《大氣與天氣氣候》課件

大氣與天氣氣候大氣是地球生命的搖籃，保護(hù)著地球免受太陽(yáng)輻射的傷害。天氣和氣候塑造了我們周圍的世界，影響著我們的生活方式。WD什么是大氣包圍地球的氣體層大氣是地球周圍的一層氣體混合物，保護(hù)著地球上的生命。多種氣體組成主要成分是氮?dú)夂脱鯕?，還有二氧化碳、氬氣等。大氣的主要組成成分氮?dú)?N2)氮?dú)馐谴髿庵凶钪饕慕M成成分，約占78%。氧氣(O2)氧氣是大氣中第二大成分，約占21%。氬氣(Ar)氬氣在大氣中含量較少，約占0.93%，它是稀有氣體，常用于焊接和照明。二氧化碳(CO2)二氧化碳是重要的溫室氣體，含量約占0.04%，對(duì)地球氣候具有重要影響。大氣的垂直結(jié)構(gòu)對(duì)流層地球表面至10-17公里高度，氣溫隨高度遞減，約6.5℃/公里，天氣現(xiàn)象復(fù)雜。平流層10-17公里至50公里高度，氣溫隨高度遞增，有臭氧層，吸收紫外線，利于生命繁衍。中間層50公里至80公里高度，氣溫隨高度遞減，溫度較低，存在大量流星。熱層80公里至800公里高度，氣溫隨高度遞增，溫度較高，有極光現(xiàn)象。散逸層800公里以上，氣溫隨高度變化不大，空氣稀薄，逐漸過渡到星際空間。太陽(yáng)輻射與地球表面加熱太陽(yáng)輻射是地球表面熱能的主要來源。太陽(yáng)輻射到達(dá)地球后，一部分被大氣層吸收，一部分被反射回太空，還有一部分到達(dá)地球表面，使地表溫度升高。1短波輻射太陽(yáng)輻射主要是短波輻射，波長(zhǎng)較短，能量較高，容易穿透大氣層。2長(zhǎng)波輻射地球表面吸收太陽(yáng)輻射后，會(huì)以長(zhǎng)波輻射的形式向外輻射熱量，波長(zhǎng)較長(zhǎng)，能量較低。3溫室效應(yīng)大氣中的溫室氣體，如二氧化碳、甲烷等，會(huì)吸收地球表面輻射的熱量，阻止熱量散失到太空，從而使地球表面溫度升高。熱對(duì)流和熱量傳輸1熱對(duì)流熱量通過流體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳遞。2對(duì)流層對(duì)流層是大氣層的最底層，熱對(duì)流現(xiàn)象最為活躍。3熱量傳輸熱量從溫度較高的區(qū)域傳到溫度較低的區(qū)域。熱對(duì)流是熱量傳輸?shù)囊环N重要方式，在地球大氣中起著至關(guān)重要的作用。對(duì)流層是地球大氣層中最靠近地表的層次，熱對(duì)流現(xiàn)象最為活躍，影響著天氣和氣候的變化。了解熱對(duì)流和熱量傳輸?shù)脑?，?duì)于理解大氣運(yùn)動(dòng)、天氣變化和氣候變化至關(guān)重要。風(fēng)的形成和分類氣壓梯度力氣壓差異導(dǎo)致空氣從高壓區(qū)流向低壓區(qū)，形成風(fēng)。地轉(zhuǎn)偏向力地球自轉(zhuǎn)使得風(fēng)向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，北半球向右偏，南半球向左偏。摩擦力地表摩擦力減緩了風(fēng)速，改變了風(fēng)向。風(fēng)分類根據(jù)風(fēng)速和風(fēng)向，可以將風(fēng)分為微風(fēng)、輕風(fēng)、強(qiáng)風(fēng)等，并可繪制風(fēng)速和風(fēng)向圖。風(fēng)系和風(fēng)帶1信風(fēng)帶赤道低氣壓帶與副熱帶高氣壓帶之間，盛行東北信風(fēng)和東南信風(fēng)。