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1、第三章大气与气候第一节大气的组成与热能第二节大气水分和降水第三节大气运动和天气系统第四节气候的形成第五节气候变化大气和气候课件剖析第一节大气的组成与热能一、大气成分二、大气的结构三、大气的热能四、气温大气和气候课件剖析一、大气成分混合物：干洁空气（N2O2）、水汽、浮尘埃或杂质大气污染大气和气候课件剖析敦煌千年佛光之谜：佛祖显灵或自然现象敦煌千年佛光之谜：佛祖显灵或自然现象佛家认为，只有与佛有缘的人，才能看到佛光，因为佛光是从佛的眉宇间放射出的救世之光，吉祥之光。大气和气候课件剖析彩虹为什么是弯曲的？彩虹为什么是弯曲的？彩虹是阳光以一定的角度照射在水滴上发生折射和反射而形成的。雨后，天空中布满
2、了小水滴，这是一种天然的三棱镜。天空中所有的小水滴都排列在一个圆周上。原本光是笔直行进的，但它也具有一旦进入水中就会折射的性质。因此太阳光在通过雨的颗粒时就会折射。不同颜色的光，在水滴上折射的程度是各不相同的。地球表面的大气层为一弧面从而导致了阳光在表面折射形成了我们所见到的弧形彩虹。大气和气候课件剖析霓虹有别有时，我们可以看到天空有两条彩虹：一条叫主虹，色彩鲜艳，里面是紫色，外面是红色；另一条叫副虹（又叫霓），里面是红色，外面是紫色，虹色较淡。这种现象是由于阳光透过水滴时，发生两次折射和反射的缘故。大气和气候课件剖析二大气的结构（一）大气质量1大气上界1）气象学家极光 1200km2）物理学
3、家化学家3200km理论上气压为0的地方，但没有这种空间2、大气质量总质量是1018kg大气和气候课件剖析北极极光 极光一方面与地球高空大气和地磁场的大规模相互作用有关，另一方面又与太阳喷发出来的高速带电粒子流有关，这种粒子流通常称为太阳风。由此可见，形成极光必不可少的条件是大气、磁场和太阳风，缺一不可。 地磁场分布在地球周围，被太阳风包裹着，形成一个棒槌状的胶体，它的科学名称叫做磁层。为了更形象化，我们打这样一个比方。可以把磁层看成一个巨大无比的电视机显像管，它将进入高空大气的太阳风粒子流汇聚成束，聚焦到地磁的极区，极区大气就是显像管的荧光屏，极光则是电视屏幕上移动的图像。在电视显像管中，电
4、子束击中电视屏幕，因为屏上涂有发光物质，会发射出光，显示成图像。同样，来自空间的电子束，打入极区高空大气层时，会激发大气中的分子和原子，导致发光，人们便见到了极光的图像显示。在电视显像管中，是一对电极和一个电磁铁作用于电子束，产生并形成一种活动的图像。在极光发生时，极光的显示和运动则是由于粒子束受到磁层中电场和磁场变化的调制造成的。大气和气候课件剖析(二)大气压力1、气压1）定义：从观测高度到大气上界单位面积上铅直空气柱的重量为大气压强，简称气压。2）测量仪器水银气压表 空盒气压计3）单位Pa帕斯卡，气象学用hpa大气和气候课件剖析2、气压的垂直分布随高度的上升而下降上升10m，减少1hpa（
5、近地面）。用这一原理可以制作海拔仪 实际变化与气温和气压条件有关大气和气候课件剖析(三)大气分层气象学中，按温度和运动情况分五层分层高度（km）对流层0-11平流层11-55中间层55-85暖层85-800散逸层800-3000大气和气候课件剖析三、大气的热能（一）太阳辐射可见光，能量占总能量的50%，地球拦截的太阳能仅为1/20亿。到达地面的辐射=直接辐射+散射辐射=总辐射 大气和气候课件剖析阴天或尘埃较多时灰白色晴空蔚蓝色蓝天白云蓝天白云大气和气候课件剖析云层特写（阴天）云层特写（阴天）大气和气候课件剖析（二）大气热能及其保温效应大气获得能量的具体结构：1）对太阳辐射的直接吸收2）对地面辐
