第三章大氣和氣候1.大氣的組成和熱量2.大氣水分和降水3.大氣運動和天氣系統4.氣候的形成和變化練習第一節大氣的組成和結構一、大氣的組成低層大氣的組成水汽干結空氣固體雜質干結空氣85km以下的干潔空氣分子量為28.964。85km以上的高層大氣主要為N、O的離解態，并隨高度變化。平流層臭氧量減少南極臭氧空洞水汽——是大氣中最為活躍的成分，隨時間、空間和條件有較大變化。主要集中在距地面３km范圍內，到５km高度減少為地面的1／10，到10km高度幾乎沒有。固、液體雜質——氣溶膠粒子。水滴、冰晶、大氣塵埃和其他雜質，半徑一般為10-2-10-8cm，主要集中在低層大氣。其來源有自然源（火山灰、宇宙塵埃、植物花粉、巖石風化等）和人工源（人類生產活動、生活活動排放）。凝結核、增大散射輻射、影響能見度等。二、大氣的結構１．大氣質量大氣的上界——極光出現的高度為１２００km，從大氣物理、化學特征認為３０００km左右高空。全球大氣質量約為——5.14-5.27×1018千克不同高度的不均勻：0-5km高度集中了50%的大氣10km為75%30km為90%２．大氣壓力氣壓隨溫度變化——氣壓隨高度變化——溫度越高氣壓越低高度越高氣壓越低——指大氣壓強，即觀測高度到大氣上界的單位面積上垂直空氣柱的重量，簡稱氣壓。

1標準大氣壓=101325帕=1013.25百帕（hPa）。（指溫度為０℃，緯度為４５°的海平面氣壓）如海平面為１０００hPa５５００m約為５００hPa９０００m約為３００hPa３.大氣的垂直分層外層（散逸層）熱層中間層平流層對流層４.對流層中的水平非均一現象氣團——水平方向上物理屬性（溫度、濕度、穩定度等）比較均勻的巨大空氣塊。可分：冷氣團、暖氣團。鋒面——兩種性質不同的氣團之間的過渡區。對流層平流層上冷下熱高空對流電離層高層大氣非均質層對流層高度變化三、大氣的熱力狀況１.太陽輻射、大氣輻射和地面輻射（1）太陽輻射（輻射能力主要在0.2-3微米，0.4-0.76微米段最強，故為短波輻射）影響天文輻射的主要因素——天文輻射隨緯度升高而減小，隨高度升高而增大。一天內中午前后最大，一年內夏至最大。（2）地面和大氣輻射－長波輻射天文輻射太陽輻射地面輻射大氣逆輻射日地距離、太陽高度角和晝長（時空變化）太陽輻射占天文輻射的45%占輻射強度的５０％２．大氣的熱力作用３．地－氣系統的輻射平衡（輻射差額）（1）大氣對太陽輻射的削弱作用——吸收、反射、散射等（2）大氣的保溫效應地面輻射和地面吸收的大氣逆輻射之差為地面有效輻射系統在全球范圍內的各種輻射收入與支出是基本保持平衡，所以總體溫度基本不變。但不同區域有差別：35°S-35°N為正值區其余為負值區35°N35°S90°N90°S四、空氣溫度1．溫度的概念——氣溫指距離地面1.5米高度的百葉箱內的溫度，用℃表示。觀察時間世界統一，中國為北京時間2、8、14、和20點四次，其平均值---日平均氣溫。2．氣溫的日變化和年變化日變化——最高溫最低溫——午后2點——日出前后年變化——大陸海洋——7月、1月——8月、2月日較差(與緯度\季節\地表性質\天氣狀況等)年較差(與緯度\下墊面性質\地形\高度等)3．氣溫的地理分布分析世界1月、7月海平面氣溫分布圖水平分布規律：*從赤道向兩極遞減*南半球等溫線較北半球平直*中緯度地區等溫線冬密夏疏*最低溫在南極，最高溫在15-40°N沙漠中氣溫的垂直分布與大氣穩定度0.65℃/100M逆溫4．全球熱量帶赤道帶、熱帶、副熱帶、溫帶、亞寒帶、寒帶、極地世界海平面等溫線分布圖1月份世界海平面等溫線分布圖7月份根據等溫線判斷是幾月？302030201月7月第二節大氣水分和降水雨滴雪花冰雹聚合凝結核小云滴（冰晶）降溫水汽一、大氣濕度

