農業(yè)氣象學第一章-地球大氣課件

氧氣氮氣臭氧二氧化碳

水汽雜質大氣的組成

干潔大氣稀有氣體第一節(jié)大氣的組成與垂直結構一、大氣的組成氧氣氮氣臭氧二氧化碳水汽雜質大氣的組成

干潔大氣稀有氣1

氮大氣中的氮，植物不能直接吸收，但豆科植物的根瘤菌具有固氮作用，能夠固定和利用大氣中的氮，另外大氣中氮的氧化物也可隨降水進入土壤,供給植物的需要。氧維持生命活動的重要氣體。土壤中，植物根部的呼吸，細菌和真菌的活動都要消耗氧氣。土壤水分過多和土壤板結情況下，可能會出現(xiàn)缺氧中毒的現(xiàn)象。氮大氣中的氮，植物不能直接吸收，但豆科植物的2臭氧（O3）近地面氣層臭氧含量很少，從10千米高度開始增加，在20-25千米高度處達到最大值，再向上，臭氧含量逐漸減少.太陽紫外輻射中的全部紫外C和絕大部分紫外B都可以被臭氧層吸收，不能到達地球表面；但波長大于0.32微米的紫外A卻可以穿過臭氧層到達地面。臭氧（O3）近地面氣層臭氧含量很少，從10千米高度開始增加，3農業(yè)氣象學第一章-地球大氣課件4二氧化碳（CO2）

來源于地球礦物燃料的燃燒、有機物質的腐敗分解以及生物的呼吸作用。大氣中CO2含量很少，其平均含量約占大氣容積的0.03％，并且多集中于20千米以下的氣層里，在20千米以上，CO2

的含量顯著減少。CO2是綠色植物進行光合作用不可缺少的原料。光合作用產物構成植物體95％的組成成分。二氧化碳（CO2）來源于地球礦物燃料的燃燒、有機物質的腐敗5水汽四分之三的水汽集中在4公里以下，10-12公里高度以下的水汽約占全部水汽總量的99％。在大氣溫度變化的范圍內，水汽是唯一能進行氣、液、固態(tài)三相變化的大氣成分。

水汽在相變過程中都要吸收或放出潛熱；水汽能強烈吸收和放射長波輻射。水汽不僅影響大氣濕度狀況，還影響地面和空氣溫度的變化。水汽四分之三的水汽集中在4公里以下，10-12公里高度以下的6大氣中的雜質大氣中懸浮的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，統(tǒng)稱雜質。它們主要集中在3千米以下的低層大氣中。

雜質對大氣中物理過程和現(xiàn)象的作用：（1）吸收太陽輻射，使空氣溫度增高，但削弱了到達地面的太陽輻射。（2）阻擋地面輻射，減緩地面的輻射冷卻。（3）降低大氣的透明度，影響能見度。（4）充當水汽的凝結核，對成云致雨有重要意義。大氣中的雜質大氣中懸浮的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，統(tǒng)7二、大氣結構和垂直分層（一）大氣上界大氣上界的界定:1、極光出現(xiàn)的最大高度是1200千米來估計大氣上界，因此，將此數(shù)字定為大氣的物理上界。

2、大氣密度接近于星際氣體密度的高度來估計大氣上界。大氣上界為2000—3000千米。二、大氣結構和垂直分層（一）大氣上界8（二）大氣的垂直分層

1、對流層低緯地區(qū)平均為17—18千米，在中緯地區(qū)平均10—12千米，在高緯地區(qū)平均為8-9千米。一般夏季對流層厚度比冬季厚。

2千米以下大氣層稱為摩擦層；2米以下大氣層稱為貼地氣層。對流層特點：（1）集中了整個大氣四分之三的質量和幾乎全部的水汽。大氣中的各種天氣現(xiàn)象如風、云、雨、雪等都發(fā)生在這一層里，對天氣分析和預報具有重要意義。（二）大氣的垂直分層對流層特點：9（2）氣溫隨著海拔高度的增高而降低。

平均來說，每上升100米，氣溫約下降0.65℃，稱氣溫遞減率，也叫氣溫鉛直梯度，通常以r表示：r=ZT??-

(3)對流層空氣具有強烈的垂直運動和不規(guī)則的亂流運動。結果使高層和低層之間的冷暖空氣進行了交換，使近地面的熱量、水汽，雜質等向上輸送。這對成云致雨有重要作用。

