大氣圈和氣候系統3.1.1干潔空氣3.1.2水汽水汽在大氣中是一種可變氣體，隨時間地點大氣環流和海陸分布密切相關。水汽占地球總水量的0.001%，平均每11天循環一次，每年更替32次。大氣中的水汽是唯一能發生相變的大氣成分，同時，水汽能強烈吸收和放出長波輻射能；在相變過程中還能釋放和吸收熱量。因此，水汽在天氣變化、大氣能源轉換過程及大氣與地面的能量交換中起著重要的作用。

NASA的兩張圖像上的顏色差異所表示的，就是假設空氣中的水汽全部凝結并形成降水，將導致多少毫米的降水量。藍色代表最高的大氣水汽含量，約相當于50~70毫米的降水量。綠色表示約25毫米的降水，淺灰色則表示10毫米或以下。通常水汽含量主要集中在距地3Km范圍內，每升高1.5—2.0Km，水汽含量減少一半，到5Km高度上，含量減少到地面的10%，8.0—10.0Km以上水汽更少3.1.2固、液雜質大氣懸浮固體雜質和液體微粒也可稱為氣溶膠粒子。

自然源

氣溶膠粒子來源分為

人工源大的水溶性氣溶膠粒子最易使水汽凝結，是成云致雨的重要條件。3.1.2固、液雜質大氣懸浮固體雜質和液體微粒也可稱為氣溶膠粒子。

自然源

氣溶膠粒子來源分為

人工源作用：成云致雨的重要條件（凝結核）、改變大氣透明度、破壞地球的輻射平衡。

大氣的結構一、大氣質量1.大氣上界2.大氣質量二、大氣壓力氣壓：定義從觀測高度到大氣上界單位面積（橫截面積1平方厘米）垂直空氣柱的質量為大氣壓強，簡稱氣壓。測量儀器：水銀氣壓表、空氣氣壓計氣壓單位：帕斯卡（Pa）、百帕（hPa）氣象學把溫度為0℃、緯度為45°的海平面氣壓作為標準大氣壓，稱為1個大氣壓，相當于1013.25hPa

地面氣壓值在980-1040hPa之間變動，平均為1013hPa。

內容周期性日變化一晝夜有兩個最高值（9-10時、21-22時），兩個最低值（3-4時、15-16時）。熱帶的日變化比溫帶明顯。周期性年變化赤道地區氣壓變化不大，高緯度較大；大陸和海洋也有顯著差別，大陸冬季氣壓高，夏季最低，而海洋相同。非周期性變化常與大氣環流和天氣系統有聯系，且變化幅度大。

高氣壓由于地表的非均質一性及動力、熱力因子影像，在同一水平面上實際氣壓的分布并不均勻，所以在同一時刻用等壓線繪出的圖就叫水平氣壓場圖。低氣壓高壓脊鞍形低壓槽氣壓場的幾種基本類型

氣壓的垂直分布①在氣壓相同條件下，氣柱溫度越高單位氣壓高度越大，氣壓垂直梯度越小，即暖區氣壓垂直高度差越大。②在相同氣溫下，氣壓越高單位氣壓高度差越小，氣壓垂直梯度越大。大氣分層按照分子組成：均質層和非均質層非均質層從內到外分為：氮層、原子氧層、氦層、氫層。按照大氣化學和物理性質：分為光化層和離子層。在氣象學中按照溫度和運動情況將大氣圈分為五層：對流層、平流層、中間層、暖層、散逸層

大氣的熱能地球氣候系統的能源主要來源于太陽輻射，他從根本上決定地球、大氣的熱狀況，從而支配其他能量的傳輸過程，而地球氣候系統內部也進行著輻射能量交換，所以我們研究大氣的熱能首先從太陽輻射開始說起。

太陽輻射太陽輻射能類型名稱波長比例可見光0.4-0.76μm50%紅外輻射大于0.76μm43%紫外輻射小于0.4μm7%

短波輻射：相對于地球輻射而言，太陽輻射波長較短，故稱太陽輻射為短波輻射。太陽輻射強度：表示太陽輻射能強弱的物理量，即單位時間內垂直投射的單位面積上的太陽輻射能。太陽常數：在日地平均距離（D=1.496×108km）上，大氣頂界垂直于太陽光線的單位面積上每分鐘接受的太陽輻射。最佳值為1361W/m2

