《氣象氣候?qū)W》第一章緒論課件

氣象學與氣候?qū)W氣象學與氣候?qū)W第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象一.氣象學的研究對象氣象學是專門研究大氣現(xiàn)象和過程，探討其演變規(guī)律和變化，并直接或間接用之于指導(dǎo)生產(chǎn)實踐為人類服務(wù)的科學。所謂氣象就是指太陽輻射穿過大氣圈到達下墊面時大氣中所發(fā)生的一切物理（化學）現(xiàn)象和過程。通俗地講，就是指發(fā)生在天空中的風、云、雨、雪、霜、露、虹、暈、雷電等一切大氣的物理現(xiàn)象。其研究對象就是“氣象”。第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象一.氣象學的研究對象氣□氣象學的領(lǐng)域很廣，其基本內(nèi)容是：①把大氣當作研究的物質(zhì)客體來探討其特性和狀態(tài)，如大氣的組成、范圍、結(jié)構(gòu)、溫度、濕度、壓強和密度等等。③研究導(dǎo)致大氣現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的能量來源、性質(zhì)及其轉(zhuǎn)化。④探討如何應(yīng)用這些規(guī)律，通過一定措施，為預(yù)測和改善大氣環(huán)境服務(wù)（如人工影響天氣、人工降水、消霧、防雹等），使之能更適合于人類的生活和生產(chǎn)的需要。②研究大氣現(xiàn)象的本質(zhì)，從而能解釋大氣現(xiàn)象，尋求控制其發(fā)生、發(fā)展和變化的規(guī)律。第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象□氣象學的領(lǐng)域很廣，其基本內(nèi)容是：①把大氣當作研究的物質(zhì)客體所謂氣候則是指在太陽輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)（海陸、平原、高山）和人類活動長時間相互作用下，在某一時段內(nèi)大量天氣過程的綜合。不僅包括該地多年來經(jīng)常發(fā)生的天氣狀況，而且包括某些年份偶爾出現(xiàn)的極端天氣狀況。二.氣候?qū)W的研究對象氣候?qū)W，是研究氣候的特征、形成、變化及氣候與人類活動的關(guān)系和進行氣候預(yù)報和氣候應(yīng)用服務(wù)的科學。其研究對象是地球上的“氣候”。第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象所謂氣候則是指在太陽輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)（海陸、平原、與氣象、氣候密切相關(guān)的一個概念是天氣。三者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別。氣象，是指太陽輻射穿過大氣圈到達下墊面時大氣中所發(fā)生的一切物化學現(xiàn)象和過程；天氣，是某一地區(qū)在某一瞬時或某一短時間內(nèi)大氣中的大氣狀態(tài)和大氣現(xiàn)象的綜合；氣候，則是指某地某時段內(nèi)在太陽輻射、大氣環(huán)流、下墊面性質(zhì)和人類活動在長時間相互作用下的大量天氣過程的綜合。天氣變化快，且變化周期短；氣候變化慢，且變化周期較長。決定天氣變化的主要是大氣系統(tǒng)，而影響氣候變化的則是包含大氣圈、水圈、冰雪圈、陸地表面和生物圈五個子系統(tǒng)在內(nèi)的整個氣候系統(tǒng)。第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象與氣象、氣候密切相關(guān)的一個概念是天氣。三者之間既有聯(lián)系又有區(qū)蓋氏的氣候定義，指出了氣候的四個基本特征：一是氣候的物質(zhì)基礎(chǔ)是氣候系統(tǒng)而不僅是大氣系統(tǒng)；二是氣候是一個歷史概念，與特定的時段相聯(lián)系；三是氣候是特定時段內(nèi)氣候系統(tǒng)各屬性的平均統(tǒng)計特征；四是氣候發(fā)生于一定下墊面之上而帶有地方性。第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象蓋特斯（Gates）氣候定義：某地的氣候狀態(tài)，即該地氣候系統(tǒng)全部成分在任一特定時段內(nèi)的平均統(tǒng)計特征。蓋氏的氣候定義，指出了氣候的四個基本特征：一是氣候的物質(zhì)基礎(chǔ)現(xiàn)代氣候?qū)W已不再是氣象學或地理學的一個分支的經(jīng)典氣候?qū)W，而是一門由大氣科學、海洋學、地球物理和地球化學、地理學、地質(zhì)學、冰川學、天文學、生物學等相關(guān)科學相互滲透而形成的交叉科學。第一節(jié)氣象學與氣候?qū)W的研究對象現(xiàn)代氣候?qū)W已不再是氣象學或地理學的一個分支的經(jīng)典氣候?qū)W，而是第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述氣候系統(tǒng)：是一個包括大氣圈、水圈、陸地表面、冰雪圈和生物圈在內(nèi)的，能夠決定氣候形成、氣候分布和氣候變化的統(tǒng)一的物理系統(tǒng)。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述氣候系統(tǒng)：是一個包括大氣圈、水圈、陸地第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述太陽輻射是氣候系統(tǒng)的能源。而氣候系統(tǒng)中，大氣圈是主體部分，也是最可變的部分。水圈、陸地表面、冰雪圈和生物圈都可視為大氣圈的下墊面。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述太陽輻射是氣候系統(tǒng)的能源。而氣候系統(tǒng)中一、大氣的組成雜質(zhì)水汽干潔空氣第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述大氣是由多種氣體混合組成的氣體及浮懸其中的液態(tài)和固態(tài)雜質(zhì)所組成。一、大氣的組成雜質(zhì)水汽干潔空氣第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述大氣是由1.干潔空氣干潔空氣，是指大氣中除水汽和雜質(zhì)之外的整個混合氣體。其主要成分是氮、氧、氬，三者合占干潔空氣總體積的99.96％、質(zhì)量的99.95%，其它氣體含量甚微。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述1.干潔空氣干潔空氣，是指大氣中除水汽和雜質(zhì)之外的整個混由于大氣中存在著空氣的垂直運動、水平運動、湍流運動和分子擴散，使不同高度、不同地區(qū)的空氣得以進行交換和混合，因而從地面開始，向上直到90km處，干潔空氣主要成分的比例基本保持不變。故可把90km以下的干潔空氣當成分子量為28.97的“單一成分”來處理。90km以上氧和氮已有不同程度的離解，呈原子態(tài)。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述由于大氣中存在著空氣的垂直運動、水平運動、湍流運動和分子擴散

