環(huán)境地學(xué)-3大氣圈

1、第一節(jié)第一節(jié) 地球大氣的組成和結(jié)構(gòu)地球大氣的組成和結(jié)構(gòu)第二節(jié)第二節(jié) 大氣圈的能量與物質(zhì)運動大氣圈的能量與物質(zhì)運動第三節(jié)第三節(jié) 人類活動對大氣圈的影響人類活動對大氣圈的影響 及其環(huán)境效應(yīng)及其環(huán)境效應(yīng)第四節(jié)第四節(jié) 區(qū)域大氣環(huán)境與空氣資源保護區(qū)域大氣環(huán)境與空氣資源保護第一節(jié)第一節(jié) 地球大氣的組成和結(jié)構(gòu)地球大氣的組成和結(jié)構(gòu)一、如何確定大氣圈的一、如何確定大氣圈的存在存在大氣圈：是指因地球的大氣圈：是指因地球的引力而聚集在地表周引力而聚集在地表周圍的氣體圈層。圍的氣體圈層。大氣圈存在的主要證據(jù)大氣圈存在的主要證據(jù)或現(xiàn)象或現(xiàn)象: : 1 1、藍色的天空、藍色的天空 這是由于大氣中的一些非常細(xì)小物質(zhì)成分，如

2、氣體、粉塵等，它們的直徑較陽光的波長小得多，因此，藍色的散射量較之于其他任何一種顏色能更多地被選擇散射。這種散射稱瑞利散射。 2 2、白云、白云如果形成散射的粒子的如果形成散射的粒子的形狀是球形的，而且形狀是球形的，而且并不比陽光的波長小，并不比陽光的波長小，所有的波長都是平均所有的波長都是平均地被散射的，這種散地被散射的，這種散射稱邁耶散射。因此，射稱邁耶散射。因此，云是白色的。云是白色的。 3 3、風(fēng)、風(fēng)有風(fēng)就說明有物質(zhì)的存在，有風(fēng)就說明有物質(zhì)的存在，因為風(fēng)是由于大氣不同部位因為風(fēng)是由于大氣不同部位的壓力差別造成的。如果在的壓力差別造成的。如果在真空中就不會有風(fēng)了真空中就不會有風(fēng)了 4 4

3、、流星、流星流星就是隕石穿過大氣流星就是隕石穿過大氣層時，由于其速度太快，層時，由于其速度太快，與大氣摩擦產(chǎn)生熱使隕與大氣摩擦產(chǎn)生熱使隕石燃燒起來。石燃燒起來。 二、大氣的物質(zhì)組成二、大氣的物質(zhì)組成（一）古人的認(rèn)識（一）古人的認(rèn)識 列子：天是氣的集聚體，天不會塌下，即杞人憂天。列子：天是氣的集聚體，天不會塌下，即杞人憂天。 宋應(yīng)星：盈天地皆氣也，兩氣相軋而成聲者，風(fēng)是也。物宋應(yīng)星：盈天地皆氣也，兩氣相軋而成聲者，風(fēng)是也。物 之充氣者，如其激水然，氣與水，同一易動之物。之充氣者，如其激水然，氣與水，同一易動之物。 達達. .芬奇：已有了空氣和真空的概念。芬奇：已有了空氣和真空的概念。 伽里略：證

4、明空氣與其他物質(zhì)一樣有質(zhì)量。伽里略：證明空氣與其他物質(zhì)一樣有質(zhì)量。 拉瓦錫（拉瓦錫（1743174317941794）：指出空氣是氮和氧的混合物）：指出空氣是氮和氧的混合物 （二）地球大氣的物質(zhì)組成（二）地球大氣的物質(zhì)組成1.1.大氣總的質(zhì)量：大氣總的質(zhì)量：5 510101818kgkg2.2.大氣的密度：大氣的密度：1.231.231010-3-3g/cmg/cm3 3 （1515，海平面），海平面）3.3.大氣的組成：按體積計（按質(zhì)量計）氮，大氣的組成：按體積計（按質(zhì)量計）氮，78.0978.09（75.5175.51）氧，氧，20.9420.94（23.1523.15）氬，）氬，0.93

5、%0.93%（1.281.28）其他，）其他，0.040.04（0.060.06）亞里斯多德的猜想和伽利略的設(shè)想亞里斯多德的猜想和伽利略的設(shè)想古希臘哲學(xué)家亞里斯多德曾經(jīng)猜想：我們這古希臘哲學(xué)家亞里斯多德曾經(jīng)猜想：我們這個世界是由四個殼層組成的，而這四個殼個世界是由四個殼層組成的，而這四個殼層又分別由四種原質(zhì)構(gòu)成，它們是：土層又分別由四種原質(zhì)構(gòu)成，它們是：土( (實心球?qū)嵭那?,),水水( (海洋海洋),),空氣空氣( (大氣大氣) )和火和火( (一一個不可見的外層個不可見的外層, ,在閃電的閃光中在閃電的閃光中, ,它偶而它偶而成為可見的成為可見的) )。他說，這些殼層之外的宇。他說，這些殼

6、層之外的宇宙是由神秘的、純粹的第五種原質(zhì)構(gòu)成，宙是由神秘的、純粹的第五種原質(zhì)構(gòu)成，他把它叫做他把它叫做“以太以太”。在這樣一幅圖象之。在這樣一幅圖象之中，是沒有中，是沒有“真空真空”( (即即“無物無物”) )的位置的位置的：在土的盡頭，水就開始出現(xiàn)；土和水的：在土的盡頭，水就開始出現(xiàn)；土和水的盡頭，氣開始出現(xiàn)；火開始于氣的盡頭；的盡頭，氣開始出現(xiàn)；火開始于氣的盡頭；而在火的盡頭，以太又緊接著開始出現(xiàn)，而在火的盡頭，以太又緊接著開始出現(xiàn)，它一直延續(xù)到宇宙的終級。它一直延續(xù)到宇宙的終級。 伽利略的探索的一生的晚年伽利略的探索的一生的晚年,對這個謎感到興趣。顯然對這個謎感到興趣。顯然,大自大自然對

7、真空的厭惡只是到一定的限度為止然對真空的厭惡只是到一定的限度為止,除此之外除此之外,他不可能他不可能再得出任何結(jié)論了。再得出任何結(jié)論了。伽利略的學(xué)生托里拆利伽利略的學(xué)生托里拆利(Evangelista Torricelli)和維瓦尼和維瓦尼(Vincenzo Viviani)在在1644年真的進行了這個實驗。他們選年真的進行了這個實驗。他們選用了汞用了汞(汞的密度是水的汞的密度是水的13.5倍倍)。他們在一根約一米長的。他們在一根約一米長的玻璃管里灌滿汞，把開口的一端塞住，侄過來立在盛汞玻璃管里灌滿汞，把開口的一端塞住，侄過來立在盛汞的盤中，然后拿開塞子。這時汞開始從管子流到盤里，的盤中，然后

8、拿開塞子。這時汞開始從管子流到盤里，但當(dāng)管內(nèi)汞面降低到比盤內(nèi)汞面只高但當(dāng)管內(nèi)汞面降低到比盤內(nèi)汞面只高760毫米時，汞就不毫米時，汞就不再從管里流出，而一直保持這個高度了。第一個再從管里流出，而一直保持這個高度了。第一個“氣壓氣壓計計”就是這樣做成的就是這樣做成的 是什么使汞柱保持一定的高度呢？維瓦尼提出，這是由于是什么使汞柱保持一定的高度呢？維瓦尼提出，這是由于大氣的重量向下壓在盤中的液體上。這是一個具有革命大氣的重量向下壓在盤中的液體上。這是一個具有革命性的思想，因為按照亞里斯多德的概念，空氣是沒有重性的思想，因為按照亞里斯多德的概念，空氣是沒有重量的，它只不過在土球的外面占有它自己固有的范

