第一節(jié) 大氣的組成和熱能

第三章大氣圈和氣候系統(tǒng)聊城大學(xué)環(huán)境與規(guī)劃學(xué)院陳永金chenyongjin@2011.10.2734大氣圈的特征

大氣圈與巖石圈、水圈、生物圈組成地球表層系統(tǒng)大氣圈由多種物質(zhì)組成；大氣圈具有有序結(jié)構(gòu)大氣圈是地球生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)屏障人類活動(dòng)改變著大氣圈的特征5第一節(jié)大氣的組成和熱能第二節(jié)大氣的水分和降水第三節(jié)大氣運(yùn)動(dòng)和天氣系統(tǒng)第四節(jié)氣候的形成第五節(jié)氣候變化

2第一節(jié)大氣的組成和垂直分層一、大氣的組成地球大氣是多種物質(zhì)的混合物，由干潔空氣、水汽和懸浮塵粒（氣溶膠粒子）組成Morethan99.9%byvolumeofEarth’satmosphereiscomposedofnitrogen,oxygen,andargon.6一、大氣的組成

（一）干潔空氣大氣中除固體雜質(zhì)和水汽之外的全部混合氣體氧21%氮78%其他氣體1%氬、二氧化碳、臭氧……7一、大氣的組成氮（Nitrogen,N2）干潔空氣N2約占大氣容積的78％，其化學(xué)性質(zhì)不活潑，豆科植物可以固氮于土壤中。Dinitrogen(N2)makesup78%oftheatmosphere.Itisunavailabletomostorganisms,butnitrogen-fixingbacteriaconvertittobiologicallyavailablenitrogenthatisultimatelyusedbyallorganismsinbuildingproteins8大豆根瘤中的根瘤菌每公頃地能從空氣中固定氮素45～67.5千克，可提供大豆整個(gè)生育過(guò)程中對(duì)氮素需要量的20％-30％.11相思唐?王維紅豆生南國(guó)，春來(lái)發(fā)幾枝。愿君多采擷，此物最相思。

12楊貴妃與含羞草13人類活動(dòng)產(chǎn)生的活性氮加速了生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)14氧

（Oxygen,O2）氧氣占大氣質(zhì)量23％，容積21％，是生物生存繁衍的必要條件Mostorganismsalsorequireoxygenformetabolicrespiration.15二氧化碳

(Carbondioxide，CO2)大氣容積的0.03%20km以下空中溫室效應(yīng)受人類影響大16Carbondioxide,thenextmostabundantgas,accountsforonly0.0367%oftheatmosphere.PhotosyntheticorganismsuseCO2inthepresenceoflighttoproduceorganicmatterthateventuallybecomesthebasicfoodsourceforallanimalsandmicrobes臭氧（Ozone，O3）大氣中的臭氧是陽(yáng)光中的紫外線作用于氧分子，氧分子分解成氧原子，氧原子和氧分子結(jié)合形成臭氧。臭氧大部分存在于平流層10～50km高度，其最大密度在20千米高度左右。

31O3（Ozone）臭氧作用:一、保護(hù)作用，吸收波長(zhǎng)300

μm以下的紫外線，保護(hù)地球生態(tài)系統(tǒng)。二、加熱作用，吸收紫外線并將其轉(zhuǎn)換為熱能，使大氣層15～50km存在著升溫層。三、溫室氣體的作用，在對(duì)流層上部和平流層底部，即在氣溫很

低的這一高度，臭氧的作用同樣非常重要。如果這一高度的臭氧減少，則會(huì)產(chǎn)生使地面氣溫

下降的動(dòng)力。32少量會(huì)使人感到舒爽，如雷雨后空氣清新，是因?yàn)榭諝庵杏谐粞?。汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸衔镌陉?yáng)光作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧，它和大氣中的其它成份結(jié)合就形成光化學(xué)煙霧。

