2010氣象學(xué)與氣候?qū)W-chp1-02氣候系統(tǒng)及大氣圈

第一章概述1.1氣象學(xué)與氣候?qū)W簡(jiǎn)介1.1.1研究對(duì)象1.1.2發(fā)展歷史

1.1.3氣象學(xué)/氣候?qū)W及其與地理學(xué)的關(guān)系1.2氣候與環(huán)境1.3氣候系統(tǒng)1/5/20251MeteorologyandClimatology1.3氣候系統(tǒng)1.3.1氣候系統(tǒng)概述1.3.2大氣圈

1.3.1.1大氣組成

1.3.1.2大氣分層

1.3.1.3大氣物理性狀1/5/20252MeteorologyandClimatology1.3.1氣候系統(tǒng)概述（1）大氣圈 質(zhì)量（氣壓、密度），溫度、水汽（2）水圈（Hydrosphere）全球水量：1.35×109km3海洋：覆蓋全球71%面積，平均水深3729m，鹽度33-38g/kg（海水密度的重要影響因素）1/5/20253MeteorologyandClimatology1.3.1氣候系統(tǒng)概述（3）水圈（Hydrosphere）水體鋪滿全球表面水深（m）占總體積％海洋265097冰蓋602.2地下水200.7河流湖泊0.350.013土壤0.120.013大氣0.0250.0009全球水圈2730100D.L.Hartman.Globalphysicalclimatology,1994,pp121/5/20254MeteorologyandClimatology全球淡水量水體種類體積（km3）%淡水36.0100冰川、冰蓋27.877.2至800m深地下水3.59.8800-4000m深地下水4.412.3土壤水分6.10.17淡水湖泊12.60.35河流0.10.003礦物結(jié)晶水0.0360.001植物、動(dòng)物、人類0.10.003大氣1.40.04D.L.Hartman.Globalphysicalclimatology,1994,pp121/5/20255MeteorologyandClimatology1.3.1氣候系統(tǒng)概述（3）冰雪圈（Cryosphere

）地球上的水，2%為冰凍狀態(tài)，集中了全球淡水的80%。強(qiáng)烈反射太陽(yáng)輻射1/5/20256MeteorologyandClimatology類型面積（km2）占總質(zhì)量％陸地冰圈南極冰蓋13.9×10689.3格陵蘭冰蓋1.7×1068.6山地冰川0.5×1060.76連續(xù)凍土帶8×1060.95非連續(xù)凍土帶17×106歐亞雪蓋30×106北美雪蓋17×106海冰南半球3-18×106北冰洋8-15×106全球冰雪圈概況D.L.Hartman.Globalphysicalclimatology,1994,pp151/5/20257MeteorologyandClimatology1.3.1氣候系統(tǒng)概述（4）陸地表面與生物圈（LandsurfaceandBiosphere）陸面占地球表面的30%，北半球占陸面70%人類生存依賴于陸地（80%動(dòng)物蛋白，100％植物營(yíng)養(yǎng)）土地利用與土地覆蓋（LUCC)1/5/20258MeteorologyandClimatology土地利用類型占全球陸地面積％農(nóng)地與人類居住區(qū)10-13放牧地20-25熱帶以外的林地（主要為針葉林）10-15熱帶森林與灌木林13-18沙漠25-30苔原6-9沼澤、濕地、湖泊、河流2-3全球土地利用概況D.L.Hartman.Globalphysicalclimatology,1994,pp171/5/20259MeteorologyandClimatology1.3.1氣候系統(tǒng)概述質(zhì)量(t)比熱(J/kgoC)內(nèi)能(MJ/oC)大氣圈5.3*10151035.3*1015水圈8.7*10164.19*10336.45*1016陸地表面3*10150.79*1032.38*1015質(zhì)量比:1:16.4:0.55能量比:1:68.8:0.45黃建平.動(dòng)力氣候?qū)W,北京，氣象出版社，1994,pp61/5/202510MeteorologyandClimatology1.3.1氣候系統(tǒng)概述狀態(tài)：各組成成分有不同的描述的變量 主體：大氣（氣溫、濕度、氣壓、降水、風(fēng)等）熱力過(guò)程：輻射能、內(nèi)能動(dòng)力過(guò)程：速度、動(dòng)能、勢(shì)能物質(zhì)轉(zhuǎn)化：水的三態(tài)轉(zhuǎn)化、化學(xué)元素（碳、氮等）循環(huán)相互作用——反饋1/5/202511MeteorologyandClimatology1.3.2大氣圈大氣組成與分層大氣物理性狀1/5/202512MeteorologyandClimatology閱讀：教材p8-10問(wèn)題：大氣主要成份及其隨高度分布穩(wěn)定成份與可變成份及其來(lái)源大氣組成與分層1/5/202513MeteorologyandClimatology大氣組成主要成分體積百分比主要分布高度穩(wěn)定/可變主要來(lái)源是否溫室氣體1/5/202514MeteorologyandClimatology大氣組成（1）各成分體積百分比：氮?dú)?78.08％（Nitrogen）氧氣:20.95％（Oxygen）氬氣:0.93％（Argon）二氧化碳:0.03％（Carbondioxide）臭氧（Ozone）甲烷（Methane）氮氧化物（Nitrousoxide）1/5/202515MeteorologyandClimatology大氣組成（2）大氣質(zhì)量與水汽含量隨高度變化<90km，空氣成分基本不變；20-30km，O3集中層；<30km，大氣質(zhì)量的99%；<10km，大氣質(zhì)量的90%，幾乎全部水汽；<5.6km，大氣質(zhì)量的50%。1/5/202516MeteorologyandClimatology大氣壓力與密度隨高度的變化1/5/202517MeteorologyandClimatology大氣組成（3）人類活動(dòng)與大氣成分變化臭氧空洞二氧化碳增多氣溶膠人為氣體排放：CFCs1/5/202518MeteorologyandClimatology閱讀：教材p10-13問(wèn)題：大氣依據(jù)什么分層？各層特征大氣組成與分層1/5/202519MeteorologyandClimatology大氣分層（結(jié)構(gòu)）分層高度溫度變化主要特征1/5/202520MeteorologyandClimatology大氣分層（1）大氣溫度隨高度變化大氣厚度（大氣上界）極光出現(xiàn)高度：1200km衛(wèi)星探測(cè)（星際氣體密度）：2000-3000km1/5/202521MeteorologyandClimatology大氣分層（1）大氣溫度隨高度變化－大氣結(jié)構(gòu)對(duì)流層（troposphere）8-18km，t下降平流層（stratosphere）50km，t上升中間層（mesosphere）80km，t下降熱層（thermosphere），t上升散逸層（exosphere）1/5/202522MeteorologyandClimatology對(duì)流層特征溫度氣溫直減率：0.65°C/100m大氣垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)氣象要素水平分布不均勻天氣現(xiàn)象1/5/202523MeteorologyandClimatology大氣物理性狀氣象要素：構(gòu)成和反映大氣狀態(tài)和大氣現(xiàn)象的基本因素大氣狀態(tài)方程：反映大氣溫度(T)、氣壓(P)、密度（