6、射的吸收3）潜热输送4）感热输送大气和气候课件剖析四、气温气温概念：是大气热力状况的数量度量注意：区分温度与热量测量仪器：温度计测定要求：离地高m，四周通风，阳光不能直射的百页箱内。大气和气候课件剖析气温（一）气温的周期性变化 1、日变化 2、年变化北半球 最高值在7月 最低值在1月 年较差（二）气温的水平分布 一般了解 -90-63用等温线表示全球气温水平分布有如下特点：1、等温线分布的总趋势大致与纬圈平行2、同纬度夏季海面气温低于陆面；冬季相反3、洋流对海面气温的分布有很大影响4、近赤道地区有一个高温带5、南半球全年最低温出现在南极，北半球最低温夏：极地冬：高纬度地区大气和气候课件剖析大气
7、污染逆温层大气和气候课件剖析第二节大气水分和降水一、大气湿度二、蒸发和凝结三、水汽的凝结现象四、大气降水大气和气候课件剖析一、大气湿度（一）湿度概念及其表示方法湿度参量（1）水汽压和饱和水汽压eE（2）绝对湿度与相对湿度af（3）露点温度Td大气和气候课件剖析(二)湿度的变化与分布1、变化 日变化：e日变化不大时，f日变化与气温变化相反。 沿海白天吹的是海风，故f最高值出现在午后；夜晚陆风，最低值在日出之前。 年变化：夏季小，冬季相对湿度大.2、分布：沿海大，内陆小大气和气候课件剖析二、蒸发和凝结大气和气候课件剖析（一）蒸发及其影响因素1、影响蒸发的因素 （1）蒸发面的温度、性质、性状（2）空
8、气湿度 飓风飓风（3）风2、蒸发量 大气和气候课件剖析（二）凝结及凝结条件f=100%与凝结核凝结条件：1、f=100%，降温1）绝热冷却 上升膨胀 2）辐射冷却 辐射释放能量 3）平流冷却 4）混合冷却2、凝结核大气和气候课件剖析人工降雨大气和气候课件剖析水汽的凝结现象（一）地表面的凝结现象1、露与霜2、雾凇和雨凇大气和气候课件剖析雾凇大气和气候课件剖析雨凇如水晶般晶莹剔透大气和气候课件剖析（二）大气中的凝结现象1、雾：漂浮在近地面的乳白色微小水滴或冰晶北京市密云雾灵山北京市密云雾灵山大气和气候课件剖析2、云积云、卷云、层云、积雨云 卷云是高云的一种，卷云的成分多以冰晶形态出现，云体呈白色，
9、也因为含有冰晶，所以看起来较透明也较亮，蓝天中的云丝会更加洁净，有蚕丝般的光泽。卷云云层通常不厚，且细致而分散，呈现一丝丝的、具有纤维组织的云彩，像羽毛、头发、乱丝、或马尾，姿态很多，相当有趣。卷云因为云层太高，即使生成小水滴，下降过程中很容易蒸发，不会抵达地面，故在地面上不会感到下雨，象征一整天都会是晴朗的好天气。 大气和气候课件剖析层云层云 离地面高度常在2000米以下，属低云族。云体均匀成层，呈灰色或灰白色，像雾，但不接地，主要由小水滴构成，为水云。云中偶降毛毛雨。云维持时间不长，约几小时。层云被风吹散或趋于消失时，常分裂成不规则的散片，称为碎层云。 大气和气候课件剖析竹枝词刘禹锡杨柳青
