現(xiàn)代自然地理學多媒體3課件

大氣圈第五章大氣圈與氣候分異規(guī)律第一節(jié)大氣圈的組成與結(jié)構(gòu)第二節(jié)

大氣運動第三節(jié)物質(zhì)輸移第四節(jié)能量傳輸?shù)谖骞?jié)氣候分異規(guī)律第六節(jié)大氣與人類大氣圈的組成與結(jié)構(gòu)大氣圈的組成:地球表面的大氣主要由氮（N2）、氧（O2）、氬（Ar）等氣體組成。大氣圈的結(jié)構(gòu)：整個大氣分為對流層、平流層以及高空的中間層、暖層和散逸層：對流層大氣的最底層，它的底界是地面。對流層有三個主要特征：氣溫隨高度升高而降低；空氣的對流運動顯著；天氣現(xiàn)象復雜多變。平流層從對流層頂以上到50～55km高度為平流層。中間層自平流層頂?shù)?0～85km左右為中間層。暖層自中間層頂?shù)?00km高空為暖層，又稱熱層。散逸層暖層以上的最高層大氣稱為散逸層，又稱外層。

第五章大氣的組成成分氮（N2）氧（O2）氬（Ar）二氧化碳CO2）氖（Ne）氦（He）氪（Kr）氡（Rn）氙（Xe）甲烷（CH4）一氧化二氮（O2）成分臭氧（O3）體積混合比體積混合比0.209470.000351.82X10-60.009340.780830.5X10-65.2X10-61.1X10-61.7X10-60.1X10-60.3X10-6(10～50)X10-8表大氣的組成地球大氣主要是由氮和氧等組成。目前，人們關(guān)心最多的含量較少、壽命較短的微量和痕量成分，如二氧化碳、臭氧、水汽及氣溶膠等。這是因為盡管他們的濃度很低，但他們在大氣中的濃度均有較大的時空變化，對地氣系統(tǒng)熱量的收支、大氣溫度的垂直結(jié)構(gòu)及人類有著明顯的影響。第五章大氣的主要氣體成分、含量及分子量分子量主要氣體成分空氣中的含量/按體積％平均滯留期/年氮（N2）氧（O2）氬（Ar）二氧化碳（CO2）臭氧（O3）甲烷（CH4）水汽（H2O）78.0820.950.930.03（可變）0.000001（可變）0.000165可變10610410915？710天28.0232.0039.9444.0048.0016.0418

地球大氣是多種氣體的混合物。主要是由氮和氧組成，他們共占大氣體積的99%，其中，氮占大氣體積的78%，氧占21%。此外還有氫、二氧化碳、臭氧、水汽和固體雜質(zhì)等，他們的氣體含量極少，其總和約占大氣體積的1%。表大氣氣體的主要成分及含量第五章大氣臭氧濃度隨高度的變化（引自《大氣科學辭典）臭氧的濃度隨高度的分布，具有不連續(xù)或突變現(xiàn)象。大氣中O3主要存在于10～50km的大氣層中，絕大部分集中在平流層，對流層只占了10%左右。近地面層臭氧含量少，從10km高度開始增加，到20～30km高度濃度達到最大值，稱為“臭氧層”，再往上逐漸減少，到50Km以上就極少了。這是由于不同高度上O3的形成條件不同造成的。

據(jù)觀測，大氣中CH4的增加將引起對流層O2的增加，而N2O和CFCs的增加將引起平流層O3的減少。第五章大氣臭氧的季節(jié)變化和緯度分布（引自《大氣科學辭典》）

大氣臭氧的分布隨緯度和季節(jié)的不同而不同：對緯度而言，臭氧總量的極小值在赤道附近，極大值在南北緯60o附近；就季節(jié)而言，春季出現(xiàn)極大值，秋季出現(xiàn)極小值。第五章大氣的運動水平氣壓梯度力：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，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）：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，在北半球向右偏轉(zhuǎn)，在南半球向左偏轉(zhuǎn)。大氣的輻合：在低壓中心附近，大氣由周圍向中心集中。大氣的輻散：在高壓中心附近，大氣向周圍散開。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)的方向正好相反。第五章科里奧利力與地面運動物體方向的偏轉(zhuǎn)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)。在北半球運動物體向右偏轉(zhuǎn)，在南半球則向左偏轉(zhuǎn)。導致地球表面運動物體方向偏轉(zhuǎn)的力，叫做地轉(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點：（1）這個力只改變物體的運動方向，不改變物體的運動速度；（2）這個力的作用方向總是與物體的運動方向垂直；（3）這個力的大小與物體運動的線速度成正比；（4）這個力的大小與緯度的正弦成正比，在赤道處為零，向兩極地區(qū)逐步增大第五章氣流的輻散和輻合、氣旋和反氣旋的相互關(guān)系