氧（O2）氧來自水的離解和光化學反應(yīng)，以及植物的呼吸。氧是一切生命所必須，同時也決定著有機物質(zhì)的燃燒、腐敗及分解過程。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

氧（O2）氧來自水的離解和光化學反應(yīng)，以及植物的呼吸。氧

氮（N2）氮來自地球形成過程中的火山噴發(fā)。氮具有化學惰性，在水中的溶解度很低，因此，大部分保留在大氣中。大氣中的氮能夠沖淡氧，使氧不致太濃，氧化作用不致過于激烈。氮是生命體的基礎(chǔ)。氮可作為化肥原料或直接通過豆科植物的根瘤菌固定到土壤中，成為植物體內(nèi)不可缺少的養(yǎng)料。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

氮（N2）氮來自地球形成過程中的火山噴發(fā)。氮具有化學惰性

二氧化碳（CO2）CO2來自燃燒、氧化、大陸生物圈的作用、海洋的作用以及礦泉和火山噴發(fā)等。CO2集中分布于大氣底20km的一薄層，濃度為0.02-0.04%之間。其含量隨時間和空間變化而變化，一般是底層多高層少，冬季多夏季少，夜間多白天少，陰天多晴天少，城市多鄉(xiāng)村少。近年業(yè)由于工業(yè)化，大量燃燒礦物燃料，大氣中二氧化碳含量與年俱增。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

