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第十一章第十一章第十一章第十一章 大气圈－地球的蓝色外壳大气圈－地球的蓝色外壳大气圈－地球的蓝色外壳大气圈－地球的蓝色外壳本章主要内容：本章主要内容：大气圈的物质成分与分层大气圈的物质成分与分层臭氧层与臭氧层臭氧层与臭氧层““空洞空洞””大气环流大气环流风与沙漠风与沙漠第第第第11111111章章章章 大气圈－地球的蓝色外壳大气圈－地球的蓝色外壳大气圈－地球的蓝色外壳大气圈－地球的蓝色外壳氧氧氧氧氮氮氮氮氩氩0.93%二氧化碳二氧化碳0.03%水蒸气水蒸气 0.0-4.0%微量微量氦氦甲烷甲烷氪氪氙氙氢氢臭氧臭氧氖氖Ø大气圈的物质成分大气圈的物质成分1 1 1 1 1 1、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层太阳辐射的太阳辐射的30％被反射回太空，仅％被反射回太空，仅20％被大气直％被大气直接吸收大气热量的大部分来自地面的热辐射接吸收大气热量的大部分来自地面的热辐射• 主要根据温度特征进行划分主要根据温度特征进行划分海海拔拔高高度度（（公公里里））温度（温度（℃））1 1 1 1 1 1、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层、大气圈的物质成分与分层Ø大气圈的分层大气圈的分层对对 流流 层层平平 流流 层层中中 间间 层层散散 逸逸 层层暖暖层层臭臭 氧氧 浓浓度度 最最 高高电电 离离 层层对流层对流层占大气圈质量的占大气圈质量的 80% 80%含有大气圈几乎所有的水蒸气含有大气圈几乎所有的水蒸气大部分捕集热量的气体大部分捕集热量的气体 ( (COCO2 2, CH, CH4 4, , 等等) )与上覆平流层很少有物质混合与上覆平流层很少有物质混合 ( (例外例外: : 极端气候极端气候, , 火山喷发火山喷发) )各种天气现象主要产生于该层下部各种天气现象主要产生于该层下部平流层平流层含有大气圈质量的约含有大气圈质量的约 19 % 19 %具高的臭氧（具高的臭氧（ O O3 3））含量含量对物质的对物质的全球再分布全球再分布起着重要作用起着重要作用: :被抛入平流层的气体、液体和固体趋于在区域被抛入平流层的气体、液体和固体趋于在区域或全球范围内再分布或全球范围内再分布2 2 2 2 2 2、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层““““““空洞空洞空洞空洞空洞空洞””””””海海拔拔高高度度（（公公里里））臭氧浓度（臭氧浓度（ppm））对对流流层层平平流流层层中中间间层层臭氧层臭氧层“空洞空洞”O O3 3 含量通常用道布森单位（含量通常用道布森单位（ Dobson Units Dobson Units －－DU)DU)表示表示: :•100 DU 100 DU 相当于标准状况下相当于标准状况下 ( (T=25℃, P=1 T=25℃, P=1 大气压大气压) )厚度为厚度为 1 1 mm mm 的一层纯臭氧的一层纯臭氧“空洞空洞”：臭氧含量：臭氧含量小于小于220 DU220 DU ( (正常值为正常值为 350 350 DU)DU)在北极和南极均形成了在北极和南极均形成了“空洞空洞”；南极的空洞更显；南极的空洞更显著著在春季空洞更明显在春季空洞更明显2 2 2 2 2 2、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层、臭氧层与臭氧层““““““空洞空洞空洞空洞空洞空洞””””””1950-20001950-2000年南极年南极春季（春季（1010月份）月份）臭氧浓度的变化臭氧浓度的变化 （（Halley Halley 站）站） 