9、圍。量的，它只不過在土球的外面占有它自己固有的范圍。但是現(xiàn)在人們開始明白，但是現(xiàn)在人們開始明白，10米高的水柱或米高的水柱或760毫米高的汞毫米高的汞柱為大氣的重量提供了一個量度，也就是說，這水柱或柱為大氣的重量提供了一個量度，也就是說，這水柱或汞柱的重量就等于截面與之相同、高度為從海平面到大汞柱的重量就等于截面與之相同、高度為從海平面到大氣頂部這樣一個空氣柱的重量。如果空氣具有有限的重氣頂部這樣一個空氣柱的重量。如果空氣具有有限的重量，大氣就一定會有有限的高度。這樣，量，大氣就一定會有有限的高度。這樣，如果在大氣層如果在大氣層的各個高度上密度處處相同的話，大氣層的高度就恰好的各個高度上密度處

10、處相同的話，大氣層的高度就恰好是是8公里左右公里左右。 托里拆利、維瓦尼的實驗與氣壓計托里拆利、維瓦尼的實驗與氣壓計 但是，但是，16621662年玻意耳證明年玻意耳證明, ,情況情況不可能是這樣不可能是這樣, ,因為壓力會使空氣因為壓力會使空氣的密度增大。玻意耳把一個的密度增大。玻意耳把一個J J形管形管子直立起來，子直立起來，J J形管較高的一端是形管較高的一端是敞口的，從這個口倒進一些汞，敞口的，從這個口倒進一些汞，汞就會把小量的空氣囚錮在較矮汞就會把小量的空氣囚錮在較矮一邊的封閉端內(nèi)。當(dāng)他再多灌入一邊的封閉端內(nèi)。當(dāng)他再多灌入一些汞時，那個空氣包就收縮。一些汞時，那個空氣包就收縮。玻意耳

11、發(fā)現(xiàn)，與此同時，它的壓玻意耳發(fā)現(xiàn)，與此同時，它的壓強增大了，這是因為觀察到當(dāng)汞強增大了，這是因為觀察到當(dāng)汞越來越重時，空氣包的收縮卻越越來越重時，空氣包的收縮卻越來越少。根據(jù)實際測量，玻意耳來越少。根據(jù)實際測量，玻意耳證明，氣體體積減小一半，壓強證明，氣體體積減小一半，壓強就增大一倍。就增大一倍。 玻意耳、巴斯卡的實驗與大氣壓玻意耳、巴斯卡的實驗與大氣壓由于空氣受壓時會收縮，所以在海平面上空氣一定最稠密，由于空氣受壓時會收縮，所以在海平面上空氣一定最稠密，而沿著指向大氣層頂部的方向，隨著高層空氣重量的減小，而沿著指向大氣層頂部的方向，隨著高層空氣重量的減小，空氣變得愈來愈稀薄，法國數(shù)學(xué)家巴斯卡

12、空氣變得愈來愈稀薄，法國數(shù)學(xué)家巴斯卡(Blaise(Blaise Pascal) Pascal)第一個證實了這個情況，第一個證實了這個情況，16481648年，他讓他的姻兄弟帕瑞年，他讓他的姻兄弟帕瑞(Florin Perier(Florin Perier) )帶著一個氣壓計登上一座高約帶著一個氣壓計登上一座高約1.51.5公里的公里的山，并請他在登高時隨時注意氣壓計中汞柱高度下降的情山，并請他在登高時隨時注意氣壓計中汞柱高度下降的情況況 近代對高空大氣的探索近代對高空大氣的探索 理論計算表明，如果溫度在整個高度上處處相同，那么，高理論計算表明，如果溫度在整個高度上處處相同，那么，高度每增加公

13、里，空氣壓強就將減小為原來的度每增加公里，空氣壓強就將減小為原來的1/101/10。換句話。換句話說，在說，在1919公里的高空，空氣所能支持的汞柱高度將從公里的高空，空氣所能支持的汞柱高度將從760760毫米降低為毫米降低為7676毫米；在毫米；在3838公里的高空，將降低為公里的高空，將降低為7.67.6毫米；毫米；而在而在5757公里的高空，將降低為公里的高空，將降低為0.760.76毫米，等等。在毫米，等等。在170170公公里的高空，空氣壓強就會僅僅相當(dāng)于里的高空，空氣壓強就會僅僅相當(dāng)于0.0000000760.000000076毫米汞毫米汞柱。柱。 實際上，所有這些數(shù)字都只是近似的

14、，因為空氣的溫度是隨實際上，所有這些數(shù)字都只是近似的，因為空氣的溫度是隨高度而變化的。不過，這些數(shù)字確實能使圖象變得清楚一高度而變化的。不過，這些數(shù)字確實能使圖象變得清楚一些，而且我們可以看到，大氣層并沒有明確的邊界，它只些，而且我們可以看到，大氣層并沒有明確的邊界，它只是逐漸稀薄下去，一直到變成幾乎一無所有的宇宙空間。是逐漸稀薄下去，一直到變成幾乎一無所有的宇宙空間。人們曾經(jīng)探測到人們曾經(jīng)探測到160160公里高空處的隕星光跡，那里的大氣公里高空處的隕星光跡，那里的大氣壓只有地球表面的幾百分之一，而空氣的密度卻只有十億壓只有地球表面的幾百分之一，而空氣的密度卻只有十億分之一。但這一點點空氣就

15、足以使它們那一點點物質(zhì)因摩分之一。但這一點點空氣就足以使它們那一點點物質(zhì)因摩擦而燃燒到白熾。由于受到外層空間高速粒子的轟擊而發(fā)擦而燃燒到白熾。由于受到外層空間高速粒子的轟擊而發(fā)出冷輝光的氣體所形成的極光出冷輝光的氣體所形成的極光棗棗北極光，則位于海平面以北極光，則位于海平面以上上800-1000800-1000公里的高空公里的高空 。直到十八世紀(jì)末期，人們所能接觸的高層大氣似乎還從未超直到十八世紀(jì)末期，人們所能接觸的高層大氣似乎還從未超過高山的山頂。過高山的山頂。18921892年設(shè)計出了帶有儀器、無人乘坐的氣年設(shè)計出了帶有儀器、無人乘坐的氣球，這些氣球能夠上升得更高，從過去從未探索過的高空球

16、，這些氣球能夠上升得更高，從過去從未探索過的高空氣層帶回那里大氣的溫度和壓強的情報。氣層帶回那里大氣的溫度和壓強的情報。 現(xiàn)在用的氣象電碼式探空儀及其探空氣球現(xiàn)在用的氣象電碼式探空儀及其探空氣球 在離地只有幾公里的空中，正象人們所預(yù)料的，溫度逐漸下在離地只有幾公里的空中，正象人們所預(yù)料的，溫度逐漸下降。在降。在1111公里左右的高空公里左右的高空, ,溫度為溫度為-55.-55.但是，再往上去情但是，再往上去情況就令人驚奇了。在這個高度以上溫度并不降低，事實上況就令人驚奇了。在這個高度以上溫度并不降低，事實上它甚至還略有升高。它甚至還略有升高。 人類用平流層氣球和探空火箭進一步認(rèn)識了人類用平流