（據(jù)Strahler改繪）輻散、反氣旋輻合、氣旋輻散、反氣旋輻合、氣旋對流層頂近地面大氣的輻合、輻散與氣旋、反氣旋的關(guān)系及其在空間的聯(lián)系如圖所示：氣旋對應于大氣輻合，反氣旋對應于大氣輻散；地面輻合則高空輻散，高空輻合則地面輻散。第五章單圈環(huán)流在太陽輻射的直接加熱作用下，地球高低緯度之間形成了從赤道向兩極的溫度梯度，結(jié)果使低緯赤道地區(qū)的大氣不斷增溫而膨脹上升；而極地大氣因不斷冷卻而收縮下沉。為保持靜力平衡，上層大氣必然出現(xiàn)向極地的氣壓梯度，氣流由赤道流向極地；低層則出現(xiàn)指向赤道的氣壓梯度，氣流由極地流向赤道。假設(shè)地球表面性質(zhì)均一且地球不自轉(zhuǎn)，那么，在赤道和極地之間就形成了一個單一的閉合的直接熱力環(huán)流圈。第五章現(xiàn)在地球上的大氣環(huán)流圖（三圈環(huán)流）然而,空氣一旦開始運動,地轉(zhuǎn)偏向力就隨之發(fā)生作用.正是由于地轉(zhuǎn)偏向力的存在,就不可能存在一個單一的閉合的熱力環(huán)流,而在全球近地面氣層形成了赤道低壓帶、副熱帶高壓帶、副極地低壓帶、極地高壓帶。第五章北半球夏季（7月）近地面大氣環(huán)流狀況北半球夏季（7月）大范圍區(qū)域盛行風隨季節(jié)變化而發(fā)生有規(guī)律改變的現(xiàn)象，稱為季風。季風的形成與多種因素有關(guān)，最主要的是由于海陸間熱力性質(zhì)的差異造成的，其次是由于行星風系的季節(jié)移動而形成的。第五章北半球冬季（1月）近地面大氣環(huán)流狀況第五章青藏高原與平均經(jīng)向環(huán)流（Molnar，1993）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系，稱為高原季風。以青藏高原季風最為典型。冬季高原面上出現(xiàn)冷高壓，氣流從高原向四周流動；夏季高原面上出現(xiàn)熱低壓，氣流從四周流向高原。高原季風對環(huán)流和氣候的影響很大，尤其在東亞和南亞季風區(qū)。同時，在冬夏不同的季節(jié)，高原季風環(huán)流的方向與東亞地區(qū)因海陸熱力性質(zhì)差異所形成的季風的方向完全一致，兩者疊加起來，使得東亞地區(qū)的季風（尤其冬季風）勢力特別強盛，厚度特別大。第五章山谷風(b）山風（a）谷風在山區(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性風系，稱為山谷風（見下圖）。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；夜間由于山坡輻射冷卻，冷空氣沿坡下滑，從山坡流入谷地，形成山風。第五章“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)及交通工具每天釋放出大量的人為熱，導致城市熱力過程的總效應為：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“城市熱島”。這主要是城市上空通過亂流擴散從暖的建筑物得到顯熱，并且吸收城市表面和污染層放出的長波輻射的結(jié)果。由于熱島效應的存在，城市的年平均溫度要比郊區(qū)高0.5～1℃。第五章物質(zhì)輸移水汽的輸移：垂直傳輸；水平傳輸（高低緯間輸送；海陸間輸送）。氣溶膠的輸移：源地附近濃度大，逐漸向四周及上空擴散輸移。

二氧化碳的輸移：CO2從源區(qū)向四周及上層大氣擴散輸移。第五章熱量輸送和地球上的熱量平衡（Strahler）

由赤道向極地的高低緯之間的熱量傳輸，主要依靠全球性的大氣環(huán)流（顯熱和潛熱）及洋流來實現(xiàn)的，并隨緯度和季節(jié)而異。從緯度看，全球能量的輸送是從南北緯35o之間的輻射差額正值區(qū)向緯度高于35o的負值區(qū)輸送，就平均而言，輸送量以緯度40o附近為最大值。第五章氣候分異規(guī)律氣溫分異：氣溫的分布主要受緯度、海陸、地形、海拔高度等因素的制約，其中緯度因素決定了氣溫的緯度地帶性分異，而海陸、地形及海拔高度則成為氣溫非地帶性分異的因素。

濕度和降水的分異：海洋上空水汽充沛，濕度大，而陸地上空相對缺乏，濕度較小。沿海地區(qū)，隨著向陸地內(nèi)部的逐漸過渡，濕度也逐漸減小。

氣候分異:

緯度地帶性：氣候形成的主導因素是太陽輻射在地表的加熱不均，以及由此產(chǎn)生的全球氣壓帶、風帶的分布及季節(jié)移動，導致氣候類型普遍具有沿緯度更替的趨向。

濕度分帶性：由于海陸分布的不同，引起了海陸間氣溫、氣壓、風向、降水等氣候要素隨季節(jié)的變化，使得同一緯度帶內(nèi)產(chǎn)生了海洋性氣候和大陸性氣候的分異：

垂直帶性：高大山體本身在不同高度上，氣溫和降水組合不同，形成不同的水熱特征，導致山地氣候呈垂直方向的變化。第五章世界1月海平面氣溫（攝氏度）的分布第五章全球平均降水量分布（Moller,1951）第五章全球平均降水量分布（Moller,1951）第五章海洋性氣候與大陸性氣候的比較第五章長白山北坡的垂直氣候帶和自然帶

高聳龐大的山地對氣候的影響有兩方面：一方面，高大的山地阻礙了氣流的運動，成為氣流運動的屏障，出現(xiàn)一山之隔氣候迥異的情況，在一定程度上破壞了山地周圍地區(qū)氣候的緯度地帶性；另一方面，高大山體本