二氧化碳（CO2）CO2來自燃燒、氧化、大陸生物圈的作用CO2是植物光合作用不可缺少的原料，同時也是紅外輻射的吸收劑，能透過太陽短波輻射而強烈吸收和放射長波輻射，對地面起保溫作用，形成溫室效應(yīng)。當其含量達到0.2%-0.5%時，則對生物有害。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述CO2是植物光合作用不可缺少的原料，同時也是紅外輻射的吸收劑

臭氧（O3）O3主要是在太陽紫外線輻射作用下，氧分子分解為氧原子后再和另外的氧分子結(jié)合而成；低層大氣有機物的氧化和雷雨、閃電作用也能形成臭氧。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

臭氧（O3）O3主要是在太陽紫外線輻射作用下，氧分子分解大氣中O3含量很少，且隨高度而變化。近地面很少，距地5-10km處含量開始漸增，20-30km處濃度最大，形成明顯的臭氧層。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述大氣中O3含量很少，且隨高度而變化。近地面很少，距地5-10O3能大量吸收太陽紫外線，使臭氧層增暖，影響大氣溫度的垂直分布，從而對地球大氣環(huán)流和氣候的形成起著重要的作用。同時它還形成一個“臭氧保護層”，使得到達地表的對生物有殺傷力的短波輻射（波長小于0.3μm）大大降低了強度。從而保護著地表生物和人類。觀測表明，近年來大氣平流層中的臭氧有減少的現(xiàn)象，尤以南極為最。據(jù)研究這與在制冷工業(yè)中人為排放氟氯烴的破壞作用有關(guān)。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述O3能大量吸收太陽紫外線，使臭氧層增暖，影響大氣溫度的垂直分2.水汽大氣中的水汽來自江、河、湖、海及潮濕物體表面的水分蒸發(fā)和植物的蒸騰，并借助空氣垂直交換向上輸送。大氣圈中水汽的來源：第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述2.水汽大氣中的水汽來自江、河、湖、海及潮濕物體表面的水分一般情況是夏季多于冬季。低緯度暖水洋面和森林地區(qū)的低空水汽含量最大，按體積來說可占大氣的4％，而在高緯度寒冷干燥的陸面上，其含量則極少，可低于0.01％。水汽含量隨時間、空間和氣象條件而變化：第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述垂直方向上，空氣中水汽含量隨高度的增加而減少。觀測證明，在1.5-2km高度上，空氣中水汽含量已減少為地面的一半；在5km高度，減少為地面的1/10；再向上含量更少。一般情況是夏季多于冬季。低緯度暖水洋面和森林地區(qū)的低空水汽含大氣中水汽的主要作用：①水汽的三相變化，產(chǎn)生云、霧、雨、雪、霜、霰等一系列大氣現(xiàn)象，影響天氣變化。②大量水汽凝結(jié)物以云霧形式懸浮空中，影響視程。③水汽及其凝結(jié)物吸收和放射長波輻射，反射太陽輻射，使地面和大氣保持一定的溫度。④潛熱作用能轉(zhuǎn)換和輸送熱量，影響各地的天氣和氣候。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述大氣中水汽的主要作用：①水汽的三相變化，產(chǎn)生云、霧、雨、雪、3.雜質(zhì)地面揚塵、煙灰、粉塵、有機塵、海水飛濺進入大氣的鹽粒、火山噴發(fā)的灰燼、流星燃燒隕石碎屑以及來自太空的宇宙塵埃等。來源：大氣中懸浮著各種固體微粒和液體微粒，統(tǒng)稱氣溶膠粒子。雜質(zhì)主要集中在大氣底層。隨高度增加而減少，陸上多于海域，城市多于鄉(xiāng)村，冬季多于夏季。含量隨時間、空間和天氣條件而變化：第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述3.雜質(zhì)地面揚塵、煙灰、粉塵、有機塵、海水飛濺進入大氣的鹽主要作用：①促進水汽凝結(jié)和升華，吸收部分太陽輻射和阻擋地面輻射，影響地面和大氣溫度。②散射、反射、折射太陽光，產(chǎn)生各種大氣光學現(xiàn)象。③與液體微粒聚集在一起，形成氣溶膠，污染空氣，減低大氣透明度，影響視程。④成為水汽凝結(jié)的核心，對云、霧的形成起重要作。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述主要作用：①促進水汽凝結(jié)和升華，吸收部分太陽輻射和阻擋地面輻