33大量臭氧會(huì)強(qiáng)烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫；臭氧會(huì)造成人的神經(jīng)中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退；臭氧會(huì)對(duì)人體皮膚中的維生素Ｅ起到破壞作用，致使人的皮膚起皺、出現(xiàn)黑斑；臭氧還會(huì)破壞人體的免疫機(jī)能，誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒。34南極臭氧洞35南極臭氧洞36北極臭氧變化從左向右表示20世紀(jì)80年代到90年代臭氧變化，紅色500DU,藍(lán)色270DU,紫色小于270DU37可怕的美麗云團(tuán)氯氟烴進(jìn)入大氣分解成氯原子，被陽(yáng)光激活，會(huì)破壞臭氧分子。低溫天氣可通過(guò)極地同溫層里的“美麗”云團(tuán)加速這一過(guò)程，這些云團(tuán)為不活躍的氯的副產(chǎn)品提供了“蓄水庫(kù)”。這些副產(chǎn)品在云團(tuán)表面彼此發(fā)生反應(yīng)，釋放出“有攻擊性”的氯原子，破壞臭氧分子。2011年3月照片

38（二）水汽水汽來(lái)源容積0—4％水分循環(huán)時(shí)空變化三相轉(zhuǎn)化影響大氣和地表的溫度（三）固體雜質(zhì)（aerosol）氣溶膠粒子半徑10-2—10-8cm，分布：低層大氣中來(lái)源；自然、人類活動(dòng)；意義：水汽凝結(jié)核；影響太陽(yáng)輻射；影響大氣能見(jiàn)度。40Theatmospherealsocontainsaerosols,whicharesmallparticlessuspendedinair.Someaerosolparticlesarisefromvolcaniceruptionsandfromblowingdustandseasalt.Othersareproducedbyreactionswithgasesfrompollutionsourcesandbiomassburning.Someaerosolsarehydroscopic—thatis,theyhaveanaffinityforwater.Aerosolsareinvolvedinreactionswithgasesandactascloudcondensationnucleiaroundwhichwatervaporcondensestoformclouddroplets.氣溶膠中的粒子具有特有的動(dòng)力性質(zhì),光學(xué)性質(zhì),電學(xué)性質(zhì).比如布朗運(yùn)動(dòng),光的折射,象彩虹,月暈之類都是因?yàn)楣饩€穿過(guò)大氣層而引起的折射現(xiàn)象.日暈三更雨不經(jīng)歷風(fēng)雨，怎見(jiàn)彩虹？41氣溶膠在醫(yī)學(xué),環(huán)境科學(xué),軍事學(xué)方面都有很大的應(yīng)用.在醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用于治療呼吸道疾病的粉塵型藥的制備,因?yàn)榉蹓m型藥粉更能夠被呼吸道吸附而有利于疾病的治療.環(huán)境科學(xué)方面比如用衛(wèi)星檢測(cè)火災(zāi).在軍事方面比如煙霧彈之類,還有可以制造氣溶膠煙霧來(lái)防御激光武器.42NASA發(fā)布全球污染顆粒濃度地圖

直徑小于或等于2.5微米，可以穿過(guò)人體正常的防御通道，滲透到肺部深處，對(duì)人體健康構(gòu)成巨大威脅。43成云致雨的必要條件主要成分次要成分水

汽固體雜質(zhì)生物體的基本成分維持生物活動(dòng)的必要物質(zhì)植物光合作用的原料；對(duì)地面保溫吸收紫外線，使地球上的生物免遭過(guò)量紫外線的傷害成云致雨的必要條件；對(duì)地面保溫大氣組成主要作用干潔空氣O3N2O2CO2大氣各成分的作用44二、大氣的結(jié)構(gòu)45（一）大氣質(zhì)量1大氣上界22000km,地冕3200km大氣上界2大氣質(zhì)量

1013.3g/cm2,463.氣壓1）概念hPa百帕1hPa=0.01N/cm2標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：溫度0攝氏度，緯度45度海面氣壓2）氣壓垂直分布與氣溫、氣壓關(guān)系A(chǔ)相同氣壓氣柱溫度高，單位氣壓高度差越大B相同氣溫氣壓高，氣壓垂直梯度大47（二）大氣垂直結(jié)構(gòu)4849126080800對(duì)流層平流層中間層暖層散逸層501、對(duì)流層