（3）氣象要素水平方向上分布不均勻。（2）氣溫隨著海拔高度的增高而降低。r=ZT??-102、平流層（臭氧層）自對流層頂?shù)?5千米高度。特點：

(1)氣溫隨高度增加而升高

(2)在平流層中空氣的垂直運動明顯減弱，主要是水平運動。

(3)在平流層中、水汽和塵埃含量極少。晴朗少云，大氣透明度好，氣流比較平穩(wěn)，適于飛機飛行。（4）地球大氣中臭氧集中地地方，尤其是在20-25km高度上臭氧濃度最大。2、平流層（臭氧層）自對流層頂?shù)?5千米高度。113、中間層自平流層頂?shù)?5千米高的氣層氣溫隨高度增高而迅速下降，其頂部氣溫可降至-83℃以下，氣流有強烈的垂直運動，故又稱為高空對流層。

4、暖層（熱層）中間層頂至800千米高度。溫度隨高度的升高迅速增高。暖層的空氣處于游離狀態(tài)。這是由于該層空氣在強烈的太陽紫外線和宇宙射線的作用下呈電離狀態(tài)。由于這一特點，暖層又稱為電離層。5、散逸層（外層）

800千米高度以上的大氣層3、中間層自平流層頂?shù)?5千米高的氣層5、散逸層（外12農業(yè)氣象學第一章-地球大氣課件13第二節(jié)大氣污染一、大氣污染源與污染物

主要來源：一是自然過程形成的，如火山爆發(fā)、沙塵暴和雷擊森林失火等產生的；二是人為過程造成，如工業(yè)污染物、交通污染物、農業(yè)生產和人類生活污染物。

主要的污染物：含硫化合物（SO2、SO3、H2S)、含氮化合物（NH3

、N2O、NO、NO2)、碳氧化合物(CO、CO2)、碳氫化合物（CH4、C20H12)等。

由于人類活動或自然過程，使排放到大氣中的物質的濃度及持續(xù)時間足以對人類及動植物的健康、設施或環(huán)境產生不利影響，破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類及動植物的生活生存條件的現(xiàn)象。第二節(jié)大氣污染一、大氣污染源與污染物14二、大氣污染的影響1、對農業(yè)生產的危害

大氣污染物濃度超過了農業(yè)的允許水平，對農業(yè)生產將造成不良影響。如農作物減產，產品品質下降，價值降低。大氣污染物對植物的危害除了與污染物的濃度和接觸時間有關外，還與植物本身對污染物的抗性有關。某種污染物的指標作物。SO2-紫苜蓿、氟化物-唐菖蒲、臭氧-煙草。二、大氣污染的影響152、對全球氣候的影響

（1）酸雨

酸雨是指PH<5.6時的降水。酸雨主要是由于大量的二氧化硫，在潮濕而污濁的空氣中，與水膜接觸后形成亞硫酸水溶液，進一步被大氣中的金屬離子催化氧化成硫酸而形成酸雨。其危害程度比SO2和氮氧化物大好多倍。

（2）溫室效應

指大氣吸收地面長波輻射之后，也同時向宇宙和地面發(fā)射輻射，對地面起保暖增溫作用。主要的溫室氣體有CO2、CH4、O3、CO、氟里昂和水汽等。其中水汽決定于溫度，人類不能控制。其他氣體中，數(shù)量最大、對地球大氣溫室效應作用也最大的是二氧化碳。如果按目前CO2的增長量，大約到2050年，全球大氣中CO2高達560ppm，屆時全球平均氣溫將上升1-3.5℃。由于地球升溫主要在高緯地區(qū)，因而將造成極地冰層融化，再加上海水升溫后體積膨脹，全球海平面將會提高15-95cm。2、對全球氣候的影響16（3）城市熱島效應

世界上很多城市，無論它的緯度位置、地形和自然環(huán)境有何不同，城市的氣溫都比四周郊區(qū)要高，特別是在天氣晴朗無風的夜晚，有時相差4-5℃。這種現(xiàn)象被稱為“城市熱島”。產生的主要原因：城市中排放出大量的熱量，而且工業(yè)、交通越發(fā)達，人口越多，熱島效應越顯著。城市熱島效應的強度，一天中夜間最強，一年中冬季最強，因為夜間和冬季人為增加的熱量較多。（4）破壞臭氧層（3）城市熱島效應17第三節(jié)大氣（CO2)與農業(yè)一、CO2濃度變化對農作物的影響1、CO2濃度增高對不同類型植物的影響

增加CO2濃度，C3類植物無論在弱光還是強光下，光合作用均能得到促進，因此對密植作物而言增加單位面積空間的CO2濃度，有利于增產。2、CO2濃度增高對植物光合速率與生產力的影響增加濃度，可以延遲葉片衰老，使葉片有較長的時間維持活躍的光合作用，對增產有利。3、CO2濃度增高對植物水分利用的影響