大氣的成分結構和狀態(tài)

關于大氣的成分結構和狀態(tài)2023/6/291第1頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/292第一節(jié)太陽系的行星大氣第二節(jié)地球大氣的起源第三節(jié)大氣的垂直結構第四節(jié)大氣的狀態(tài)參數(shù)及其變化第五節(jié)全球大氣的緯向平均溫度與風的垂直分布第六節(jié)大氣中基本狀態(tài)參數(shù)之間的關系第2頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/293第一節(jié)太陽系的行星大氣第3頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/294一、地球大氣78％氮氣，約21％氧氣水蒸汽，不定我國東部季風區(qū)，水蒸氣含量大西北部干旱區(qū)，水蒸氣含量小對于干空氣，空氣的成分在高度80km內(nèi)幾乎一致。第4頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/295一、地球大氣第5頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/296一、地球大氣二氧化碳（CO2）具有溫室效應的氣體，它雖然在大氣中含量很少，但對大氣的氣溫卻起到很重要的作用。CO2氣體對太陽輻射不吸收，讓太陽輻射直接到達地面，而對地表和大氣的長波輻射具有強烈的吸收作用，因此，它對大氣起到加熱的作用，即起到溫室的玻璃或塑料薄膜的作用，故一般又把CO2稱為溫室氣體。隨著工業(yè)化的進展，地球大氣CO2濃度不斷增加，使得大氣溫度不斷升高，這已引起全球科學家的關注。第6頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/297CO2溫室效應第7頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/298一、地球大氣臭氧（O3）它是1913年才發(fā)現(xiàn)的一種在地球大氣中含量極少（在大氣層平均厚應只有0.15～0.45cm）的氣體。由于它能吸收太陽紫外輻射，因此，它對人類和生物起到重要的保護作用，并且，它對上層大氣溫度會起到降溫作用。地球大氣中遼有如氬、氖、氦、氪、氫等多種微量氣體。第8頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/299大氣成分的作用第9頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2910二、金星大氣金星表面大氣壓是地球表面氣壓的90倍金星大氣中96%是二氧化碳，因此，金星大氣的溫室效應很厲害，金星表面溫度可達720K（約447℃）之高由于金星大氣處于這么高的高溫，因此，金星大氣環(huán)流與地球大氣環(huán)流有很大不同第10頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2911三、火星大氣大氣稀薄，表面氣壓只有地球的7%95%是CO2，但溫度不高，只有180K（約-93℃）兩極終年被干冰（CO2）覆蓋。第11頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2912四、木星大氣體積特別大85%是氫（H2），15%是氮（N2）與甲烷（CH4）下墊面無固體表面，由分子狀的液態(tài)氫組成。第12頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2913第二節(jié)地球大氣的起源第13頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2914第二節(jié)地球大氣的起源現(xiàn)在的地球大氣狀態(tài)并不是從地球原始大氣慢慢演變而成，而是由于火山爆發(fā)或溫泉噴發(fā)，從地球內(nèi)部各種氣體滲出并籠罩在地球表面而演變形成的。從火山噴出的氣體有85％為水汽，10％為CO2；另外還有N2和其他氣體。除了O2，其他成分為目前大氣所含的成分。那么，問題是現(xiàn)在地球大氣中的O2如何形成的？第14頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2915第二節(jié)地球大氣的起源經(jīng)過科學家長久的研究，表明了現(xiàn)在地球大氣的O2是由水汽分解和光化反應而產(chǎn)主的，即反應式（2.2.1)化學反應要求吸收紫外輻射，而（2.2.2）式光化學反應要求有可見光輻射。光合作用所生成的氧與地球上生物過程密切相關。視頻：地球大氣第15頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2916第三節(jié)大氣的垂直結構第16頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2917