臭臭氧氧总总量量（（道道布布森森单单位位））年份年份南极上空的臭氧层空洞南极上空的臭氧层空洞臭氧层空洞：南极上空臭氧含量的变化臭氧层空洞：南极上空臭氧含量的变化ØØ 紫外线使氟利昂分子分解紫外线使氟利昂分子分解紫外线使氟利昂分子分解紫外线使氟利昂分子分解ØØ 释放出的氯原子使臭氧分子分解释放出的氯原子使臭氧分子分解释放出的氯原子使臭氧分子分解释放出的氯原子使臭氧分子分解ØØ 一个氯原子与一个氧原子结合，留下一个氧分子一个氯原子与一个氧原子结合，留下一个氧分子一个氯原子与一个氧原子结合，留下一个氧分子一个氯原子与一个氧原子结合，留下一个氧分子ØØ 自由氧原子（高能的太阳紫外线辐射使氧分子分裂而形自由氧原子（高能的太阳紫外线辐射使氧分子分裂而形自由氧原子（高能的太阳紫外线辐射使氧分子分裂而形自由氧原子（高能的太阳紫外线辐射使氧分子分裂而形成）使氯－氧键断开成）使氯－氧键断开成）使氯－氧键断开成）使氯－氧键断开ØØ 释放出的氯原子使另一个臭氧分子分解释放出的氯原子使另一个臭氧分子分解释放出的氯原子使另一个臭氧分子分解释放出的氯原子使另一个臭氧分子分解氟氯化碳氟氯化碳（氟利昂）（氟利昂）氟利昂对臭氧的破坏氟利昂对臭氧的破坏1个个 氟利昂分子能破坏氟利昂分子能破坏 10万个万个 氧分子！氧分子！臭氧层臭氧层臭氧层臭氧层““““空洞空洞空洞空洞””””产生的原产生的原产生的原产生的原因因因因: : : :带来的问题是什么带来的问题是什么? ?平流层臭氧的损耗将导致地表紫外辐射平流层臭氧的损耗将导致地表紫外辐射的增强的增强过度暴露于紫外线会导致：过度暴露于紫外线会导致： 皮肤灼伤皮肤灼伤皮肤癌皮肤癌抑制免疫系统抑制免疫系统人类患白内障的危险增加人类患白内障的危险增加 蒙特利尔协议（蒙特利尔协议（19871987））•在在19891989－－20002000年之间逐步停止氟氯化碳年之间逐步停止氟氯化碳的生产的生产( (这曾经是一个数十亿美元的产业这曾经是一个数十亿美元的产业) )20022002得到得到188188个国家的认可个国家的认可对这一威胁的回应对这一威胁的回应: :若蒙特利尔协议得以实现会怎样若蒙特利尔协议得以实现会怎样? ?扭转过去对臭氧层的破坏扭转过去对臭氧层的破坏蒙特利尔协议科学评估委员会称至蒙特利尔协议科学评估委员会称至 2050205020502050年年年年 臭氧层将会恢复到臭氧层将会恢复到19801980年以前的水平。

年以前的水平所有的协议签署国逐步停止使用能使臭氧所有的协议签署国逐步停止使用能使臭氧消耗的化学剂消耗的化学剂起作用了吗起作用了吗? ?氟氯化碳的生产已经停止氟氯化碳的生产已经停止其它化学剂几乎已完全停止生产其它化学剂几乎已完全停止生产臭氧层空洞还在那里臭氧层空洞还在那里 – 有些气体能在大气层有些气体能在大气层中存在超过中存在超过 50 50年，所以问题并未完全解决年，所以问题并未完全解决……3 3 3 3、大气环流、大气环流、大气环流、大气环流赤赤道道南南极极北北极极不同纬度处得到的太阳不同纬度处得到的太阳辐射量不同辐射量不同• 赤道及其附近阳光直射，赤道及其附近阳光直射，单位面积地表得到的太阳单位面积地表得到的太阳辐射量较其它纬度处更多辐射量较其它纬度处更多• 因此，赤道及其附近地因此，赤道及其附近地表的空气受热更多被加表的空气受热更多被加热的空气因体积膨胀、密热的空气因体积膨胀、密度变小而上升度变小而上升• 极地及其附近的空气因极地及其附近的空气因受热较少而较冷较冷的受热较少而较冷较冷的空气因密度较大而下沉并空气因密度较大而下沉并沿地表流动沿地表流动3 3 3 3、大气环流、大气环流、大气环流、大气环流假若地球是静止不动的假若地球是静止不动的，，则将分别在北半球和南则将分别在北半球和南半球各形成一个大的空半球各形成一个大的空气对流环气对流环（由赤道处上升的（由赤道处上升的热空气在高空因温度降低而逐热空气在高空因温度降低而逐渐变冷后，将在继续上升的热渐变冷后，将在继续上升的热空气推动下向两极流动，在两空气推动下向两极流动，在两极处下沉至地表后，沿地表向极处下沉至地表后，沿地表向赤道流动。