A）厚度：高緯：8－9km,中緯：10－12km,低緯17－18km，夏季大于冬季。B）特征：一是溫度隨高度的升高而降低；氣溫直減率；二是具有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)；三是天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變；51Thetroposphereisthelowestatmosphericlayerandcontainsmostofthemassoftheatmosphere.ThetroposphereisheatedprimarilyfromthebottombysensibleandlatentheatfluxesandbylongwaveradiationfromEarth’ssurface.Temperaturethereforedecreaseswithheightinthetroposphere.登山需要哪些裝備？御寒服裝：用于登山活動(dòng)中的保溫御寒。風(fēng)雨衣：防水。高山鞋：質(zhì)輕，保暖、防水、通氣。防護(hù)眼鏡：以用茶色鏡片為好。在7000米以上高山區(qū)，登山人員應(yīng)配備專防紫、紅外線的防風(fēng)雪眼鏡53Thetroposphereistheatmosphericlayerinwhichmostweatheroccurs,includingthunderstorms,snowstorms,hurricanes,andhighandlowpressuresystems.Thetroposphereisthustheportionoftheatmospherethatdirectlyrespondstoandaffectsecosystemprocesses.Thetropopauseistheboundarybetweenthetroposphereandthestratosphere.Itoccursataheightofabout16kminthetropics,wheretropospherictemperaturesarehighestandhencewherepressurefallsoffmostslowlywithheight(Eq.2.1),andatabout9kminpolarregions,wheretropospherictemperaturesarelowest.Theheightofthetropopausealsovariesseasonally,beinglowerinwinterthaninsummer.2、平流層的特征（1）氣溫隨高度升高的分布下層：其上界離地面約35－40km，為同溫層上層：其上界離地面約50－60km，為逆溫層，上層含有大量的臭氧紫外線而增溫；（2）氣流以水平運(yùn)動(dòng)為主；（3）水汽、塵埃含量少，天氣晴朗，能見(jiàn)度好。54Abovethetroposphereisthestratosphere,which,unlikethetroposphere,isheatedfromthetop.AbsorptionofUVradiationbyO3intheupperstratospherewarmstheair.OzoneisconcentratedinthestratospherebecauseofabalancebetweentheavailabilityofshortwaveUVnecessarytosplitmoleculesofmolecularoxygen(O2)intoatomicoxygen(O)andahighenoughdensityofmoleculestobringabouttherequiredcollisionsbetweenatomicOandmolecularO2toformO3.TheabsorptionofUVradiationbystratosphericozoneresultsinanincreaseintemperaturewithheight.TheozonelayeralsoprotectsthebiotaatEarth’ssurfacefromdamagingUVradiation.55

3、中間層高度：平流層頂至85km處。（1）溫度隨高度升而速降。臭氧含量低。（2）空氣以垂直運(yùn)動(dòng)為主。但由于空氣稀薄，所出現(xiàn)的天氣現(xiàn)象已不如對(duì)流層復(fù)雜。（3）在80km處白天出現(xiàn)一個(gè)電離層。56Abovethestratosphereisthemesosphere,wheretemperatureagaindecreaseswithheight.電離層無(wú)線電，馬可尼，1901年廣播、無(wú)線電導(dǎo)航、雷達(dá)定位

2009年3月，國(guó)內(nèi)首個(gè)根據(jù)大氣電離層變化來(lái)監(jiān)測(cè)地震的探測(cè)試驗(yàn)站在聊城地震水化試驗(yàn)站建成584、暖層高度：中間層至800km處特征：（1）空氣質(zhì)量小，空氣稀薄，空氣總質(zhì)量0.5%。（2）溫度隨高度升而升。波長(zhǎng)小于0.175um的太陽(yáng)紫外輻射都被暖層氣體吸收，頂層溫度可達(dá)1000度。（3）空氣處于高度電離狀態(tài)。（4）能反射無(wú)線電波（5）出現(xiàn)極光現(xiàn)象。59Theuppermostlayeroftheatmosphere,thethermosphere,beginsatapproximately80kmandextendsintospace.Thethermospherehasasmallfractionoftheatmosphere’stotalmass,composedprimarilyofOandnitrogen(N)atomsthatcanabsorbveryshortwaveenergy,againcausinganincreaseinheatingwithheightThemesosphereandthermospherehaverelativelylittleimpactonthebiosphere.5.散逸層（外層）暖層頂之上，高速運(yùn)動(dòng)的空氣質(zhì)點(diǎn)就能散逸到星際空間。地球大氣層之外，還有一層極其稀薄的電離氣體，可伸展到22000公里高度，稱為地冕。這可能就是地球大氣層向宇宙空間的過(guò)渡區(qū)域。60從大氣與地表自然環(huán)境之間關(guān)系來(lái)說(shuō)，對(duì)流層具有特別重要的意義。后面的內(nèi)容將主要討論對(duì)流層范圍內(nèi)的基本情況。61三、大氣的熱能太陽(yáng)輻射透過(guò)地球的大氣“外衣”到達(dá)地表，經(jīng)過(guò)一系列能量轉(zhuǎn)換之后，形成對(duì)地球生命有深刻影響的大氣熱力狀況。地球上的氣溫條件是各種生物繁殖和演化的重要條件，也是決定地球上能量和物質(zhì)輸送、轉(zhuǎn)化的重要因素。氣溫的空間變化是各地理要素地域分異的根本原因之一。1、輻射的基本知識(shí)