）三個(gè)變量之間的關(guān)系。1/5/202524MeteorologyandClimatology氣象要素溫度：攝氏溫度（oC）/華氏溫度（oF）/絕對(duì)溫標(biāo)（K）氣壓：百帕（hPa），1Pa=1N/m2風(fēng):米/秒（m/s）云量：0-10成可見度：水平距離降水：mm濕度：6個(gè)指標(biāo)1/5/202525MeteorologyandClimatology氣象要素濕度水氣壓和飽和水氣壓：hPa相對(duì)濕度：％飽和差：hPa比濕（絕對(duì)濕度）：g/kg水汽混合比：g/g露點(diǎn)：oC/溫度露點(diǎn)差哪些反映絕對(duì)含量，哪些反映距離飽和程度1/5/202526MeteorologyandClimatology大氣狀態(tài)方程干空氣狀態(tài)方程: P=

RTd濕空氣狀態(tài)方程: P=

RTv

Tv

(虛溫)=(1+0.378e/P)T

1/5/202527MeteorologyandClimatology小結(jié)

1.天氣與氣候

2.發(fā)展史：現(xiàn)代氣候?qū)W

3.氣候系統(tǒng)：定義、組成

4.大氣圈—成份、分層（結(jié)構(gòu)）、氣象要素、狀態(tài)方程1/5/202528MeteorologyandClimatology問(wèn)題1.天氣、氣候區(qū)別？2.地球大氣圈的形成?干潔大氣與實(shí)際大氣成分的差異？3.人類如何改變自然的大氣成分？這一改變導(dǎo)致何種結(jié)果？4.氣象要素？5.大氣狀態(tài)的定量描述？6.通過(guò)氣象學(xué)氣候?qū)W發(fā)展歷史，論述氣象學(xué)與氣候?qū)W是觀測(cè)的科學(xué)？

1/5/202529MeteorologyandClimatology家庭作業(yè)

1一、以下描述哪些是指“天氣”？哪些是指“氣候”？1.今天的足球比賽因下雨停賽。2.北京的1月最冷。3.今天下午最高氣溫15°C。4.昨晚臺(tái)風(fēng)從廣東省登陸。5.昆明是個(gè)旅游勝地，因?yàn)槟撬募救绱骸?.昨晚最低氣溫－20°C，是這個(gè)地方記錄到的最低氣溫。7.今天多云。1/5/202530MeteorologyandClimatology家庭作業(yè)

1二、某地區(qū)海平面氣溫23°C，估計(jì)其2km上空大氣溫度多少？三、某地區(qū)春季海平面氣溫10°C，假設(shè)氣溫直減率為0.65°C，對(duì)流層