濕度——空氣的潮濕程度水汽壓(e)飽和水汽壓(E)絕對濕度(水汽密度g/m3）相對濕度（f=e/E)當e<E時，空氣未飽和當e=E時，空氣飽和當e>E時，空氣過飽和——能直接反映空氣距飽和的程度相對濕度在e一定下與溫度成反比，其日變化通常與氣溫日變化相反（海邊情況不同）；年變化相似。二、蒸發和凝結１．蒸發（受溫度、地面性質、空氣濕度、風等影響）2．水汽凝結物——云、霧、露和霜等露點溫度——濕空氣等壓降溫達到飽和的溫度Ｔ，簡稱露點。空氣未飽和，露點比氣溫低；空氣飽和時，露點與氣溫相等。氣溫降低到露點，是水汽凝結的必要條件。相對濕度分布一般與距海遠近及緯度不同有關。109201730030(克/米）單位體積水汽含量溫度3飽和狀態與氣溫的關系圖示過飽和未飽和C()問題1.為什么城市上空的霧和低云比郊區多？2.為什么冬季門窗玻璃內側常有水流下來？

水汽凝結物：高空——云（高云族、中云族、低云族）

卷云卷層云卷積云高層云高積云層云雨層云層積云積云積雨云低空——霧（輻射霧、平流霧、蒸汽霧、鋒面霧等）地面——露、霜；霧凇、雨凇下限高度6000米2000-6000米2000米以下雨層云高層云卷層云云的形狀：層云、卷云、積云云的外貌能反映大氣的運動、穩定程度和水汽狀況。如：系統性層云的形成：三、大氣降水1.降水強度——小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨、特大暴雨等（見113）單位；毫米或量雪尺8：12.降水的形成云層中小水滴或小冰晶不斷增大過程增加水汽的量或者降低溫度根據促使對流層空氣上升的原因不同分成四種降水類型對流雨臺風雨剖面示意圖眼區大風區降水區外圍區外圍區南北緯5度-20度左右的洋面最易形成臺風臺風雨鋒面雨降水類型大氣運動降水特征主要分布區對流雨地形雨鋒面雨臺風雨濕熱空氣強烈-------上升受熱強度----大，歷時短----范圍----小，常有----風----暴，雷電--------及其兩側地區濕熱空氣前進受-------------地形阻擋被迫抬降水發生在山的升迎風------坡上，背風坡上降水-------很少------赤道山地迎風坡---------冷曖氣流相遇------，曖濕空氣被抬升持續時間長----范圍，廣---，強度小---中緯地區曖濕空氣圍繞臺風中心旋轉------上升強度很大------，多暴雨------伴有狂風------，雷電------低緯大陸東南沿海地帶降水的四種類型3.降水的日變化和年變化日變化：大陸型（兩個最大值---午后2時左右和清晨兩個最小值---夜間和午前）海洋型（一個最大值---夜間一個最小值---白天午前）年變化：赤道型——南北緯10°之間，全年多雨，春、秋分最多熱帶型——10°~25°之間的熱帶地區，夏雨冬干副熱帶型——25°~35°之間，大陸東岸—季風氣候；大陸西岸—地中海式氣候（冬雨）溫帶及高緯型——內陸和東岸為夏季多雨，西岸為冬季多雨4.