主要削弱紫外和紅外散射和反射作用受云層厚度、水汽含量、大氣懸浮微粒粒徑和含量影響很大

大氣對太陽輻射的散射①分子散射（蕾利散射）原因：空氣分子的直徑小于太陽輻射的電磁波波長。規律：波長越短，散射越強，散射能力與波長的四次方呈反比。例子：雨過天晴，天空呈青藍色，因為青藍色光波長較短，容易散射。

②粗粒散射原因：固液微粒的直徑大于太陽輻射的電磁波波長。規律：輻射的各種波長同樣地被散射。例子：塵埃霧粒較多時，天空呈灰白色；浪花之白色。大氣能量及其保溫效應大氣本身對太陽輻射直接吸收很少，而水、陸、植被等下墊面卻能大量吸收太陽輻射并經潛熱和感熱轉化供給大氣。大氣獲得能量的具體結構對太陽輻射的直接吸收對地面輻射的吸收潛熱輸送感熱輸送

大氣的逆輻射和保溫效應大氣的逆輻射：大氣吸收地面長波輻射的同時，又以輻射的方式向外放射能量。大氣這種向外放射能量的方式，稱為大氣逆輻射。

大氣保溫效應大氣效應（Effectofatmosphericinsulation）又稱大氣保溫效應。因地球大氣對太陽短波輻射基本透明，而對地表長波輻射具有強烈的選擇吸收，大氣吸收了長波輻射，同時又放射長波輻射，其中一部分逸向太空，另一部分又返回地表和低層大氣，從而使有大氣存在時地表的實際溫度高于無大氣存在時地表的平均溫度。大氣層的這種增溫作用即為大氣效應。

溫室效應

溫室效應的危害

地—氣系統的輻射平衡(1)概念：把地面及大氣看成一個整體，稱為地氣系統。對此系統所計算出來的輻射平衡，稱為地氣系統輻射平衡，又稱為地氣系統輻射差額。(2)輻射平衡的日變化

白天為正，晚上為負(3)輻射平衡的年變化

北半球夏季加大，冬季相反，甚至出現負值。緯度越高，輻射平衡保持正值的月份越少。(4)整個地氣系統的輻射的多年平均為零。

(5)輻射平衡的緯度分布

氣溫一、氣溫的周期性變化1.氣溫的日變化(1)變化規律：一個最高值；一個最低值(2)變化幅度——日較差其變化與下列因素有關：

緯度

季節

地表性質

天氣狀況

2.氣溫的年變化(1)變化規律：一個最高值；一個最低值(2)變化幅度——年變化其變化與下列因素有關：緯度季節地表性質天氣狀況

二、氣溫的水平分布1.等溫線2.影響因素主要有二個：緯度、海陸

3.全球氣溫水平分布特點

三、氣溫的垂直分布1.總體規律：氣溫隨高度升高而降低。2.氣溫垂直遞減率（氣溫直減率）；整個對流層變化值為：0.65℃/100m3.逆溫：在特殊情況下，某些氣層的的溫度隨高度而增加，這些氣層被稱為逆溫層。

TIPS:研究大氣污染問題常常需要測定逆溫層高度、厚度、出現和消失時間。大氣水分和降水要求：了解大氣濕度及其變化掌握蒸發及其影響了解水汽凝結和凝結現象掌握大氣降水的類型、分步和變化

一、大氣濕度（1）濕度概念及其表示方法大氣濕度：表示大氣中水汽含量的物理量濕度狀況是決定云、霧、降水等天氣現象的重要因素。大氣氣象的要素之一。表示方法

1.水汽壓和飽和水汽壓

2.絕對濕度和相對濕度

3.露點溫度——水汽凝結的必要條件

1.水汽壓和飽和水汽壓水汽壓：大氣中水汽所產生的那部分壓力。符號為e，也用百帕（hPa）表示。飽和水汽壓：飽和空氣中水汽壓E。也叫最大水汽壓。飽和空氣：溫度一定時，單位體積空氣中的水氣量有一定的限度，達到這個限度空氣呈現飽和狀態，稱為飽和空氣。水汽壓的日變化：在海洋或大陸的冬天，一個最大值出現在午后，一個最小值出現在清晨。（單峰型）在大陸的夏天，兩個最大值分別出現在早晨9-10點，晚上21-22點，兩個最小值出現在清晨日出前溫度最低的時候和午后對流最強的時候。（雙峰型）

2.絕對濕度和相對濕度絕對濕度：單位容積空氣所含的水汽質量，單位通常用g/cm3表示，稱為絕對濕度（α）或水汽密度。相對濕度：大氣的實際水汽壓e與同溫度下的飽和水汽壓E之比，稱為相對濕度（f）,用百分數表示。3.露點溫度濕空氣等