《大氣的結構與性質》課件

大氣的結構與性質大氣是地球周圍的氣體層。它保護生命免受有害輻射，并調節(jié)地球的溫度。課程介紹大氣層包圍地球的空氣層，對地球生命至關重要。它吸收太陽輻射，調節(jié)溫度，防止有害輻射到達地表。氣象學研究大氣的組成、結構、運動和現象，為我們提供天氣預報、氣候變化預測等。課程目標了解大氣層的結構和性質，掌握大氣壓、溫度、濕度等基本概念，并了解大氣環(huán)境污染和氣候變化等問題。大氣層的劃分對流層最靠近地球表面的一層大氣，包含了絕大部分的水蒸氣和大氣質量。平流層臭氧層位于這一層，吸收來自太陽的紫外線輻射，保護地球上的生命。中間層此層大氣溫度隨高度增加而降低，是流星燃燒的地方。熱層空氣稀薄，氣溫很高，但由于熱量少，感受不到熱量。對流層的特點氣溫隨高度降低對流層內氣溫隨高度升高而降低，平均每上升100米氣溫下降0.65攝氏度。主要天氣現象對流層是大氣中最活躍的層次，幾乎所有的天氣現象都發(fā)生在這一層。高度變化對流層的高度隨緯度和季節(jié)的變化而變化，赤道地區(qū)最高，兩極地區(qū)最低。重要組成部分對流層是大氣層中最靠近地面的部分，是人類生存的必要空間。對流層上的天氣現象對流層是天氣現象最活躍的區(qū)域。云、雨、雪、雷電、霧等各種天氣現象都發(fā)生在對流層。平流層的特點1溫度隨高度增加平流層溫度隨高度增加，最高可達0度，這是由于臭氧吸收太陽紫外線而造成的。2氣流穩(wěn)定平流層氣流較為穩(wěn)定，氣溫較低，且沒有強烈的對流現象，因此天氣狀況也較穩(wěn)定。3臭氧層存在平流層包含臭氧層，臭氧層吸收了大部分來自太陽的紫外線輻射，保護地球上的生命。平流層的臭氧層平流層中臭氧層是地球生命的保護傘。臭氧層吸收大部分太陽紫外線，保護地球生物免受傷害。臭氧層可以吸收99%以上波長小于300納米的紫外線，并對生命至關重要。臭氧層吸收紫外線，并將能量轉化為熱量，導致平流層溫度升高。中間層的特點溫度特點中間層溫度隨高度增加而降低。溫度在-80℃至-100℃之間。該層最冷，也稱為“冷層”。氣流特點中間層氣流運動比較復雜。由于溫度低，空氣密度小，因此氣流運動相對緩慢。該層有強烈的水平風，被稱為“極地平流層急流”。大氣現象中間層主要發(fā)生氣象現象是極光。太陽風中的帶電粒子進入地球磁場，與空氣分子發(fā)生碰撞，產生光輝現象。熱層的特點極光現象熱層由于吸收太陽輻射而溫度升高，產生極光現象。人造衛(wèi)星熱層是人造衛(wèi)星運行的理想區(qū)域，因為空氣稀薄，阻力小。空間站國際空間站運行在熱層，進行太空探索和科學研究。大氣圈層分布圖大氣圈層分布圖展示了不同大氣層的垂直結構和相互關系。從低到高依次為對流層、平流層、中間層、熱層和散逸層。每層大氣都具有獨特的溫度、氣壓和成分特征，對地球生命和氣候系統(tǒng)至關重要。大氣的垂直結構對流層最靠近地球表面的一層，包含了絕大部分的大氣質量和水蒸氣。平流層臭氧層位于此層，吸收大部分太陽紫外線，保護地球生命。中間層大氣溫度隨著高度增加而降低，包含了大部分的流星體。熱層大氣溫度隨著高度增加而升高，空氣稀薄，包含電離層，對無線電通訊很重要。散逸層大氣最外層，空氣極其稀薄，與宇宙空間相接。大氣的主要成分氮氣氮氣是大氣中最主要的成分，約占78%。氮氣是生命活動的重要組成部分，植物通過根系吸收氮元素合成蛋白質。氧氣氧氣約占大氣體積的21%。氧氣是生物呼吸必不可少的物質，也是燃燒的必要條件。二氧化碳二氧化碳約占大氣體積的0.04%。二氧化碳是溫室氣體，對地球的溫度變化具有重要影響。其他氣體大氣中還含有少量其他氣體，如氬氣、氖氣、氦氣等。這些氣體在空氣中含量很少，但對大氣性質也有一定影響。大氣中的水蒸氣水蒸氣的來源水蒸氣主要來自地表水體和生物的蒸發(fā)，以及植物的蒸騰作用。水蒸氣的含量大氣中水蒸氣的含量隨高度和地理位置而變化，通常越高越低。水蒸氣的重要性水蒸氣是形成云、雨等天氣現象的關鍵因素，對地球氣候起著至關重要的作用。大氣中氣體的比例氣體比例氮氣78.08%氧氣20.95%氬氣0.93%二氧化碳0.04%其他0.001%大氣中主要由氮氣、氧氣、氬氣等組成。氮氣是含量最多的氣體，約占78%，氧氣約占21%。其他氣體含量很少，但對大氣環(huán)境有重要影響。大氣壓的概念大氣壓定義大氣壓是指空氣對地球表面的壓力，也稱為氣壓。大氣壓產生大氣壓是由大氣層中空氣的重量產生的，空氣柱的高度決定大氣壓的大小。