大气科学概论PPT讲解

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1、 大气的组成大气的组成 大气的铅直结构大气的铅直结构 大气的大气的物理性质物理性质 大气成分与结构大气成分与结构 第一节第一节 大气的组成大气的组成 干洁大气（即干空气）干洁大气（即干空气） 水汽水汽 悬浮在大气中的固液态杂质悬浮在大气中的固液态杂质 地球大气由三个部分组成地球大气由三个部分组成: : 表表2-1 2-1 干洁大气的成分（高度干洁大气的成分（高度25km25km以下）以下） 气体成分气体成分所占体积（所占体积（% %）临界温度（临界温度（）临界压强（大气压）临界压强（大气压） 氮氮78.0878.08-147.2-147.233.533.5 氧氧20.9520.95-118.9

2、-118.940.740.7 氩氩0.930.93-122.0-122.048.048.0 二氧化碳二氧化碳0.0320.03231.031.073.073.0 臭氧臭氧0.000060.00006-5.0-5.092.392.3 干洁大气干洁大气100100-140.7-140.737.237.2 作用：作用： 在天气气候变化中扮演了重要角色。在天气气候变化中扮演了重要角色。 能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放能强烈吸收地面放射的长波辐射并向地面和周围大气放 出长波辐射，出长波辐射，对大气起着对大气起着“温室效应温室效应”。 二、水汽二、水汽 大气成分 大气中悬浮着的各种固体和

3、液体微粒（包括气溶胶粒子和大气中悬浮着的各种固体和液体微粒（包括气溶胶粒子和 大气污染物质两大部分）。大气污染物质两大部分）。 三、大气中的杂质三、大气中的杂质 气溶胶粒子气溶胶粒子： 作用：作用： 吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地吸收太阳辐射，使空气温度增高，但也削弱了到达地 面的太阳辐射；面的太阳辐射； 缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而缓冲地面辐射冷却，部分补偿地面因长波有效辐射而 失去的热量；失去的热量； 降低大气透明度，影响大气能见度；降低大气透明度，影响大气能见度； 充当水汽凝结核，对云、雾及降水形成有重要意义。充当水汽凝结核，对云、雾及降水形成有重要意义

4、。 第二节第二节 大气的铅直结构大气的铅直结构 对流层：对流层： 特点：特点： 主要天气现象均发生在此层。主要天气现象均发生在此层。 温度随高度升高而降低。（温度随高度升高而降低。（平均高度每升高平均高度每升高100m100m， 气温下降气温下降0.650.65。）。） 空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。空气具有强烈的垂直运动和不规则的乱流运动。 气象要素的水平分布不均匀。气象要素的水平分布不均匀。 第二节第二节 大气的铅直结构大气的铅直结构 地面辐射差额地面辐射差额 太阳辐射太阳辐射 辐辐 射射 第二节第二节 太阳辐射太阳辐射 一、太阳辐射强度和太阳常数一、太阳辐射强度和太阳常数 太

5、阳辐射强度太阳辐射强度 （太阳辐射通量密度）（太阳辐射通量密度） 太阳辐射强度及单位太阳辐射强度及单位 定义：定义：单位时间单位时间内投射到内投射到单位面积单位面积上的太阳辐射能量。上的太阳辐射能量。 单位：单位：WmWm-2 -2 太阳常数太阳常数 （S S 0 0 ） 太阳常数及变化范围太阳常数及变化范围 定义：定义：当地球位于当地球位于日地平均距离时日地平均距离时( (约为约为1.496101.49610 8 8 km)km)， 在在地球大气上界地球大气上界投射到投射到垂直于太阳光线平面上垂直于太阳光线平面上的太的太 阳辐射强度。阳辐射强度。 定义定义 二、太阳高度角、太阳方位角和昼长二

6、、太阳高度角、太阳方位角和昼长 太阳高度角太阳高度角 （h h） 太阳光线与地表水平面之间的夹角。太阳光线与地表水平面之间的夹角。(0h90)(0h90) 赤道地区一年中春分和 秋分时太阳高度角最大 ，冬至和夏至时，太阳 高度角最小。 水平面上得到的太阳辐射能随着h的增加而增加。 h h的计算公式的计算公式 sin hsin hsinsin+coscoscossinsin+coscoscos 式中：式中：为观测点纬度，为观测点纬度，为赤纬，为赤纬， 是时角。是时角。 纬度变化于-90（南半球）+90（北半球），赤 纬变化于-2327（冬至）+2327 （夏至）之 间 (3(3 -12)-12)

