氣象學大氣的基本特征

氣象學大氣的基本特征2023/4/11第1頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五氣體種類和分子式含量（%）分子量，m臨界溫度（℃）和臨界壓力（9.8×104Pa）沸點溫度（℃）（當氣壓為101.3kPa）按容積按質量氮N278.110±0.00475.5228.016-147.233.5-195.0氧O220.953±0.00423.1532.000-118.949.7-183.1氬Ar0.934±0.0011.2839.944-122.048.0-185.6二氧化碳CO20.00-0.1（平均0.032）0.0544.01031.073.0-78.2臭氧O30-0.1（30kM）—48.010-5.092.3-111.1干潔空氣10010028.966-140.737.2-193.0表1-1干潔空氣的成分第2頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五附圖第3頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五（1）氮+氧+氬=99.96%其中為主要的成分。氮的比例最大，氧次之。第4頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五（2）二氧化碳（3）臭氧圖1-1大氣臭氧濃度隨高度的變化第5頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五圖圖1-2

各高度上氧和氮的組成比例在100公里以下，氮+氧為主要成分。80km開始，氧和氮已有不同程度的離解。100km以上氧已全部成為氧原子250km以上氮也基本以原子的形式存在3.隨高度的變化第6頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五4.重要性質在大氣的中下層（90公里以下）各氣體的成分和各成分的比例是不變的，可作為分子量為28.966的單一氣體看待。第7頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五二.水汽

1．

含量2．

來源3．分布多：低緯少：高緯水面陸地熱帶雨林干燥沙漠近地面高空

4．重要性第8頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五三.固態(tài)、液態(tài)微粒固態(tài)：液態(tài)：產生：風吹、火山爆發(fā)、浪花破碎蒸發(fā)分布：集中在大氣低層，隨高度迅速減少。作用：第9頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五四.大氣污染（1）定義（2）產生（3）種類有100多種對人類影響較大。第10頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五影響天氣氣候的四大因素太陽輻射大氣環(huán)流下墊面大氣污染—大氣的輻射性質發(fā)生變化，破壞輻射平衡，使大氣的運動狀況發(fā)生變化大氣環(huán)流發(fā)生變化天氣、氣候發(fā)生變化。第11頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五第二節(jié)大氣的垂直結構一．大氣的分層(垂直)

見P6圖1-3名稱對流層平流層中間層暖層散逸層厚度0-11km12-5556-8586-800>800二．各層的特征第12頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五第13頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五1.對流層

特征：(1)溫度隨高度遞減平均0.65/100米(2)有強烈的對流和湍流運動(3)氣象要素水平分布不均勻第14頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五對流層頂—對流層與平流層的過渡層（圖1-3）

厚度：幾百—幾公里（隨緯度季節(jié)變）特征：(1)溫度隨高度變化很小。(2)是個穩(wěn)定層，阻礙了對流運動的發(fā)展。第15頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五2.平流層（1）溫度隨高度下半部：變化不大或不變（見圖1-3）上半部：增高（2）空氣以平流為主，氣流穩(wěn)定。（3）水汽、雜質極少，透明度好。第16頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五3.中間層(圖1-3)（1）

溫度隨高度降低很快。（2）

對流旺盛（有上對流層之稱）

第17頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五4.暖層(圖1-3)

（1）

溫度隨高度迅速增高。（2）

空氣處在高度電離狀態(tài)。

第18頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五5.散逸層(圖1-3)

（1）

空氣極其稀?。?）

大氣質點不斷逃逸到宇宙太空。第19頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五三、大氣的水平結構北方內陸地區(qū)干而冷—冷氣團南方的熱帶洋面上溫度高水汽充沛—暖氣團物理性質在水平分布不均勻。冷暖氣團相遇時，之間有狹窄的過渡帶—鋒區(qū)（要素分布極不均勻），又稱鋒面。暖空氣在鋒面上上升，常出現(xiàn)大范圍雨雪天氣。第20頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五第三節(jié)大氣的狀態(tài)方程

第21頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五一．理想氣體的狀態(tài)方程

1．理想氣體—嚴格遵守氣體定律的氣體。

三大定律：波義耳—馬略特定律查理定律蓋呂薩克定律

2.理想氣體的狀態(tài)方程

第22頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五（1-1）P12（1-2）P12

標準狀態(tài)下：常量=R*

（1-4）P12R*

：實用1mol的任何氣體，稱普適氣體常數(shù)。第23頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五設：1mol的理想氣體的質量為μ(稱為克分子量）在標準狀態(tài)下，質量M的理想氣體其體積等于1摩爾氣體體積的倍

（1-5）稱質量M的理想氣體狀態(tài)方程，又稱做門捷列夫-克拉珀瓏方程

第24頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五為了應用方便

（1-7）P12令：表示密度表示比氣體常數(shù)。第25頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五

（1-8）表明：溫度一定時，氣體的壓強與其密度成正比；

密度一定時，氣體的壓強與其絕對溫度成正比。

第26頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五二．干空氣的狀態(tài)方程

（1-9）

干空氣的分子量：比氣體常數(shù)：代入（1-8）得干空氣的狀態(tài)方程：（1-10）第27頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五三．水汽的狀態(tài)方程

水汽的分子量：水汽的比氣體常數(shù)：水汽的狀態(tài)方程：（1-12）或第28頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五四．濕空氣的狀態(tài)方程

1.方程據道爾頓分壓定律：濕空氣的氣壓為干空氣氣壓與水汽壓之和。濕空氣的氣壓：濕空氣的密度：第29頁，共31頁，2023年，2月20日，星期五由空氣的狀態(tài)方程（1-10）式得：由水汽的狀態(tài)方程（1-12）式得：濕空氣的密度為上兩式之和：（1-15）第30