（1）物體對(duì)輻射的吸收、反射和透射

假設(shè)投射到物體上的總輻射為Qo，被吸收的為Qa，被反射的為Qr，透過(guò)的為Qd，則根據(jù)能量守恒原理：Qa+Qr+Qd=Qo兩邊同除以Qo得：Qa/Qo+Qr/Qo+Qd/Qo=1

即；a+r+d=1。物體的吸收率、反射率和透射率大小隨著輻射的波長(zhǎng)和物體的性質(zhì)而改變。黑體——能將所有波長(zhǎng)的輻射全部吸收掉的物體即a=1。（2）有關(guān)輻射的基本規(guī)律輻射能力強(qiáng)的物體，其吸收能力也強(qiáng)，黑體的吸收率最大，故它是最好的放射體；對(duì)于同一物體，如果在溫度為T時(shí)，它放射某一波長(zhǎng)的輻射，那么在同一溫度下，它也吸收同樣波長(zhǎng)的輻射；任何物體在向四周放射能量的同時(shí)，也吸收能量；高溫物體在單位面積上放射的能量比低溫物體多。斯蒂芬—波爾斯曼定律：E=δ.T4.δ=5.67×10-8W（m2.K4）、大氣上界太陽(yáng)輻射：（可看作黑體輻射）太陽(yáng)表面溫度高達(dá)6000K左右，是熾熱的氣態(tài)球體。

太陽(yáng)輻射——短波輻射地面輻射——長(zhǎng)波輻射大氣的熱力作用1、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用2、大氣的保溫效應(yīng)um2太陽(yáng)輻射

