對流層大氣的受熱過程(侯世川)課件

對流層大氣的受熱過程Contents目錄引言大氣的組成與結(jié)構(gòu)大氣的受熱過程大氣中的熱量傳輸大氣中的能量平衡對流層大氣的氣候影響總結(jié)與展望引言01對流層位于地球大氣的最低層，是天氣現(xiàn)象和氣候變化的主要發(fā)生地。對流層大氣的受熱過程主要受到太陽輻射、地球表面熱量傳遞和大氣中水汽、二氧化碳等溫室氣體的影響。對流層大氣的受熱過程是氣象學(xué)中的重要概念，它涉及到地球大氣的溫度變化和能量傳輸。主題簡介理解對流層大氣的受熱過程及其影響因素。學(xué)習(xí)如何利用氣象觀測數(shù)據(jù)和模型分析對流層大氣的溫度和能量變化。掌握對流層大氣的溫度和能量變化對天氣和氣候的影響。課程目標(biāo)大氣的組成與結(jié)構(gòu)02貼近地面的最低層，集中了約75%的大氣質(zhì)量和幾乎全部的水汽、固體雜質(zhì)。對流層平流層中間層電離層位于對流層之上，高度在50-55千米之間，集中了約2%的大氣質(zhì)量。位于平流層之上，高度在80-85千米之間。位于中間層之上，高度在數(shù)百公里以上，是地球大氣的一個電離區(qū)域。大氣分層氣溫隨高度增加而降低。氣流不穩(wěn)定，易形成云、雨、雪等天氣現(xiàn)象。受地表影響大，是人類活動的主要區(qū)域。對流層特點123主要成分是氮氣和氧氣，約占大氣總量的99.99%。干潔空氣是形成云、雨、雪等天氣現(xiàn)象的重要物質(zhì)。水汽包括塵埃、花粉、水滴、冰晶等，對太陽輻射和地面輻射有吸收、散射和反射作用。固體雜質(zhì)大氣組成及其作用大氣的受熱過程03大氣中的氣體分子和顆粒物能夠吸收太陽輻射的能量，其中水汽、二氧化碳和臭氧是主要的吸收物質(zhì)。大氣中的氣體分子和顆粒物能夠?qū)⑻栞椛渖⑸涞礁鱾€方向，其中散射作用使得天空呈現(xiàn)藍(lán)色。太陽輻射的吸收和散射太陽輻射的散射太陽輻射的吸收太陽輻射直接照射大氣，使大氣獲得能量而升溫。直接加熱大氣中的溫室氣體能夠吸收和重新輻射熱量，從而使大氣加熱。溫室效應(yīng)加熱地面吸收太陽輻射后升溫，再將熱量向上傳遞給大氣，使大氣進(jìn)一步加熱。地面再加熱大氣的加熱機(jī)制氣溫隨高度增加而降低在晴朗無云的白天，大氣的溫度隨高度的增加而降低。這是由于大氣的直接加熱和地面再加熱作用逐漸減弱，同時大氣的保溫作用也逐漸減弱。氣溫隨高度增加而升高在陰雨天或清晨，大氣的溫度隨高度的增加而升高。這是由于云層和氣溶膠能夠反射太陽輻射，減少地面的加熱作用，同時云層和氣溶膠能夠吸收和重新輻射熱量，使大氣升溫。大氣溫度的垂直變化大氣中的熱量傳輸04熱傳導(dǎo)是熱量通過物質(zhì)內(nèi)部的微觀粒子（如分子、原子等）的運動和碰撞傳遞能量的方式。在空氣中，熱傳導(dǎo)主要通過氣體分子的不規(guī)則運動來實現(xiàn)。熱傳導(dǎo)的速率與物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)、溫度梯度以及物質(zhì)的厚度有關(guān)。在垂直方向上，由于溫度隨高度增加而降低，因此熱傳導(dǎo)會導(dǎo)致熱量從低層向高層傳遞。熱傳導(dǎo)熱對流是指由于溫度差異引起的流體（如空氣）的運動，這種運動伴隨著能量的傳遞。在大氣中，熱對流主要受地表加熱的影響，形成氣流上升或下沉。上升氣流通常出現(xiàn)在低緯度地區(qū)，由于地表加熱導(dǎo)致空氣受熱上升；下沉氣流則出現(xiàn)在高緯度地區(qū)，由于溫度較低，空氣下沉。熱對流對天氣和氣候變化有重要影響。熱對流熱輻射熱輻射是指物體通過電磁波的形式向外傳遞能量的方式。在大氣中，太陽輻射是主要的熱輻射源，地球表面和大氣也通過輻射向外釋放熱量。熱輻射的傳遞不依賴于介質(zhì)，可以在真空中傳播。在大氣中，氣體分子和氣溶膠能夠吸收、散射和重新輻射熱量，影響熱量的傳遞和分布。大氣中的能量平衡05方程形式為：E_{in}=E_{out}+E_{storage}，其中E_{in}表示能量輸入，E_{out}表示能量輸出，E_{storage}表示能量存儲。