地球大氣層的溫度、壓力和濕度是表示大氣狀態(tài)的重要物理量。它們不僅在水平方向有很大變化，而且隨高度也有一定規(guī)律的變化。第17頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2918地球大氣溫度的垂直變化第18頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2919第19頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2920第三節(jié)大氣的垂直結構由于大氣溫度變化在不同高度其變化規(guī)律不同，因此，氣象學家就依據(jù)大氣溫度變化的規(guī)律把大氣層劃分成不同的層次。對流層平流層中間層熱層第20頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2921一、對流層（troposphere）大氣的最低層，自地面到8—18km，平均11km。特點：劇烈的垂直對流運動氣溫隨高度的升高而降低對人類和地球生物影響最大第21頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2922一、對流層（troposphere）平均高度約為11km在赤道附近可到16km，高緯度地區(qū)為8.5km。對流層溫度變化的最大特點是：溫度隨高度遞減，遞減率為-6.5℃/km，就是說在這一層中，每升高1.

0km，溫度就降低6.5℃如在廣州夏季地面氣溫約30℃，在它上空3.0km處空氣溫度約10℃第22頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2923一、對流層（troposphere）對流層是大氣運動最活躍的一層，“tropo”是希臘語，其意思是“混亂”，這就是說，這一層空氣運動是豐富多采。由干對流層連接高山、海洋、陸面，并且，在這一層高層空氣冷，低層空氣暖，暖空氣上升，冷空氣下沉，從而形成對流運動，并且由于冷、暖水平分布不均，從而形成各種尺度的大氣運動，如低氣壓、鋒面和臺風等，帶來各種天氣現(xiàn)象。由于海洋和陸面受熱后會向大氣加熱，并向大氣蒸發(fā)水蒸汽，蒸發(fā)的水蒸汽受高山的抬升，并在抬升過程中凝結，從而形成降水。第23頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2924一、對流層（troposphere）通常從地面到高度約為1~2km這一對流層底層又稱大氣邊界層。在這一層里，大氣運動不僅受到科里奧利力的作用（詳見第四章），而且受到摩擦力的作用；并且兩者具有同樣大小。因此，在這一層若不考慮摩擦力，則就不能很好地討論大氣運動。第24頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2925一、對流層（troposphere）從地表面到10m高的貼近地表面的大氣層，由于在這一層中由湍流所產(chǎn)生的應力不依賴于高度而改變，而近似于一個常數(shù)，故這一層又稱表面邊界層，也有稱接地邊界層。在這一層大氣不僅受到地面所引起的摩擦力的作用，而且受地面的作用有明顯的湍流運動。由于煙塵、汽車尾氣、氣溶膠和灰沙容易在大氣邊界層這一層擴散與輸運，因此，研究邊界層的物理特性和污染物的擴散已成為大氣科學中一門分支學科，即大氣環(huán)境學。第25頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2926二、平流層（stratosphere）從對流層頂?shù)?5km高度為平流層。特點氣流以水平運動為主氣溫隨高度的升高不變或微升大氣透明度良好第26頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2927二、平流層（stratosphere）這一層溫度在對流層頂上方至20km處幾乎不隨高度變化；在等溫層上方，溫度反而隨高度增加，并且，約到50km處，溫度達到270K左右。第27頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2928二、平流層（stratosphere）平流層沒有山脈且不直接與陸面、海洋相接，在這一層中幾乎沒有水汽凝結。因此，在這一層大氣運動不像在對流層大氣運動那樣復雜。平流層中也有各種運動。對流層激發(fā)的內(nèi)波會垂直上傳到平流層，由于上傳的內(nèi)波的振幅是與密度成反比，因此，在對流層并不引起人們注意的重力波到了平流層其振幅變成很大，成為很重要的波動。此外，還有行星波傳到了平流層，其振幅也變很大，也是很重要的一種波動。對流層與平流層之間的界面稱對流層頂（tropopause）。第28頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2929三、中間層（mesosphere）從平流層頂?shù)?5km高度為中間層。特點：溫度隨高度升高迅速降低因為沒有臭氧吸收太陽紫外輻射，而氮、氧能吸收的太陽短波輻射又大部分被上層的大氣吸收了。存在強烈的垂直對流所以該層又稱為高空對流層。第29頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2930三、中間層（mesosphere）大氣的溫度在平流層先是不變，后隨高度增加到50km，在50km處溫度最高。然而，在這高度以上，隨高度氣溫下降，約在80~90km處，溫度達到最低。平流層與中間層的界面稱平流層頂（stratopause）中間層的頂端稱中間層頂（mesopause）。在大氣科學一般把平流層到80km處的大氣又稱為中層大氣（middleatmosphere）。第30頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2931

