《大氣的熱力作用》課件

大氣的熱力作用大氣是地球的保護層，對地球表面起著至關(guān)重要的作用。大氣通過吸收、反射和散射太陽輻射，影響著地球表面的溫度。課程目標(biāo)了解大氣熱力作用認(rèn)識大氣溫度、熱量傳播、大氣熱力作用等基礎(chǔ)知識，了解大氣熱力作用與天氣、氣候、環(huán)境等方面的關(guān)系。掌握大氣熱力作用規(guī)律了解熱帶地區(qū)、高緯度地區(qū)、季風(fēng)等區(qū)域性的大氣熱力作用特點，以及熱力作用與氣候類型之間的關(guān)系。思考大氣熱力作用的意義分析大氣熱力作用與人類生活、生產(chǎn)、環(huán)境之間的關(guān)系，以及人類活動對大氣熱力作用的影響，探討可持續(xù)發(fā)展的重要性。課程大綱大氣溫度的概念定義大氣溫度，介紹溫度計量單位和測量方法。溫度的垂直和水平分布分析溫度在不同高度和不同地點的變化規(guī)律。影響溫度的因素介紹影響大氣溫度變化的因素，如太陽輻射、地表性質(zhì)、大氣環(huán)流等。熱量傳播的方式講解熱量傳導(dǎo)、對流和輻射三種方式，并闡述它們對大氣溫度的影響。大氣溫度的概念大氣溫度是指大氣中空氣分子的平均動能。空氣分子運動越快，溫度越高。大氣溫度是氣象學(xué)中的重要參數(shù)。溫度會影響大氣環(huán)流、云的形成、降水的發(fā)生等。溫度測量的單位攝氏度(°C)是最常用的溫度單位，以水的冰點為0度，沸點為100度。華氏度(°F)主要用于美國等少數(shù)國家，以水的冰點為32度，沸點為212度。開爾文(K)是國際單位制中的溫度單位，以絕對零度為起點，其數(shù)值比攝氏度高273.15度。溫度測量的儀器溫度計是測量溫度的儀器，常見類型包括水銀溫度計、酒精溫度計和電子溫度計。水銀溫度計利用水銀熱脹冷縮的原理，酒精溫度計則利用酒精熱脹冷縮的原理。電子溫度計則利用熱敏電阻的原理，將溫度變化轉(zhuǎn)換為電信號，顯示在數(shù)字屏幕上。溫度的垂直分布地球大氣溫度隨高度變化，呈現(xiàn)出規(guī)律性的垂直分布。溫度隨高度增加而下降，形成對流層、平流層、中間層、熱層和外層等不同層。對流層是貼近地面的最底層，也是天氣現(xiàn)象發(fā)生的地方。平流層溫度隨高度增加而升高，有利于飛機飛行。中間層溫度再次下降，臭氧層位于此層。熱層溫度隨著高度增加而升高，溫度較高。溫度的水平分布地球表面溫度的分布呈現(xiàn)出明顯的水平差異，主要受到緯度、海陸分布、洋流和地形等因素的影響。赤道地區(qū)接受太陽輻射最多，溫度最高；兩極地區(qū)接受太陽輻射最少，溫度最低。100低緯度氣溫高60中緯度氣溫適宜0高緯度氣溫低溫度受到的影響因素11.太陽輻射太陽輻射是地球表面能量的主要來源，直接影響大氣溫度。22.地表性質(zhì)不同地表類型對太陽輻射的吸收和反射率不同，影響著地表溫度，進(jìn)而影響大氣溫度。33.大氣環(huán)流大氣環(huán)流將熱量從低緯度地區(qū)向高緯度地區(qū)輸送，影響著不同地區(qū)的溫度分布。44.人類活動工業(yè)排放、森林砍伐等人類活動也會對大氣溫度造成一定的影響。溫度的變化規(guī)律1晝夜變化白天，太陽照射，地表溫度升高。夜晚，沒有太陽照射，地表溫度降低。晝夜溫差大小與地理位置，季節(jié)，天氣狀況等因素有關(guān)。2季節(jié)變化夏季，太陽高度角大，日照時間長，氣溫高。冬季，太陽高度角小，日照時間短，氣溫低。季節(jié)變化是地球繞太陽公轉(zhuǎn)造成的。3年際變化年際變化是指不同年份之間溫度的變化。