太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù)太陽(yáng)輻射光譜——太陽(yáng)輻射中輻射按波長(zhǎng)的分布，稱為太陽(yáng)輻射光譜。大氣上界太陽(yáng)輻射光譜在0.1－5um的范圍；太陽(yáng)常數(shù)——在大氣上界，垂直于太陽(yáng)光線的1cm2面積內(nèi)，1min內(nèi)獲得的太陽(yáng)輻射能量，稱為太陽(yáng)常數(shù)。1361W/m2。太陽(yáng)輻射在大氣中的減弱大氣的云層和塵埃地太陽(yáng)輻射的反射。反射能力取決于云的厚薄，薄云反射率：10-20%；厚云反射率：90%。高層云反射率：25%；中層云：50%；低層云：65%。大氣渾濁度越大，對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱也越大?？铸垳缃^?1瘟疫后恐龍蛋受侵變質(zhì)無(wú)法孵化2小行星撞擊地球3哺乳動(dòng)物變強(qiáng)，恐龍變衰4氣候變冷，恐龍無(wú)法適應(yīng)5因哺乳動(dòng)物偷吃恐龍蛋導(dǎo)致恐龍性別比例失調(diào)，使恐龍無(wú)法繁衍下一代6火山爆發(fā)，有毒有害的物質(zhì)，使恐龍患病滅絕。7彗星撞到地球，使地表發(fā)生巨大變化，讓恐龍無(wú)法適應(yīng)這種環(huán)境，導(dǎo)致其滅絕。美國(guó)物理學(xué)家路易·阿爾瓦雷茲提出的小行星撞擊地球的假說(shuō)備受各方關(guān)注。他在研究意大利古比奧地區(qū)白堊紀(jì)末期地層中的黏上層時(shí)發(fā)現(xiàn)微量元素棗銥的含量比其他時(shí)期地層陡然增加了30－160多倍，之后人們從全球多處地點(diǎn)取樣檢測(cè)都得出同樣結(jié)論。阿爾瓦雷茲認(rèn)為在白堊紀(jì)末期有一顆直徑約10公里的小行星撞擊了地球，產(chǎn)生的塵埃遮天蔽日。造成地表氣候環(huán)境巨變，導(dǎo)致了恐龍的消亡。疑點(diǎn)1．小行星一般都是由硅、鐵類元素構(gòu)成，這樣巨大的小行星落在地球表面即使經(jīng)歷漫長(zhǎng)歲月也不可能蹤跡全無(wú)，而在地球上從未發(fā)現(xiàn)有這樣大型的隕石；2．白堊紀(jì)末期的巖層大部分是熔巖冷卻形成的火成巖，由塵埃堆積而成的沉積巖只占地表很小一部分。僅一顆小行星撞擊揚(yáng)起的塵埃能夠把當(dāng)時(shí)地球上絕大多數(shù)動(dòng)植物埋入深達(dá)幾千米的巖層中嗎？3．一顆小行星所含的銥元素就能均勻的散布以至覆蓋整個(gè)地球表面嗎？銥元素在地球深處也同樣存在，為什么只推測(cè)銥元素來(lái)自地球以外而不是來(lái)國(guó)地球內(nèi)部呢？新假說(shuō)地球內(nèi)部的熱核反應(yīng)會(huì)不斷積聚起巨大能量，一旦地殼承受不住時(shí)，內(nèi)部壓力便沖破地殼突然釋放形成大爆發(fā)。銥棗這種主要存在于地核內(nèi)的元素在大爆發(fā)時(shí)通過(guò)熔巖噴發(fā)從地球深處被帶到地殼表層，而公認(rèn)的標(biāo)志白堊紀(jì)結(jié)束的黏土層正是由大量火山灰塵堆積形成。所以，白堊紀(jì)末期地層中銥含量普遍增多證明當(dāng)時(shí)地殼曾發(fā)生了普遍性劇烈噴發(fā)。絕大多數(shù)恐龍的死亡時(shí)間和絕大部分恐龍蛋化石的產(chǎn)出年代是在白堊紀(jì)末期，已發(fā)現(xiàn)的恐龍和恐龍蛋化石全部保存在富含銥的薄黏土層下的地層中，這與地質(zhì)學(xué)界認(rèn)定的白堊紀(jì)末期大規(guī)模造山運(yùn)動(dòng)等一系列全球性地殼構(gòu)造劇烈變動(dòng)的時(shí)間相吻合近年來(lái)在內(nèi)蒙古巴音滿都呼白堊紀(jì)末期的地層里出土的數(shù)百個(gè)原角龍和甲龍化石中，大量完整的恐龍骨架成群堆積在一起，從遺骸的埋葬姿勢(shì)看，它們是在極度痛苦中死去，其中還有整群的恐龍幼仔骨架。這一情景顯示它們是災(zāi)難性的集體死亡，而且死后尸體迅速在原地被埋葬（在世界其它地方的恐龍化石許多都有相似的死亡特征）。同時(shí)發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)睾膸r層是一種磚紅色的粉沙巖層，這種由大量火山灰堆積而成的層積巖正是形成化石的最佳環(huán)境?？梢酝茰y(cè)那次環(huán)境劇變的過(guò)程相當(dāng)突然和短暫。因?yàn)椋绻厍虻沫h(huán)境是在較長(zhǎng)時(shí)間逐漸變化，恐龍種群是緩慢消亡的話，它們是不會(huì)留下這么大量埋沒(méi)時(shí)間相對(duì)集中的恐龍蛋化石和整群恐龍幼仔化石的。所以，大多數(shù)恐龍應(yīng)是在生存環(huán)境一直基本正常的情況下因突然降臨的毀滅性災(zāi)難而大批死亡。大量體現(xiàn)當(dāng)時(shí)地球環(huán)境特征的動(dòng)植物化右均顯示，白堊紀(jì)末期以前，地球大氣層的密度和厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)在，地表較為平坦，全球都是非常溫暖潮濕的氣候環(huán)境。那時(shí)極地和赤道溫差很小，20世紀(jì)80年代，加拿大地質(zhì)學(xué)家曾在北極圈內(nèi)的埃爾斯米爾島發(fā)現(xiàn)了一片以水衫為主的化石樹(shù)林，林中還有鱷等動(dòng)物化石，說(shuō)明極地曾具有熱帶的氣候環(huán)境。自然環(huán)境是決定生命存在形態(tài)的主要因素，地球大爆發(fā)后，當(dāng)那些身軀碩大的恐龍賴以生存的濕熱環(huán)境不復(fù)存在時(shí)，即使有一些幸存下來(lái)，也無(wú)法適應(yīng)相對(duì)寒冷干燥、有冷暖季節(jié)區(qū)分的氣候環(huán)境而繼續(xù)生在。所以，大多數(shù)恐龍的絕跡便自然而然了。

