《大氣的組成和結構》課件

大氣的組成和結構大氣是地球周圍的一層氣體，由氮氣、氧氣、氬氣和其他微量氣體組成。大氣保護地球免受太陽輻射和隕石的傷害，并維持地球的溫度和水循環(huán)。大氣的概述地球的保護層大氣層是地球表面的一層氣體，保護我們免受太陽輻射的傷害。天氣和氣候大氣層控制著地球的天氣和氣候，決定了我們每天感受到的溫度、降水和風。生命之源大氣層中的氧氣是人類和所有生物生存的必需品。大氣的主要成分氮氣(N2)約占大氣總量的78%，是生命活動不可或缺的元素，參與蛋白質合成。氧氣(O2)約占大氣總量的21%，是呼吸作用必不可少的物質，維持生命。二氧化碳(CO2)約占大氣總量的0.04%，是重要的溫室氣體，影響地球溫度。其他氣體包括氬氣、氖氣、氦氣等，含量較少，但對大氣結構和化學反應有影響?？諝庵械臏厥覛怏w主要溫室氣體二氧化碳是最重要的溫室氣體，占溫室效應貢獻的約60%。甲烷、氧化亞氮、臭氧、水汽等氣體對溫室效應也有重要貢獻。溫室氣體的影響溫室氣體吸收地面輻射的紅外線，造成大氣溫度升高，形成溫室效應。溫室效應增強導致全球氣候變暖，引發(fā)海平面上升、極端天氣事件等一系列問題。大氣層的垂直結構1外層大氣稀薄，溫度極高2熱層吸收太陽輻射，溫度升高3中間層溫度隨高度降低4平流層溫度隨高度升高，臭氧層5對流層溫度隨高度降低，天氣現(xiàn)象地球大氣層可分為五層：對流層、平流層、中間層、熱層和外層大氣。每層都有不同的特點，影響著天氣、氣候和生命。對流層及其特點對流層對流層是大氣層的最底層，也是與人類生活息息相關的一層。天氣現(xiàn)象對流層中存在各種天氣現(xiàn)象，例如云、雨、雪、風等。溫度變化對流層溫度隨高度增加而降低，平均每上升100米降低0.65℃。平流層及其特點1平流層特征氣溫隨高度增加而升高，存在臭氧層，吸收大部分紫外線，保護地球生命。2大氣層位置位于對流層之上，高度約15-50公里，是航空器飛行的理想?yún)^(qū)域。3空氣稀薄平流層空氣稀薄，密度遠低于對流層，空氣流動穩(wěn)定，幾乎沒有云層和降水。4重要意義平流層對地球生態(tài)系統(tǒng)至關重要，臭氧層吸收紫外線，保護地球上的生命免受傷害。中間層及其特點溫度特點中間層溫度隨高度增加而下降。中間層溫度變化范圍很大，從平流層頂部的0攝氏度下降到-90攝氏度。氣流特點中間層大氣較為平靜，氣流流動緩慢。由于大氣密度較低，氣流運動受地球自轉和太陽輻射的影響較小。熱層及其特點高溫層熱層是地球大氣層中最外層，溫度很高，可達上千攝氏度。稀薄氣體熱層中的氣體非常稀薄，密度極低，大約只有海平面的百萬分之一。極光現(xiàn)象熱層是發(fā)生極光現(xiàn)象的主要區(qū)域，太陽風中的帶電粒子與熱層中的氣體原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生絢麗的光芒。太空探索熱層是人造衛(wèi)星和航天器運行的區(qū)域，其稀薄的空氣能夠減少摩擦力，有利于太空探索。外層大氣及其特點稀薄的氣體外層大氣非常稀薄，主要由氫和氦組成，氣體密度極低。極光的形成太陽風中的帶電粒子與外層大氣中的氣體原子碰撞，激發(fā)原子發(fā)出光，形成絢麗的極光。