2西風(fēng)帶副熱帶高氣壓帶與中緯度低氣壓帶之間，盛行西風(fēng)。3極地東風(fēng)帶極地高氣壓帶與極地低氣壓帶之間，盛行極地東風(fēng)。4季風(fēng)環(huán)流由海陸熱力性質(zhì)差異引起的風(fēng)向季節(jié)性變化。溫度變化的規(guī)律氣溫變化遵循一定的規(guī)律，受多種因素影響。1緯度赤道地區(qū)氣溫較高，兩極地區(qū)氣溫較低。2海陸分布陸地比海洋升溫快，降溫也快。3地形山地氣溫隨海拔升高而降低。4洋流暖流流經(jīng)的地區(qū)氣溫較高，寒流流經(jīng)的地區(qū)氣溫較低。溫度的測(cè)量和分布溫度是描述氣溫變化的指標(biāo)，可以用溫度計(jì)測(cè)量。氣溫受多種因素影響，包括緯度、海拔高度、地形、洋流等。大氣濕度的概念和測(cè)量濕度概念大氣中水汽含量多少稱為濕度。空氣中水汽越多，濕度越大。濕度測(cè)量濕度計(jì)是測(cè)量大氣濕度常用的儀器。它可以測(cè)量空氣中水蒸氣的含量。相對(duì)濕度相對(duì)濕度是指空氣中水蒸氣含量占同溫度下飽和水蒸氣含量的百分比。云的種類和形成云是由懸浮在空中的大量微小水滴或冰晶組成的，它們形成于大氣層中水汽凝結(jié)或凝華的結(jié)果。根據(jù)云的高度、形狀和組成，可以將云分為三大類：高云、中云和低云。高云通常由冰晶組成，中云由水滴或冰晶混合組成，低云則主要由水滴組成。降水的形成過程1水汽凝結(jié)水汽上升到高空，溫度降低，水汽凝結(jié)成小水滴或冰晶。2云的形成水滴或冰晶逐漸增多，形成云。3降水生成云中的水滴或冰晶碰撞、合并，形成雨滴或雪花，降落到地面。降水的測(cè)量和分布降水測(cè)量是通過雨量計(jì)進(jìn)行的。雨量計(jì)主要有兩種類型：標(biāo)準(zhǔn)雨量計(jì)和自動(dòng)雨量計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)雨量計(jì)需要人工讀取雨量，而自動(dòng)雨量計(jì)則可以自動(dòng)記錄雨量數(shù)據(jù)。降水類型測(cè)量方法分布特征降雨雨量計(jì)分布不均勻，與地形、緯度和氣壓系統(tǒng)有關(guān)。降雪雪深計(jì)主要集中在高緯度地區(qū)和高山地區(qū)。冰雹冰雹計(jì)主要發(fā)生在夏季雷雨天氣中，分布較小。氣壓的概念和測(cè)量大氣壓強(qiáng)大氣壓強(qiáng)是空氣對(duì)地球表面和物體產(chǎn)生的壓力，主要由空氣質(zhì)量和重力決定。氣壓?jiǎn)挝怀Ｓ玫臍鈮簡(jiǎn)挝挥信了箍ǎ≒a）、毫巴（mb）和氣壓毫米汞柱（mmHg）。測(cè)量工具氣壓計(jì)是測(cè)量大氣壓強(qiáng)的儀器，常用的有水銀氣壓計(jì)和金屬氣壓計(jì)。氣壓變化氣壓會(huì)隨著高度、溫度和濕度等因素發(fā)生變化，影響天氣變化和風(fēng)向。氣壓系統(tǒng)與天氣變化1高氣壓系統(tǒng)天氣晴朗，氣溫較高，風(fēng)力較弱，天氣穩(wěn)定。2低氣壓系統(tǒng)云層較厚，降水概率較高，氣溫較低，風(fēng)力較強(qiáng)，天氣不穩(wěn)定。3氣壓梯度氣壓差越大，風(fēng)速越快，天氣變化越快。鋒面系統(tǒng)與天氣變化1鋒面形成冷暖氣團(tuán)相遇形成鋒面2鋒面類型冷鋒、暖鋒、靜止鋒3天氣變化云雨、降溫、升溫4天氣系統(tǒng)鋒面氣旋、鋒面雨帶鋒面系統(tǒng)是重要天氣系統(tǒng)之一，鋒面上的氣流運(yùn)動(dòng)會(huì)引起劇烈的天氣變化。