單位大氣壓的常用單位是帕斯卡（Pa），也常用毫米汞柱（mmHg）來表示。影響大氣壓會隨著高度、溫度、濕度等因素的變化而改變，對天氣和氣候產生重要影響。大氣壓的測量1氣壓計最常見的測量儀器2水銀氣壓計經典的測量工具3金屬氣壓計便攜式測量工具氣壓計是測量大氣壓力的工具。水銀氣壓計是經典的測量工具，通過測量水銀柱的高度來計算氣壓。金屬氣壓計是一種便攜式的測量工具，它利用氣壓的變化來改變金屬片的形狀，從而指示氣壓。大氣壓的變化規(guī)律11.海拔高度大氣壓隨海拔高度增加而降低，因為空氣密度隨高度降低而減小。22.溫度溫度升高，空氣膨脹，密度降低，大氣壓下降。33.緯度低緯度地區(qū)氣溫高，空氣膨脹，密度降低，大氣壓低。44.天氣系統(tǒng)高氣壓系統(tǒng)中心大氣壓高，低氣壓系統(tǒng)中心大氣壓低。溫度的概念與測量溫度的定義溫度是物體冷熱程度的量度，是物質內部粒子運動劇烈程度的反映。溫度的測量使用溫度計測量溫度，常見的溫度計有攝氏溫度計、華氏溫度計和熱電偶溫度計。溫度單位常用的溫度單位是攝氏度（℃）和華氏度（℉）。溫度隨高度的變化規(guī)律1對流層氣溫隨高度升高而下降，平均每上升100米下降0.6℃。2平流層氣溫隨高度升高而上升，因為臭氧層吸收太陽紫外線輻射。3中間層氣溫隨高度升高而下降，因為臭氧層吸收紫外線輻射減少。4熱層氣溫隨高度升高而上升，因為吸收太陽的短波輻射。5散逸層氣溫隨高度升高而變化不大，溫度極高，空氣稀薄，幾乎沒有氣體存在。濕度的概念與測量濕度是指空氣中水蒸氣的含量。濕度分為絕對濕度和相對濕度兩種。絕對濕度指的是單位體積空氣中所含水蒸氣的質量。相對濕度則是指空氣中水蒸氣壓與相同溫度下飽和水蒸氣壓之比。相對濕度和絕對濕度相對濕度空氣中實際水汽含量占同溫度下飽和水汽含量的百分比，表示空氣中水汽的飽和程度。相對濕度越高，空氣中的水汽含量越接近飽和，降水可能性越大。絕對濕度單位體積空氣中所含的水汽質量，反映的是空氣中水汽的實際含量。絕對濕度與溫度有關，溫度越高，空氣中所能容納的水汽就越多。大氣穩(wěn)定度的概念定義指大氣層抵抗垂直運動的能力，是天氣預報的重要指標。穩(wěn)定性空氣塊向上移動，冷卻速度快于環(huán)境氣溫，空氣塊會下沉回原位，稱為穩(wěn)定。不穩(wěn)定性空氣塊向上移動，冷卻速度慢于環(huán)境氣溫，空氣塊會繼續(xù)上升，稱為不穩(wěn)定。中性空氣塊向上移動，冷卻速度等于環(huán)境氣溫，空氣塊保持靜止，稱為中性。影響大氣穩(wěn)定度的因素11.溫度氣溫垂直遞減率決定大氣穩(wěn)定度，逆溫層導致穩(wěn)定，而氣溫垂直遞減率大則不穩(wěn)定。22.濕度空氣濕度高，對流旺盛，大氣不穩(wěn)定；空氣濕度低，對流微弱，大氣穩(wěn)定。33.風力強風會增加空氣湍流，促進對流運動，使大氣不穩(wěn)定。44.地形山地地形會導致局部氣流上升或下降，影響大氣穩(wěn)定度。大氣環(huán)境污染的特點跨區(qū)域性大氣污染物能夠隨氣流擴散，影響范圍廣闊。例如酸雨。長期積累性一些污染物在大氣中難以分解，長期積累會導致環(huán)境惡化，甚至影響人體健康。隱蔽性一些污染物無色無味，難以被感知，容易造成長期危害。復雜性大氣污染的成因復雜，涉及多種污染源，治理難度較大。環(huán)境污染防治措施1加強污染源管理嚴格控制污染物排放，減少污染源的產生。2治理污染治理對已有的污染進行治理，修復受損環(huán)境。3推廣清潔生產采用環(huán)保技術，減少污染物的排放。4加強環(huán)境監(jiān)測及時了解環(huán)境狀況，發(fā)現問題及時解決。溫室效應的成因溫室氣體增加二氧化碳、甲烷、氧化亞氮等溫室氣體的排放量不斷增加，主要來源是化石燃料的燃燒、森林砍伐和農業(yè)活動。太陽輻射能量吸收溫室氣體能夠吸收地球表面發(fā)射的紅外線，并將其反射回地面，從而使地球溫度升高。氣候變化的影響海平面上升海平面上升會導致沿海地區(qū)洪水泛濫，侵蝕海岸線，并威脅到沿海城市和居民的安全。極端天氣事件氣候變化會加劇極端天氣事件，例如熱浪、干旱、暴雨和颶風，造成重大經濟損失和人員傷亡。干旱和水資源短缺氣候變化導致某些地區(qū)干旱加劇，水資源短缺，威脅到農業(yè)生產和人類生活。冰川融化全球變暖導致冰川融化，導致海平面上升，并影響到全球水循環(huán)和生物多