17、層氣球和探空火箭進一步認(rèn)識了1010公里以上的地公里以上的地球大氣球大氣 3.成分的特點及其分類成分的特點及其分類地球大氣由多種其他及一些懸浮的固體和液體微?；旌辖M成。在地球大氣由多種其他及一些懸浮的固體和液體微?；旌辖M成。在85km以下，各種氣體成分一般可分為兩類：以下，各種氣體成分一般可分為兩類：一類為恒定組分，其各成分間大致保持固定的比例，主要有一類為恒定組分，其各成分間大致保持固定的比例，主要有N2、O2、Ar和一些微量惰性氣體和一些微量惰性氣體Ne、Kr、Xe及及He等；等；一類為可變組分，它們在大氣中的比例隨時間和空間不同而變化，一類為可變組分，它們在大氣中的比例隨時間和空間不同而

18、變化，主要有水汽、主要有水汽、CO2、O3和一些和一些C、S、N的化合物如的化合物如CO、CH4、H2S、SO3等。等。90km以下，以下， N2、O2、Ar、 CO2剩下的次要成分所總體積極其微剩下的次要成分所總體積極其微小小90km以上，大氣的主要成分仍為以上，大氣的主要成分仍為N2、O2，其他氣體的含量減小其他氣體的含量減小100km高度處，高度處， O2幾乎已全部被離解為游離氧幾乎已全部被離解為游離氧250km以上，以上， N2也基本上全部離解為游離氮也基本上全部離解為游離氮500km以上，游離氧、以上，游離氧、H、He也逐漸成為占統(tǒng)治地位的大氣組也逐漸成為占統(tǒng)治地位的大氣組分分（三）

19、、大氣圈的作用（三）、大氣圈的作用1.1.大氣是地球上有生命物質(zhì)的源泉。大氣是地球上有生命物質(zhì)的源泉。氮氣、氧氣：生物的生長、發(fā)育不可或缺氮氣、氧氣：生物的生長、發(fā)育不可或缺O(jiān) O3 3：保護生物免受過量的太陽紫外線輻射：保護生物免受過量的太陽紫外線輻射COCO2 2：植物的生長和全球氣候變化息息相關(guān)：植物的生長和全球氣候變化息息相關(guān)水汽：大氣運動以及許多天氣現(xiàn)象的生消、復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)交水汽：大氣運動以及許多天氣現(xiàn)象的生消、復(fù)合系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)交換以及生物地球化學(xué)過程均有重要意義。換以及生物地球化學(xué)過程均有重要意義。 2.2.氣層又保護著地球的氣層又保護著地球的“體溫體溫”，使地表的熱量不易散失，同

20、，使地表的熱量不易散失，同時通過大氣的流動和熱量交換，使地表的溫度得到調(diào)節(jié)。時通過大氣的流動和熱量交換，使地表的溫度得到調(diào)節(jié)。 3.3.大氣的水熱狀況，可以影響一個地區(qū)的氣候的基本特征，進大氣的水熱狀況，可以影響一個地區(qū)的氣候的基本特征，進而決定該地區(qū)的水文特點、地貌類型、土壤發(fā)育和生物類型，而決定該地區(qū)的水文特點、地貌類型、土壤發(fā)育和生物類型，從而對地球表面的整個自然環(huán)境的演化進程起著重要作用。從而對地球表面的整個自然環(huán)境的演化進程起著重要作用。 4.4.大氣中含有細(xì)微的巖屑和水汽，而地殼巖石中和水體中也有大氣中含有細(xì)微的巖屑和水汽，而地殼巖石中和水體中也有空氣存在，它們是互相滲透和互相影響

21、的。大氣中的氧和碳空氣存在，它們是互相滲透和互相影響的。大氣中的氧和碳酸氣，大氣的濕度變化以及風(fēng)雨等，都直接作用于地表的巖酸氣，大氣的濕度變化以及風(fēng)雨等，都直接作用于地表的巖石，所以大氣的活動對地殼巖石的形成和破壞均有影響石，所以大氣的活動對地殼巖石的形成和破壞均有影響 （四）大氣的垂直結(jié)構(gòu)（四）大氣的垂直結(jié)構(gòu)整個大氣圈質(zhì)量的整個大氣圈質(zhì)量的9090都集中在都集中在高于海平面高于海平面1616公里以內(nèi)的空間公里以內(nèi)的空間里。再往上去當(dāng)升高到比海平里。再往上去當(dāng)升高到比海平面高出面高出8080公里的高度，大氣圈公里的高度，大氣圈質(zhì)量的質(zhì)量的99.99999.999都集中在這個都集中在這個界限以下

22、，而所乘無幾的大氣界限以下，而所乘無幾的大氣卻占據(jù)了這個界限以上的極大卻占據(jù)了這個界限以上的極大的空間。的空間。 1.1.分層的主要依據(jù)分層的主要依據(jù)(1)(1)物質(zhì)組成物質(zhì)組成(2)(2)大氣溫度變化大氣溫度變化(3)(3)電荷電荷(4)(4)大氣運動大氣運動 2.2.對流層對流層厚度：平均厚度：平均111113km13km，赤道，赤道171718km18km，兩極，兩極8 89km9km。 質(zhì)量：約占大氣圈質(zhì)量的質(zhì)量：約占大氣圈質(zhì)量的7575。 氣溫：從下向上是降溫的，大氣降溫率是氣溫：從下向上是降溫的，大氣降溫率是6.50C/km6.50C/km， 對流層頂約對流層頂約-83-83。 大

23、氣運動：強烈的對流。大氣運動：強烈的對流。 成分：含水蒸氣、塵埃。成分：含水蒸氣、塵埃。 氣象現(xiàn)象：風(fēng)、霜、雨、雪、雹、霧等。氣象現(xiàn)象：風(fēng)、霜、雨、雪、雹、霧等。 3.3.平流層平流層高度：從對流層頂?shù)礁叨龋簭膶α鲗禹數(shù)?5km55km。 質(zhì)量：幾乎占大氣圈質(zhì)量的質(zhì)量：幾乎占大氣圈質(zhì)量的2525。 氣溫：從下向上是升溫的，到平流層的頂溫度升到氣溫：從下向上是升溫的，到平流層的頂溫度升到00。 大氣運動：水平運動。大氣運動：水平運動。 成分：幾乎不含水蒸氣、塵埃，存在數(shù)層臭氧層。成分：幾乎不含水蒸氣、塵埃，存在數(shù)層臭氧層。 無天氣現(xiàn)象。無天氣現(xiàn)象。4.4.中間層中間層高度：從平流層頂?shù)礁叨龋簭钠?/p>

24、流層頂?shù)?08090km90km。 氣溫：從下向上是降溫的，到中間層的頂溫度降到氣溫：從下向上是降溫的，到中間層的頂溫度降到- -8080。 大氣運動：對流運動。大氣運動：對流運動。 存在電離層（存在電離層（D D），反射無線電波），反射無線電波 5.5.暖層暖層高度：從中間層頂?shù)礁叨龋簭闹虚g層頂?shù)?00km800km。 氣溫：從下向上迅速升溫，到氣溫：從下向上迅速升溫，到300km300km高空，溫度達高空，溫度達10001000。 存在多層的電離層（存在多層的電離層（E E、F F、G G），也稱電離層。），也稱電離層。 6.6.散逸層散逸層 高度：從暖層頂?shù)酵鈱涌臻g。高度：從暖層頂?shù)酵鈱?/p>

25、空間。 物質(zhì)多以原子、離子狀態(tài)存在。物質(zhì)多以原子、離子狀態(tài)存在。 是地球物質(zhì)向宇宙空間擴散的部位。是地球物質(zhì)向宇宙空間擴散的部位。 （五）大氣現(xiàn)象（五）大氣現(xiàn)象光的衍射：在大氣中傳播的日光或月光遇到小云滴光的衍射：在大氣中傳播的日光或月光遇到小云滴(小雨滴小雨滴或小冰晶或小冰晶)等障礙物時，會繞過這些障礙物而產(chǎn)生衍射。當(dāng)?shù)日系K物時，會繞過這些障礙物而產(chǎn)生衍射。當(dāng)天空中存在由均勻小云滴組成的透光高層云或透光高積云天空中存在由均勻小云滴組成的透光高層云或透光高積云時，月光在透過云層時遇云滴而產(chǎn)生衍射，由于云滴大小時，月光在透過云層時遇云滴而產(chǎn)生衍射，由于云滴大小均勻，形成的衍射環(huán)能迭加，從而出現(xiàn)以

