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文檔簡介
大氣科學導論第二章大氣的基本知識第一頁,共八十六頁,2022年,8月28日課程內容第一章概述第二章大氣的基本知識第三章關于大氣運動的基本規(guī)律第四章氣旋與反氣旋第五章關于氣團和鋒的介紹第六章關于天氣預報的基本方法和技術第七章海氣相互作用的產物——厄爾尼諾第八章氣候變化第二頁,共八十六頁,2022年,8月28日地球大氣的演化地球自從它形成以來,大約46億年。其大氣的演變可分為三個階段:原生大氣,次生大氣、現代大氣。原始大氣的形成和星系的形成過程密切相關。原始大氣出現約46億年,比原始人類出現(幾百萬年)早3個數量級,比人類有文字記載的歷史(數千年)早6個數量級。因此只能在現有的科學知識加上推理來研究大氣演變??茖W家們從不同的角度提出了不同大氣演化模式。第三頁,共八十六頁,2022年,8月28日原生大氣原生大氣的成分是以氫和少量的氦為主。但原生大氣存在不太久(大約數千萬年)。當太陽作為年青恒星經歷噴發(fā)大量物質流的階段,強大的太陽風把原始大氣從地球上吹走,刮向茫茫太空。第四頁,共八十六頁,2022年,8月28日次生大氣次生大氣主要來自地球內部,由火山噴發(fā)產生。按現代火山噴發(fā)的成分,主要是水汽(79%)、二氧化碳(12%)、甲烷,還有一些氨和硫的化合物。次生大氣中沒有氧,即使有也不能保留。因為當時地面溫度很高,地殼中有很多鐵,氧將很快和鐵反應形成氧化鐵。第五頁,共八十六頁,2022年,8月28日現代大氣現代大氣的主要成份是N2、O2、H2O、CO2,O3等。其中,自由氧的出現是現代大氣形成的重要標志。氧的出現與生命的出現和演化有著重要關系。因此,氧氣的起源成為人們最為關心的問題。第六頁,共八十六頁,2022年,8月28日氧的起源早期的大氣中沒有氧分子,氧元素存在于H2O和CO2中。氧可以通過兩種可能機制而產生:一是通過光解反應從H2O和CO2分解而來;另一種是生物的光合作用。第七頁,共八十六頁,2022年,8月28日第二章大氣科學的基本知識第一節(jié)大氣的組成第二節(jié)大氣的基本物理性質第三節(jié)大氣的垂直結構第八頁,共八十六頁,2022年,8月28日第一節(jié)大氣的組成
干潔大氣(即干空氣)CleanAir
水汽Moisture
懸浮在大氣中的固液態(tài)雜質Impurity
地球大氣由三個部分組成:第九頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣的成份主要是氮(N2,占78%),氧(O2,占21%)。還有少量的H2O,CO2,O3,CH4,N2O以及惰性氣體Ar,He,Ke,…..如果只考慮大氣中數量最多的氣體,N2,O2,那么這二種成分的比值一直到80公里還是不變的,稱為均勻混合層。大氣中變化最大的氣體是H2O和O3。大氣的成分第十頁,共八十六頁,2022年,8月28日低層大氣的主要成分第十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日一干潔大氣干潔大氣的定義:除去水汽及其他懸浮在大氣中的固、液體質粒以外的整個混合氣體。干潔大氣的成分變化:0~90km:主要成分和含量比例基本保持不變。
90km以上:氮稍有減少,氧稍有增多,氬和二氧化碳明顯減少,其中氧分子和氮分子開始離解。第十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日
各種成分介紹:
氮氣(N2):
存在方式:以蛋白質的形式存在于有機體中。
作用:是有機體的基本組成部分,也是合成氮肥的基本原料。
氧氣(O2):
是人類和動植物維持生命活動的極為重要的氣體;積極參加大氣中的許多化學過程;對有機物質的燃燒、腐敗和分解起著重要的作用。
第十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日
臭氧(O3):
時空變化:
時間變化:最大值出現在春季,最小值出現在夏季。
空間變化:水平:由赤道向兩極增加。垂直:
55~60km,含量極少。
20~25km,達最大值,形成臭氧層;
12~15km以上,含量增加特別顯著;從10km向上,逐漸增加;近地面,含量很少;第十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣中的可變化成分——O3主要存在于大氣平流層,可以吸收太陽的紫外輻射,對地面生命有保護作用。對流層臭氧對人體有害。平流層臭氧的形成是太陽紫外輻射造成的氧分子分解成氧原子,氧原子與氧分子反應生成臭氧。第十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日
