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1、蓝天“大气”存在的证据第二章 地球上的大气第1页，共31页。降水的形成 一、水汽的凝结 1饱和状态与过饱和状态 在温度一定的情况下，单位体积空气中能容纳的水汽有一定的限度，如果水汽含量达到了这一限度，空气就呈饱和状态，如果水汽继续增加，空气就达到了过饱和状态，多余的水汽就会凝结出来。如果水汽不增加，其它条件可变，用什么办法可以使水汽发生凝结呢？ 第2页，共31页。在自然界中，空气上升冷却，促使空气达到过饱和，是大气中水汽凝结的主要方式。 小结：气温越高，空气能容纳的水汽量越多，如果不增加水汽的数量，降温同样可以使水汽达到过饱和状态，发生凝结。第3页，共31页。2水汽凝结的条件 A空气达到过饱和

2、 B空气中有吸湿性强的微粒作为凝结核城市的上空比郊区的上空尘埃多，所以多雾和低云，就是这个道理。 第4页，共31页。二、降水的形成什么是降水？ 云是水汽凝结物，云滴只有降落到地表才能形成降水。云滴怎样才能降落到地表呢？降水的形成过程，就是云滴不断增大从云中坠落到地表变成雨、雪、雹的过程。云滴的增大就是空气继续上升降温，水汽继续凝结的过程，可见自然界中水汽的凝结，降水的形成都与空气的上升有关，人们根据造成空气上升的原因不同，把降水分成不同的类型， 第5页，共31页。三、降水类型（地图册P18导与练P22）降水类型成因主要特点分布地区对流雨近地面空气强烈受热时，引起热力对流运动，湿热空气在上升 强

3、度大，历时短，范围小，常伴有暴风、雷电，又称热雷雨 赤道地区及中纬度地区 夏季午后 地形雨锋面雨台风雨第6页，共31页。大气的垂直分层对流层平流层对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；高度增来温度减，只因热源是地面；天气复杂且多变，风云雨雪较常见气温初稳后升热只因层中臭氧多水平流动天气好高空飞行很适合上冷下热高空对流电离层高层大气电离层能反射无线电波，对无线电通讯有重要作用第7页，共31页。地 面对流层顶89KM1718KM89KM赤道北极南极 一架飞机沿10km高空从南极飞到北极，依次穿过了哪几层？平流层对流层平流层想一想第8页，共31页。第9页，共31页。1、从臭氧、二氧化碳和水汽的吸收作用，可

4、知大气吸收具有什么特性？2、为什么大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的？大气对太阳辐射的吸收作用地 面高层大气平流层对流层臭氧大量吸收波长小于0.175微米的紫外线二氧化碳、水汽吸收红外线选择性大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收得很少，大部分 可见光能够透过大气到地面探究氧原子吸收波长小于0.175微米的紫外线第10页，共31页。第11页，共31页。第12页，共31页。作用形式参与作用的大气成分波长范围作用特点吸收 反射散射臭氧（平流层）水汽、二氧化碳（对流层）紫外线红外线吸收强烈，有选择性，大部分可见光可穿透云层、尘埃各种波长同样被反射无选择性，反射光呈白色空气分子微小尘埃蓝色光最易被散射向

，有选择性第13页，共31页。阅读教材中“大气的保温效应”内容，思考下列问题：1、地面辐射是如何形成的？为什么它是长波辐射？2、为什么地面是对流层大气的直接热源？3、大气辐射是如何形成的？4、什么是大气逆辐射？它有什么作用？5、综上所述，大气的保温效应是如何产生的？第14页，共31页。选择吸收太阳辐射吸收透过大气到达地面。地面辐射吸收截留在大气中。大气逆辐射补偿了地面辐射损失大气保温效应的成因：（2）对 能力很强，从而使地面辐射放出的热量绝大部分1、大气的 特性（1）对 能力很差，从而使大部分太阳辐射能够 2、 ：把热量还给地面，这在一定程度上 的热量第15页，共31页。大气对地

6、面的保温作用大气上界地面地面增温地面辐射射向宇宙空 间大气吸收“太阳暖大地”“大气还大地”“大地暖大气”大气辐射射向地面太阳辐射大气吸收地面吸收第16页，共31页。AA1A2ABB1B2CC1C2读左图，回答问题：1、A、B、C中表示短波辐射是 （ ） ，表示长波辐射的是（ ） 。2、A1小于A的原因是 （ ），具体表现为（ ）、（ ）、（ ）， A2更小的原因是（ ）。3、C1表示（ ），C1A2说明了（ ）。4 、B1称为（ ），有霜的夜晚B1（ ）。 AB、C大气对太阳辐射的削弱作用吸收反射散射大气吸收有选择性，对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少大气吸收地面辐射地面是大气的直接热源