26、月亮為中心的一均勻，形成的衍射環(huán)能迭加，從而出現(xiàn)以月亮為中心的一圈圈明暗相間彩色光環(huán)，這就是華。圈圈明暗相間彩色光環(huán)，這就是華。極光極光太陽是一個龐大而熾熱的氣體球，在它的內(nèi)部和表面進行著各種化太陽是一個龐大而熾熱的氣體球，在它的內(nèi)部和表面進行著各種化學(xué)元素的核反應(yīng)，產(chǎn)生了強大的帶電微粒流，并從太陽發(fā)射出來，學(xué)元素的核反應(yīng)，產(chǎn)生了強大的帶電微粒流，并從太陽發(fā)射出來，用極大的速度射向周圍的空間。當(dāng)這種帶電微粒流射入地球外圍用極大的速度射向周圍的空間。當(dāng)這種帶電微粒流射入地球外圍那稀薄的高空大大氣層時，就與稀薄氣體的分子猛烈地沖擊起來，那稀薄的高空大大氣層時，就與稀薄氣體的分子猛烈地沖擊起來，于是

27、產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象，這就是極光。于是產(chǎn)生了發(fā)光現(xiàn)象，這就是極光。 為什么極光大多在南北兩極附近的上空出現(xiàn)？為什么極光大多在南北兩極附近的上空出現(xiàn)？瑰麗的極光是天空的奇觀，它是高緯度地帶晴夜天空常見的瑰麗的極光是天空的奇觀，它是高緯度地帶晴夜天空常見的一種輝煌閃爍的光弧或光蒂這種電的現(xiàn)象在中低緯度地一種輝煌閃爍的光弧或光蒂這種電的現(xiàn)象在中低緯度地帶一般是不常見的。極光的形成主要是由于太陽的帶電微帶一般是不常見的。極光的形成主要是由于太陽的帶電微粒發(fā)射到地球磁場的勢力范圍，受到地球磁場的影響，從粒發(fā)射到地球磁場的勢力范圍，受到地球磁場的影響，從高緯度進入地球的高空大氣，激發(fā)了高層空氣質(zhì)粒而造成高緯度進

28、入地球的高空大氣，激發(fā)了高層空氣質(zhì)粒而造成的發(fā)光現(xiàn)象。地球是一塊巨大的磁石，而它的磁極在南北的發(fā)光現(xiàn)象。地球是一塊巨大的磁石，而它的磁極在南北兩極附近。我們知道，指南針總是指著南北方向，就是因兩極附近。我們知道，指南針總是指著南北方向，就是因為受了地磁場的影響。從太陽射來的帶電微粒流，也要受為受了地磁場的影響。從太陽射來的帶電微粒流，也要受到地磁場的影響，而且使帶電微粒流聚集在磁極附近。所到地磁場的影響，而且使帶電微粒流聚集在磁極附近。所以極光大多在南北兩極附近的上空出現(xiàn)。在南極發(fā)生的叫以極光大多在南北兩極附近的上空出現(xiàn)。在南極發(fā)生的叫南極光，在北極發(fā)生的叫北極光。我國處在北半球，所以南極光，

29、在北極發(fā)生的叫北極光。我國處在北半球，所以東北等地看到的只能是北極光。東北等地看到的只能是北極光。 日日 月月 暈暈 環(huán)環(huán) 天空中有一層高云，陽光或天空中有一層高云，陽光或月光透過云中的冰晶時發(fā)月光透過云中的冰晶時發(fā)生折射和反射，便會在太生折射和反射，便會在太陽或月亮周圍產(chǎn)生彩色光陽或月亮周圍產(chǎn)生彩色光環(huán)，光環(huán)彩色的排序是內(nèi)環(huán)，光環(huán)彩色的排序是內(nèi)紅外紫。稱這七色彩環(huán)為紅外紫。稱這七色彩環(huán)為日暈或月暈，統(tǒng)稱為暈。日暈或月暈，統(tǒng)稱為暈。其中對觀測者所張的角半其中對觀測者所張的角半徑為徑為2222度的暈最為常見，度的暈最為常見，稱稱2222度暈，偶爾也可看到度暈，偶爾也可看到角半徑為角半徑為4646

30、度的暈和其他度的暈和其他形式的與暈相近的光弧。形式的與暈相近的光弧。由于有卷層云存在才出現(xiàn)由于有卷層云存在才出現(xiàn)暈，而卷層云常處在離鋒暈，而卷層云常處在離鋒面雨區(qū)數(shù)百公里的地方，面雨區(qū)數(shù)百公里的地方，隨著鋒面的推進，雨區(qū)不隨著鋒面的推進，雨區(qū)不久可能移來，因此暈就往久可能移來，因此暈就往往成為陰雨天氣的先兆。往成為陰雨天氣的先兆。 華蓋華蓋天空中有一層透光薄云，云中的水滴大小均勻，若是由冰晶組天空中有一層透光薄云，云中的水滴大小均勻，若是由冰晶組成的云則要求冰晶尺寸均勻。月光或陽光透射云層過程中，成的云則要求冰晶尺寸均勻。月光或陽光透射云層過程中，受到均勻云滴受到均勻云滴( (水滴或冰晶水滴或

31、冰晶) )的衍射，結(jié)果會在月亮或太陽周的衍射，結(jié)果會在月亮或太陽周圍緊貼月盤或日盤形成內(nèi)紫外紅的彩環(huán)，稱為華。因日光太圍緊貼月盤或日盤形成內(nèi)紫外紅的彩環(huán)，稱為華。因日光太亮，人們不易觀察到日華，月華則比較常見。緊貼月盤的華亮，人們不易觀察到日華，月華則比較常見。緊貼月盤的華又稱華蓋，通常華蓋的紫色不太顯著故內(nèi)環(huán)呈青藍色，其外又稱華蓋，通常華蓋的紫色不太顯著故內(nèi)環(huán)呈青藍色，其外呈黃色為主，最外呈紅色。有時在華蓋外隔一暗圈后還會出呈黃色為主，最外呈紅色。有時在華蓋外隔一暗圈后還會出現(xiàn)一個甚至幾個彩色排序與華蓋相同，但亮度弱得多的同心現(xiàn)一個甚至幾個彩色排序與華蓋相同，但亮度弱得多的同心光環(huán)，稱為副華

32、光環(huán)，稱為副華 峨嵋寶光峨嵋寶光當(dāng)清晨或傍晚，太陽位于地平線附近時，人若站在云霧縈繞當(dāng)清晨或傍晚，太陽位于地平線附近時，人若站在云霧縈繞的高山之巔，恰值山巔之上是晴空，山巔之下是云霧，你背的高山之巔，恰值山巔之上是晴空，山巔之下是云霧，你背對晴天的太陽，下看彌漫的云海迷霧，便可能突然看到云霧對晴天的太陽，下看彌漫的云海迷霧，便可能突然看到云霧幕上出現(xiàn)人影，圍繞在人影的四周是一圈圈彩色光環(huán)，有紅幕上出現(xiàn)人影，圍繞在人影的四周是一圈圈彩色光環(huán)，有紅色的也可有藍色或別的顏色的弧環(huán)，這就是峨眉寶光。色的也可有藍色或別的顏色的弧環(huán)，這就是峨眉寶光。海市蜃樓是一種反常的折射現(xiàn)象，它是光線在垂直方向密度海市

