川;下图为年中科院珠峰考察时拍摄的中绒布冰川;下图为绿色和平绿色和平绿色和平绿色和平20072007年拍摄的中绒布冰川。年拍摄的中绒布冰川。年拍摄的中绒布冰川。年拍摄的中绒布冰川。培训专用挪威冰川对比图片挪威冰川对
15、比图片挪威冰川对比图片挪威冰川对比图片培训专用南极洲浮冰南极洲浮冰南极洲浮冰南极洲浮冰培训专用哈龙冰川冰舌末端位置对比图片。上图由哈龙冰川冰舌末端位置对比图片。上图由哈龙冰川冰舌末端位置对比图片。上图由哈龙冰川冰舌末端位置对比图片。上图由Matthias KuhleMatthias Kuhle博士摄于博士摄于博士摄于博士摄于19811981年年年年6 6月;下图由绿色和平月;下图由绿色和平月;下图由绿色和平月;下图由绿色和平John NovisJohn Novis摄于摄于摄于摄于20052005年年年年6 6月。通过两张照片中冰川末端、冰川厚度、表碛覆盖等对比可以看出随月。通过两张照片中冰川末
16、端、冰川厚度、表碛覆盖等对比可以看出随月。通过两张照片中冰川末端、冰川厚度、表碛覆盖等对比可以看出随月。通过两张照片中冰川末端、冰川厚度、表碛覆盖等对比可以看出随着全球变暖,近着全球变暖,近着全球变暖,近着全球变暖,近2525年老哈龙冰川退缩显著。年老哈龙冰川退缩显著。年老哈龙冰川退缩显著。年老哈龙冰川退缩显著。培训专用黄河源冰湖溃决对比图片。上图由绿色和平黄河源冰湖溃决对比图片。上图由绿色和平黄河源冰湖溃决对比图片。上图由绿色和平黄河源冰湖溃决对比图片。上图由绿色和平John NovisJohn Novis摄于摄于摄于摄于20052005年年年年6 6月;下图月;下图月;下图月;下图由绿色和
17、平杜江摄于由绿色和平杜江摄于由绿色和平杜江摄于由绿色和平杜江摄于20052005年年年年9 9月。月。月。月。培训专用全球变暖解冻的冻土层使地基变形全球变暖解冻的冻土层使地基变形全球变暖解冻的冻土层使地基变形全球变暖解冻的冻土层使地基变形培训专用几乎干竭的巴西库鲁阿伊湖几乎干竭的巴西库鲁阿伊湖几乎干竭的巴西库鲁阿伊湖几乎干竭的巴西库鲁阿伊湖培训专用 (1)大大气气中中的的氮氮,植植物物不不能能直直接接吸吸收收,但但豆豆科科植植物物的的根根瘤瘤菌菌具具有有固固氮氮作作用用,能能够够固固定定和和利利用用大大气气中中的的氮氮,另另外外大大气气中中氮的氧化物氮的氧化物也可随降水进入土壤,供给植物的需要
18、也可随降水进入土壤,供给植物的需要 (2)氧氧不不但但为为动动物物和和植植物物呼呼吸吸所所必必需需,并并且且还还决决定定着着有有机机物物质的燃烧、腐败和分解质的燃烧、腐败和分解 3、氮和氧、氮和氧 培训专用二、水汽二、水汽 来源:来源:主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发主要来自江、河、湖、海、潮湿陆面的水分蒸发以及植物表面的蒸腾以及植物表面的蒸腾含含 量量 随随时时 间间 和和空空 间间 以以及及 气气 象象条条 件件 的的变变 化化 而而变化变化培训专用 1.主要集中在主要集中在23Km以下的大气层中以下的大气层中 2.大大气气中中水水汽汽的的含含量量还还随随地地区区、季季节节的的不
19、不同同而而变变化化;一一般般来来讲讲,低低纬纬度度地地区区大大气气中中水水汽汽含含量量比比高高纬纬度度区区多多;夏夏季季多多于于冬冬季季。如如:热热带带雨雨林林地地区区,近近地地面面空空气气中中水水汽汽占占体体积积百百分分比比可可达达4%,干干旱旱沙沙漠漠不不到到0.01%。二、水汽二、水汽培训专用3.在大气温度变化的范围内,水汽是唯一能在大气温度变化的范围内,水汽是唯一能进行进行气、液气、液、固态、固态三相变化的大气成分三相变化的大气成分4.水汽有两个特点:其一是水汽在相变过程水汽有两个特点:其一是水汽在相变过程中都要中都要吸收和放出吸收和放出潜热;其二水汽能强烈潜热;其二水汽能强烈吸收和放
20、射吸收和放射长波辐射长波辐射。所以,水汽不仅影。所以,水汽不仅影响大气中的湿度状况,同时也影响地面和响大气中的湿度状况,同时也影响地面和空气温度变化空气温度变化二、水汽二、水汽培训专用 大大气气中中悬悬浮浮的的各各种种固固态态和和液液态态微微粒粒,统统称称杂杂质质。它它们们主主要要集集中中在在3Km以以下下的的低低层层大大气气中中(包包括括气气溶溶胶胶粒粒子子和和大大气气污污染染物质物质两大部分两大部分)1.气气溶溶胶胶粒粒子子:指指大大气气中中沉沉降降速速率率极极小小、尺尺度度在在10-4m到到100m之间的固态和液态微粒。是低层大气中的重要组成部分之间的固态和液态微粒。是低层大气中的重要组
21、成部分 液体质粒:使水汽凝结成为水滴或水晶,对成云致雨有重要作用液体质粒:使水汽凝结成为水滴或水晶,对成云致雨有重要作用 固体质粒:有机质:植物花粉、微生物和细菌固体质粒:有机质:植物花粉、微生物和细菌 无机质:烟粒、灰尘、尘埃等无机质:烟粒、灰尘、尘埃等三、大气中的杂质三、大气中的杂质培训专用气溶胶粒子对大气中物理过程和现象的作用气溶胶粒子对大气中物理过程和现象的作用(1)吸收太阳辐射,使空气温度增高,但削弱了到达地面的吸收太阳辐射,使空气温度增高,但削弱了到达地面的太阳辐射太阳辐射阳伞效应阳伞效应(2)阻挡地面辐射,减缓地面的辐射冷却阻挡地面辐射,减缓地面的辐射冷却(3)降低大气的透明度,
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