自然地理学(伍光和版)中第三章、第四章(大气、海洋)

1、绪论,地球,地壳,大气与气候,海洋与陆地水,地貌,土壤圈,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,第六章,第七章,第八章,第九章,生物群落与生态系统,自然地理综合研究,地球外部圈层结构示意图,地核,水,圈,大,气,圈,生,物,圈,几个基本概念,大气：指围绕着地球的厚层气体。,大气圈：指大气所形成的连续圈层。,大气过程：指大气圈中存在的各种物理过程，如辐射过程、增温冷却过程、蒸发凝结过程等。,气象（天气现象）：指由大气过程所形成的风、云、雨、雪、雾、露、霜、冰等千变万化的物理现象。,天气：某地区短时间内大气过程和现象的综合。即短时间内风、云、降水、温度和气压等气象要素连续变化的综合现象。,气候：指某地区多年间常见的和特有的大气过程和现象的综合。,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,地球大气是多种物质的混合物，由干洁空气水汽、悬浮尘粒或杂质组成。 在距地表85km以下的各种气体成分中，一般可分为两类： 定常成分：各成分保持一定比例（如O、 N） 可变成

2、分：随时间地点变化,干洁空气,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体称为干洁空气。它是地球大气主体，主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量氢、臭氧等稀有气体。 氮和氧容积占99.04，加上氩，三者合占99.97，其他气体仅占0.03%。 干洁空气中大多数气体的临界温度低于自然情况下大气中可能出现的最低温度。因此，干洁空气中的所有成分都呈气体状态,干洁空气,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,氮和氧 N 2约占大气容积的78。常温下， N 2的化学性质不活泼，不能被植物直接利用只能通过植物的根瘤菌，部分固定于土壤中。 N 2对太阳辐射远紫外区0.030.13 ，具有选择性吸收。 N 2还有稀释 作用。O 2占地球大气质量的23，按体积比占21。除了游离态外，氧还以

3、硅酸盐、氧化物、水等化合物形式存在。,干洁空气,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,二氧化碳（CO2） 只占大气容积的0.03，多集中在20km高度以下，主要由有机物燃烧、腐烂和生物呼吸过程产生。 二氧化碳对太阳短波吸收很少，但能强烈吸收地表长波辐射，致使从地表辐射的热量不易散失到太空。 对地球有保温作用，但近年来随着工业的发展和人口的增长，全球二氧化碳含量逐年增加，改变了大气热平衡，导致地面和低层大气平均温度升高，引起严重的气候问题。,干洁空气,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,臭氧 主要分布在1040km的高度处，极大值在2025km附近，称为臭氧层。臭氧虽在大气中的含量很少，但具有强烈吸收紫外线的能力。研究表明，人们大量使用氮肥以及作冷冻剂和除臭剂使用的碳氟化合物（氟利昂）所造成的污染是平流层的臭氧遭到

4、破坏。臭氧层的破坏能引起一系列不利于人类的气候生物效应，因而受到广泛关注。,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,干洁空气,水汽,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,主要来源于海洋、江河湖沼和土壤，以及潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。 大气中的水汽含量极不固定，随时间、地点、条件而不同。 水汽含量虽然不多，但它在大气温度变化范围内可以发生汽态、液态和固态三相转化，人们常见的云、雾、雨、雪等天气现象，都是水汽相变的表现。 此外，水汽还善于吸收和放射长波辐射，显著影响大气和地表的温度。,水汽,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,水汽的来源和去向,固体杂质,第四章大气圈与气候系统

5、一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,悬浮在大气中的固体杂质主要有烟粒、尘埃、盐粒等，它们的半径一般为10-210-8cm，于低层大气中。 烟粒主要来源于生产、生活方面的燃烧；尘埃主要来自经地表松散微粒，火山灰、流星燃烧的灰烬；盐粒则主要是由海洋波浪飞溅进入大气的水滴被蒸发后形成的，冬季多于夏季，白天多于夜晚，愈近地面愈多。 固体杂质是大气中水汽凝结的必要条件；能吸收部分太阳辐射，又可阻挡地面长波辐射，对大气和地表温度有一定影响。,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了12。 2、氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推进剂等，到了80年代中期为止，全球氯氟烃的年消费量已

6、达到100万吨。 3、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，排入空气中的硫、氮等氧化物不断增加。,大气各成分的作用,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气质量,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1 大气上界 大气按其物理性质来说是不均匀的，特别是在铅直方向变化急剧。 当压力接近于零的高度为大气顶层，但这种高度不可能出现。因为在很高的高度渐渐到达星际空间，不存在完全没有空气分子的地方。,大气质量,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气质量 大气高度虽然不易确定，大气质量却可以从理论上求得。假定大气是均质的，则大气高度约为8000m，整个大气柱的质量为,大气压力,第四章大

7、气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气压：从观测高度到大气上界单位面积上 （1cm2）铅直空气柱的重量为大气压。国际单位帕斯卡（pa）,气象学中用百帕（hpa）,由于地表的非均一性，在同一水平面实际气压的分布并不均匀。 地面的气压值在9801040hPa之间变动，平均为1013hPa。 气压的垂直分布：取决于所在水平面上的大气质量，h增加，质量减少，所以随高度升高而减少 .,大气压力,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气压日变化：一昼夜有两个最高值（910时，2122时）和两个最低值（34时，1516时）。赤道气压年变化不大，高纬较大；大陆冬季气压高，夏季最低，海洋相反。 2 气压的垂直分布 所以气压随高度升高而降低。,大气压力,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热

8、能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气压随高度的实际变化与气温和气压条件有关。,气压相同条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差 愈大，气压垂直梯度愈小；在相同气温下，气压愈高单 位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈大。,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气的垂直分层的划分依据： 大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，将大气层分为对流层、平流层、高层大气。,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1、对流层的厚度及特征 A）厚度：厚度最簿，在高纬地区平均：8

9、9km ,中纬：1012km,低纬1718km，夏季大于冬季。 B）特征： 温度随高度的升高而降低；热量来自于地面的长波辐射，平均气温递减率0.65/100m； 具有强烈的对流运动；因为地面受热不均。 天气现象复杂多变；几乎所有的水汽、云、雨、雷、电等现象都发生在此层。,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,2、平流层的特征 （1）气温随高度升高的分布 下层：其上界离地面约3540km，为同温层 上层：其上界离地面约5060km，为逆温层，因为平流层上层含有大量的臭氧，臭能大量地吸收太阳紫处线而增温； （2）气流以水平运动为主，逆温的存在，对流不易产生。 （3）水汽、尘埃含量少，天气晴朗，能见度好。,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,中间层的特征 高度：平流层顶至85km处。 （1）温度随高度的升高而迅速下降。因为臭氧的含量下降。 （2）空气以垂直运动为主。但由于空气稀薄，所出现的天气现象已不如对流层复杂。 （3）在80km处白天出现一个电离层。,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,暖层：中间层至800km处 特征： （1） 空气质量小，空气稀薄，空气密度小至声音都难于传播。 （2） 温度随高度升高而升高。所有小波长太阳紫外辐射都被暖层吸收，顶层1000度。 （3） 空气处于高度电离状态。 （4） 能反射无线电波 （5） 出现极光现象。,大气分层,第四章大气圈与气候系统 一、大气组成和热能 1、大气的成分 2、大气的结构 3、大气的热能 4、气温 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,散逸层在暖层顶之上，大气十分稀薄，受地球引力场约束微弱，高速运动的空气质点就能散逸到星际空

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