最新北林气象学课件PPT课件 56页

'北林气象学课件 本章要点大气的组成成分大气的垂直结构大气的物理性状大气与森林植被 现今大气中CO2的浓度已升至367ppmv，比前工业时代以前提高了25%。目前以每年1.5ppmv的速度增加。 1.1.2臭氧(ozone,O3)（1）来源主要是太阳紫外辐射作用形成有机物的氧化和雷雨闪电（2）形成：O2+hυO+OO+O2+MO3+M （3）O3的垂直分布在低层大气中，O3含量很小，而且很不固定；5~10km开始，含量增加;浓度最大在20~30km，称为臭氧层;到60km附近O3含量已趋于零。 （4）空间分布同一季节，臭氧总量随纬度增加而增加。（春季最明显）（5）时间分布冬末春初最大，秋季最小。随着纬度增加，臭氧总量的季节波动越明显。 （5）气候效应平流层中，臭氧吸收太阳紫外辐射，最强吸收带在0.22~0.32微米区，是平流层大气的主要热源，使平流层大气温度随高度增加而上升。此种温度结构抑制大气垂直运动，使平流层只有水平方向运动。不利于生命存在的短波紫外辐射（<0.29微米）基本被吸收。同时存在一个9.6微米的红外吸收带，引起温室效应。 （6）臭氧空洞(8-12月) 每年的9月16日为国际保护臭氧层日 1.2水汽(watervapor)（1）时空分布低纬>高纬，沿海>内陆，夏季>冬季。空气中的水汽含量随高度的增高而减少。在1.5~2km高度上空气中水汽含量减为地面的一半，在5km高度上，减少为地面的1/10。 （2）水汽对天气变化的影响含量虽少，但可在大气温度范围内进行相变，是天气变化的主要角色。水汽在相变中吸收和放出潜热；易吸收和放射长波辐射。所以大气中水汽含量的多少能直接影响地面和空气的温度，影响天气及天气系统的变化和发展。 1.3气溶胶大气中悬浮的多种固体和液体微粒，0.001～100微米固体微粒：是悬浮在大气中的烟粒、盐粒、花粉、微生物、细菌、病菌、孢子和尘埃等。液体微粒：是悬浮在大气中的水滴、过冷水滴和冰晶等水汽凝结物。 （1）时空分布城市>农村，内陆>沿海，冬季>夏季。（2）气候效应水汽凝结核，成云制雨重要条件吸收和散射太阳、大气和地面辐射，改变地球辐射平衡改变大气能见度和空气质量 1.4大气污染物（1）分类尘粒以固体或液体微小颗粒形式，存在于气体介质中的分散体。包括：飘尘、降尘。气体污染物主要有SO2、NO2、CO、CO2和O3等。 （2）环境问题温室效应与气候变化臭氧层的破坏酸雨（PH<5.6）城市空气污染：光化学烟雾、煤烟型烟雾、可吸入颗粒物（pm10、pm5、pm2.5） 2大气的垂直结构高层大气平流层对流层云团或悬浮微粒印度洋 2.1对流层其底界为地面，上界为对流层顶，随纬度和季节而变化。低纬平均为17-18km;中纬为10-12km;高纬为8-9km。 1.气温随高度的升高而降低。气温垂直递减率(γ)：在垂直方向每变化100m气温的变化值。以温度随高度的升高而降低为正值，即：γ>0:表示气温随高度升高而降低；γ<0:表示气温随高度升高而升高，种气层称为逆温层γ=0:表示气温随高度不变，这种气层称为等温层 2.空气具有强烈的对流运动。3.温度湿度水平分布不均匀。按照气流和天气的特点，还可把对流层分为下层、中层、上层和对流层顶等。 2.2平流层从对流层顶到55km左右的大气层，称为平流层，由于臭氧浓度高又称为臭氧层。1.气温随高度的升高而升高；2.气流比较稳定；3.空气中水汽含量很少，天空晴朗，很少有云出现。 2.3中间层平流层顶到85km1.气温随高度的升高而迅速下降，顶部温度可达-83℃—-113℃。2.空气垂直运动再次出现。3.几乎没有臭氧，二氧化碳、水汽稀少，无云层。 2.4热层从中间层顶到800km1.随高度的增高，气温迅速升高2.空气处于高度电离状态2.5散逸层最高层，大气圈与星际空间过渡带1.气温升高2.受地球引力小 3大气的物理性状气象要素：表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量等。空气状态方程： 3.1气象要素气象要素：表示大气属性和大气现象的物理量，如气温、气压、湿度、风向、风速、云量、降水量等。1.气温(t)定义：表示空气冷热程度的物理量。摄氏温标（℃）华氏温标（℉）：℉=9/5t(℃)+32绝对温标（K）：T=273+t(℃) 2.气压（p）定义：地球表面单位面积上所受到的大气压力，称为气压。单位：帕斯卡(Pa)，毫巴(mb),毫米水银柱(mmHg)1mb=100Pa=1hPa=3/4mmHg 3.湿度定义：表示大气中水汽含量多少的物理量。大气的湿度状况是决定云、雾、降水等天气现象的重要因素。1)水汽压（e）：指大气中所含水分的分压力。p=pd+e 2）饱和水气汽压（E）定义：在一定温度和气压下,空气中水汽达到饱和时的水汽压力称为饱和水汽压。饱和水汽压与温度的关系可用马格奴斯（Magnus）公式表示：水面：a=7.45b=235冰面:a=9.5b=265E0是0℃时的饱和水汽压6.1hp。t为蒸发面的温度（℃）。 (1)饱和水汽压随温度升高而很快增大。(2)饱和水汽压除与温度有关外，还与蒸发面的物态、形状以及蒸发面的溶液浓度等有关。a、同一温度下，饱和水汽压；冰面<水面；凹面<平面<凸面。b、凸面曲率增加，饱和水汽压增大；c、随着溶液浓度增大，饱和水汽压减小。纯水面>溶液 3）饱和差(d)定义：在某一温度下，饱和水汽压与实际空气中水汽压之差称为饱和差。d=E-ed表示实际空气距离饱和的程度，在研究水面蒸发时常用到。当空气饱和时，d=0；当未饱和时，d>0；当过饱和时，d<0。 4）相对湿度定义：空气中的实际水汽压与同温度下的饱和水汽压的比值。用百分数表示，即：U=e/E*100U的大小直接反映空气距离饱和的程度。当空气饱和时：U=100%当未饱和时：U<100%当过饱和时：U>100% 5）绝对湿度 6）比湿(q)定义：在一团湿空气中，水汽的质量与该团空气的总质量（水汽质量加干空气质量）的比值，称为比湿。g/gq=mw/(mw+md)mw为该团湿空气中水汽的质量；md为该团湿空气中干空气的质量。由此公式和状态方程可得：q=0.622e/p注意：上式中气压（P）和水汽压（e）必须采用相同的单位）。 7）露点(td)定义：在空气中水汽含量不变，在一定的气压条件下使空气冷却达到饱和时的温度，称为露点温度,简称露点。单位与气温相同。 实际气温（t）与露点（td）之差表示空气距离饱和的程度。值越大说明相对湿度越小。当t>td时，空气未饱和；t