到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射與大氣上界的情況不同。由于大氣圈對(duì)輻射有吸收、散射和反射等作用，太陽(yáng)光譜中不同的波長(zhǎng)將受到不同程度的削弱。吸收作用主要削弱紫外和紅外部分，而對(duì)可見(jiàn)光部分則影響較少。散射和反射作用受云層厚度、水汽含量、大氣懸浮微粒的粒徑和含量的影響很大。地面對(duì)太陽(yáng)輻射的反射：到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射只有一部分被地面吸收，另一部他則被地面反射出去。地面對(duì)入射太陽(yáng)輻射的反射取決于地面的反射率（r）。而r又取決于地面的性質(zhì)。一般地：陸地表面的r約為10%~30%，且隨著太陽(yáng)高度的減小而增大，深色土比淺色土小，粗糙土比平滑土?。凰骐S著太陽(yáng)高度角和平靜度而變，太陽(yáng)高度角愈小，其反射率愈大，波浪起伏的水面，其平均反射率為10%，對(duì)陸地稍小。

散射輻射影響散射輻射的因素：太陽(yáng)高度角、透明度、云量A）太陽(yáng)高度角大，入射輻射量多，散射輻也相應(yīng)地增強(qiáng)；B）透明度差，參與散射作用的質(zhì)點(diǎn)多，散射輻射也強(qiáng)；C）云量大，散射輻射大。D）太陽(yáng)光經(jīng)散射后到達(dá)地面的部分。

為何天空呈蔚藍(lán)色？——主要是空氣分子在選擇地對(duì)波長(zhǎng)青色、藍(lán)色光進(jìn)行散射。為何日出、日落時(shí)，太陽(yáng)呈紅色？——因?yàn)樘?yáng)高度角不同，太陽(yáng)光通過(guò)大氣的厚度也不同，太陽(yáng)高度越小，太陽(yáng)光投射時(shí)所穿過(guò)的大氣質(zhì)量就大（垂直時(shí)，穿過(guò)的質(zhì)量數(shù)為1），日出、日落時(shí)，日光通過(guò)的大氣質(zhì)量數(shù)最大，尤其是低層大氣的水滴、灰塵等大質(zhì)點(diǎn)多，紅光、橙光散射增強(qiáng)，導(dǎo)致出現(xiàn)紅色“霞光”3大氣的保溫效應(yīng)1）、地面輻射是大氣的主要熱源，地面輻射絕大部分（約有75－95%）被大氣中的云、霧、水汽和二氧化碳等吸收，只有波長(zhǎng)為8.4－12um的部分，可穿過(guò)大氣層進(jìn)入宇宙空間，故稱此波段為“大氣窗”。

2）大氣輻射（1）大氣靠吸收（其吸收具有選擇性）地面長(zhǎng)波輻射而增溫。1）水汽：對(duì)地面長(zhǎng)波輻射的吸收最明顯，可吸收5－8.5um,18um~紅外區(qū)范圍的太陽(yáng)光；2）二氧化碳：吸收波段有4.3um,14.7um,尤其是在14.7um為中心的吸收帶范圍很廣；地面和大氣既吸收太陽(yáng)輻射，又依據(jù)本身的溫度向外輻射。由于地面和大氣的溫度比太陽(yáng)低得多，因而地面和大氣輻射的電磁波長(zhǎng)比太陽(yáng)輻射波長(zhǎng)得多，其能量集中在3—120微米的紅外范圍內(nèi)。故習(xí)慣上稱太陽(yáng)輻射為短波輻射，地面和大氣輻射為長(zhǎng)波輻射。據(jù)估計(jì)，約有75—95％的地面長(zhǎng)波輻射被大氣吸收，用于大氣增溫，只有極少部分穿透大氣散失到宇宙空間。地面長(zhǎng)波輻射幾乎全被近地面40—50米厚的大氣層所吸收。低層空氣吸收的熱量又以輻射、對(duì)流等方式傳遞到較高一層。是對(duì)流層氣溫隨高度增加而降低的重要原因。