大氣污染概念：人類活動產(chǎn)生的有害氣體和煙塵，使局部甚至全球范圍的大氣成分發(fā)生了對生物體有害的變化，稱為大氣污染。主要大氣污染物：SO2，NOx，CO，CO2，H2S，HC等。主要污染物源：工廠廢氣、汽車尾氣、家庭爐灶和人們生活中排出的廢氣，以及農(nóng)藥化肥施用等。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

大氣污染概念：人類活動產(chǎn)生的有害氣體和煙塵，使局部甚至全二、大氣的結(jié)構(gòu)大氣密度隨高度增加而減小，到700-800km高度處，空氣分子之間的距離可達數(shù)百米遠，但即使再向上，大氣密度也不會減少到零的程度。大氣圈與星際空間之間很難用一個“分界面”截然分開。目前只能通過物理分析，確定一個最大高度來說明大氣圈的垂直范圍。1.大氣上界第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述二、大氣的結(jié)構(gòu)大氣密度隨高度增加而減小，到700-800km第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述課后作業(yè)：低層大氣由哪些成分混合組成？試分析其分布特點和氣象氣候意義。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述課后作業(yè)：低層大氣由哪些成分混合組成？最大高度的劃定因著眼點不同而異。一是著眼于大氣中出現(xiàn)的某些物理現(xiàn)象。根據(jù)觀測資料，極光是大氣中出現(xiàn)高度最高的現(xiàn)象，可出現(xiàn)在1200km的高度上，據(jù)此大氣上界定為1200km。這種根據(jù)在大氣中才有，而星際空間沒有的物理現(xiàn)象確定的大氣上界，稱為大氣的物理上界。另一種是著眼于大氣密度，用接近于星際的氣體密度的高度來估計大氣的上界。按照人造衛(wèi)星探測資料推算，這個上界大約在2000-3000km高度上。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述最大高度的劃定因著眼點不同而異。一是著眼于大氣中出現(xiàn)的某些物2.大氣垂直分層觀測證明，大氣在垂直方向上的物理性質(zhì)有顯著差異。根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì)，同時考慮到大氣的垂直運動等情況，可將大氣分為五層。對流層平流層中間層暖層第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述2.大氣垂直分層觀測證明，大氣在垂直方向上的物理性質(zhì)有顯著

對流層對流層是大氣圈的最底層，其厚度隨緯度、季節(jié)而變化，低緯大于高緯，夏季大于冬季。對流層的質(zhì)量最大，水汽最多，集中了大氣質(zhì)量的四分之三和幾乎全部的水汽和雜質(zhì)，是天氣變化最主要、最復(fù)雜的一層，對人類活動和地球生物影響最大，與自然地理環(huán)境關(guān)系最密切?！攀龅诙?jié)氣候系統(tǒng)概述

對流層對流層是大氣圈的最底層，其厚度隨緯度、季節(jié)而變化，

對流層①氣溫隨高度的升高而降低——三大特征對流層大氣主要依靠吸收地面和長波輻射而增熱，一般情況下，愈近地面空氣受熱愈多，氣溫愈高，離地面愈遠，氣溫就愈低。但氣溫隨高度而降低的幅度，在不同地區(qū)、不同季節(jié)、不同高度上不一致，平均而言，每上升100米，氣溫下降約0.65℃，稱為氣溫直減率，也叫氣溫垂直梯度。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