大氣降水的空間分布垂直變化——隨高度增加先升高后減少5.酸雨酸雨危害與防治*原因：——燃燒煤、石油、天然氣等，向大氣中排放二氧化硫和氧化氮等酸性氣體。*危害：1）使河湖水酸化，影響魚類生長繁殖，乃至死亡；2）使土壤酸化，危害森林和農作物生長；3）腐蝕建筑物和文物古跡；4）危及人體健康。*防治：——減少人為硫氧化物和氮氧化物的排放，研制煤炭中硫資源的綜合開發與利用，發展潔凈煤技術、清潔燃燒技術等。*概念：pH值小于5.6的雨水。*分布：1992-1993年中國年平均降水pH值的分布思考：1、找出pH值小于5.6的酸雨區2、找出pH值小于4.5的重酸雨區3、我國的酸雨主要是什么類型？西南杭州灣珠江三角洲及其北部硫酸型第三節大氣運動和天氣系統一、大氣的水平運動大氣運動的作用：大氣運動的類型：垂直運動（上升或下沉氣流）水平運動熱量、水分等交換，天氣現象和變化等作用于空氣的力全球各地溫度不同，造成氣壓的不同，進而產生氣壓梯度力，空氣就由高壓流向低壓。空氣的水平運動——風（２）地轉偏向力（３）摩擦力（４）慣性離心力（１）水平氣壓梯度力北半球海平面等壓線分布圖ABA、B兩地風向怎樣？全球性的有規律的大氣運動二、大氣環流（1）熱力環流赤道低壓帶極地高壓帶副熱帶高壓帶東北信風帶24副極地低壓帶中緯西風帶極地東風帶76低緯環流中緯環流高緯環流1358910（2）三圈環流——高低緯間熱量不均，地轉偏向力動力熱力熱力動力赤道低壓帶副熱帶高壓帶副熱帶高壓帶副極地低壓帶副極地低壓帶極地高壓帶極地高壓帶東北信風中緯西風極地東北東南信風中緯西風極地東風地球上的氣壓帶和風帶23°26′N23°26′S66°34′S66°34′N0°(3)氣壓帶、風帶的南北移動---高低緯間熱量不均；地轉偏向力；太陽直射點位置的移動一月七月（4）季風---高低緯間熱量不均；地轉偏向力；太陽直射點位置的移動；海陸熱力性質差異氣壓帶斷裂成單個的高低氣壓中心60N30°N亞歐大陸洋大西洋太平副極地低氣壓帶蒙古--西伯利亞高壓阿留申低壓冰島低壓副熱帶高氣壓帶亞洲（印度）低壓亞速爾高壓夏威夷高壓冬夏冬夏季風1月7月北半球南半球赤道030603060赤道多雨

帶溫帶多雨帶極地少雨帶副熱帶少雨帶副熱帶少雨帶溫帶多雨帶極地少雨帶三、主要天氣系統天氣是指瞬時或一定時段內風、云、降水、溫度、濕度、氣壓等氣象要素的綜合狀況天氣系統1.氣團（1）條件大范圍性質比較均勻的下墊面有利于空氣停滯和緩行的大氣環流條件（2）氣團類型及特性2.鋒（1）鋒的類型（2）鋒面天氣——冷鋒、暖鋒、靜止鋒、錮囚鋒3.氣旋（1）溫帶氣旋（具有鋒面結構）（2）熱帶氣旋---熱帶低壓熱帶風暴強熱帶風暴臺風小于8級8-9級10-11級12級以上