7、 太阳方位角太阳方位角 （A A） 定义定义 太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。太阳光线在水平面上的投影和当地子午线的夹角。 计算公式计算公式 式中式中A A值：值： 正南：正南：A=0A=0 正南以西：正南以西：A A 0 0 正南以东：正南以东：A A0时，北半球处于夏半年（春分至秋分之间 ），此时，日出在6时之前，日落在18时之后，昼长时数 12小时； n当0， 阴天，陆地阴天，陆地 海洋海洋 年变化年变化 我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风我国大部份地区春季是冷暖空气交替时期，所以春季风 最大。最大。 一般北半球中纬度地区，冬季最大，夏季最小；一般北半球中纬度地

8、区，冬季最大，夏季最小； 垂直变化垂直变化 摩擦层中，在气压场随高度不变的前提下，风速随高 度升高逐渐增大 ，风向随高度上升而逐渐右转 。 天气系统和天气过程天气系统和天气过程 天气系统天气系统 天气过程天气过程 第一节第一节 天气系统天气系统 气团气团 锋锋 气旋气旋 反气旋反气旋 高空槽脊高空槽脊 切变线、低涡、低空急流切变线、低涡、低空急流 一、气团一、气团 定义定义 大范围的空气团，在其内部气象要素的水平分布比较均大范围的空气团，在其内部气象要素的水平分布比较均 匀，垂直分布基本一致，在其控制的区域内，天气气候特征匀，垂直分布基本一致，在其控制的区域内，天气气候特征 也大致相同。也大致

9、相同。 气团的概念气团的概念 尺度尺度 水平尺度几十千米，垂直尺度几至几十千米水平尺度几十千米，垂直尺度几至几十千米 气团的形成和变性气团的形成和变性 形成的条件形成的条件 大范围性质均匀的下垫面；大范围性质均匀的下垫面； 适合的环流条件（反气旋）。适合的环流条件（反气旋）。 气团的变性气团的变性 变性气团变性气团 气团内部多晴好天气气团内部多晴好天气 冷暖气团交界处多阴雨天气冷暖气团交界处多阴雨天气 二、锋二、锋 锋的概念锋的概念 锋区（锋面）：锋区（锋面）： 冷、暖气团之间的过渡区域。冷、暖气团之间的过渡区域。 700hPa 地面 冷气团暖气团 锋的移动方向锋的移动方向 冷锋冷锋 暖锋暖锋

10、 准静止锋准静止锋 锢囚锋锢囚锋 冷冷暖暖冷冷暖暖 冷冷暖暖冷冷冷冷 暖暖 冷锋冷锋暖锋暖锋 准静止锋准静止锋锢囚锋锢囚锋 第二节第二节 天气过程天气过程 寒潮天气过程寒潮天气过程 大型降水天气过程大型降水天气过程 台风天气过程台风天气过程 对流性天气过程对流性天气过程 寒潮天气过程：一种大规模的强冷空气的活动过程。寒潮天气过程：一种大规模的强冷空气的活动过程。 寒潮天气：剧烈的降温和大风；寒潮天气：剧烈的降温和大风； 有时伴有雨、雪、雨凇、霜冻、风沙、雷暴有时伴有雨、雪、雨凇、霜冻、风沙、雷暴 （春秋的江南地区）（春秋的江南地区） 寒潮大风：西北大风（东北、内蒙古）寒潮大风：西北大风（东北、

11、内蒙古） 偏北大风（华北、黄淮）偏北大风（华北、黄淮） 东北大风（长江以南）东北大风（长江以南） 一、寒潮天气过程一、寒潮天气过程 概念概念 我国各地的雨季我国各地的雨季 华南沿海华南沿海4 4月月1010月中旬月中旬 长江流域长江流域6 6月月上旬上旬9 9月初月初 华北、东北华北、东北7 7月中旬月中旬8 8月底月底 云贵高原云贵高原5 5月月下旬下旬1010月下旬月下旬 青藏高原北部青藏高原北部6 6月中旬月中旬1010月下旬月下旬 新疆新疆全年分配较均匀全年分配较均匀 二、大型降水天气过程二、大型降水天气过程 概念概念 范围广大的降水（连续性或阵性的大范围雨雪及范围广大的降水（连续性或