33、蜃樓是一種反常的折射現(xiàn)象，它是光線在垂直方向密度不同的大氣層中傳播，經(jīng)過折射造成的結(jié)果。常分為上現(xiàn)、不同的大氣層中傳播，經(jīng)過折射造成的結(jié)果。常分為上現(xiàn)、下現(xiàn)和側(cè)現(xiàn)海市蜃樓。下現(xiàn)和側(cè)現(xiàn)海市蜃樓。 第二節(jié)第二節(jié) 大氣圈的能量與物質(zhì)運動大氣圈的能量與物質(zhì)運動一、大氣圈的能量循環(huán)一、大氣圈的能量循環(huán)對人類生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要的氣候系統(tǒng)和生物地球化學(xué)循環(huán)正是對人類生態(tài)環(huán)境至關(guān)重要的氣候系統(tǒng)和生物地球化學(xué)循環(huán)正是依靠能量循環(huán)與水分循環(huán)而緊密聯(lián)系在一起的。依靠能量循環(huán)與水分循環(huán)而緊密聯(lián)系在一起的。地球大氣系統(tǒng)吸收了來自太陽輻射的能量后，為了保持熱力地球大氣系統(tǒng)吸收了來自太陽輻射的能量后，為了保持熱力平衡狀態(tài)而必

34、須向太空釋放等量的能量，同時還通過大氣環(huán)平衡狀態(tài)而必須向太空釋放等量的能量，同時還通過大氣環(huán)流、海洋環(huán)流以及陸地?zé)崃渴罩胶?。在生物地球化學(xué)循環(huán)流、海洋環(huán)流以及陸地?zé)崃渴罩胶?。在生物地球化學(xué)循環(huán)中，能量循環(huán)首先表現(xiàn)為陸地和海洋植物將利用太陽能進行中，能量循環(huán)首先表現(xiàn)為陸地和海洋植物將利用太陽能進行物質(zhì)合成，而當(dāng)物質(zhì)分解時，伴隨著元素的循環(huán)，能量又被物質(zhì)合成，而當(dāng)物質(zhì)分解時，伴隨著元素的循環(huán)，能量又被釋放出來。正是有了這種化學(xué)能的轉(zhuǎn)換過程，生物地球化學(xué)釋放出來。正是有了這種化學(xué)能的轉(zhuǎn)換過程，生物地球化學(xué)循環(huán)才能持續(xù)不斷。循環(huán)才能持續(xù)不斷。（一）地球系統(tǒng)的輻射平衡（一）地球系統(tǒng)的輻射平衡對地氣系

35、統(tǒng)能量收支來說，太陽短波輻射的能量主要集中在對地氣系統(tǒng)能量收支來說，太陽短波輻射的能量主要集中在紫外區(qū)、可見光區(qū)和近紅外區(qū)。即波長在紫外區(qū)、可見光區(qū)和近紅外區(qū)。即波長在0.12.0m的部分；的部分；地球長波輻射的能量則主要幾種在紅外區(qū)。地球長波輻射的能量則主要幾種在紅外區(qū)。地球大氣系統(tǒng)的輻射平衡地球大氣系統(tǒng)的輻射平衡16被被H2O、灰、灰塵和塵和O2吸收吸收4云吸收云吸收50地表吸收地表吸收地面反射地面反射云反射云反射空氣空氣后向散射后向散射地面反射的地面反射的凈紅外輻射凈紅外輻射624其他形式支出其他形式支出14H2O、CO2吸收吸收H2O、CO2放放射的凈輻射射的凈輻射感熱通量感熱通量云反

36、射云反射20地表輻射地表輻射射出太陽輻射射出太陽輻射3826反射太陽輻射反射太陽輻射6204入射太陽輻射入射太陽輻射1006潛熱通量潛熱通量全球范圍地面的熱源是太陽，而大氣熱源的全球范圍地面的熱源是太陽，而大氣熱源的68.868.8則是來自地則是來自地面，其中還包括通過湍流和對流過程以感熱和潛熱形式輸送面，其中還包括通過湍流和對流過程以感熱和潛熱形式輸送導(dǎo)大氣中的導(dǎo)大氣中的3030個單位。個單位。云層雖然只從太陽入射能中吸收了云層雖然只從太陽入射能中吸收了4 4個單位的短波輻射能量，但個單位的短波輻射能量，但卻反射了卻反射了2020個單位的太陽短波輻射它在輻射平衡及氣候變化個單位的太陽短波輻射

37、它在輻射平衡及氣候變化中扮演了非常重要的角色。中扮演了非常重要的角色。地氣系統(tǒng)所接受到的太陽輻射與其放出的長波輻射的差額稱地氣系統(tǒng)所接受到的太陽輻射與其放出的長波輻射的差額稱凈輻射。凈輻射。就全球而言，凈輻射的多年平均值應(yīng)為零，但不同地球因太陽就全球而言，凈輻射的多年平均值應(yīng)為零，但不同地球因太陽入射角以及系統(tǒng)對短波輻射和長波輻射的吸收能力與反射能入射角以及系統(tǒng)對短波輻射和長波輻射的吸收能力與反射能力不同，凈輻射值既可為正，也可為負(fù)。從而形成了地氣力不同，凈輻射值既可為正，也可為負(fù)。從而形成了地氣系統(tǒng)凈輻射隨季節(jié)、地區(qū)變化而變化的地理分布。其平均狀系統(tǒng)凈輻射隨季節(jié)、地區(qū)變化而變化的地理分布。其

38、平均狀況呈南北向梯度分布。海洋吸收的能量多于陸地而呈現(xiàn)顯著況呈南北向梯度分布。海洋吸收的能量多于陸地而呈現(xiàn)顯著的海陸差異。的海陸差異。如果僅按照局地凈輻射收支狀況來計算地面氣溫，那么在輻射如果僅按照局地凈輻射收支狀況來計算地面氣溫，那么在輻射收支盈余處溫度應(yīng)當(dāng)不斷升高，虧損處則不斷降低。但是長收支盈余處溫度應(yīng)當(dāng)不斷升高，虧損處則不斷降低。但是長期觀測結(jié)果正是，地表各處的溫度變化微小，說明，局地的期觀測結(jié)果正是，地表各處的溫度變化微小，說明，局地的能量盈虧基本上是平衡的。能量盈虧基本上是平衡的。存在高低緯度之間與海陸之間的能量輸送，以便把凈輻射收支存在高低緯度之間與海陸之間的能量輸送，以便把凈輻

39、射收支盈余區(qū)所獲得的能量輸送到虧損區(qū)。盈余區(qū)所獲得的能量輸送到虧損區(qū)。輸送方式：輸送方式：大氣和海洋的流動大氣和海洋的流動驅(qū)動：驅(qū)動：大氣環(huán)流大氣環(huán)流：凈輻射水平差形成的從赤道指向基地的溫度：凈輻射水平差形成的從赤道指向基地的溫度梯度梯度 海洋環(huán)流海洋環(huán)流：大氣風(fēng)場及海水密度分布不均：大氣風(fēng)場及海水密度分布不均意義：地氣系統(tǒng)的輻射平衡是物理氣候和生物地球化學(xué)循環(huán)意義：地氣系統(tǒng)的輻射平衡是物理氣候和生物地球化學(xué)循環(huán)兩大體系中所有過程得以維持的重要條件，也是在所有過程兩大體系中所有過程得以維持的重要條件，也是在所有過程的參與下實現(xiàn)的。的參與下實現(xiàn)的。（二）大氣和海洋的能量交換（二）大氣和海洋的能量