赤道流动北半球北半球南半球南半球赤道赤道向右偏转向右偏转向左偏转向左偏转在赤道无偏转在赤道无偏转北极北极南极南极由于地球自转产生由于地球自转产生自自转偏向力转偏向力（科里奥利（科里奥利力），使得沿地表流力），使得沿地表流动的气流发生偏转：动的气流发生偏转：• 在北半球在北半球向右向右偏转偏转• 在南半球在南半球向左向左偏转偏转在在在在自转偏向力自转偏向力自转偏向力自转偏向力的影的影的影的影响下，结果形成三响下，结果形成三响下，结果形成三响下，结果形成三圈式大气环流：圈式大气环流：圈式大气环流：圈式大气环流：• • 极地东风运行至南北极地东风运行至南北极地东风运行至南北极地东风运行至南北纬纬纬纬6060o o后向上升起，在空后向上升起，在空后向上升起，在空后向上升起，在空中流向极地后沉降中流向极地后沉降中流向极地后沉降中流向极地后沉降• •南北纬南北纬南北纬南北纬6060o o 至至至至3030o o之间：之间：之间：之间： 北半球－地表为西风北半球－地表为西风北半球－地表为西风北半球－地表为西风 南半球－地表为西风南半球－地表为西风南半球－地表为西风南半球－地表为西风• •南北纬南北纬南北纬南北纬3030o o 至至至至赤道赤道赤道赤道之间：之间：之间：之间： 北半球－地表为东北北半球－地表为东北北半球－地表为东北北半球－地表为东北 信风信风信风信风 南半球－地表为东南南半球－地表为东南南半球－地表为东南南半球－地表为东南 信风信风信风信风亚热带亚热带高压带高压带亚热带亚热带高压带高压带赤赤 道道低压带低压带西风西风西风西风东北信风东北信风东南信风东南信风暖空气上升暖空气上升冷空气下沉冷空气下沉冷空气下沉冷空气下沉亚极地亚极地低压带低压带亚极地亚极地低压带低压带Ø “沙漠沙漠”：： 年降雨量年降雨量≤ 25≤ 25cmcm，，被风成沙大片覆盖被风成沙大片覆盖 - -沙漠占全球陆表面积的沙漠占全球陆表面积的3030％以上！％以上！4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠Ø 沙漠的分布沙漠的分布 沙漠集中分布于三类地区（基本受气候控制）：沙漠集中分布于三类地区（基本受气候控制）：§ 低纬度地区：亚热带高压带低纬度地区：亚热带高压带§ 中纬度地区的内陆干旱盆地中纬度地区的内陆干旱盆地§ 寒流经过的沿海地区寒流经过的沿海地区（如南美的西海岸）（如南美的西海岸）1 1）沙漠的分布与成因）沙漠的分布与成因全球沙漠的分布全球沙漠的分布Ø 低纬度沙漠的成因低纬度沙漠的成因 由赤道由赤道上升上升的暖空气膨胀、冷却的暖空气膨胀、冷却 在南、北纬在南、北纬3030o o再次再次沉降沉降 沉降的空气受到其上空气的沉降的空气受到其上空气的压缩压缩而而变热变热 被被加热加热的沉降空气能够容纳更多的的沉降空气能够容纳更多的水蒸水蒸 气气，从而造成地面水分，从而造成地面水分蒸发蒸发 这部分水蒸气极少成为这部分水蒸气极少成为雨水雨水降下降下4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠1 1）沙漠的分布与成因）沙漠的分布与成因低纬度沙漠：北非、中东半岛、墨西哥西部、澳大利亚西部低纬度沙漠：北非、中东半岛、墨西哥西部、澳大利亚西部4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠Ø 中纬度沙漠的成因中纬度沙漠的成因 位于被山脉包围的大陆腹地，远离海洋，得到的海洋水位于被山脉包围的大陆腹地，远离海洋，得到的海洋水 汽很少汽很少 ““焚风效应焚风效应”－盛行风带来的潮湿海洋空气因山脉的阻挡而被迫－盛行风带来的潮湿海洋空气因山脉的阻挡而被迫向上运动时，变冷并失去水分。