氣象觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)地面氣象觀測(cè)地面氣象站遍布世界各地，測(cè)量溫度、濕度、風(fēng)速、氣壓等。高空氣象觀測(cè)氣象氣球攜帶探空儀測(cè)量高空溫度、濕度、風(fēng)速等，提供垂直氣象信息。雷達(dá)觀測(cè)雷達(dá)監(jiān)測(cè)降水、風(fēng)速、云層等，為天氣預(yù)報(bào)提供重要信息。衛(wèi)星觀測(cè)衛(wèi)星提供全球范圍的氣象數(shù)據(jù)，如云層覆蓋、氣溫、降水等。天氣預(yù)報(bào)的基本方法天氣預(yù)報(bào)是利用氣象學(xué)原理和技術(shù)，對(duì)未來一定時(shí)期內(nèi)某一地區(qū)的天氣狀況進(jìn)行預(yù)測(cè)。1觀測(cè)數(shù)據(jù)通過氣象站和衛(wèi)星等收集氣象數(shù)據(jù)。2數(shù)值預(yù)報(bào)利用計(jì)算機(jī)模擬大氣運(yùn)動(dòng)，預(yù)測(cè)未來天氣。3統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)分析歷史天氣數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)未來天氣趨勢(shì)。4集合預(yù)報(bào)利用多個(gè)數(shù)值預(yù)報(bào)模型的結(jié)果，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率。近年來，人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)被應(yīng)用于天氣預(yù)報(bào)，進(jìn)一步提高了預(yù)測(cè)精度和效率。中尺度天氣系統(tǒng)11.對(duì)流系統(tǒng)中尺度對(duì)流系統(tǒng)是強(qiáng)對(duì)流天氣現(xiàn)象，包括雷暴、龍卷風(fēng)、冰雹等。22.地形影響山脈、高原等地形可以影響氣流運(yùn)動(dòng)，形成局地性的天氣系統(tǒng)。33.前線系統(tǒng)中尺度天氣系統(tǒng)也可以由鋒面系統(tǒng)引起，例如冷鋒、暖鋒、靜止鋒等。44.影響范圍中尺度天氣系統(tǒng)通常影響范圍較小，但其強(qiáng)度往往很大，對(duì)當(dāng)?shù)靥鞖庥绊戯@著。熱帶氣旋的形成與發(fā)展暖濕氣流當(dāng)海洋表面溫度較高時(shí)，大量水蒸氣蒸發(fā)進(jìn)入大氣，形成暖濕氣流。上升氣流暖濕氣流上升，遇到冷空氣，氣溫降低，水蒸氣凝結(jié)成云，并釋放潛熱。旋轉(zhuǎn)氣流由于地球自轉(zhuǎn)，氣流會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，形成低氣壓中心，吸引周圍空氣流入。熱帶氣旋氣流旋轉(zhuǎn)速度越來越快，形成熱帶氣旋，并向四周擴(kuò)散，形成螺旋狀云系。發(fā)展階段熱帶氣旋發(fā)展過程中，會(huì)經(jīng)歷熱帶低壓、熱帶風(fēng)暴、臺(tái)風(fēng)等階段，強(qiáng)度不斷加強(qiáng)。季風(fēng)氣候系統(tǒng)季風(fēng)形成夏季，陸地比海洋升溫更快，氣壓低，形成低壓區(qū)，空氣從海洋流向陸地，形成夏季風(fēng)。