對流層①氣溫隨高度的升高而降低——三大特征對流層大氣主要②具有劇烈的對流運動由于受地面加熱不均勻的影響，產(chǎn)生鉛直對流運動。對流運動的強度因緯度和季節(jié)而不同，一般情況下低緯度較強，高緯度較弱；夏季較強，冬季較弱。對流使高低層空氣進行得以交換和混合，地面的熱量、水汽、雜質(zhì)等向上輸送，促進云雨的生成。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述②具有劇烈的對流運動由于受地面加熱不均勻的影響，產(chǎn)生鉛直對流③氣象要素水平分布不均勻地表性質(zhì)差異明顯，而對流層受地表影響大，因此，溫度、濕度等水平分布不均勻，從而經(jīng)常發(fā)生大規(guī)模的水平運動，冷暖氣流交綏頻繁。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述③氣象要素水平分布不均勻地表性質(zhì)差異明顯，而對流層受地表影響

對流層①下層（摩擦層或行星邊界層）——分層（按氣流和天氣現(xiàn)象分布特點）范圍一般是自地面到1-2km高度，夏季高于冬季，白晝高于夜晚。大風和擾動強烈的天氣高于平穩(wěn)天氣。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。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

對流層①下層（摩擦層或行星邊界層）——分層（按氣流和天氣②中層邊界層以上到6km以下為中層。氣流受地面磨擦影響很小，稱自由大氣層。云和降水多發(fā)生在此層。③上層6km以上至對流層頂為上層。氣溫常年低于0℃，水汽含量很少，云由冰晶和過冷卻水滴組成，風速較大。中緯和熱帶地區(qū)，常出現(xiàn)風速大于30m/s的強風帶，即急流。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述②中層邊界層以上到6km以下為中層。氣流受地面磨擦影響很小，

對流層頂介于對流層和平流層之間有一個厚度為數(shù)百米到1～2km的過渡層，稱為對流層頂。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；對流運動微弱，對垂直氣流有阻擋作用，水汽、塵埃等多集聚其下，使能見度變?nèi)?；對流層頂?shù)臍鉁仉S緯度變化與地面相反，赤道地區(qū)上空平均為-83℃，極地地區(qū)約為-53℃。對流層頂?shù)母叨入S緯度、季節(jié)和氣團性質(zhì)而異。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

對流層頂介于對流層和平流層之間有一個厚度為數(shù)百米到1～2

平流層對流層頂?shù)?5km左右為平流層。平流層下部氣溫隨著高度不變或微有上升，故又稱為同溫層；大約到30km以上，氣溫隨高度增加而顯著升高，55km高度上可達-3℃。平流層的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(guān)。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。平流層內(nèi)氣流比較平穩(wěn)，空氣的垂直混合作用顯著減弱。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

平流層對流層頂?shù)?5km左右為平流層。平流層下部氣溫隨著平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時間天空晴朗。有時對流層中發(fā)展旺盛的積雨云、鋒面云系、臺風云系可伸展到平流層下部。在高緯度20km以上高度，有時在早、晚可觀測到貝母云（又稱珍珠云）。平流層中的微塵遠較對流層中少，但是當火山猛烈爆發(fā)時，火山塵可到達平流層，影響能見度和氣溫。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述平流層中水汽含量極少，大多數(shù)時間天空晴朗。有時對流層中發(fā)展旺2006年8月南極上空的貝母云第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述2006年8月南極上空的貝母云第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述2004年南極上空的貝母云第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述2004年南極上空的貝母云第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述南北兩極的冬季，當距離地面10至50公里的平流層溫度低于零下80攝氏度時，平流層中微細的冰結(jié)晶就會反射日落的余暉而形成貝母云，而極地山頂上升的氣流偶然也會形成貝母云。

第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述南北兩極的冬季，當距離地面10至50公

中間層平流層頂?shù)?5km左右為中間層。其特點是氣溫隨高度增加而迅速下降，至頂部可降到-113℃～-83℃，其原因是幾乎沒有臭氧吸收太陽紫外輻射，而氮和氧等氣體所能直接吸收的波長更短的太陽輻射大部分又被上層大氣所吸收。垂直運動強烈，故又稱為上部對流層。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