這幅圖顯示的是臭氧洞。1986年,南極的臭氧量僅是30年前的一半。1988年,曾發(fā)現北半球上空臭氧層已比20年前要薄3%。這種變化足以使皮膚癌的病例增加。第十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日臭氧能夠吸收紫外線,減少生物直接遭受紫外線的照射,陸地上的生物便能在此一保護傘下,順利的生長與繁殖。臭氧的作用:
對紫外線有著極其重要的調控制作用。
對高層大氣有明顯的增溫作用。第十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日
二氧化碳(CO2):來源:生物的呼吸、化石燃料的燃燒、有機物質的燃燒和分解、火山噴發(fā)作用等。時空變化:時間變化:a)白天、晴天、夏季時的濃度小于黑夜、陰天、冬季。b)工業(yè)革命前小于工業(yè)革命后??臻g變化:水平:城市大于農村垂直:0~20km,含量最高;
20km以上,含量顯著減少。第十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣中的可變化成分——CO2占大氣總質量的0.037%。通過動植物呼吸,有機物腐朽分解、火山噴發(fā)、化石燃料燃燒進入大氣。它的消耗是植物光合作用以及與地表的巖石發(fā)生化學反應。CaSiO3+CO2
CaCO3+SiO2;CO2+H2O+ν<CH2O+O2在大氣中的停留時間大約是15year。第十九頁,共八十六頁,2022年,8月28日CO2的作用:
綠色植物進行光合作用不可缺少的原料。
強烈吸收長波輻射(地面輻射、大氣輻射),使地面保持較高的溫度,產生“溫室效應”。溫室效應模式圖Greenhouseeffect第二十頁,共八十六頁,2022年,8月28日二、水汽Moisture
來源:
主要來自江、河、湖、海、潮濕陸面的水分蒸發(fā)以及植物表面的蒸騰。第二十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣中的可變化成分——水汽
占大氣總質量的0.25%,濃度隨高度迅速減少,主要存在于近地面3公里以下的層次,水汽在大氣中的平均停留時間為10天。第二十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日水汽在大氣中的平均停留時間如上圖所示,大氣中的水量是13個單位,每年全球的降水量是423個單位。第二十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日
時間:夏季多于冬季
空間:一般低緯多于高緯,下層多于上層。
時空變化:在天氣氣候變化中扮演了重要角色。能強烈吸收地面放射的長波輻射并向地面和周圍大氣放出長波輻射,對大氣起著“溫室效應”。
作用:水汽第二十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日在大氣中懸浮著的各種固體和液體微粒(包括氣溶膠粒子和大氣污染物質兩大部分)。三、大氣中的雜質Impurity
氣溶膠粒子:Aerosol
定義:大氣中沉降速率極小、尺度在10-4μm到100μm之間的固態(tài)和液態(tài)微粒。
分類:液體質粒、固體質粒
固體質粒的來源:有機質數量較少,大多為植物花粉、微生物和細菌等;無機質數量較多,主要來源于:塵粒、煙粒、海洋中浪花飛濺的鹽粒,流星飛逝后留下的灰燼,火山塵埃等。第二十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日顯微鏡下的氣溶膠顆粒圖像第二十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣中的可變化成分——氣溶膠液態(tài)或固態(tài)微粒在空氣中的懸浮體系。它們能作為水滴和冰晶的凝結核,太陽輻射的吸收體和散射體,并參與各種化學循環(huán),是大氣的重要組成部分。其來源包括:
1.被風揚起的細沙和微塵;2.海水濺沫蒸發(fā)而成的顆粒;3.火山噴發(fā);4.森林或其它生物體燃燒的煙塵;5.人類燃燒礦物燃料排放的煙塵;6.礦物燃料燃燒過程中排放的SO2在大氣中氧化后形成的硫酸鹽粒子;7.燃燒石油和天然氣等排放的NOx,CO,CH等在大氣中經過光化學反應形成的硝酸鹽粒子;8.其它大氣化學過程形成的氣溶膠粒子氣溶膠散射降低太陽輻射,導致地面變冷第二十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日吸收太陽輻射,使空氣溫度增高,但也削弱了到達地面的太陽輻射;緩沖地面輻射冷卻,部分補償地面因長波有效輻射而失去的熱量;降低大氣透明度,影響大氣能見度;充當水汽凝結核,對云、霧及降水的形成有重要意義。氣溶膠的作用第二十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日