年際變化受多種因素的影響，例如太陽活動，火山爆發(fā)，厄爾尼諾現(xiàn)象等。熱量傳播的方式1熱量傳導(dǎo)熱量從溫度較高的物體傳遞到溫度較低的物體，通過分子運動傳遞的能量。2熱量對流熱量通過流體的流動傳遞，例如水或空氣。3熱量輻射熱量以電磁波的形式在真空中傳播，例如太陽輻射到地球的熱量。熱量傳導(dǎo)的原理1直接接觸熱量從高溫物體傳遞到低溫物體2分子運動高溫物體分子運動更劇烈，將熱量傳遞給低溫物體3熱量流動熱量沿溫度梯度方向流動，直到溫度平衡熱量傳導(dǎo)是一種物質(zhì)內(nèi)部的熱量傳遞方式，它通過直接接觸來實現(xiàn)。當(dāng)兩個物體直接接觸時，由于分子運動的不同，熱量會從溫度較高的物體傳遞到溫度較低的物體。熱量對流的過程空氣受熱膨脹空氣受熱后體積膨脹，密度減小，上升?？諝饫鋮s收縮上升的空氣冷卻后體積收縮，密度增加，下降。形成對流循環(huán)熱空氣上升，冷空氣下降，形成循環(huán)，完成熱量的傳遞。熱量輻射的特點能量形式熱量輻射以電磁波形式傳播。電磁波不需要介質(zhì)傳播。傳播速度熱量輻射以光速傳播。傳播速度不受介質(zhì)影響。輻射強度熱量輻射強度與物體溫度有關(guān)。溫度越高，輻射強度越強。地表熱平衡地表熱平衡是指地表吸收和輻射的熱量達(dá)到平衡狀態(tài)。地表吸收太陽輻射、大氣逆輻射和地面輻射的熱量，同時向外輻射地面輻射，使地表溫度保持穩(wěn)定。地表熱平衡是地球氣候系統(tǒng)的重要組成部分，對地球的能量收支、氣溫變化和氣候變化等都具有重要的影響。大氣熱力作用的機制太陽輻射太陽輻射是地球能量的主要來源。太陽輻射到達(dá)地球表面，一部分被反射回太空，一部分被大氣和地表吸收。大氣吸收大氣吸收了部分太陽輻射，并將其轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致大氣溫度升高。二氧化碳等溫室氣體對長波輻射吸收能力強，造成溫室效應(yīng)。地表吸收地表吸收了部分太陽輻射，并將其轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致地表溫度升高。不同地表物質(zhì)吸收輻射的能力不同，例如，水體比陸地吸收能力更強。大氣逆輻射大氣吸收了地表輻射的一部分，并將其重新輻射回地表，稱為大氣逆輻射，起到保溫作用。溫室氣體對大氣逆輻射貢獻(xiàn)較大。大氣熱力作用與云的形成水汽上升凝結(jié)當(dāng)空氣上升冷卻時，水汽達(dá)到飽和，形成云滴或冰晶，最終形成云。不同云型云的類型和形態(tài)取決于空氣上升的程度、冷卻速率和水汽含量。降水形成云中的水滴或冰晶相互碰撞，逐漸長大，最終達(dá)到一定重量，降落到地面形成降水。大氣熱力作用與風(fēng)的產(chǎn)生太陽輻射太陽輻射不均勻加熱地球表面，導(dǎo)致不同地區(qū)氣溫差異。氣壓梯度氣溫差異造成氣壓差異，形成氣壓梯度，推動空氣流動。風(fēng)向風(fēng)從高氣壓區(qū)吹向低氣壓區(qū)，形成風(fēng)，方向由氣壓梯度決定。地轉(zhuǎn)偏向力地球自轉(zhuǎn)影響風(fēng)向，北半球右偏，南半球左偏，形成風(fēng)系。大氣熱力作用與降水的形成11.水汽凝結(jié)大氣中的水汽遇冷凝結(jié)成水滴或冰晶，形成云。22.云層增厚云層不斷增厚，水滴或冰晶相互碰撞、合并，形成更大的雨滴或冰雹。33.降水過程當(dāng)雨滴或冰雹的重量超過空氣的浮力時，就會降落到地面，形成降水。44.