四、熱層從中間層頂?shù)?00km高空為熱層（也稱暖層）。特點：空氣稀薄溫度因大氣強烈吸收太陽紫外輻射而隨高度上升迅速升高高度電離常常出現(xiàn)極光第31頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2932

四、熱層這一層空氣非常稀薄，這一層空氣質(zhì)量只有大氣質(zhì)量的十萬分之一。由于太陽紫外輻射在這一層強烈吸收，故這一層溫度隨高度增加而迅速升高，以致在這一層溫度可達攝氏數(shù)百度。第32頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2933

四、熱層在熱層以上是大氣圈的外層，即大氣圈與星際空間的過渡層，其高度可達到1000km。大氣成分的比例在100km內(nèi)是相同的從地面到100km（包括對流層、平流層和中間層）由于大氣的湍流和對流混合起重要作用，使得大氣上、下混合很強。在100km以上大氣成分的比例是不相同由于大氣上、下混合很弱，大氣成分的比例隨高度變化。視頻：大氣層第33頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2934第四節(jié)大氣的狀態(tài)參數(shù)及其變化第34頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2935描述大氣基本狀態(tài)的參數(shù)有4個：溫度壓力濕度風又稱氣象要素還有降水量、云量、云狀等。第35頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2936一、氣壓

(一)氣壓的定義氣壓就是指大氣的壓強，任意高度上的氣壓值等于單位面積上所承受的大氣柱的重量。一般用p來表示。氣壓的單位用hPa（百帕）來表示

1hPa定義為每平方米上所受的壓力為100牛頓（=100N／m2）。氣象上曾長期使用毫巴（mb）作為氣壓的單位，至今美、英、日等國還使用mb作為氣壓的單位，1hPa=1mb。第36頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2937(一)氣壓的定義當選定溫度為0℃，緯度為45°的海平面時，氣壓為1013.25hPa，稱為一個標準大氣壓。在氣象和工程中還常用標準大氣壓（atm）作為壓力單位，即1atm=1013.25hPa。第37頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2938(二)氣壓的變化氣壓隨高度呈指數(shù)遞減P是某高度的氣壓z為高度p0是海平面氣壓，一般1013hPa，h是標高，即均質(zhì)大氣層頂?shù)母叨?，一般?km上式反映了壓力與高度的關系，稱壓高公式。第38頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2939(二)氣壓的變化高度(Km)1.53.05.591216氣壓(hPa)850700500300200100一般常用的氣壓與高度的關系：其中850、700、500hPa是短期天氣分析預報常用的等壓面。第39頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2940(二)氣壓的變化氣壓不僅與高度有關，而且與空間位置、時間也有關。一般在高緯度氣壓高，而低緯度氣壓低；并且，它不僅有日變化、季節(jié)變化、年際變化，而且還有非周期的變化。這些非周期變化將產(chǎn)生不同的天氣和氣候異?，F(xiàn)象，如在冬季，我國北方氣壓變低之后，經(jīng)常出現(xiàn)陰雨天氣，而后有寒潮的到來。第40頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2941(二)氣壓的變化氣壓變化的因素：熱力因子熱—減壓冷—加壓動力因子—大氣運動造成的氣柱質(zhì)量的變化第41頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2942(二)氣壓的變化日變化單峰最大值出現(xiàn)在清晨最小值出現(xiàn)在午后雙峰最大值出現(xiàn)在9—10點、21—22點最小值出現(xiàn)在3—4點、15—16點三峰年變化大陸上最大值出現(xiàn)在冬季，最小值出現(xiàn)在夏季海洋上最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季高山上最大值出現(xiàn)在夏季，最小值出現(xiàn)在冬季第42頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2943氣溫是大氣熱力狀況（即空氣冷熱程度）的數(shù)量度量。目前，氣象觀測和記錄的氣溫，是指離地面一定高度上（規(guī)定離地面1.5m高），放在百葉窗箱里的溫度計測得的空氣溫度。一般用T來表示。第43頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2944