大氣中的污染物質:Pollutant
定義:
由于人類活動或自然過程,使局部、甚至全球范圍的大氣成分發(fā)生對生物界有害的變化。
分布:
空間垂直:主要集中在3km以下的低層大氣中。水平:城市多,農村少;陸地多,海洋少;
時間:冬季多,夏季少;清晨和夜間多,午后少。第二十九頁,共八十六頁,2022年,8月28日
火山爆發(fā)、風吹揚沙和沙塵暴、雷擊森林失火等。
來源:
自然過程形成
人為過程造成
工業(yè)和交通上煤炭、石油、天然氣的使用,農業(yè)上化肥、農藥的噴施,生活上制冷采暖的排放與泄漏等。第三十頁,共八十六頁,2022年,8月28日
二次污染物:
分類:
一次污染物:直接從污染源排出來的物質。
進入大氣的一次污染物互相作用或與大氣正常組分發(fā)生化學反應,以及在太陽輻射線的參與下引起光化學反應而產生的新的污染物。第三十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日32
危害第三十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣成分的性質第三十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日人類活動對大氣成分的影響從上面的討論我們可以看到,地球大氣勢在不斷演變的。工業(yè)革命(1860年)之前的演變可以認為是自然變化。工業(yè)革命之后,人類對大氣或環(huán)境的改變影響在加大,而且,這種影響是達到了無法忽略的程度。第三十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日人類活動對以下大氣成分的改變影響顯著化石燃料和生物體的燃燒導致大氣中CO2含量升高,煤的燃燒導致SO2含量升高。汽車等的大量使用導致大氣中廢氣增加和氣溶膠含量增加。人工固氮導致大氣中氮的減少。人工制造的制冷劑CFCs的泄漏導致大氣中CFCs含量增加,CFCs在大氣平流層分解后產生的氯造成平流層O3減少。CO2等溫室氣體的增加導致氣候變暖,溫度升高后大氣中水汽含量增加。第三十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日CO2含量的增加第三十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日甲烷(CH4)的增加第三十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日最近1000年的溫度變化
(最近150年溫度升高很快)第三十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日最近130年的溫度變化
(最近30年溫度升高很快)第三十九頁,共八十六頁,2022年,8月28日自上個世紀70年代末,平流層臭氧急劇減少第四十頁,共八十六頁,2022年,8月28日右圖:南極臭氧洞在加強
左圖:在2000年臭氧洞的面積是有記錄以來最大的一次,已經延伸到了南美大陸第四十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日第二節(jié)大氣的基本物理性質在氣象學上,大氣的物理性狀主要以氣象要素和空氣狀態(tài)方程來表征。一、主要氣象要素氣象要素是指表示大氣屬性和大氣現象的物理量,如氣溫、氣壓、濕度、風向、風速、云量、降水量、能見度等等。第四十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日氣溫氣壓濕度降水風云量能見度主要氣象要素第四十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日1、定義:表示大氣冷熱程度的物理量,反映一定條件下空氣分子平均動能大小。通常指距地面1.5m高處百葉箱中的空氣溫度。2、單位:攝氏度(℃)溫標;絕對溫標,以K表示;華氏溫標:℉,水的沸點為212℉3、單位換算:一、氣溫(Temperature)第四十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日百葉箱的設置條件:1.全為白色2.四周全為百葉