10、青江水平，闻郎岸上踏歌声。东边日出西边雨，道是无晴却有晴。大气和气候课件剖析积云浓积云（左） 淡积云（右）大气和气候课件剖析黄山云海黄山云海大气和气候课件剖析四、大气降水（一）降水的形成雨滴形成必须具备的两个基本条件：1）雨滴下降速度超过气流上升速度2）雨滴从云层中降落到地面前不至于被完全蒸发。云滴增长过程1、云滴凝结增长2、云滴的冲并增长大气和气候课件剖析巴山秋池巴山秋池大气和气候课件剖析（二）降水的类型 1、对流雨 暖季空气湿度较大，近地面气层强烈受热，引起对流而形成的 2、地形雨 暖湿空气遇阻抬升 迎风坡3、锋面雨 两个气团相遇，暖湿气团沿界面上升，绝热冷却雨区广时间长4、台风雨风带有暖
11、湿空气夏秋大气和气候课件剖析（三）降水的时间变化 1、降水强度 并不与降水量成正比定义：单位时间内的降水量。2、降水的日变化 3、降水的季节变化4、降水变率 距平数Cv= *100% 平均数多年平均降水量大气和气候课件剖析(四)降水量的地理分布全球分四个带：1、赤道多雨带0-10度2000-3000mm2、南北纬15-30度少雨带 500mm3、中纬度多雨带 500-1000mm4、高纬度少雨带300mm大气和气候课件剖析第三节大气运动和天气系一、大气的水平运动二、大气环流三、主要天气系统大气和气候课件剖析一、大气的水平运动垂直运动 一般不显著水平运动是主要的运动（一）使用于空气的力 1、水平
12、气压梯度力 高压到低压2、地转偏向力 地球转动3、地面摩擦力 运动状态不同的气层空气与地面之间4、惯性离心力作曲线运动的空气大气和气候课件剖析水平气压梯度力气压梯度力是由于大气压力不均匀而作用在空气质点上的压力，其方向由高压指向低压，垂直于等压面，也可以分解成水平气压梯度力和垂直气压梯度力。显然，它的大小和气压梯度成正比。大气和气候课件剖析水平气压梯度力在空气的“海洋”里也有“水位差”气压差，即两地间存在着气压梯度。计量水位差单位用米，而计量气压差则用毫巴为单位。两把尺子不一样，但水和空气都是流体，又都有重量，水平方向上两地的水或空气如果存在重力的差异，就都会产生由重力大的地方指向重力小的地方
13、的旁压力（如下图）。从这个意义上看，情况又都相像：水受到旁压力的作用从高处流向低处，水位差愈大，流速愈快；而空气也在旁压力的推动下，从气压高处流向气压低处，两地间气压差愈大，也即气压梯度愈大，空气流得也愈快，风刮得愈起劲。大气和气候课件剖析地转偏向力A2vsin地转偏向力是由于地球自转和地球的球面效应所引起的。低纬度向高纬度运动的大气，使风向东偏。高纬度向低纬度运动的大气，使风向西偏。大气和气候课件剖析（二）自由大气中的空气运动2km以上的气层，运动时不受地面摩擦力的影响1、地转风自由大气中空气作直线等速运动地转风方向与水平气压之间的关系遵循白贝罗定律：在北半球，背风而立，高压在右，低压在左；
14、南半球相反。2、梯度风自由大气中的空气运动是曲线时，作用于空气的气压梯度力地转偏向力和惯性离心力达到平衡的风。大气和气候课件剖析地转风地转风平时我们说水往低处流，那么空气也应该从高压向低压流动了。但实际上却是平行于等压线流动的，这是地转偏向力影响的结果。因为，当有了气压梯度之后，空气要从高压向低压流，但一有运动，就会受地转偏向力的作用，使运动方向向右偏(北半球)，随着运动方向的改变，偏向力的方向也改变，因为偏向力的方向永远垂直于运动方向所指的右方。大气和气候课件剖析梯度风梯度风梯度风是地转风在一定条件下，转化成另一种大尺度的系统风。当地转风在圆形的气压场中时，风是做等速曲线运动。作曲线运动物体
