飞行气象学:1-1 大气的成份及结构
34页1、中国民航大学飞行技术学院第 1页第一章大气基本物理现状第一节大气的成份及结构中国民航大学 飞行技术学院第 2页飞行气象学第一节大气的成份及结构 1大气的成分 2大气的结构 3大气的性质 4标准大气中国民航大学 飞行技术学院第 3页飞行气象学地球表面的外层是多种气体混合组成的空气,受地球重力作用,围绕地球占有一定的空间,称为地球大气,简称大气 (Atmosphere)。大气不停地运动,不断地变化,呈现出各种各样的天气 (Weather)现象。大气的状态用气温、气压、湿度、风、云、降水、能见度等气象要素 (Meteorological element)表示。 大气的定义中国民航大学 飞行技术学院第 4页飞行气象学 1、干洁空气(Dryair) 一、大气成分在干洁空气的多种成分中,对天气影响较大的是co2 和o3。氧气21%氮气78%其他气体 1%氩(argon)二氧化碳(carbondioxide)臭氧(ozone)氖(neon)氦(helium)OxygenNitrogenTraceGases中国民航大学 飞行技术学院第 5页飞行气象学2、水汽(Watervapor)大气中唯一能发生相变
2、的成分,来源于地面,含量变化。容积计约占0-5%。3、气溶胶粒子(大气杂质)(Aerosols)水汽凝结物水滴和冰晶,悬浮的固体烟粒、盐粒、尘粒、各种凝结核以及带电离子等。一、大气成分中国民航大学 飞行技术学院第 6页飞行气象学干洁空气中对天气影响较大的成分:除臭氧外,各种成分的气体均不能直接吸收太阳辐射,大量的太阳辐射可穿过大气层到达地面,使地面增温。1、干洁空气CO2:吸收地面受热后放出的长波辐射,对地球具有“温室效应”(greenhouse effect)的作用。中国民航大学 飞行技术学院第 7页飞行气象学O3:强烈吸收太阳紫外线辐射而使臭氧层增温,改变大气温度的垂直分布,同时也使地球生物免受了过多紫外线(ultraviolet)的照射。 氧分子在波长为0.10.24微米的太阳紫外线辐射下,分解成氧原子,氧原子与氧分子结合而形成臭氧。 分布:主要分布在1050km范围内,其最大浓度出现在2030km间,大气低层的臭氧含量少。 作用:臭氧层通过吸收太阳紫外线而增温,使臭氧层温度升高。同时也使地球生物免受了过多紫外线的伤害。 1、干洁空气中国民航大学 飞行技术学院第 8页飞行气象学
3、来源:来源于江、河、湖、海、地表和潮湿物体表面的水分蒸发,植物叶面的蒸腾作用。 分布:在离地1.52km高度上,水汽含量约为地面的一半,5km高度上仅为地面的十分之一,再往上就更少。在沙漠或极地水汽含量极少,而在热带洋面上水汽含量大。 作用:1.是成云致雨的物质基础, 2.通过状态变化传输热量, 3.释放潜热是剧烈天气的能源。2、水汽中国民航大学 飞行技术学院第 9页飞行气象学水汽对天气的影响:水汽相变产生云、雾、露、霜、雨、雪、雹等天气现象。相变过程中放出或吸收热量,影响地面和空气的温度。水汽与气温及天气变化关系密切:大气运动中的水汽通过状态变化传输热量。水汽是成云致雨的物质基础,故大多数复杂天气均出现在中低空,高空晴朗。2、水汽中国民航大学 飞行技术学院第 10页飞行气象学定义 大气气溶胶(Aerosols):指悬浮在大气中的固体和液体粒子。对天气的影响:在一定的天气条件下,气溶胶粒子常聚集在一起,形成霾、风沙浮尘等视程障碍现象,使大气透明度变差;吸收、散射和反射地面和太阳辐射,影响大气温度;固体杂质可充当水汽的凝结核,在云、雾、降水等的形成过程中起着重要的作用。3、大气气溶胶中国
4、民航大学 飞行技术学院第 11页飞行气象学1、大气垂直分层依据2、大气结构二、大气结构大气具有层状结构:大气在水平方向上性质比较相似,在不同高度上性质差异较大中国民航大学 飞行技术学院第 12页飞行气象学大气垂直分层的依据主要依据是: 气层气温的垂直分布特点中国民航大学 飞行技术学院第 13页飞行气象学=TZTT+TZT采用摄氏温标,Z取100m或1,000ft。ZZ+Z1、大气垂直分层的依据气温垂直递减率(1)气温垂直递减率的定义中国民航大学 飞行技术学院第 14页飞行气象学气温垂直递减率等温层逆温层普遍分布TTTZZZ1、气温垂直递减率(2)气温垂直递减率的分析中国民航大学 飞行技术学院第 15页飞行气象学已知某地的地面气温为T0(C),可大致推算该地Z(m)高度上的气温TZ(C):TZ=T0Z在对流层中,平均取=0.65C/100m,则TZ=T00.65Z100或 TZ=T00.0065ZT0Z天TZZ1、气温垂直递减率(3)气温垂直递减率的应用中国民航大学 飞行技术学院第 16页飞行气象学已知某地的Z1(ft)高度上气温为T1(C),可大致推算该地Z2(ft)高度上的气温T2(
5、C):T2=T1 (Z2Z1)在对流层中,平均取=2C/1,000ft,则T2=T12Z2Z11,000T1ZT2Z2Z1Z2-Z11、气温垂直递减率中国民航大学 飞行技术学院第 17页飞行气象学大气层状结构:Q对流层(Troposphere)Q平流层/同温层(Stratosphere)Q中间层(Mesosphere)Q暖层/电离层(Thermosphere)Q散逸层(Exosphere)2、大气垂直结构中国民航大学 飞行技术学院第 18页飞行气象学80 90km50 60km8 9km10 12kmATMOSPHERIC LEVELSTroposphereStratosphereMesosphereTropopauseThermosphereExosphere大气的分层暖层散逸层对流层平流层中间层对流层顶17 18km1 600 km垂直分层的高度中国民航大学 飞行技术学院第 19页飞行气象学温度随高度的变化中国民航大学 飞行技术学院第 20页飞行气象学(1)对流层对流层(tropospheretroposphere)是紧贴地面的一层,它受地面的影响最大。因为地面附近的空气受热上升,
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