能量平衡方程是描述大氣中能量動態(tài)變化的基礎(chǔ)，它決定了大氣的溫度和濕度等狀態(tài)。能量平衡方程是描述大氣中能量輸入和輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它包括太陽輻射、長波輻射、感熱交換和潛熱交換等項。能量平衡方程大氣中的能量平衡受到多種因素的影響，如云量、地表狀況、風(fēng)速等。當(dāng)能量輸入和輸出不平衡時，大氣會通過一系列調(diào)整機(jī)制來恢復(fù)平衡。調(diào)整機(jī)制包括：云的形成和消散、降水、蒸發(fā)等，這些過程會改變大氣的熱量和水汽含量，從而影響能量的平衡狀態(tài)。這些調(diào)整機(jī)制是氣候變化研究的重要內(nèi)容，它們對氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性和變化有重要影響。能量平衡的調(diào)整機(jī)制大氣中的能量平衡是一個動態(tài)的過程，它會隨著時間和空間的變化而變化。例如，季節(jié)變化、地理位置和地表狀況等都會影響大氣的能量平衡狀態(tài)。了解能量平衡的動態(tài)變化有助于預(yù)測氣候變化和評估氣候風(fēng)險，對于制定適應(yīng)氣候變化的政策和措施具有重要意義。動態(tài)變化表現(xiàn)為：溫度、濕度、降水等氣候要素的年際變化、季節(jié)變化和日夜變化等。這些變化會影響大氣的循環(huán)和氣候系統(tǒng)的穩(wěn)定性。能量平衡的動態(tài)變化對流層大氣的氣候影響06氣溫變化影響大氣穩(wěn)定性氣溫的升高或降低會改變大氣的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響天氣和氣候。氣溫變化影響風(fēng)場氣溫的變化可能影響風(fēng)場的分布和強度，影響天氣系統(tǒng)的發(fā)展和移動。氣溫變化影響降水分布?xì)鉁氐母淖兛赡軐?dǎo)致降水分布的改變，影響區(qū)域氣候。對流層氣溫變化對氣候的影響03對流層中的風(fēng)暴系統(tǒng)對流層中的風(fēng)暴系統(tǒng)包括雷暴、龍卷風(fēng)等，它們的形成和發(fā)展與對流層的氣象條件密切相關(guān)。01對流層中的氣流運動對流層中的氣流運動是天氣系統(tǒng)形成和發(fā)展的基礎(chǔ)，包括風(fēng)、氣壓和溫度等要素。02對流層中的降水系統(tǒng)對流層中的降水系統(tǒng)包括雨、雪、冰雹等，它們的形成和演變與氣溫、濕度和氣流運動密切相關(guān)。對流層中的天氣系統(tǒng)對流層和平流層的溫度變化對流層和平流層的溫度變化不同，對流層的溫度隨高度增加而降低，而平流層的溫度隨高度增加而升高。對流層和平流層的物質(zhì)交換對流層和平流層之間存在物質(zhì)交換，包括氣體、水汽和顆粒物等，這些交換對氣候和環(huán)境有重要影響。對流層和平流層的動力相互作用對流層和平流層的動力相互作用包括風(fēng)切變、波動等，這些相互作用影響天氣和氣候的發(fā)展。對流層與平流層的相互作用總結(jié)與展望07大氣受熱的主要來源主要來自地球表面吸收太陽輻射能，通過輻射、對流和傳導(dǎo)等方式將熱量傳遞給大氣。大氣受熱的詳細(xì)過程包括太陽輻射的吸收、地表能量的再輻射、水汽凝結(jié)釋放潛熱等過程，這些過程共同作用使得大氣得以受熱。對流層大氣的定義和特征對流層是大氣的最低層，包含了人類生活的主要環(huán)境，具有隨高度增加溫度降低的特性。本課程的主要內(nèi)容回顧揭示氣候變化規(guī)律對流層大氣的受熱過程是影響氣候變化的重要因素之一，對其深入研究有助于揭示氣候變化的規(guī)律和機(jī)制。理解對流層大氣的受熱過程有助于改進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報模式，提高天氣預(yù)報的準(zhǔn)確率，為災(zāi)害性天氣的預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。對流層大氣的受熱過程影響污染物的擴(kuò)散與分布，對其深入