3.離地面1.5m4.窗扇向北(因為太陽東升西落,以避免開窗時溫度計受到陽光直接照射,使得溫度計的讀數失真)第四十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日1、定義:單位面積上所承受到的整個空氣柱的質量——大氣的壓強。實質:氣壓的大小決定于整個空氣柱質量的多少。2、標準大氣壓:在緯度為45的海平面上,溫度為0℃時,所測得的水銀柱高高為760mm的大氣壓強,為一個標準大氣壓(1atm=1013.25Pa)。3、單位:1Pa=1N/m2,mb—毫巴,Pa—帕斯卡1mb=100Pa=1hPa(百帕);1atm=101325Pa=1013.25mb=760mmHg二、氣壓(Pressure)水銀氣壓計第四十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日氣壓的垂直分布由于大氣層的厚度隨高度的增高而變薄,空氣密度也隨高度增高而迅速減小,所以,氣壓隨高度增高而急劇減小。第四十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日1、定義:表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。意義:大氣濕度狀況直接影響了云、霧、降水等天氣現象的形成。三、濕度(Humidity)水汽壓(e)及飽和水汽壓(E)相對溫度(f)飽和差(d)比濕(q)水汽混合比(γ)露點(Td)濕度表示方法第四十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日水汽壓(e):水汽和其它氣體一樣也有壓力,大氣中水汽產生的那一部分壓力。水汽含量,水汽壓e。單位:hPa水汽壓及飽和水汽壓飽和水汽壓(E):溫度一定,單位體積空氣中的水汽含量是有一定限度,空氣達到此限度時為飽和濕空氣,飽和濕空氣中的水汽所產生的那部分壓力,即最大水汽壓。第四十九頁,共八十六頁,2022年,8月28日飽和水汽壓(E)saturationvapourpressure反映空氣的最大水汽容納能力飽和水汽壓取決于溫度(馬格奴斯半經驗公式)定義:飽和濕空氣中水汽的分壓強。影響因子:
溫度TE第五十頁,共八十六頁,2022年,8月28日飽和差飽和差(d):在一定溫度下,飽和水汽壓(E)與實際空氣水汽壓(e)之差稱飽和差(d)。即:d=E-e意義:飽和差(d)表示實際空氣距離飽和的程度。d越大,越不飽和;d=0,空氣達飽和狀態(tài);d>0,說明不飽和;d<0,過飽和。第五十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日
飽和差(d
)saturationdeficit定義:同一溫度下飽和水汽壓與實際水汽壓之差。d=E-e,反映空氣的潮濕程度。影響因子:溫度不變,E不變:水汽含量
e
d水汽含量不變,e不變:溫度
E
d溫度、水汽含量第五十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日相對濕度相對濕度(f):表示空氣中的實有水汽壓(e)與同溫度下飽和水氣壓(E)的百分比。即:f=e/E
100%意義:相對濕度(f)直接反映了空氣距離飽和的程度。f越大,越接近飽和,當達到f=100%時,空氣就達飽和狀態(tài),此時水汽就要開始凝結。第五十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日
相對濕度(f)relativehumidity定義:空氣的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓的百分比值。含義:反映空氣的潮濕程度溫度不變,E不變:水汽含量,e,
f水汽含量不變,e不變:溫度,
E,
f第五十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日比濕和水汽混合比比濕(q):在一團濕空氣中,水汽的質量與該團空氣總質量(水汽質量加上干空氣質量)的比值,稱比濕。即:q=m水/(m干+m水),其單位是g/g。水汽混合比(S):相對濕一團濕空氣中,水汽質量與干空氣質量的比值稱水汽混合比。S=m水/m干,其單位是g/g。第五十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日