大氣熱力作用大氣熱力作用導(dǎo)致空氣上升、冷卻，為降水的形成提供條件。熱帶地區(qū)的熱力作用強烈的太陽輻射熱帶地區(qū)全年接受太陽輻射量多，氣溫高，熱量充足。茂密的植被熱帶雨林覆蓋率高，對太陽輻射有顯著的吸收和反射作用。廣闊的海洋熱帶海洋面積廣闊，海水溫度高，對熱量的儲存和釋放具有重要作用。高緯度地區(qū)的熱力作用熱量接收少高緯度地區(qū)太陽高度角小，熱量接收少。太陽輻射強度低，地面吸收的熱量少。熱量散失多高緯度地區(qū)氣溫低，地面輻射散失的熱量多。冬季極夜，地面長時間接收不到太陽輻射，熱量散失嚴(yán)重。熱帶與高緯度的對比區(qū)域熱帶高緯度太陽輻射太陽輻射量大太陽輻射量小氣溫高溫，季節(jié)變化小低溫，季節(jié)變化大降水降水豐沛降水稀少植被熱帶雨林、熱帶草原針葉林、苔原熱力作用與季風(fēng)夏季風(fēng)形成陸地?zé)崃ψ饔脧娪诤Ｑ?，?dǎo)致氣壓梯度，形成由海洋吹向陸地的夏季風(fēng)。冬季風(fēng)形成海洋熱力作用強于陸地，導(dǎo)致氣壓梯度，形成由陸地吹向海洋的冬季風(fēng)。季風(fēng)氣候特點季風(fēng)氣候區(qū)通常降水季節(jié)性差異顯著，夏季濕潤，冬季干燥。熱力作用與氣候類型熱量差異不同緯度地區(qū)，太陽輻射強度不同，導(dǎo)致熱量差異，影響氣候類型。氣壓變化氣溫變化導(dǎo)致氣壓變化，形成氣壓帶，影響氣候類型的分布。降水分布熱力作用影響大氣環(huán)流，進(jìn)而影響降水分布，形成不同的氣候類型。生物分布?xì)夂蝾愋陀绊懼参锷L，進(jìn)而影響動物分布，形成獨特的生物群落。熱力作用與氣候變化全球氣溫上升導(dǎo)致極端天氣事件增多，如熱浪、干旱和洪水。大氣熱力作用的變化影響洋流和海平面，引發(fā)海岸侵蝕和沿海地區(qū)洪水。氣候變化影響動植物的生存環(huán)境，造成物種滅絕和生物多樣性減少。熱力作用的調(diào)控人為調(diào)節(jié)可以通過改變地表覆蓋、增加綠化面積、建設(shè)人工湖泊等方式改變熱力作用，進(jìn)而影響氣候變化。例如，城市綠化可以降低城市熱島效應(yīng)，增加降水量。技術(shù)手段利用科技手段，例如發(fā)展太陽能技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)等，可以減少對化石燃料的依賴，降低溫室氣體排放，進(jìn)而調(diào)節(jié)大氣熱力作用。實際案例分析例如，在熱帶地區(qū)，由于太陽輻射強烈，地表溫度高，空氣對流旺盛，形成豐富的降水。而在高緯度地區(qū)，太陽輻射較弱，地表溫度低，空氣對流不活躍，降水稀少。熱力作用與季風(fēng)的關(guān)系也很密切。夏季，陸地升溫快，氣壓低，形成低壓中心，吸引海洋上的暖濕氣流，形成夏季風(fēng)。冬季，陸地降溫快，氣壓高，形成高壓中心，將冷空氣吹向海洋，形成冬季風(fēng)。小結(jié)11.大氣熱力作用太陽輻射是地球能量的主要來源，大氣熱力作用是指大氣吸收、反射和散射太陽輻射，以及地表輻射對大氣的影響。22.影響因素大氣熱力作用受多種因素影響，包括太陽輻射強度、云量、地表性質(zhì)、地形等。33.重要意義大氣熱力作用對地球氣候、水循環(huán)、天氣現(xiàn)象和生命活動都具有重要意義。44.未來方向隨著氣候變化研究的深入，大氣熱力作用研究將繼續(xù)發(fā)展，為預(yù)測氣候變化和應(yīng)對氣候變化提供科學(xué)依據(jù)。思考題1.簡述大氣熱力作用的定義及主要表現(xiàn)形式。2.分析大