(一)氣溫的定義氣溫的單位通常以攝氏（℃）和華氏（℉）兩種溫度單位表示，我國采用攝氏度數(shù)為單位。在理論研究方面，多數(shù)采用絕對溫度（或稱開氏溫度），以（°A）或（°K）表示。溫度單位換算如下：A＝C＋273.16K＝C＋273.16

第44頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2945(二)氣溫的變化1、氣溫的垂直變化與逆溫層在對流層中，大氣溫度隨高度是遞減的它一般應用大氣干絕熱溫度遞減率與實際大氣溫度遞減率來表征。實際對流層大氣溫度的垂直變化一般用溫度的垂直遞減率γ來表征對流層內(nèi)干空氣氣溫的平均遞減率大約為-6.5℃/km，即氣塊每升高1km，氣溫就下降6.5℃。第45頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2946(二)氣溫的變化在大氣中氣溫隨高度的增加而升高的層次，稱為逆溫層。平流層就是一種逆溫層；在對流層，也可觀測到高層的氣溫高于低層氣溫的逆溫層。逆溫層的作用：抑制對流，聚集能量，加重污染逆溫層是非常穩(wěn)定的層次，對流活動將受到抑制如平流層的存在就抑制積云云頂?shù)陌l(fā)展，使得積云發(fā)展強盛時會成砧狀；在對流層若存在逆溫層，對流活動也會被抑制。第46頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2947鬃積雨云(CL9)——由于云上部有穩(wěn)定層阻擋，云頂已擴展成砧狀。第47頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2948(二)氣溫的變化逆溫層的存在會使大氣能量積累，一旦有冷空氣吹來，就會破壞逆溫層，從而使所積累的能量釋放出來，形成很劇烈的天氣，甚至產(chǎn)生風暴，其破壞力相當大，會帶來很大的災害。此外，低層逆溫層的存在也會抑制湍流擴散，使得逆溫層下的空氣中煙塵和污染物不能擴散出去，從而加重污染。比如，冬季我國蘭州上空經(jīng)?？捎^側到低層逆溫層，使得該城市污染物不易擴散出去，因此，蘭州市冬季空氣質(zhì)量要比其他季節(jié)差。第48頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2949因為逆溫而無法散去的污染物第49頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2950(二)氣溫的變化形成逆溫層有以下幾種原因：輻射逆溫因地面強烈輻射而形成的逆溫稱為輻射逆溫。在晴朗無風或微風的夜晚，地面因輻射冷卻而降溫，與地面接近的氣層冷卻降溫最強烈，而上層的空氣冷卻降溫緩慢，因此使低層大氣產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象。輻射逆溫一般日出后，逆溫就逐漸消失了。下沉逆溫因整層空氣下沉而形成的逆溫稱為下沉逆溫。當某氣層產(chǎn)生下沉運動時，因氣壓逐漸增大，以及由于氣層向水平方向擴散，使氣層厚度減小。若氣層下沉過程是絕熱過程，且氣層內(nèi)各部分空氣的相對位置不變。這時空氣層頂部下沉的距離比底部下沉的距離大，致使其頂部絕熱增溫的幅度大于底部。因此，當氣層下沉到某一高度時，氣層頂部的氣溫高于底部，而形成逆溫。下沉逆溫多出現(xiàn)在高壓控制的地區(qū)，其范圍廣，逆溫層厚度大，逆溫持續(xù)時間長。鋒面逆溫鋒面是冷暖空氣的交界面，暖空氣因密度小而位于冷空氣之上，溫度的鉛直分布表現(xiàn)出同一數(shù)值的等溫線位置在暖空氣中要比冷空氣中高，當?shù)葴鼐€穿過鋒面時，便發(fā)生轉折。當冷暖空氣的溫差較大時，就可形成鋒面逆溫。鋒面逆溫由于鋒面從地面向冷空氣上方傾斜，故只能在冷空氣一側的上空才能觀測到，而且距地面鋒線愈近，逆溫層的高度愈低。第50頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2951(二)氣溫的變化平流逆溫由于暖空氣流到冷的地面上而形成的逆溫稱為平流逆溫。當暖空氣流到冷的地面上時，暖空氣與冷地面之間不斷進行熱量交換。暖空氣下層受冷地面影響最大，氣溫降低最強烈，上層降溫緩慢，從而形成逆溫。平流逆溫的強度，主要決定于暖空氣與冷地面之間的溫差。溫差愈大，逆溫愈強。湍流逆溫因低層空氣的湍流混合作用而形成的逆溫稱為湍流逆溫。當氣層的氣溫直減率小于干絕熱直減率時，經(jīng)湍流混合后，氣層的溫度分布逐漸接近干絕熱直減率。因湍流上升的空氣按干絕熱直減率降低溫度?？諝馍仙交旌蠈禹敳繒r，它的溫度比周圍的氣溫低，混合的結果，使上層氣溫降低；空氣下沉時，情況相反，致使下層氣溫升高。這樣就在湍流減弱層，出現(xiàn)逆溫。第51頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2952(二)氣溫的變化第52頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2953(二)氣溫的變化2、氣溫的時空變化大氣溫度的時間變化，包括由地球的自轉和公轉引起的氣溫周期性變化，以及由大氣運動引起的非周期性變化。周期變化：日變化年變化非周期變化第53頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2954(二)氣溫的變化氣溫的日變化：指一天內(nèi)氣溫的高低變化，它有一個最高值（出現(xiàn)在午后兩小時左右）和一個最低值（出現(xiàn)在日出前后），氣溫日變化過程是一條正弦曲線。日最高氣溫與最低氣溫之差，稱為氣溫的日較差或稱日振幅。日較差隨緯度增高而減少，隨海拔高度增加而減少；晴天大陰天小；夏季大冬季??；大陸大海洋小。第54頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2955(二)氣溫的變化氣溫的年變化：指一年內(nèi)氣溫的高低變化。年最高氣溫出現(xiàn)在夏至后的7月或8月，年最低氣溫出現(xiàn)在冬至后的1月或2月。一年中最熱月的平均氣溫與最冷月的平均氣溫之差，稱為氣溫的年較差。年較差隨緯度增高而增大，隨海拔高度增加而減少；大陸大海洋?。粌?nèi)陸大沿海小。氣溫的年變化反映了氣候上的冷暖，是劃分氣候季節(jié)的重要指標。第55頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2956(二)氣溫的變化氣溫的非周期性變化：是由于大規(guī)模的氣流交替而引起的。第56頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2957三、濕度