比濕(q)、混合比(S)、絕對濕度(a)比濕(Specifichumidity,q):濕空氣中水汽的質量與濕空氣總質量的比值?;旌媳?Mixingratio,S):濕空氣中水汽的質量與濕空氣中干空氣質量的比值。絕對濕度(水汽密度,Absolutehumidity,a):單位體積濕空氣中水汽的質量。第五十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日露點露點(Td):在空氣中水汽含量不變,氣壓一定下,使空氣冷卻達到飽和時的溫度,稱為露點溫度,簡稱露點。含義:氣壓一定時,露點的高低只與空氣中的水汽含量有關,水汽含量越多,露點越高,所以露點也是反映空氣中水汽含量多少的物理量。在實際大氣中,空氣常處于不飽和狀態(tài),此時露點要比氣溫低,即露點溫度差(Td-T)<0。當Td=T時,空氣飽和;當Td-T<0時,空氣不飽和;當Td-T≥0,空氣過飽和。第五十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日
露點溫度(
Td)
dew-pointtemperature定義:對于含有水汽的濕空氣,在不改變氣壓和水汽含量的情況下,降低溫度而使空氣達到飽和狀態(tài)時的溫度。EeTTTdeE(T,e)反映空氣中水汽含量的多少,水汽含量露點溫度Td第五十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日上述各種表示濕度的物理量:水汽壓、比濕、水汽混合比、露點基本上表示空氣中水汽含量的多寡。而相對濕度、飽和差、溫度露點差則表示空氣距離飽和的程度。
各種表示濕度的物理量小結第五十九頁,共八十六頁,2022年,8月28日四、降水(Precipitation)含義:降水是指從天空降落到地面的液態(tài)或固態(tài)水,包括雨、毛毛雨、雪、雨夾雪、霰、冰粒和冰雹等。降水量指降水落至地面后(固態(tài)降水則需經融化后),未經蒸發(fā)、滲透、流失而在水平面上積聚的深度,降水量以毫米(mm)為單位。在高緯度地區(qū)冬季降雪多,還需測量雪深(從積雪表面到地面的垂直深度,cm)和雪壓。(單位面積上的積雪重量,g/cm2)。降水量是表征某地氣候干濕狀態(tài)的重要要素,雪深和雪壓還反映當地的寒冷程度。第六十頁,共八十六頁,2022年,8月28日五、風(Wind)定義:空氣的水平運動稱為風。風是一個表示氣流運動的物理量。它不僅有數值的大?。L速),還具有方向(風向)。因此風是向量(矢量)。風向是指風的來向。地面風向用16方位表示;在16方位中,每相鄰方位間的角差為22.5。風標和風速計:左邊是杯型風速計,右邊是螺旋槳風向風速計,可同時測量風向和風速。第六十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日地面風向表示方法第六十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日五、風高空風向常用方位度數表示;即以0(或360)表示正北,90表示正東,180表示正南,270表示正西。風速單位常用m/s、knot(海里/小時,又稱“節(jié)”)和km/h表示,其換算關系如下:1m/s=3.6km/h;1knot=1.852km/h1km/h=0.28m/s;1knot=1/2m/s。第六十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日在地面天氣圖上,用下列圖示來表示風,風尾長劃風速為4米/秒,即風力為2級,短劃風速為2米/秒。一個風旗,表示風力為8級。風尾和風旗均放在風桿的左側。西南風5級東南風12級天氣圖上風的表示方法第六十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日0級靜風,風平浪靜,煙往上沖。
1級軟風,煙示方向,斜指天空。
2級輕風,人有感覺,樹葉微動。
3級微風,樹葉搖動,旗展風中。
4級和風,灰塵四起,紙片風送。
5級清風,塘水起波,小樹搖動。
6級強風,舉傘困難,電線嗡嗡。
7級疾風,迎風難行,大樹鞠躬。
8級大風,折斷樹枝,江湖浪猛。
9級烈風,屋頂受損,吹毀煙囪。風力等級:——英國蒲福第六十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日六、云量(cloudamount)云是懸浮在大氣中的小水滴、冰晶微?;蚨呋旌衔锏目梢娋酆先后w,底部不接觸地面(如接觸地面則為霧),且具有一定的厚度。云量是指云遮蔽天空視野的成數。將地平以上全部天空劃分為10份,為云所遮蔽的份數即為云量。例如,碧空無云,云量為0,天空一半為云所覆蓋,則云量為5。第六十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日高云(5000m以上)中云(2500-5000m)低云(2500m以下)第六十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日七、能見度(Visibility)能見度指視力正常的人在當時天氣條件下,能夠從天空背景中看到和辨出目標物的最大水平距離。單位用米(m)或千米(km)表示。第六十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日空氣狀態(tài)方程