4.反氣旋溫帶冷性反氣旋（冷高壓）與寒潮一日內降溫10℃以上，最低溫在5℃以下，且伴有6級大風。副熱帶反氣旋（副高）與梅雨5.天氣預報——天氣形勢預報和氣象要素預報常見天氣系統鋒面類型及特點冷氣團暖氣團暖氣團冷氣團冷鋒暖鋒氣團運動冷氣團主動移向暖氣團暖氣團主動移向冷氣團天氣變化過境前過境時過境后氣溫高、氣壓低、晴朗陰雨、大風、降溫氣溫降低、氣壓升高、晴朗氣溫低、氣壓高、晴朗陰雨天氣氣溫升高、氣壓降低、晴朗鋒面系統冷鋒暖鋒常見天氣系統低壓（氣旋）和高壓（反氣旋）系統1005.01002.51000低壓與氣旋低1005.01002.51000高高壓與反氣旋第四節氣候的形成與變化一、氣候概念1.氣候與天氣指某一地區多年間大氣的一般狀態及變化特征。兩者水平空間尺度相當，時間尺度相差很大。2.氣候系統——包括大氣圈、水圈、巖石圈、冰雪圈和生物圈中與氣候有關的物理的、化學的和生物的運動過程。既相對穩定又不斷變化。二、氣候形成輻射因素、大氣環流因素和下墊面因素三、氣候類型四、氣候變化

1.地質時期氣候變化（人類文明以前,距今22億-1萬年）特點：冰期與間冰期交替出現（見P161表）；時間尺度為10萬年-數千萬年；溫度振幅為10-15℃2.歷史時期氣候變化（文字記載-氣象記錄開始時期）第四紀末次冰期結束以后，通過物候、史書、方志等進行研究。溫度振幅在5-10℃公元前6300年前后------第一次小冰期公元前3400年前后------第二次小冰期公元前1300-830年------第三次小冰期公元1725年前后------第四次小冰期氣候變化的原因3.近代氣候變化（氣象記錄以來的一二百年）始于小冰期末的冷期，后氣溫上升，20世紀20-40年代變暖達高峰，后略有下降，80年代以后再度回暖。全球變暖有時間差異（年際差異和季節差異）空間差異（半球差異、海陸差異和區域差異）內部因子——氣候系統內的諸因子及其相互作用外部因子——宇宙、地球內部因子和人類活動

半球和全球平均降水有10年以上時間尺度的明顯振蕩；降水變化的區域差異比溫度變化差異更大。太陽輻射、太陽活動、公轉軌道；極移和大陸漂移、造山運動、火山活動等人類活動與氣候氣候對人類活動影響人類活動影響氣候改變地面狀況影響改造局部地區小氣候污染大氣“溫室效應”破壞臭氧層酸雨未來氣候的可能變化目前處于第四紀大冰期中一個相對溫暖的副間冰期后期變冷說(20世紀40年代為止轉為變冷)變暖說(目前正進入一個-超間冰期,0.2-0.4℃/年增高)(模型)(觀測)人類活動的影響1.極端天氣氣候事件增加2003年夏季中國江南和歐洲的酷暑熱浪;2004年冬北美東部暴風雪;2005年7月美國東部熱浪（多人死，華府38度多）；全球變化的影響實例:2004年夏季大西洋颶風活動;2005年6月印度酷暑;中國華南暴雨;2005年7月印度西部百年不遇暴雨(死1千多人)；……………2012年10月下旬桑迪颶風襲擊美國東部（百年一遇）2005年夏季華南及印度水災情況2.旱澇災害頻繁(中國)#1998年長江大洪水;#1999年長江下游大水;#1999-2002年華北地區持續少雨;#2003年淮河流域大水;#2004年華南干旱;#2005年華南大水;……….2008年1月中國南方的暴風雪;2008年4月中國東北30度高溫,西北下大雪;2010年西南地區百年一遇的干旱2011年長江中下游的干旱和洪澇一、選擇題1、下列敘述中，說天氣的是（）A、山前桃花山后雪B、塔里木盆地終年干燥少雨C、云南昆明四季如春D、夜來風雨聲，花落知多少2、下列關于世界氣溫分布的敘述，不正確的是（）A、世界氣溫的分布大致由赤道向兩極遞減B、海拔的高低會影響氣溫的變化C、南半球的等溫線大致與緯線平行D、同緯度的地區氣溫完全一樣D