中間層平流層頂?shù)?5km左右為中間層。其特點是氣溫隨高度中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒有云層出現(xiàn)，僅在高緯地區(qū)的75～90km高度，有時能看到一種薄而帶銀白色的夜光云，但其出現(xiàn)機會很少。這種夜光云，一般認為由流星物質(zhì)匯集而形成。60～90km高度上，有一個只有白天才出現(xiàn)的電離層，叫做D層。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述中間層內(nèi)水汽含量更極少，幾乎沒有云層出現(xiàn)，僅在高緯地區(qū)的75

波蘭天文愛好者2006年7月14日拍攝到的夜光云第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

波蘭天文愛好者2006年7月14日拍攝到的夜光云第二節(jié)

暖層暖層又稱熱成層或熱層，位于中間層頂至800km高空。氣溫隨高度增加而迅速增高，原因是波長小于0.175μm的太陽紫外輻射都被大氣物質(zhì)（主要是原子氧）所吸收的緣故。其增溫程度與太陽活動有關(guān)，太陽活動加強時，溫度隨高度增加很快升高，500km處氣溫可增至2000K；當太陽活動減弱時，溫度隨高度的增加增溫較慢，500km處的溫度也只有500K。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

暖層暖層又稱熱成層或熱層，位于中間層頂至800km高空。暖層中空氣處于高度電離狀態(tài)，但程度不均勻。最強的有兩區(qū)，即E層（約位于90～130km）和F層（約位于160～350km）。F層在白天還分為F1和F2兩區(qū)。據(jù)研究，高層大氣（在60km以上）由于受到強太陽輻射，迫使氣體原子電離，產(chǎn)生帶電離子和自由電子，使高層大氣中能夠產(chǎn)生電流和磁場，并可反射無線電波，從這一特征來說，這種高層大氣又可稱為電離層，正是由于高層大氣電離層的存在，人們才可以收聽到很遠地方的無線電臺的廣播。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述暖層中空氣處于高度電離狀態(tài)，但程度不均勻。最強的有兩區(qū)，即E高緯度地區(qū)的晴夜，熱層中可以出現(xiàn)彩色的極光。可能是由于太陽發(fā)出的高速帶電粒子使高層稀薄的空氣分子或原子激發(fā)后發(fā)出的光。這些高速帶電粒子在地球磁場的作用下，向南北兩極移動，所以極光常出現(xiàn)在高緯度地區(qū)上空。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述高緯度地區(qū)的晴夜，熱層中可以出現(xiàn)彩色的極光?？赡苁怯捎谔柊l(fā)大氣的一般特性大氣的一般特性大氣的一般特性大氣的一般特性

外層外層，即大氣的最高層，又稱散逸層。該層空氣極其稀薄，質(zhì)點之間的距離很大，氣溫隨高度增加而升高。因溫度高，空氣粒子運動速度很大，又因距地心較遠，地心引力較小，所以這一層的主要特點是大氣粒子經(jīng)常散逸至星際空間，本層是大氣圈與星際空間的過渡地帶。第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述

外層外層，即大氣的最高層，又稱散逸層。該層空氣極其稀薄，第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述第二節(jié)氣候系統(tǒng)概述在氣象學上，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。氣象要素是指表示大氣屬性和大氣現(xiàn)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?？諝鉅顟B(tài)常用密度、體積、壓強、溫度表示。對一定質(zhì)量的空氣，其P、V、T之間存在函數(shù)關(guān)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(nèi)能，氣溫乃降低。第三節(jié)大氣的物理性狀在氣象學上，大氣的物理性狀主要以氣象要素和空氣狀態(tài)方程來表征大氣的一般特性(1)氣溫表示空氣冷熱程度的物理量，稱為氣溫。一定容積內(nèi)，一定質(zhì)量的空氣，其溫度的高低只與氣體分子運動的平均動能有關(guān)。即這一動能與絕對溫度T成正比。因此，空氣冷熱的程度，實質(zhì)上是空氣分子平均動能的表現(xiàn)。當空氣獲得熱量時，其分子運動的平均速度增大，平均動能增加，氣溫也就升高。反之當空氣失去熱量時，其分子運動平均速度減小，平均動能隨之減少，氣溫也就降低。1、主要氣象要素大氣的一般特性(1)氣溫表示空氣冷熱程度的物理量，稱為氣溫大氣的一般特性攝氏溫標（Celsius），是一種世界上普遍使用的溫標，符號為℃，由瑞典天文學家攝爾維斯1742年提出。攝爾維斯把標準大氣壓下水的冰點定為一百度，沸點定為零度，其間分成一百等分，一等分為一度。因使用很不方便，第二年就顛倒過來使用。1954年的第十屆國際度量衡大會特將此溫標命名為“攝氏溫標”，以表彰攝氏的貢獻。

