大气圈
第五章大气圈与气候分异规律 第一节大气圈的组成与结构 第二节大气运动 第三节物质输移 第四节能量传输 第五节气候分异规律 第六节大气与人类
第五章 大气圈与气候分异规律 ◼ 第一节 大气圈的组成与结构 ◼ 第二节 大气运动 ◼ 第三节 物质输移 ◼ 第四节 能量传输 ◼ 第五节 气候分异规律 ◼ 第六节 大气与人类
第五章 大气圈的组成与结构 大气圈的组成:地球表面的大气主要由氮(N2)、氧(O2) 氩(Ar)等气体组成。 大气圈的结构:整个大气分为对流层、平流层以及高空的中间 层、暖层和散逸层: 对流层大气的最底层,它的底界是地面。对流层有三个主要特征 气温随高度升高而降低;空气的对流运动显著;天气现象复杂多变 會平流层从对流层顶以上到50~55km高度为平流层。 中间层自平流层顶到80~85km左右为中间层 暖层自中间层顶到800km高空为暖层,又称热层。 n散逸层暖层以上的最高层大气称为散逸层,又称外层
大气圈的组成与结构 大气圈的组成:地球表面的大气主要由氮（N2）、氧（O2）、 氩（Ar）等气体组成。 大气圈的结构：整个大气分为对流层、平流层以及高空的中间 层、暖层和散逸层： 对流层 大气的最底层，它的底界是地面。对流层有三个主要特征： 气温随高度升高而降低；空气的对流运动显著；天气现象复杂多变。 ◼ 平流层 从对流层顶以上到50～55 km高度为平流层。 ◼ 中间层 自平流层顶到80～85 km左右为中间层。 ◼ 暖层 自中间层顶到800 km高空为暖层，又称热层。 ◼ 散逸层 暖层以上的最高层大气称为散逸层，又称外层。 第 五 章
第 五大气的组成 章 氯气(2 78.08%皎 氩(Ar) 0.93% 其他0.04% (CO2)0.035% (Ne)0.0018% (He)0.00052% (CH4)0.00014% (Kr)0.00010% (N20)0.000% (H2)0.0005% 21% (O3)0.000014 % A rgon (approx, 0.93% Nitrogen 78% Carbon dioxide 0.033% gases
大气的组成 第 五 章
第 五章 大气的组成 表大气的组成 成分 体积混合比 成分 体积混合比 氮(N2) 0.78083 氪(Kr) 11X106 氧(O2) 0.20947 氙(Xe) 0.1X106 氩(Ar) 0.00934 氡(Rn) 0.5X10 二氧化碳CO2)0.00035 甲烷(CH4) 17X106 氖 (Ne) 1.82X106 氧化二氮(O2)0.3×106 氦(He) 5.2X106 臭氧(O3) (10~50)108 地球大气主要是由氮和氧等组成。目前,人们关心最多的含量较 少、寿命较短的微量和痕量成分,如二氧化碳、臭氧、水汽及气溶胶 等。这是因为尽管他们的浓度很低,但他们在大气中的浓度均有较大 的时空变化,对地气系统热量的收支、大气温度的垂直结构及人类有 着明显的影响
大气的组成 成分 氮（N2） 氧（O2） 氩（Ar） 二氧化碳CO2） 氖（Ne） 氦（He） 氪（Kr） 氡（Rn） 氙（Xe） 甲烷（CH4） 一氧化二氮（O2） 成分 臭氧（O3） 体积混合比 体积混合比 0.20947 0.00035 1.82X10-6 0.00934 0.78083 0.5X10-6 5.2X10-6 1.1X10-6 1.7X10-6 0.1X10-6 0.3X10-6 (10～50)X10-8 表 大气的组成 地球大气主要是由氮和氧等组成。目前，人们关心最多的含量较 少、寿命较短的微量和痕量成分，如二氧化碳、臭氧、水汽及气溶胶 等。这是因为尽管他们的浓度很低，但他们在大气中的浓度均有较大 的时空变化，对地气系统热量的收支、大气温度的垂直结构及人类有 着明显的影响。 第 五 章
第 五章 大气的主要气体成分、含量及分子量 表大气气体的主要成分及含量 主要气体成分空气中的含量/按体积%平均滞留期/年」分子量 氮(N) 78.08 106 28.02 氧(O2) 20.95 104 32.00 氩(Ar) 0.93 10 39.94 二氧化碳(CO2)0.03(可变) 15 44.00 臭氧(O3) 0.000001(可变) 48.00 甲烷(CH4) 0.000165 16.04 水汽(H2O) 可变 10天 18 地球大气是多种气体的混合物。主要是由氮和氧组成,他们共占 大气体积的99%,其中,氮占大气体积的78%,氧占219。此外还 有氢、二氧化碳、臭氧、水汽和固体杂质等,他们的气体含量极少, 其总和约占大气体积的1%
大气的主要气体成分、含量及分子量 主要气体成分 空气中的含量/按体积％ 平均滞留期/ 年 分子量 氮（N2） 氧（O2） 氩（Ar） 二氧化碳（CO2） 臭氧（O3） 甲烷（CH4） 水汽（H2O） 78.08 20.95 0.93 0.03（可变） 0.000001（可变） 0.000165 可变 106 104 109 15 ？ 7 10天 28.02 32.00 39.94 44.00 48.00 16.04 18 地球大气是多种气体的混合物。主要是由氮和氧组成，他们共占 大气体积的99%，其中，氮占大气体积的78%，氧占21%。此外还 有氢、二氧化碳、臭氧、水汽和固体杂质等，他们的气体含量极少， 其总和约占大气体积的1%。 表 大气气体的主要成分及含量 第 五 章