这种冷空气在越过山脉后，被压缩而向上运动时，变冷并失去水分这种冷空气在越过山脉后，被压缩而变热，导致地表水分大量蒸发、很少或没有降雨变热，导致地表水分大量蒸发、很少或没有降雨1 1）沙漠的分布与成因）沙漠的分布与成因塔克拉玛干沙漠塔克拉玛干沙漠塔克拉玛干沙漠塔克拉玛干沙漠中纬度沙漠：中亚细亚、蒙古、我国西北地区、美国西部中纬度沙漠：中亚细亚、蒙古、我国西北地区、美国西部塔克拉玛干沙漠塔克拉玛干沙漠4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠Ø 与寒流有关的沙漠的成因与寒流有关的沙漠的成因冷的洋流沿大陆西海岸流动时，使上覆空气冷冷的洋流沿大陆西海岸流动时，使上覆空气冷却这种冷的海洋空气流过大陆表面时被加热，却这种冷的海洋空气流过大陆表面时被加热，导致海岸地区水分大量蒸发、极少降雨导致海岸地区水分大量蒸发、极少降雨1 1）沙漠的分布与成因）沙漠的分布与成因与寒流有关的沙漠：地处热带的南美太平洋沿岸、非洲大西洋沿岸与寒流有关的沙漠：地处热带的南美太平洋沿岸、非洲大西洋沿岸不及湿热地区有效不及湿热地区有效以物理风化作用为主以物理风化作用为主但一些化学风化作用的确产生但一些化学风化作用的确产生•粘土粘土•薄的土壤层薄的土壤层•氧化矿物氧化矿物4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用Ø 风化作用风化作用4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用Ø 侵蚀作用侵蚀作用 沙漠河流沙漠河流大多为暂时性的大多为暂时性的夏季雷阵雨期间雨水来夏季雷阵雨期间雨水来不及渗入地下，大部分不及渗入地下，大部分形成地表径流形成地表径流缺乏植被意味着水很快缺乏植被意味着水很快进入河道进入河道可形成可形成闪洪闪洪/ /泥石流泥石流沙漠中的大部分侵蚀作用是由流水完成的！沙漠中的大部分侵蚀作用是由流水完成的！闪洪闪洪雷阵雨雷阵雨缺乏植被缺乏植被地表沉积物不能地表沉积物不能将水很快吸入将水很快吸入汇集地表的大量汇集地表的大量雨水形成洪流雨水形成洪流持续时间短持续时间短很容易侵蚀起大很容易侵蚀起大量沉积物而形成量沉积物而形成泥石流泥石流4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用 风风沙漠环境中经常性的沙漠环境中经常性的侵蚀营力侵蚀营力风的侵蚀作用分为：风的侵蚀作用分为： －吹蚀（吹扬）－吹蚀（吹扬） －磨蚀－磨蚀4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用与与流水相比风是沙漠中相对次要的侵蚀营力流水相比风是沙漠中相对次要的侵蚀营力风的侵蚀作用风的侵蚀作用: :吹蚀吹蚀•风的迎面冲击力和上举力将地面碎屑物质风的迎面冲击力和上举力将地面碎屑物质扬起或剥离原地扬起或剥离原地•吹蚀形成吹蚀形成风蚀洼地风蚀洼地和和戈壁滩戈壁滩4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用风蚀洼地的形成风蚀洼地的形成风蚀洼地的形成风蚀洼地的形成风蚀洼地风蚀洼地风蚀前的地表风蚀前的地表风蚀洼地风蚀洼地戈壁滩的形成戈壁滩的形成吹蚀吹蚀吹蚀吹蚀（无进一步吹蚀）（无进一步吹蚀） 细小的碎屑颗粒被风带走，形成砾石覆盖的地表细小的碎屑颗粒被风带走，形成砾石覆盖的地表戈壁滩戈壁滩风的侵蚀作用风的侵蚀作用: :磨蚀磨蚀•被风吹扬起的碎屑物质，在沿地表运动时对地面被风吹扬起的碎屑物质，在沿地表运动时对地面岩石的碰撞和磨损岩石的碰撞和磨损•风速越大，风中携带的磨蚀风速越大，风中携带的磨蚀“工具工具”（碎屑物）（碎屑物）越多，磨蚀越强越多，磨蚀越强•距地面距地面0.5-1.50.5-1.5m m 的高度以内磨蚀作用最强的高度以内磨蚀作用最强•磨蚀形成磨蚀形成风棱石风棱石等等4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用风棱石风棱石 – 磨蚀作用形成的棱角明显、表面光磨蚀作用形成的棱角明显、表面光滑的砾石。