氣溫的單位大氣的一般特性攝氏溫標（Celsius），是一種世界上普遍使大氣的一般特性華氏溫標（Fahrenheit，符號為℉）：1714年，德國人華倫海發(fā)現(xiàn)液體金屬水銀比酒精更適宜制造溫度計，發(fā)明了水銀溫度計，創(chuàng)立了第一個溫度標準——華氏溫標，使溫度計第一次有了統(tǒng)一標準。華氏最初選定冰和鹽混合物凝固時為0度，用酒精溫度計分度，而概略的將人體溫度定為100度。后來選用水沸點和冰點這兩個恒定溫度作固定點，用水銀溫度計進行分度，把兩個溫度點之間分成180格，每格定為1華氏度。華氏溫標至今只有美國、英國仍在使用。大氣的一般特性華氏溫標（Fahrenheit，符號為℉）：大氣的一般特性符號為K，由英國物理學家開爾文（原名WilliamThomson）1848年創(chuàng)立，也稱熱力學溫標。開氏溫標不以水的冰點作為零度，而是以理論上所說的分子熱運動將完全停止時的溫度作為零度。其分度法與攝氏溫標相同，即絕對溫標上相差1K時，攝氏溫標上也相差1℃；故絕對溫標上水冰點定為273.15K，沸點定為373.15K。

開氏溫標大氣的一般特性符號為K，由英國物理學家開爾文（原名Willi大氣的一般特性攝氏溫度與華氏溫度的換算式：

5（F-50o）=9(C-10o)

C=5/9(F-32)

F=9/5(C+32)攝氏溫度與開氏溫度的換算式：

℃＝K-273.15大氣的一般特性攝氏溫度與華氏溫度的換算式：攝氏溫度與開氏溫度大氣的一般特性（2）氣壓氣壓，是指大氣的壓強，是空氣的分子運動與地球重力場綜合作用的結(jié)果。P=F/AF=MgP=Mg/AFA大氣的一般特性（2）氣壓氣壓，是指大氣的壓強，是空氣的分子大氣的一般特性靜止大氣中任意高度上的氣壓值等于其單位面積上所承受的大氣柱的重量。當空氣有垂直加速運動時，氣壓值與單位面積上承受的大氣柱重量就有一定的差值，但在一般情況下，空氣的垂直運動加速度是很小的，這種差別可以忽略不計。大氣的一般特性靜止大氣中任意高度上的氣壓值等于其單位面積上所大氣的一般特性一般情況下氣壓值用水銀氣壓表測量，所以氣壓單位曾經(jīng)用毫米水銀柱高度（mmHg）表示，現(xiàn)在通用百帕（hPa）來表示。當選定溫度為0℃，緯度為45°的海平面作為標準時，海平面氣壓為1013.25hPa，相當于760mm的水銀柱高度，稱此壓強為1個大氣壓。大氣的一般特性一般情況下氣壓值用水銀氣壓表測量，所以氣壓單位大氣的一般特性(3)空氣濕度表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。大氣濕度狀況與云霧、降水等關(guān)系密切。大氣濕度常用下述物理量表示：

水汽壓和飽和水汽壓

相對濕度

飽和差

絕對濕度

比濕

水汽混合比

露點大氣的一般特性(3)空氣濕度表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣的一般特性

水汽壓和飽和水汽壓水汽壓，即大氣中水汽部分所產(chǎn)生的分壓力,用e表示，單位是百帕（hPa）。大氣中水汽含量越多，水汽壓越大。飽和水汽壓，即一定體積空氣在一定溫度條件下所能容納的最大水汽量所具有的壓力，用E表示。飽和水汽壓隨溫度升高而增大。大氣的一般特性