40、交換大氣能量的分布：內(nèi)能（大氣能量的分布：內(nèi)能（7070），位能（），位能（27.127.1），潛熱），潛熱（2.52.5），動能（），動能（0.50.5）能夠釋放出來的內(nèi)能和位能只占其總能量的一小部分。能夠釋放出來的內(nèi)能和位能只占其總能量的一小部分。能被釋放出來的一小部分可以轉(zhuǎn)換成大氣動能的內(nèi)能和位能稱能被釋放出來的一小部分可以轉(zhuǎn)換成大氣動能的內(nèi)能和位能稱為有效位能為有效位能用以驅(qū)動大氣運動的動能不斷從有效位能中得到補充，因而使用以驅(qū)動大氣運動的動能不斷從有效位能中得到補充，因而使大氣環(huán)流得以維持。大氣環(huán)流得以維持。在中緯度地區(qū)，海洋的輸送能力要超過大氣，如北半球中緯度在中緯度地區(qū)，海洋的輸

41、送能力要超過大氣，如北半球中緯度地區(qū)兩支強大的暖洋流（墨西哥晚暖流和黑潮）把大量的熱地區(qū)兩支強大的暖洋流（墨西哥晚暖流和黑潮）把大量的熱量送向高緯度。量送向高緯度。在暖洋流附近，海氣之間存在著強烈的熱量交換。在暖洋流附近，海氣之間存在著強烈的熱量交換。當(dāng)高緯度寒潮南移到暖洋面上空時，海洋把巨大的能量輸送給當(dāng)高緯度寒潮南移到暖洋面上空時，海洋把巨大的能量輸送給大氣，在通過大氣環(huán)流繼續(xù)把能力向高緯度輸送。大氣，在通過大氣環(huán)流繼續(xù)把能力向高緯度輸送。海氣系統(tǒng)的能量交換、輸送，維持或改變著全球氣候和其他海氣系統(tǒng)的能量交換、輸送，維持或改變著全球氣候和其他過程，影響著人類生態(tài)系統(tǒng)的分布格局和生物多樣性。

42、過程，影響著人類生態(tài)系統(tǒng)的分布格局和生物多樣性。（三）大氣和陸地的能量交換（三）大氣和陸地的能量交換大氣中吸收太陽輻射的主要成分有水汽、大氣中吸收太陽輻射的主要成分有水汽、CO2、O2、N2、NOx、CH4、氣溶膠等，而溫室氣體和云則對于地球長波輻射的吸、氣溶膠等，而溫室氣體和云則對于地球長波輻射的吸收起著主要作用。收起著主要作用。大氣中的氣體、氣溶膠和云中的水汽和冰晶都參與了散射過程。大氣中的氣體、氣溶膠和云中的水汽和冰晶都參與了散射過程。陽傘效應(yīng)：云對地氣系統(tǒng)輻射過程的總效應(yīng)應(yīng)是使系統(tǒng)溫度陽傘效應(yīng)：云對地氣系統(tǒng)輻射過程的總效應(yīng)應(yīng)是使系統(tǒng)溫度降低，這種效應(yīng)稱為陽傘效應(yīng)。降低，這種效應(yīng)稱為陽傘

43、效應(yīng)。陸地表面所接受的太陽輻射能無法通過熱傳導(dǎo)方式到達深層土陸地表面所接受的太陽輻射能無法通過熱傳導(dǎo)方式到達深層土壤，因而陸地不可能長期儲存太陽輻射能。白天吸收的太陽壤，因而陸地不可能長期儲存太陽輻射能。白天吸收的太陽輻射能量，夜間便很快以長波形式輻射出去。輻射能量，夜間便很快以長波形式輻射出去。陸地表面的置備和土壤對太陽輻射的反射差別很大。植物葉片陸地表面的置備和土壤對太陽輻射的反射差別很大。植物葉片中的葉綠素對可見光有很強的吸收能力，因此，植被使陸地中的葉綠素對可見光有很強的吸收能力，因此，植被使陸地表面發(fā)射率大小的決定性因素之一。表面發(fā)射率大小的決定性因素之一。一般在森林頂部，陽光反射率

44、為一般在森林頂部，陽光反射率為1420；沙地表面反射率；沙地表面反射率則在則在1828以上；開闊的雪面對陽光的反射率可達以上；開闊的雪面對陽光的反射率可達70,甚至更高。甚至更高。陸地與大氣間的能量交換過程還有感熱和潛熱的輸送。潛熱輸陸地與大氣間的能量交換過程還有感熱和潛熱的輸送。潛熱輸送是通過土壤表面的水分蒸發(fā)和植被生長過程中葉片的蒸騰送是通過土壤表面的水分蒸發(fā)和植被生長過程中葉片的蒸騰作用實現(xiàn)的。作用實現(xiàn)的。植被可使平坦下墊面的粗糙度大大增加。粗糙度增加必然導(dǎo)致植被可使平坦下墊面的粗糙度大大增加。粗糙度增加必然導(dǎo)致空氣的湍流混合能力增強，使地表的感熱、潛熱以及水汽、空氣的湍流混合能力增強，

45、使地表的感熱、潛熱以及水汽、CO2及各種污染物向高層的擴散加速。及各種污染物向高層的擴散加速。風(fēng)平浪靜的海面的粗糙度只有風(fēng)平浪靜的海面的粗糙度只有0.02cm；平緩的沙漠表面只有；平緩的沙漠表面只有0.03cm；5cm高的草地的表面粗糙度則在草地高度高的草地的表面粗糙度則在草地高度12cm；而森林頂部的粗糙度可高達幾米。而森林頂部的粗糙度可高達幾米。二、大氣圈的水分循環(huán)過程二、大氣圈的水分循環(huán)過程（放在水圈的水循環(huán)一節(jié)）（放在水圈的水循環(huán)一節(jié)）三、大氣環(huán)流的平均狀況三、大氣環(huán)流的平均狀況大氣環(huán)流：大范圍的大氣運動狀態(tài)。大氣環(huán)流：大范圍的大氣運動狀態(tài)。一般尺度達一般尺度達n103km，垂直尺度約

46、，垂直尺度約10km以上，時間尺度則在以上，時間尺度則在12天以上。天以上。主要形式：三圈徑向環(huán)流、緯向環(huán)流、對流層內(nèi)的大型平均槽主要形式：三圈徑向環(huán)流、緯向環(huán)流、對流層內(nèi)的大型平均槽脊轉(zhuǎn)化、行星尺度的高空急流與西風(fēng)帶中的大尺度擾動、季脊轉(zhuǎn)化、行星尺度的高空急流與西風(fēng)帶中的大尺度擾動、季風(fēng)環(huán)流與氣旋、反氣旋等風(fēng)環(huán)流與氣旋、反氣旋等影響因素：太陽輻射驅(qū)動、地球自轉(zhuǎn)作用、下墊面性質(zhì)影響以影響因素：太陽輻射驅(qū)動、地球自轉(zhuǎn)作用、下墊面性質(zhì)影響以及地表摩擦作用等。及地表摩擦作用等。熱量輸送和地球上的熱量平衡熱量輸送和地球上的熱量平衡 由赤道向極地的高低由赤道向極地的高低緯之間的熱量傳輸，主緯之間的熱量傳

47、輸，主要依靠全球性的大氣環(huán)要依靠全球性的大氣環(huán)流（顯熱和潛熱）及洋流（顯熱和潛熱）及洋流來實現(xiàn)的，并隨緯度流來實現(xiàn)的，并隨緯度和季節(jié)而異。從緯度看，和季節(jié)而異。從緯度看，全球能量的輸送是從南全球能量的輸送是從南北緯北緯3535o o之間的輻射差額之間的輻射差額正值區(qū)向緯度高于正值區(qū)向緯度高于3535o o的的負(fù)值區(qū)輸送，就平均而負(fù)值區(qū)輸送，就平均而言，輸送量以緯度言，輸送量以緯度4040o o附附近為最大值。近為最大值。水平氣壓梯度力水平氣壓梯度力：在存在著氣壓梯度的地方，空氣分子受到力在存在著氣壓梯度的地方，空氣分子受到力的作用，驅(qū)使著空氣沿著和氣壓梯度相同的方向移動的力，的作用，驅(qū)使著空氣