與太空的交界外層大氣逐漸過渡到太空，沒有明確的邊界，是地球大氣層與太空環(huán)境的過渡區(qū)域。大氣的壓力分布大氣壓是地球表面所有物體所受到的大氣層重量，其大小與高度、緯度和天氣狀況有關。氣壓的概念與單位氣壓定義氣壓是大氣層對地球表面單位面積的壓力。測量氣壓氣壓通常用氣壓計測量，常用單位為百帕(hPa)或毫巴(mb)。大氣壓隨高度的變化1高度與氣壓大氣壓隨高度升高而減小，這是因為隨著高度升高，空氣密度和質量減少。2氣壓變化規(guī)律氣壓的變化是非線性的，在對流層中，氣壓隨高度迅速下降，而在平流層中，氣壓變化較緩。3氣壓計氣壓計是測量氣壓的儀器，常用氣壓計類型包括水銀氣壓計和aneroid氣壓計。大氣的溫度分布地球大氣層內的溫度分布受多種因素的影響，包括太陽輻射、地球表面性質、大氣環(huán)流以及水汽含量等。大氣溫度的垂直分布呈現(xiàn)出明顯的層次結構，不同高度的氣溫變化規(guī)律有所不同。15攝氏度地表溫度平均約為15攝氏度，但由于地理位置、季節(jié)、時間等因素的影響，不同地區(qū)的溫度差異巨大。0零度對流層頂部的溫度約為零攝氏度，是熱量傳輸?shù)闹匾獙蛹墶?000公里熱層溫度隨著高度的增加而上升，在1000公里高度可達數(shù)百攝氏度。100攝氏度外層大氣溫度極低，約為100攝氏度，接近于宇宙空間的溫度。氣溫的定義與測量1定義氣溫指的是空氣溫度，反映了空氣分子平均動能的大小。2測量氣溫通常用溫度計測量，利用物質熱脹冷縮的性質，將溫度變化轉換為長度或體積變化。3單位氣溫的常用單位是攝氏度（℃），在某些領域也使用華氏度（℉）或開氏度（K）。4影響因素氣溫受地理位置、海拔、季節(jié)、植被覆蓋等因素影響，呈現(xiàn)出一定的時空分布規(guī)律。影響溫度分布的因素緯度位置太陽輻射角度不同，赤道地區(qū)太陽輻射更強，氣溫更高。海陸分布陸地比熱容小，升溫快降溫也快，海洋比熱容大，升溫慢降溫也慢。地形地貌海拔越高，氣溫越低，山地迎風坡氣溫較高，背風坡氣溫較低。洋流暖流經(jīng)過的地區(qū)氣溫較高，寒流經(jīng)過的地區(qū)氣溫較低。大氣穩(wěn)定度及其類型大氣穩(wěn)定度定義大氣穩(wěn)定度是指空氣垂直運動的難易程度?？諝饷芏仍酱?，下沉的趨勢越強，大氣越穩(wěn)定。大氣穩(wěn)定度類型大氣穩(wěn)定度可分為三種：穩(wěn)定、不穩(wěn)定和中性。穩(wěn)定大氣中空氣不易上升，不穩(wěn)定大氣中空氣易于上升，中性大氣中空氣處于中性狀態(tài)。地表溫度波動的原因太陽輻射角度太陽輻射角度變化導致地表接收到的太陽能量不同。云層覆蓋率云層覆蓋率影響太陽輻射到達地表的量。風力變化風力影響地表熱量的輸送，從而影響地表溫度。海洋洋流變化洋流輸送熱量，影響沿岸地區(qū)的氣溫。全球氣溫的變化趨勢過去幾十年全球氣溫持續(xù)升高主要原因人類活動排放溫室氣體影響極端天氣事件增多未來趨勢預計氣溫將繼續(xù)上升大氣中的水汽分布水汽含量水汽在大氣中的含量變化很大，受地理位置、季節(jié)和天氣條件的影響。