水汽壓和飽和水汽壓水汽壓，即大氣中水汽部分大氣的一般特性

相對濕度相對濕度，即空氣中的實際水汽壓與同溫度下的飽和水汽壓之比的百分數(shù)，用f表示。相對濕度直接反映空氣距離飽和的程度。當其接近100％時，表明當時空氣接近于飽和。當水汽壓不變時，氣溫升高，飽和水汽壓增大，相對濕度會減小。大氣的一般特性

相對濕度相對濕度，即空氣中的實際水汽壓與同大氣的一般特性

飽和差在一定溫度下，飽和水汽壓與實際空氣中水汽壓之差稱為飽和差，用d表示。即d=E-e，d表示實際空氣距離飽和的程度。在研究水面蒸發(fā)時常用到d，它能反映水分子的蒸發(fā)能力。大氣的一般特性

飽和差在一定溫度下，飽和水汽壓與實際空氣中大氣的一般特性

絕對濕度絕對濕度，即單位體積濕空氣所含有的水汽質(zhì)量，也稱水汽密度，用a表示，單位是g/m3或g/cm3?？諝庵兴吭蕉啵^對濕度越大。絕對濕度不能直接測量，需根據(jù)氣溫和水汽壓來推算，在應(yīng)用上沒有水汽壓方便。大氣的一般特性

絕對濕度絕對濕度，即單位體積濕空氣所含有的大氣的一般特性

比濕在一團濕空氣中，水汽的質(zhì)量與該團空氣總質(zhì)量的比值，稱比濕（q）。其單位是g/g，即表示每一克濕空氣中含有多少克的水汽。也有用每千克質(zhì)量濕空氣中所含水汽質(zhì)量的克數(shù)表示的即g/kg。大氣的一般特性

比濕在一團濕空氣中，水汽的質(zhì)量與該團空氣總大氣的一般特性

水汽混合比一團濕空氣中，水汽質(zhì)量與干空氣質(zhì)量的比值稱水汽混合比（γ）。大氣的一般特性

水汽混合比一團濕空氣中，水汽質(zhì)量與干空氣質(zhì)大氣的一般特性

露點空氣中水汽含量不變，氣壓保持一定時，空氣冷卻達到飽和時的溫度，稱露點溫度，簡稱露點，用td表示。氣壓一定時，露點的高低只與空氣中的水汽含量有關(guān)，水汽含量愈多，露點愈高，所以露點也是反映空氣中水汽含量的物理量。在實際大氣中，空氣經(jīng)常處于未飽和狀態(tài)，露點溫度常比氣溫低（td＜t）。因此，根據(jù)t和td的差值，可以大致判斷空氣距離飽和的程度。氣溫降到露點，是水汽凝結(jié)的必要條件。大氣的一般特性

露點空氣中水汽含量不變，氣壓保持一定時，空大氣的一般特性(4)降水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(jīng)融化后），未經(jīng)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。大氣的一般特性(4)降水降水是指從天空降落到地面的液態(tài)或固大氣的一般特性在高緯度地區(qū)冬季降雪多，還需測量雪深和雪壓。雪深是從積雪表面到地面的垂直深度，以厘米（cm）為單位。當雪深超過5cm時，則需觀測雪壓。雪壓是單位面積上的積雪重量，以g/cm2為單位。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?shù)氐暮涑潭取４髿獾囊话闾匦栽诟呔暥鹊貐^(qū)冬季降雪多，還需測量雪深和雪壓。雪大氣的一般特性（5）風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(shù)值的大?。L速），還具有方向（風向）。因此風是向量。大氣的一般特性（5）風空氣的水平運動稱為風。風是一個表示氣大氣的一般特性風向是指風的來向。地面風向用16方位表示，高空風向常用方位度數(shù)表示，即以0°（或360°）表示正北，90°表示正東，180°表示正南，2