第 五大气臭氧浓度随高度的变化(引自《大气科学辞典) 章 臭氧的浓度随高度的分布, 50 具有不连续或突变现象。大气 中O3主要存在于10~50km的 大气层中,绝大部分集中在平 40 流层,对流层只占了10%左右。 近地面层臭氧含量少,从10 km高度开始增加,到20~30 日30 km高度浓度达到最大值,称 臭氧层 为“臭氧层”,再往上逐渐减20 少,到50Km以上就极少了。 这是由于不同高度上O3的形成 10 条件不同造成的。 据观测,大气中CH4的增 0 加将引起对流层O2的增加,而 18 10 10 10 N2O和CFCs的增加将引起平 流层O3的减少。 臭氧浓度(
大气臭氧浓度随高度的变化（引自《大气科学辞典） 臭氧的浓度随高度的分布， 具有不连续或突变现象。大气 中O3主要存在于10～50 km的 大气层中，绝大部分集中在平 流层，对流层只占了10%左右。 近地面层臭氧含量少，从10 km高度开始增加，到20～30 km高度浓度达到最大值，称 为“臭氧层”，再往上逐渐减 少，到50Km以上就极少了。 这是由于不同高度上O3的形成 条件不同造成的。 据观测，大气中CH4的增 加将引起对流层O2的增加，而 N2O和CFCs的增加将引起平 流层O3的减少。 第 五 章
第 五大气臭氧的季节变化和纬度分布(引自《大气科学辞典》) 章 MstM 大气臭氧80N 的分布随纬度 440 360 420 300 和季节的不同 400 32030 60340 而不同:对纬 320 度而言,臭氧 300 280 240 260 总量的极小值 260 240 在赤道附近, 0 极大值在南北 纬60°附近;就 280 300 季节而言,春 380400 季出现极大值, 60 秋季出现极小 80°S 123456789101112280320 值 月份 平均臭氧总量 (matm-cm)
大气臭氧的季节变化和纬度分布（引自《大气科学辞典》 ） 大气臭氧 的分布随纬度 和季节的不同 而不同：对纬 度而言，臭氧 总量的极小值 在赤道附近， 极大值在南北 纬60o附近；就 季节而言，春 季出现极大值， 秋季出现极小 值。 第 五 章
第五章 五大气中温度、密度以及物质成分的分层结构 由于地球引力作用,大气 483km(300m) 密度随高度的增加逐渐减小, Atmosphere 到大气上界,逐渐过渡为星际 气体密度。 hosp 从地面到高空,不仅大气 的密度、成分不同,大气的温 80km(50m 度也存在着明显的变化。可以 这么认为:地球大气在垂直方 Mesosphere 向上形成三个相对的暖层和两 48km(30m)y 个相对的冷层。 Ozone Layer 世界气象组织(WM0)根 Stratosphere 据气温从地面到高空垂直方向 6 km(10 mi) 的分布,将整个大气分成对流 层、平流层以及中间层、暖层 Troposphere 和散逸层
大气中温度、密度以及物质成分的分层结构 由于地球引力作用，大气 密度随高度的增加逐渐减小， 到大气上界，逐渐过渡为星际 气体密度。 从地面到高空，不仅大气 的密度、成分不同，大气的温 度也存在着明显的变化。可以 这么认为：地球大气在垂直方 向上形成三个相对的暖层和两 个相对的冷层。 世界气象组织（WMO）根 据气温从地面到高空垂直方向 的分布，将整个大气分成对流 层、平流层以及中间层、暖层 和散逸层。 第 五 章
第 五大气的运动 章 水平气压梯度力:在存在着气压梯度的地方,空气分子受到力的作用,驱使着空气 沿着和气压梯度相同的方向移动的力,它是促使空气从静止到运动的原动力。 地转偏向力(科里奥利力):由于地球的自转,地球表面运动的物体都会发生 运动方向的偏转。导致地球表面运动物体方向偏转的力。在地转偏向力的作用下, 地表运动的物体,在北半球向右偏转,在南半球向左偏转 大气的辐合:在低压中心附近,大气由周围向中心集中 大气的辐散:在高压中心附近,大气向周围散开 气旋、反气旋:旋转着的向低压中心辅合的大气系统叫做气旋,旋转着的由高压中 心向外辅散的大气系统叫做反气旋。由于受地转偏向力的作用,气旋、反气旋旋转 的方向正好相反
大 气 的 运 动 水平气压梯度力：在存在着气压梯度的地方，空气分子受到力的作用，驱使着空气 沿着和气压梯度相同的方向移动的力，它是促使空气从静止到运动的原动力。 地转偏向力（科里奥利力）：由于地球的自转，地球表面运动的物体都会发生 运动方向的偏转。导致地球表面运动物体方向偏转的力。在地转偏向力的作用下， 地表运动的物体，在北半球向右偏转，在南半球向左偏转。 大气的辐合：在低压中心附近，大气由周围向中心集中。 大气的辐散：在高压中心附近，大气向周围散开。 气旋、反气旋：旋转着的向低压中心辅合的大气系统叫做气旋，旋转着的由高压中 心向外辅散的大气系统叫做反气旋。由于受地转偏向力的作用，气旋、反气旋旋转 的方向正好相反。 第 五 章