12、阵性的大范围雨雪及 夏季暴雨）。夏季暴雨）。 3 3月月下旬下旬5 5月上旬月上旬江南地区江南地区江南春雨期江南春雨期 5 5月中旬月中旬6 6月上旬（月上旬（ 2525天）天） 华南地区华南地区华南前汛期华南前汛期 6 6月中旬月中旬7 7月上旬（月上旬（ 2020天）天） 江淮江淮地区地区江淮江淮梅雨梅雨 7 7月中旬月中旬8 8月下旬（月下旬（ 4040天）天） 华北、东北地华北、东北地 区区 华北、东北雨华北、东北雨 季季 华南地区华南地区华南后汛期华南后汛期 9 9月中旬月中旬1010月上旬月上旬淮河流域淮河流域淮河秋雨期淮河秋雨期 我国雨带我国雨带 每年初夏，发生在我国：东西向从湖

13、北宜昌至上海，每年初夏，发生在我国：东西向从湖北宜昌至上海， 南北向为南北向为26263434 N N长时间的连阴雨天气。长时间的连阴雨天气。 宜昌宜昌 沪、苏、皖沪、苏、皖 赣、湘、鄂赣、湘、鄂 江淮梅雨江淮梅雨 定义定义 江淮梅雨天气过程在对流层中不同高度的主要天气系统 n对流层上层（100、200hPa等压面）：南亚高压（青藏 高压）。 n对流层中层（500hPa等压面）：高纬度地区为阻塞形势 （阻塞高压）；中纬度地区为较平直的西风气流，浅槽东 移；副热带地区为带状副高，脊线位于日本南部至华南。 n低空（700、850hPa等压面）：西南涡、西南低空急流 和江淮切变线。 n地面：江淮气旋

14、和江淮静止锋。 台风（中国及东亚地区）台风（中国及东亚地区） 飓风（美国及大西洋地区）飓风（美国及大西洋地区） 热带风暴（印度洋地区）热带风暴（印度洋地区） 三、台风天气过程三、台风天气过程 台风：形成在热带海洋上，具有暖中心结构的强烈发展的台风：形成在热带海洋上，具有暖中心结构的强烈发展的 热带气旋。热带气旋。 台风形成条件台风形成条件 初始扰动初始扰动 暖性洋面：海水温度暖性洋面：海水温度26.526.5 地转偏向力作用：距赤道地转偏向力作用：距赤道5 5个纬距以上个纬距以上 对流层风垂直切变小对流层风垂直切变小 台风生命史台风生命史 形成期形成期 发展期发展期 成熟期成熟期 衰亡期：台风

15、强度减弱，影响范围缩小衰亡期：台风强度减弱，影响范围缩小 台风的形成和生命史台风的形成和生命史 台风降水的来源：（台风降水的来源：（1 1）云墙降水）云墙降水; ;（2 2）螺旋云带降水；）螺旋云带降水； （3 3）台风与其他天气系统相互作用产生的降水；（）台风与其他天气系统相互作用产生的降水；（4 4）与）与 台风相联系的热带云团的降水。台风相联系的热带云团的降水。 雷暴雷暴 一般雷暴：一般雷暴：阵雨阵雨 强雷暴：强雷暴：暴雨、大风、冰雹、龙卷暴雨、大风、冰雹、龙卷（强对流天气）（强对流天气） 四、对流性天气过程四、对流性天气过程 概念概念 雷暴：旺盛发展的积雨云中发生的雷电交作的激烈放电现

16、象。雷暴：旺盛发展的积雨云中发生的雷电交作的激烈放电现象。 天气：阵雨、大风、冰雹、龙卷等天气：阵雨、大风、冰雹、龙卷等 分类分类 对流性天气：对流性天气：雷暴雷暴所产生的天气现象。所产生的天气现象。 强对流性天气：强对流性天气：强雷暴强雷暴所产生的天气现象。所产生的天气现象。 气气 候候 气候形成的因素气候形成的因素 世界气候及其分类世界气候及其分类 中国气候中国气候 第一节第一节 气候的形成因素气候的形成因素 太阳辐射、宇宙地球物理因子、下垫面、大气环流太阳辐射、宇宙地球物理因子、下垫面、大气环流 、人类活动。、人类活动。 气候形成的因素：气候形成的因素： 一、一、辐射因素辐射因素 辐射差额的影响因子辐射差额的影响因子 地理纬度、海陆分布、云量、海拔高度、地形