48、沿著和氣壓梯度相同的方向移動的力，它是促使空氣從靜止到運動的原動力。它是促使空氣從靜止到運動的原動力。地轉(zhuǎn)偏向力（科里奧利力）：地轉(zhuǎn)偏向力（科里奧利力）：由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面運動由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面運動的物體都會發(fā)生運動方向的偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)致地球表面運動物體的物體都會發(fā)生運動方向的偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)致地球表面運動物體方向偏轉(zhuǎn)的力。在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，地表運動的物體，方向偏轉(zhuǎn)的力。在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下，地表運動的物體，在北半球向右偏轉(zhuǎn)，在南半球向左偏轉(zhuǎn)。在北半球向右偏轉(zhuǎn)，在南半球向左偏轉(zhuǎn)。大氣的輻合大氣的輻合：在低壓中心附近，大氣由周圍向中心集中。：在低壓中心附近，大氣由周圍向中心集中。大氣的輻散大氣

49、的輻散：在高壓中心附近，大氣向周圍散開。：在高壓中心附近，大氣向周圍散開。氣旋、反氣旋氣旋、反氣旋：旋轉(zhuǎn)著的向低壓中心輔合的大氣系統(tǒng)叫做氣旋，旋轉(zhuǎn)著的向低壓中心輔合的大氣系統(tǒng)叫做氣旋，旋轉(zhuǎn)著的由高壓中心向外輔散的大氣系統(tǒng)叫做反氣旋。由旋轉(zhuǎn)著的由高壓中心向外輔散的大氣系統(tǒng)叫做反氣旋。由于受地轉(zhuǎn)偏向力的作用，氣旋、反氣旋旋轉(zhuǎn)的方向正好相于受地轉(zhuǎn)偏向力的作用，氣旋、反氣旋旋轉(zhuǎn)的方向正好相反。反。大氣環(huán)流大氣環(huán)流: :在太陽輻射、地球自轉(zhuǎn)、地表面性質(zhì)以及地面摩擦在太陽輻射、地球自轉(zhuǎn)、地表面性質(zhì)以及地面摩擦的共同作用，使得大氣圈內(nèi)的空氣產(chǎn)生了不同規(guī)模的三維運的共同作用，使得大氣圈內(nèi)的空氣產(chǎn)生了不同規(guī)模的

50、三維運動。動。季風(fēng)：季風(fēng)：大范圍地區(qū)，盛行風(fēng)隨季節(jié)變化而發(fā)生有規(guī)律改變的現(xiàn)大范圍地區(qū)，盛行風(fēng)隨季節(jié)變化而發(fā)生有規(guī)律改變的現(xiàn)象。象。局地環(huán)流：局地環(huán)流：海陸風(fēng)：海陸風(fēng)：發(fā)生在沿海地區(qū)的、白天吹海風(fēng)、夜間吹陸風(fēng)、以一發(fā)生在沿海地區(qū)的、白天吹海風(fēng)、夜間吹陸風(fēng)、以一日為周期的周期性風(fēng)系日為周期的周期性風(fēng)系高原季風(fēng)：高原季風(fēng)：高聳挺拔的大高原，由于它與周圍自由大氣的熱力高聳挺拔的大高原，由于它與周圍自由大氣的熱力差異所形成的冬夏相反的盛行風(fēng)系。差異所形成的冬夏相反的盛行風(fēng)系。山谷風(fēng)：山谷風(fēng)：在山區(qū)，白天從谷地吹向山坡、夜間從山坡吹向谷地，在山區(qū)，白天從谷地吹向山坡、夜間從山坡吹向谷地，以一日為周期的周期

51、性風(fēng)系。以一日為周期的周期性風(fēng)系。 焚風(fēng)：焚風(fēng)：山后的空氣溫度比山前同高度上空氣的溫度要高得多，山后的空氣溫度比山前同高度上空氣的溫度要高得多，濕度也小得多，形成了沿著背風(fēng)坡向下吹的既熱且干的風(fēng)濕度也小得多，形成了沿著背風(fēng)坡向下吹的既熱且干的風(fēng)城市熱島：城市熱島：城市的溫度一般高于周圍的郊區(qū)和農(nóng)村。城市的溫度一般高于周圍的郊區(qū)和農(nóng)村。 由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面運由于地球的自轉(zhuǎn)，地球表面運動的物體都會發(fā)生運動方向的偏動的物體都會發(fā)生運動方向的偏轉(zhuǎn)。在北半球運動物體向右偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)。在北半球運動物體向右偏轉(zhuǎn)，在南半球則向左偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)致地球在南半球則向左偏轉(zhuǎn)。導(dǎo)致地球表面運動物體方向偏轉(zhuǎn)的力，叫表面運動物

52、體方向偏轉(zhuǎn)的力，叫做地轉(zhuǎn)偏向力，又叫做科里奧利做地轉(zhuǎn)偏向力，又叫做科里奧利力。地轉(zhuǎn)偏向力具有以下幾個特力。地轉(zhuǎn)偏向力具有以下幾個特點：（點：（1 1）這個力只改變物體的）這個力只改變物體的運動方向，不改變物體的運動速運動方向，不改變物體的運動速度；（度；（2 2）這個力的作用方向總）這個力的作用方向總是與物體的運動方向垂直；（是與物體的運動方向垂直；（3 3）這個力的大小與物體運動的線速這個力的大小與物體運動的線速度成正比；（度成正比；（4 4）這個力的大小）這個力的大小與緯度的正弦成正比，在赤道處與緯度的正弦成正比，在赤道處為零，向兩極地區(qū)逐步增大為零，向兩極地區(qū)逐步增大現(xiàn)在地球上的大氣環(huán)流

53、圖（三圈環(huán)流）現(xiàn)在地球上的大氣環(huán)流圖（三圈環(huán)流） 然而然而, ,空氣一空氣一旦開始運動旦開始運動, ,地轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)偏向力就隨之發(fā)生偏向力就隨之發(fā)生作用作用. .正是由于地正是由于地轉(zhuǎn)偏向力的存在轉(zhuǎn)偏向力的存在, ,就不可能存在一個就不可能存在一個單一的閉合的熱力單一的閉合的熱力環(huán)流環(huán)流, ,而在全球近而在全球近地面氣層形成了赤地面氣層形成了赤道低壓帶、副熱帶道低壓帶、副熱帶高壓帶、副極地低高壓帶、副極地低壓帶、極地高壓帶。壓帶、極地高壓帶。北半球夏季（北半球夏季（7 7月）近地面大氣環(huán)流狀況月）近地面大氣環(huán)流狀況北半球夏季（北半球夏季（7 7月）月） 大范圍區(qū)域大范圍區(qū)域盛行風(fēng)隨季節(jié)盛行風(fēng)隨季節(jié)變