15、的运动轨道，都有一定长度半径，所以风在运动时，除梯度力、偏向力作用外，还要受到惯性离心力的作用，当三个力作用平衡时，有效分力为零，风沿等压曲线作惯性等速曲线运动，这就是梯度风。大气和气候课件剖析（三）风随高度的变化1、地转风随高度的变化热成风大气和气候课件剖析热成风应用热成风原理，可在实际工作中进行天气分析，如根据某站风随高度变化的情况作温度平流的分析，当风随高度作逆时针方向旋转时，可判断这个气层间有冷平流，当风随高度作顺时针旋转时，则有暖平流。大气和气候课件剖析2、摩擦层中风随高度的变化在气压梯度力不随高度变化的情况下，离地面愈远，风速愈大，风向与等压线的交角愈小。大气和气候课件剖析二、大气
16、环流（一）全球环流（二）季风环流（三）局地环流大气和气候课件剖析（一）全球环流1、全球气压带2、行星风系（1）东北信风带（2）西风带（3）极地东风带3、经向三圈环流1）信风环流 0-302）中纬度环流圈 35-653）极地环流圈 大气和气候课件剖析（二）季风环流概念：大陆和海洋的广大地区，以一年为周期，随着季节变化，而方向相反的风系，称为季风。亚洲地区是世界上最著名的季风区，其季风特征主要表现为存在两支主要的季风环流，即冬季盛行东北季风和夏季盛行西南季风。大气和气候课件剖析（三）局地环流1、海陆风 滨海地区 白天 海洋陆地 夜晚 陆地海洋2、山谷风 山区 白天 谷地山坡夜晚 山坡谷地3、焚风
17、山区 迎风坡 气温低 上升冷背风坡 气温高大气和气候课件剖析三、主要天气系统天气系统定义：大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统。（一）气团和锋大气和气候课件剖析（二）气旋及反气旋大气和气候课件剖析气旋龙卷风（左）飓风（右）大气和气候课件剖析第四节气候的形成一、气候和气候系统（一）气候的概念1、气候：指某一地区多年间大气的一般状况及其变化特征。气象要素日照气温湿度降水量气压风向。如用以表示一段时间内的平均状态，就成为气候要素2、当代气候时间空间气候长大气圈天气短对流层大气和气候课件剖析（二）气候系统一般来说，完整的气候系统包括： 大气圈 最敏感易变 海洋 热量储存库 冰雪圈 陆地占10.6%
18、指示器 陆面 岩石圈土壤生物圈大气和气候课件剖析二、气候的形成（一）太阳辐射日地距离太阳高度日照时间地球划分为7个纬度气候带赤道带热带亚热带温带副寒带寒带极地带大气和气候课件剖析（二）大气环流（三）地理因子（二）大气环流.1、热量和水分转移2、调节海陆间的热量（三）地理因子间接作用 1、海陆分布 2、洋流3、地形 大气和气候课件剖析三、气候带和气候型（一）低纬度气候（二）中纬度气候（三）高纬度气候（四）高地气候大气和气候课件剖析第五节气候变化一、气候变化简史二、气候变化原因(一)天文学方面1、太阳辐射强度变化2、太阳活动的准周期变化 黑子光斑射电3、地球轨道要素的变化大气和气候课件剖析太阳黑子太阳黑子是太阳表面上的阴暗区域，一般成群出现。它拥有很强的磁场，而其温度则较其它地区低。太阳黑子的数量通常用作太阳活动的指标。在太阳周期高峰时，太阳黑子的数量会明显增加，多达数百。大气和气候课件剖析太阳光斑大气和气候课件剖析（二）地文学方面1、地极移动及大陆漂移2、造山运动3、火山活动（三）人类活动1）人口增长2）改变地貌、地表性质3）燃料废气大气和气候课件剖析