滑的砾石盛行风盛行风磨蚀面磨蚀面q 侵蚀形迹侵蚀形迹: : 沙漠地貌沙漠地貌沙漠发育各式各样的侵蚀形迹沙漠发育各式各样的侵蚀形迹. .其中绝大部分都与某种形式的物理风化作用有关其中绝大部分都与某种形式的物理风化作用有关. .例如例如: :雅丹雅丹风蚀残丘风蚀残丘戈壁滩戈壁滩风蚀垅槽（雅丹）风蚀垅槽（雅丹）雅丹（雅丹（Yardang）） – 伸长状的风蚀脊伸长状的风蚀脊• 风沿地面裂隙吹蚀而成风沿地面裂隙吹蚀而成风蚀残丘风蚀残丘洪流冲刷地面洪流冲刷地面 冲沟冲沟风力使冲沟扩大风力使冲沟扩大 “风蚀谷风蚀谷”风蚀谷风蚀谷 风蚀残丘风蚀残丘风蚀残丘风蚀残丘David Muench戈壁滩戈壁滩 悬浮悬浮 跳跃跳跃 滑动滑动 滚动滚动风运物的运动方式：风运物的运动方式：Ø 风的搬运作用风的搬运作用只有很小的颗粒只有很小的颗粒 (<20 (<20  m) m) 能够长时间保持悬浮能够长时间保持悬浮离离地地面面的的高高度度相对风速相对风速长期悬浮长期悬浮短期悬浮短期悬浮滑动滑动/滚动滚动跳跃跳跃• 搬运过程中的大量碰撞与摩擦使风成沙具有较高的搬运过程中的大量碰撞与摩擦使风成沙具有较高的 磨圆度并形成磨圆度并形成“毛玻璃状毛玻璃状”表面表面4 4 4 4、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠、风与沙漠2 2）沙漠中的地质作用）沙漠中的地质作用Ø 沉积作用沉积作用沙漠环境中的主要沉积物可归为三类沙漠环境中的主要沉积物可归为三类: :•风成沉积物风成沉积物 – 由风力作用搬运的沉积物由风力作用搬运的沉积物•洪积物洪积物– 闪洪形成的沉积物闪洪形成的沉积物 ( (泥石流泥石流, , 碎屑流碎屑流, ,等等) )•蒸发盐类蒸发盐类 – 蒸发作用形成的沉积物蒸发作用形成的沉积物 两类两类: :1) 1) 沙丘沙丘•丘状或脊状的松散沙堆积丘状或脊状的松散沙堆积•常为不对称形态常为不对称形态•迎风面缓，背风面（迎风面缓，背风面（滑落面滑落面）陡）陡q 风成沉积物风成沉积物2) 2) 黄土黄土颗粒组成为粉沙和尘土颗粒组成为粉沙和尘土未风化、棱角状的石英、长石和其它矿物颗粒未风化、棱角状的石英、长石和其它矿物颗粒被碳酸钙弱胶结而成被碳酸钙弱胶结而成在中国和美国有广泛沉积在中国和美国有广泛沉积滑落面滑落面滑落面滑落面沙的供沙的供给有限给有限沙的供沙的供给较多给较多沙的供沙的供给中等给中等沙的供沙的供给充足；给充足；有些植有些植被被多风向多风向锥形沙丘锥形沙丘纵向沙垅纵向沙垅新月形沙丘新月形沙丘横向沙垅横向沙垅新月形新月形沙丘链沙丘链锥形沙丘锥形沙丘锥形沙丘锥形沙丘纵向沙垅纵向沙垅纵向沙垅纵向沙垅纵向沙垅纵向沙垅（沙特阿拉伯）（沙特阿拉伯）盛行风盛行风沙丘的迁移沙丘的迁移与交错层理与交错层理的形成的形成风向风向滑落面滑落面跃移和滚动的砂粒停歇在滑落面上跃移和滚动的砂粒停歇在滑落面上逐渐形成不稳定的砂粒堆积逐渐形成不稳定的砂粒堆积砂粒堆积顺滑落面垮塌，沙丘向前迁移砂粒堆积顺滑落面垮塌，沙丘向前迁移陕北的黄土沉积陕北的黄土沉积我国是世界上黄土最发我国是世界上黄土最发育的地区，黄土分布面育的地区，黄土分布面积约积约 40 万平方公里万平方公里，最，最大厚度大厚度 400米米。

美国伊利诺斯州密西西比河附近的黄土崖美国伊利诺斯州密西西比河附近的黄土崖美国伊利诺斯州密西西比河附近的黄土崖美国伊利诺斯州密西西比河附近的黄土崖形成于位于沙漠盆地最低处的盐湖形成于位于沙漠盆地最低处的盐湖q 蒸发盐类沉积蒸发盐类沉积石块在干盐湖的表面运动！石块在干盐湖的表面运动！石块在干盐湖的表面运动！石块在干盐湖的表面运动！。