濕度分布靠近海洋和熱帶地區(qū)，水汽含量較高，而內陸地區(qū)和極地地區(qū)，水汽含量較低。全球分布水汽分布呈現(xiàn)出明顯的緯度差異，赤道地區(qū)水汽含量最高，向兩極逐漸降低。絕對濕度和相對濕度11.絕對濕度表示單位體積空氣中所含水汽的質量。通常用克/立方米表示，表示空氣中水汽含量的多少。22.相對濕度指空氣中實際水汽含量與同溫度下飽和水汽含量之比的百分率。用百分數(shù)表示，表示空氣中水汽的飽和程度。33.兩者關系絕對濕度表示空氣中水汽的實際含量，而相對濕度則表示空氣中水汽距離飽和的程度。云的形成和分類水汽凝結空氣中的水汽上升冷卻，達到飽和狀態(tài)，水汽凝結成微小的水滴或冰晶。云核水汽凝結需要凝結核，如塵埃、鹽?；蚧ǚ?，作為凝結核心。云的分類云根據(jù)其高度、形狀和組成分為三大類：高云、中云和低云。大氣的濕度分布緯度差異赤道地區(qū)降水豐富，濕度高。兩極地區(qū)寒冷干燥，濕度較低。地形影響山脈迎風坡降水多，濕度高，背風坡降水少，濕度低。季節(jié)變化夏季氣溫高，蒸發(fā)量大，濕度相對較低。冬季氣溫低，蒸發(fā)量小，濕度相對較高。海陸分布海洋表面蒸發(fā)旺盛，空氣濕度大。陸地蒸發(fā)量相對較小，空氣濕度較低。大氣中的降水過程1水汽凝結空氣中的水汽達到飽和狀態(tài)2云滴形成水汽凝結成微小的水滴3云滴增長云滴不斷碰撞合并4降水落下云滴或冰晶變大并落下大氣中的降水過程是一個復雜的過程，涉及多個步驟。水汽凝結成云滴，云滴不斷增長，最終形成降水落下。降水類型及其形成機理11.對流雨由熱空氣上升，冷卻凝結形成降水，多發(fā)生在夏季午后。22.地形雨氣流遇到地形抬升，冷卻凝結形成降水，多發(fā)生在山區(qū)迎風坡。33.鋒面雨冷暖氣團交匯，暖氣團被迫抬升，冷卻凝結形成降水，多發(fā)生在鋒面附近。44.臺風雨臺風中心氣壓低，周圍氣流向中心輻合上升，冷卻凝結形成降水。降水的地理分布降水分布受多種因素影響，例如地理位置、氣候類型、地形、植被和人類活動。赤道地區(qū)降水豐富，兩極地區(qū)降水稀少，這與太陽輻射和大氣環(huán)流有關。山區(qū)降水量通常大于平原，因為山區(qū)地勢抬升，空氣冷卻凝結。80%海洋全球大部分降水發(fā)生在海洋上。20%陸地陸地降水量較少，但對人類生活至關重要。風的成因和分類山谷風山谷風是由于山坡和山谷之間熱量差異引起的，白天山坡升溫快，山谷溫度低，形成從山谷吹向山坡的風。海陸風海陸風是由于海陸熱力性質差異引起的，白天陸地升溫快，海洋溫度低，形成從海洋吹向陸地的風。臺風臺風是一種熱帶氣旋，是由海洋上低氣壓系統(tǒng)引起，伴隨著強風、暴雨和風暴潮。風的垂直分布規(guī)律摩擦層受地面摩擦影響，風速隨高度增加而增大，方向也發(fā)生變化。自由大氣層不受地面摩擦影響，風速隨高度變化較為平緩，方向相對穩(wěn)定。高空急流層在高空，風速可能達到很高的水平，形成強勁的急流，對天氣系統(tǒng)和航空飛行具有重要影響。大氣環(huán)流系統(tǒng)全球氣壓帶地球表面存在七個氣壓帶，分別是赤道低壓帶、副熱帶高壓帶、副極地低壓帶和極地高壓帶。行星風系由氣壓帶之間的氣壓差驅動，形成從高壓帶吹向低壓帶的盛