季節(jié)變化冬季，陸地比海洋降溫更快，氣壓高，形成高壓區(qū)，空氣從陸地流向海洋，形成冬季風(fēng)。降水特點(diǎn)季風(fēng)氣候區(qū)降水量集中在夏季，冬季干燥，具有明顯的干濕季變化。分布范圍季風(fēng)氣候主要分布在亞洲東部和南部、非洲東部、北美洲東部等地。氣候分類與地理環(huán)境氣候類型根據(jù)氣溫、降水量和季節(jié)變化特征，將世界各地劃分為不同的氣候類型，例如熱帶雨林氣候、溫帶海洋性氣候、溫帶大陸性氣候等。地理環(huán)境氣候類型對(duì)地理環(huán)境的影響巨大，包括植被類型、土壤類型、水文特征、生物多樣性等，決定著不同地區(qū)的自然景觀和人類活動(dòng)。氣候變化的原因11.自然因素火山爆發(fā)，太陽(yáng)輻射變化，地球軌道變化等自然因素都會(huì)影響全球氣候。22.人為因素工業(yè)排放，農(nóng)業(yè)活動(dòng)，森林砍伐，以及交通運(yùn)輸?shù)热祟惢顒?dòng)導(dǎo)致了大量的溫室氣體排放。33.溫室效應(yīng)加強(qiáng)溫室氣體濃度增加，導(dǎo)致地球吸收更多的太陽(yáng)輻射，從而導(dǎo)致全球氣溫上升。44.冰川融化加速全球氣溫上升，導(dǎo)致冰川加速融化，海平面上升，威脅著沿海地區(qū)。溫室效應(yīng)與全球變暖溫室氣體濃度升高人類活動(dòng)排放大量二氧化碳、甲烷等溫室氣體，導(dǎo)致大氣中溫室氣體濃度升高。全球氣溫上升溫室氣體吸收更多熱量，導(dǎo)致地球表面溫度升高，形成全球變暖現(xiàn)象。氣候模式改變?nèi)蜃兣瘜?dǎo)致極端天氣事件增多，如熱浪、干旱、洪水等，對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)造成重大影響。氣候變化的影響與應(yīng)對(duì)氣候變化的影響氣候變化會(huì)加劇極端天氣事件，如熱浪、干旱、洪水和颶風(fēng)。它還會(huì)導(dǎo)致海平面上升，影響沿海地區(qū)。氣候變化還會(huì)破壞生態(tài)系統(tǒng)，影響生物多樣性，并對(duì)人類健康造成負(fù)面影響。應(yīng)對(duì)氣候變化減緩氣候變化的措施包括減少溫室氣體排放，提高能源效率，開發(fā)可再生能源。適應(yīng)氣候變化的措施包括加強(qiáng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，改善水資源管理，發(fā)展適應(yīng)氣候變化的農(nóng)業(yè)技術(shù)。大氣污染的成因與防治工業(yè)排放工廠排放的煙塵、二氧化硫等有害氣體是造成大氣污染的主要因素之一。交通運(yùn)輸汽車尾氣排放的氮氧化物、一氧化碳等有害氣體也會(huì)造成大氣污染。建筑施工建筑工地產(chǎn)生的揚(yáng)塵會(huì)對(duì)空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，尤其是在風(fēng)沙較大地區(qū)。自然因素自然因素，如火山噴發(fā)、沙塵暴等，也會(huì)造成大氣污染。可再生能源在氣候變化中的作用太陽(yáng)能太陽(yáng)能是一種清潔、可持續(xù)的能源，可以幫助減少溫室氣體排放。風(fēng)能風(fēng)能是一種清潔、可再生的能源，可以為家庭和企業(yè)提供電力。水力發(fā)電水力發(fā)電是一種清潔、高效的能源，可以減少對(duì)化石燃料的依賴。地?zé)崮艿責(zé)崮苁且环N清潔、可持續(xù)的能源，可以為家庭和企業(yè)提供