(一)大氣中濕度的定義1．絕對濕度單位體積空氣中所含水蒸汽的質(zhì)量單位：kg/m3在一定溫度下，單位體積空氣中所含水蒸汽是有一定限度的，若該體積空氣中所含水汽超過這個限度，該體積中空氣稱飽和空氣，并且水汽就會凝結而產(chǎn)生降水。第57頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2958(一)大氣中濕度的定義2、相對濕度單位體積中水汽壓與飽和水汽壓之比的百分率一般用f來表示。單位：%若某體積中空氣的相對濕度為100％，表示該體積空氣已達到飽和了，就可能產(chǎn)主降水。相對濕度有時也用比濕q來表示比濕是指某體積中水汽的質(zhì)量與該體積空氣的總質(zhì)量之比單位：g/kg第58頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2959(一)大氣中濕度的定義3、露點溫度在氣壓一定時，使某體積空氣中的水汽冷卻到飽和時的溫度稱露點溫度用Td表示單位：℃在氣壓不變下，露點溫度愈低，說明該體積空氣中水汽含量愈少；相反，露點溫度愈高，則該體積空氣中水汽含量愈多。即，T-Td小，水汽含量高。第59頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2960(二)濕度的變化濕度隨高度的變化，右式Q水汽壓Q0地面水汽壓P氣壓P0地面氣壓由于氣壓隨高度成指數(shù)衰減，因此，從上式可以看到，濕度隨高度遞減比氣壓隨高度遞減要快得多。如在500hPa處的水汽就比地面水汽減少了90％左右。第60頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2961(二)濕度的變化濕度隨空間與時間而變化有季、月的周期性變化也有非周期性的變化非周期性變化與云和降水有關。如在我國長江流域，每年6月份到7月中旬濕度都很大，這是梅雨季節(jié)但在這一段時期，也并不是每一天濕度都很高，有時濕度很高，有時又變低。第61頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2962第五節(jié)