大氣輻射向下的部分稱大氣逆輻射。逆輻射可使地面長(zhǎng)波輻射卻不容易散失到宇宙空間，從而對(duì)大氣起保溫作用，使地面溫度變化不致過(guò)于劇烈。這種作用稱大氣花房效應(yīng)，也叫溫室效應(yīng)。太陽(yáng)地面大氣大氣逆輻射溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)主要是由于現(xiàn)代化工業(yè)社會(huì)過(guò)多燃燒煤炭、石油和天然氣，大量排放尾氣，這些燃料燃燒后放出大量的二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入大氣造成的。二氧化碳?xì)怏w具有吸熱和隔熱的功能。它在大氣中增多的結(jié)果是形成一種無(wú)形的玻璃罩，使太陽(yáng)輻射到地球上的熱量無(wú)法向外層空間發(fā)散，其結(jié)果是地球表面變熱起來(lái)。因此，二氧化碳也被稱為溫室氣體。

影響

1)氣候轉(zhuǎn)變：‘全球變暖’溫室氣體濃度的增加會(huì)減少紅外線輻射放射到太空外。地球表面溫度的少許上升可能會(huì)引發(fā)其他的變動(dòng)，例如：大氣層云量及環(huán)流的轉(zhuǎn)變。當(dāng)中某些轉(zhuǎn)變可使地面變暖加劇(正反饋)，某些則可令變暖過(guò)程減慢(負(fù)反饋)?！g氣候變化專門委員會(huì)’在第三份評(píng)估報(bào)告估計(jì)全球的地面平均氣溫會(huì)在2100年上升1.4至5.8℃。2)地球上的病蟲(chóng)害增加紐約錫拉丘茲大學(xué)的科學(xué)家在最新一期《科學(xué)家雜志》中指出，早前他們發(fā)現(xiàn)一種植物病毒TOMV，由于該病毒在大氣中廣泛擴(kuò)散，推斷在北極冰層也有其蹤跡。于是研究員從格陵蘭抽取4塊年齡由500至14萬(wàn)年的冰塊，結(jié)果在冰層中發(fā)現(xiàn)TOMV病毒。研究員指該病毒表層被堅(jiān)固的蛋白質(zhì)包圍，因此可在逆境生存。這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)令研究員相信，一系列的流行性感冒、小兒麻痹癥和天花等疫癥病毒可能藏在冰塊深處，目前人類對(duì)這些原始病毒沒(méi)有抵抗能力，當(dāng)全球氣溫上升令冰層溶化時(shí)，這些埋藏在冰層千年或更長(zhǎng)的病毒便可能會(huì)復(fù)活，形成疫癥。。

3)海平面上升冰川和格陵蘭及南極洲上的冰塊溶解使海洋水份增加。預(yù)期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.09米至0.88米之間。世界銀行的一份報(bào)告顯示，即使海平面只小幅上升1米，也足以導(dǎo)致5600萬(wàn)發(fā)展中國(guó)家人民淪為難民。而全球第一個(gè)被海水淹沒(méi)的有人居住島嶼即將產(chǎn)生——位于南太平洋國(guó)家巴布亞新幾內(nèi)亞的島嶼卡特瑞島，目下島上主要道路水深及腰，農(nóng)地也全變成爛泥巴地。4)氣候反常，海洋風(fēng)暴增多5)土地干旱，沙漠化面積增大TheIntergovernmentalPanelonClimateChangereported"increaseindrought,heatwavesandfloodswouldhaveadverseimpacts,includingincreasedwaterstress,wildfirefrequencyandfloodrisksstartingatlessthan(1.8degrees)ofadditionalwarmingabove1990ConcentrationofCO2inatpmosphere（秦大河2005）17GlobalWarmingOverthelasthundredyearsorso,theinstrumentaltemperaturerecordhasshownatrendinclimateofincreasedglobalmeantemperature,----globalwarming18GlobalWarmingeffects

1.Polaricecapsmelting

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