對一定質量的空氣,其P、V、T之間存在函數關系。例如,一小團空氣從地面上升時,隨著高度的增大,其受到的壓力減小,隨之發(fā)生體積膨脹增大,因膨脹時做功,消耗了內能,氣溫乃降低。這說明該過程中一個量變化了,其余的量也要隨著變化,亦即空氣狀態(tài)發(fā)生了變化。如果三個量都不變,就稱空氣處于一定的狀態(tài)中,因此,研究這些量的關系就可以得到空氣狀態(tài)變化的基本規(guī)律。
空氣狀態(tài)常用密度(ρ)、體積(V)、壓強(P)、溫度(T)表示。第六十九頁,共八十六頁,2022年,8月28日
氣象上常用的狀態(tài)方程為:P=ρRT其中P為壓強,ρ為空氣密度,R為比氣體常數,T為空氣的溫度。對于一團干空氣而言,Rd即干空氣的比氣體常數為Rd=0.287J/g.k。狀態(tài)方程式濕空氣的狀態(tài)方程為:P=ρRdT(1+0.3e/p)
P為濕空氣壓,
e為水汽壓。第七十頁,共八十六頁,2022年,8月28日從太空看大氣層第七十一頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣的密度和氣壓在重力的作用下,大氣分子主要集中在近地面,大氣密度和氣壓隨高度呈指數遞減90%的大氣質量或分子位于10公里以下標準大氣壓:76cmHg=1013.25mb=1013.25hPa
第七十二頁,共八十六頁,2022年,8月28日第三節(jié)大氣圈的垂直結構觀測證明,大氣在垂直方向上的物理性質是有顯著差異的。根據溫度、成分、電荷等物理性質,同時考慮到大氣的垂直運動等情況,可將大氣分為五層。大氣科學研究重點:對流層,平流層第七十三頁,共八十六頁,2022年,8月28日對流層(Troposphere,
自地面到10km左右)對流層的主要特點:
對流層是大氣的最下層,它的下界為地面,集中3/4大氣,90%水汽,云、霧、雨雪等主要大氣現象都出現在此層,也是對人類生產、生活影響最大的一個層次,也是大氣科學研究的重點層次。①氣溫隨著高度而降低,
每升高100m平均降溫0.65℃②空氣具有強烈的對流、亂流運動,大氣污染主要發(fā)生在該層③溫度和濕度等氣象要素水平分布不均勻第七十四頁,共八十六頁,2022年,8月28日在對流層的最下層稱為行星邊界層或摩擦層。其范圍一般是自地面到1—1.5km高度。在這層里大氣受地面摩擦和熱力的影響最大,湍流交換作用強,水汽和微塵含量較多,各種氣象要素都有明顯的日變化。行星邊界層以上的大氣層稱為自由大氣。在自由大氣中,地球表面的摩擦作用可以忽略不計。在對流層的最上層,介于對流層和平流層之間,還有一個厚度為數百米到1—2km的過渡層,稱為對流層頂。這一層的主要特征是:氣溫隨高度的增加突然降低緩慢,或者幾乎不變,成為上下等溫。第七十五頁,共八十六頁,2022年,8月28日對流層(troposphere)
平流層(stratosphere)
對流層頂
(tropopause)
平流層頂(stratopause)
第七十六頁,共八十六頁,2022年,8月28日大氣邊界層——對流層下層1~1.5km,地面阻滯和摩擦作用明顯近地層——地面以上50~100m,上下氣溫之差可達1~2℃自由大氣——大氣邊界層以上,地面摩擦可以忽略對流層頂——介于對流層和平流層之間的過渡層對流層第七十七頁,共八十六頁,2022年,8月28日
①溫度隨高度升高而增加
平流層這種氣溫分布特征是和它受地面溫度影響很小,特別是存在著大量臭氧能夠直接吸收太陽輻射有關。雖然30km以上臭氧的含量已逐漸減少,但這里紫外線輻射很強烈,故溫度隨高度增加得以迅速增高,造成顯著的暖層。平流層(Stratosphere,自對流層頂到55km)在25km高度上,有一個臭氧含量相對較高的層次,為臭氧層。由此向上、向下臭氧逐漸減少。第七十八頁,共八十六頁,2022年,8月28日大部分的臭氧分布在地球表面上空10到50km處(平流層中)。其中距地表25km附近高空臭氧的濃度最大,稱為臭氧層。第七十九頁,共
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