全球大氣的緯向平均溫度與風的垂直分布第62頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2963由于航空、航天的需要以及火箭探測技術的發(fā)展，大氣科學家已經(jīng)可以探測到很高的高層大氣溫度與風的垂直分布。第63頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2964一、氣溫隨緯度、高度分布特征第64頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2965何謂夏半球、冬半球？由于地球自轉軸的傾斜，地球的夏半球與太陽接近而冬半球與太陽遠離，因而地球有了春、夏、秋、冬四季。當北半球處于夏季，北半球就為夏半球，這時候南半球處于冬季，即為冬半球，反之亦然。第65頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2966大氣緯向平均溫度隨緯度、高度分布的特征：在對流層，無論冬半球或夏半球，其氣溫從赤道向極地降低在赤道地區(qū)，對流層頂溫度低，在冬半年中緯度地區(qū)平流層上部，氣溫為極大在30~60km高度的氣層中，氣溫從冬半球的極地向夏半球的極地大體上均勻升高，而在60km以上的氣層，氣溫變化與上述氣溫變化的傾向相反，即，從冬半球的極地到更夏球的極地，氣溫呈均勻下降的。第66頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2967二、風隨緯度、高度分布特征在對流層中，冬半球最大風速位于30°的12km高空；而夏半球最大風速位于40~50°之間的10km高空整個平流層和中間層，冬半球是西風，最大風速位于60km的高空，它可達80m/s以上，這稱極夜急流；而夏半球是東風，最大風速位于65km左右，它可達-60m/s在冬半球的冬至、夏半球的夏至，西風或者東風可達到最大，而在春分或秋分時，由于西風變成東風或者東風變成西風，所以緯向氣流很弱。第67頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2968二、風隨緯度、高度分布特征平流層極夜西風急流簡稱極夜急流。在冬半球的平流層里，由于極地長期處于黑夜，大氣因輻射而冷卻，但在中、低緯度地區(qū)平流層中的臭氧，卻直接吸收太陽的紫外輻射而增溫，形成了很強的溫度梯度，產(chǎn)生了直接經(jīng)圈環(huán)流。在科里奧利力作用下，向極地流動的氣流逐漸向右偏，在極地區(qū)域50～60公里上空，形成了一支西風急流，它向下可延伸到20～30公里高度處，因此在50百帕等壓面的圖上，就可見到這支急流。

第68頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2969第69頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2970第六節(jié)

大氣中基本狀態(tài)參數(shù)之間的關系第70頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2971大氣中壓力、密度和溫度這3個基本狀態(tài)參數(shù)之間是有一定關系的，這個關系又稱狀態(tài)方程。對于不同特征的大氣是有不同的狀態(tài)方程，介紹理想氣體、干空氣和濕空氣的狀態(tài)方程。第71頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2972一、理想氣體的狀態(tài)方程p為壓力R為氣體常數(shù)T為大氣溫度ρ為氣體密度R*=8.31J/(mol·K)為普適氣體常數(shù)μ為分子量R是分子量為μ的氣體常數(shù)第72頁，講稿共81頁，2023年5月2日，星期三2023/6/2973一、理想氣體的狀態(tài)方程對理想氣體狀態(tài)方程的分析：m=ρV=〉pV=RT當溫度保持不變，空氣的體積改變與壓力成反比，這種關系是物