54、化而發(fā)生有變化而發(fā)生有規(guī)律改變的現(xiàn)規(guī)律改變的現(xiàn)象，稱為季風(fēng)。象，稱為季風(fēng)。季風(fēng)的形成與季風(fēng)的形成與多種因素有關(guān)，多種因素有關(guān)，最主要的是由最主要的是由于海陸間熱力于海陸間熱力性質(zhì)的差異造性質(zhì)的差異造成的，其次是成的，其次是由于行星風(fēng)系由于行星風(fēng)系的季節(jié)移動而的季節(jié)移動而形成的。形成的。北半球冬季（北半球冬季（1 1月）近地面大氣環(huán)流狀況月）近地面大氣環(huán)流狀況海陸風(fēng)環(huán)流海陸風(fēng)環(huán)流 海陸風(fēng)是指發(fā)生在沿海地區(qū)的、白天吹海風(fēng)、夜間吹陸海陸風(fēng)是指發(fā)生在沿海地區(qū)的、白天吹海風(fēng)、夜間吹陸風(fēng)、以一日為周期的周期性風(fēng)系。它也是由于海陸的熱力性風(fēng)、以一日為周期的周期性風(fēng)系。它也是由于海陸的熱力性質(zhì)的差異引起的，但

55、影響的范圍僅限于沿海地區(qū)。在沿海地質(zhì)的差異引起的，但影響的范圍僅限于沿海地區(qū)。在沿海地區(qū)，白天，陸地增溫快，陸面氣溫高于海面，近地面空氣上區(qū)，白天，陸地增溫快，陸面氣溫高于海面，近地面空氣上升形成低壓，氣流從海洋流向陸地，形成海風(fēng)；夜間相反，升形成低壓，氣流從海洋流向陸地，形成海風(fēng)；夜間相反，陸地降溫快，陸面氣溫低于海面，形成陸風(fēng)。陸地降溫快，陸面氣溫低于海面，形成陸風(fēng)。 海陸風(fēng)對沿海地區(qū)的天氣和氣候有著明顯的影響：白天，海陸風(fēng)對沿海地區(qū)的天氣和氣候有著明顯的影響：白天，海風(fēng)攜帶著海洋水汽輸向大陸沿岸，使沿海地區(qū)多霧多低云，海風(fēng)攜帶著海洋水汽輸向大陸沿岸，使沿海地區(qū)多霧多低云，降水量增多，同時

56、還調(diào)節(jié)了沿海地區(qū)的溫度，使夏季不致過降水量增多，同時還調(diào)節(jié)了沿海地區(qū)的溫度，使夏季不致過于炎熱，冬季不過于寒冷。于炎熱，冬季不過于寒冷。海風(fēng)海風(fēng)陸風(fēng)陸風(fēng)青藏高原與平均經(jīng)向環(huán)流青藏高原與平均經(jīng)向環(huán)流 高聳挺拔的大高原，由于它高聳挺拔的大高原，由于它與周圍自由大氣的熱力差異所形與周圍自由大氣的熱力差異所形成的冬夏相反的盛行風(fēng)系，成的冬夏相反的盛行風(fēng)系，稱為稱為高原季風(fēng)高原季風(fēng)。以青藏高原季風(fēng)最為。以青藏高原季風(fēng)最為典型。冬季高原面上出現(xiàn)冷高壓，典型。冬季高原面上出現(xiàn)冷高壓，氣流從高原向四周流動；夏季高氣流從高原向四周流動；夏季高原面上出現(xiàn)熱低壓，氣流從四周原面上出現(xiàn)熱低壓，氣流從四周流向高原。高原

57、季風(fēng)對環(huán)流和氣流向高原。高原季風(fēng)對環(huán)流和氣候的影響很大，尤其在東亞和南候的影響很大，尤其在東亞和南亞季風(fēng)區(qū)。同時，在冬夏不同的亞季風(fēng)區(qū)。同時，在冬夏不同的季節(jié)，高原季風(fēng)環(huán)流的方向與東季節(jié)，高原季風(fēng)環(huán)流的方向與東亞地區(qū)因海陸熱力性質(zhì)差異所形亞地區(qū)因海陸熱力性質(zhì)差異所形成的季風(fēng)的方向完全一致，兩者成的季風(fēng)的方向完全一致，兩者疊加起來，使得東亞地區(qū)的季風(fēng)疊加起來，使得東亞地區(qū)的季風(fēng)（尤其冬季風(fēng)）勢力特別強盛，（尤其冬季風(fēng)）勢力特別強盛，厚度特別大。厚度特別大。山谷風(fēng)山谷風(fēng)(b）山風(fēng)（a）谷風(fēng) 在山區(qū)，白天從谷地吹向山坡、夜間從山坡吹向谷在山區(qū)，白天從谷地吹向山坡、夜間從山坡吹向谷地，以一日為周期的周

58、期性風(fēng)系，稱為山谷風(fēng)（見下地，以一日為周期的周期性風(fēng)系，稱為山谷風(fēng)（見下圖）。白天，因為山坡上的空氣比同高度的自由大氣增圖）。白天，因為山坡上的空氣比同高度的自由大氣增溫強烈，空氣從谷地沿坡向上爬升，形成谷風(fēng)；夜間由溫強烈，空氣從谷地沿坡向上爬升，形成谷風(fēng)；夜間由于山坡輻射冷卻，冷空氣沿坡下滑，從山坡流入谷地，于山坡輻射冷卻，冷空氣沿坡下滑，從山坡流入谷地，形成山風(fēng)。形成山風(fēng)。焚焚 風(fēng)風(fēng) 當(dāng)流經(jīng)山地的濕潤氣流受到當(dāng)流經(jīng)山地的濕潤氣流受到山地阻擋時，被迫沿坡絕熱爬山地阻擋時，被迫沿坡絕熱爬升，這時按照干絕熱遞減率降升，這時按照干絕熱遞減率降溫。當(dāng)達到水汽凝結(jié)高度時，溫。當(dāng)達到水汽凝結(jié)高度時，形成

59、云，此后按照濕絕熱遞減形成云，此后按照濕絕熱遞減率降溫，逐漸形成降水，空氣率降溫，逐漸形成降水，空氣繼續(xù)沿坡上升，降水也不斷發(fā)繼續(xù)沿坡上升，降水也不斷發(fā)生。當(dāng)越過山頂以后，空氣沿生。當(dāng)越過山頂以后，空氣沿坡下沉增溫，水汽含量大為減坡下沉增溫，水汽含量大為減少，按照干絕熱遞減率下沉壓少，按照干絕熱遞減率下沉壓縮升溫。由于干絕熱溫度變化縮升溫。由于干絕熱溫度變化率比濕絕熱溫度變化率大。過率比濕絕熱溫度變化率大。過山后的空氣溫度比山前同高度山后的空氣溫度比山前同高度上空氣的溫度要高得多，濕度上空氣的溫度要高得多，濕度也小得多，形成了沿著背風(fēng)坡也小得多，形成了沿著背風(fēng)坡向下吹的既熱且干的風(fēng)，稱為向下吹

60、的既熱且干的風(fēng)，稱為焚風(fēng)。焚風(fēng)?！俺鞘袩釐u城市熱島” 城市人口集中，工業(yè)發(fā)達，居民生活、工業(yè)生產(chǎn)及交通城市人口集中，工業(yè)發(fā)達，居民生活、工業(yè)生產(chǎn)及交通工具每天釋放出大量的人為熱，導(dǎo)致城市熱力過程的總效應(yīng)工具每天釋放出大量的人為熱，導(dǎo)致城市熱力過程的總效應(yīng)為：城市的溫度一般高于周圍的郊區(qū)和農(nóng)村，城市尤如一個為：城市的溫度一般高于周圍的郊區(qū)和農(nóng)村，城市尤如一個溫暖的島嶼，稱為溫暖的島嶼，稱為“城市熱島城市熱島”。這主要是城市上空通過湍。這主要是城市上空通過湍流擴散從暖的建筑物得到潛熱，并且吸收城市表面和污染層流擴散從暖的建筑物得到潛熱，并且吸收城市表面和污染層放出的長波輻射的結(jié)果。由于熱島效應(yīng)的存