7、大气逆辐射小第17页，共31页。大气的热力作用大气对太阳辐射的削弱作用大气的保温效应太阳辐射大气吸收作用反射作用散射作用削弱作用地面大气逆辐射地面辐射宇宙空间保温效应直接热源直接热源小结：第18页，共31页。大气的热力作用对地球生态系统的重要性：1、大气的热力作用，减少了气温日较差2、大气的保温效应，形成了适宜生命的温度条件 仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温度的昼夜变化不像月球那样明显？月球夜间由于没有大气的保温效应，月球表面辐射强烈，月面温度骤降，气温很低白天，大气削弱了到达地面的太阳辐射，气温不会太高夜间，地面辐射绝大部分热量又被大气逆辐射还给地面，使气温不致降得过低白天，由于没有

8、大气对太阳辐射的削弱作用，月面温度升得很高，气温很高大气上界地球1第19页，共31页。 阅读教材中“全球热量平衡”的内容，思考下列问题：1、全球热量平衡是指什么？对照课本图2.7验算。2、全球热量平衡对人类的生存和发展有什么影响？3、人类活动对全球热量平衡产生了怎样的影响？对此应采取怎样的措施？第20页，共31页。根据所学知识解释自然现象：1、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？2、为什么白天多云，气温比晴天低，夜间多云，气温又比晴天高？3、为什么晴朗的正午天空呈蓝色，早晚呈红色？4、为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？（大气对太阳辐射

9、的散射作用）（大气对太阳辐射的反射作用）（正午太阳高度大，穿过路程短，仅蓝光被散射掉，因南而天空呈蓝色；早晚阳光斜射，穿过路程长，短波各色光皆被散射，剩下红光投射地面，阳光红似火，地平线附近的天空呈红色霞光）（赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多，大气的反射作用强的原故）第21页，共31页。5、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？6、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？7、某地昨天为晴朗的天气，今天为多云的天气，仅从大气的热力作用分析，哪一个气温日较差小？为什么？（因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现

10、霜冻）（人造烟幕能增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻）（今天；多云天气，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，气温不会太高，夜晚，大气逆辐射作用强，气温不会太低）第22页，共31页。大气对地面的保温作用图第23页，共31页。太阳暖大地大气还大地大地暖大气第24页，共31页。中国太阳年辐射总量的分布 a、读图我国哪些地方太阳辐射量多哪些地方少b、分析为什么四川盆地太阳辐射最少c、分析影响太阳辐射的因素 第25页，共31页。影响太阳辐射量的因素(地图册P11)影响太阳辐射因素：太阳高度（因纬度、季节而异）、大气状况（阴晴、空气稀、稠不同）、地面状况第26页，共

11、31页。第27页，共31页。第28页，共31页。第29页，共31页。影响气温日较差和年较差的因素(地图册P10)2、气温的时间变化（1）气温的日变化：一天中，若无明显天气过程干扰，最低气温出现在日出前后，最高气温出现在午后2时(即当地地方时14：00)左右。一天中，地方时12点时，太阳辐射最强，13点时地面辐射最强，14点时大气辐射最强。（2）气温日较差：一般规律：大陆性气候大于海洋性气候（内陆大于沿海地区）；凹地(山谷)大于高地(山峰)，山下平原大于上顶（大气密度不同，削弱和保温作用不同）；低纬度大于高纬度（太阳高度的日变化大，高纬度正午太阳高度小）；晴天大于阴天。（主要取决于白天地表接受的太阳辐射能量）（3）气温年较差：大陆性气候大于海洋性气候；高纬度大于低纬度（一方面纬度低的地方在一年内太阳高

3.大气科学的定义：大气科学是研究地球大气中各种现象（包括物理和化学现象以及人类活

动对它的影响）的演变规律，以及如何利用这些规律为人类服务的一门学科。

7.大气科学的基本内容可概括为四个方面：研究地球大气的一般特性,如大气的组成、范围、

结构等; 研究大气现象的能量,大气现象发生和发展的能量来源、性质及其转化; 研究大气现象的本质,解释大气现象，研究其发生、发展和变化的规律; 探讨如何利用这些现象预测、控制、改造自然,准确预测天气和气候变化，人工影响天气，大气环境预测和控制.

9.大气成分的组成：大气是由多种气体组成的混合气体，包括N2、O2、Ar、CO2、CH4、

O3、H2…水汽、大气气溶胶

11.干洁大气的定义：通常把除水汽、大气气溶胶以外的其余大气称为干洁大气，简称干空气。

13.CO2：（1）来源：人工源：地面燃烧、工业活动，生物体的呼吸和生物尸体腐化都排出

呼吸作用：[CH2O]n+nO2=nCO2+nH2O(包括动植物的呼吸，但白天植物的光合作用

自然源：CO2分压大于大气CO2分压的海水。（如热带和低纬地区的海洋是大气的源，放出CO2）

（2）CO2的含量变化：大气中主要原因是由燃烧煤、石油、天然气，化学燃料等燃料引起，次要原因是火山爆发及碳酸盐矿物、浅地层里释放CO2 ，原子武器试验把放射性碳带进大气等。

（3）3、作用：CO2吸收太阳辐射很少，却能强烈地吸收地面长波辐射，使地面和空气不致于因放射辐射而失热过多。因此它们都有使空气和地面增温的效应。

这样一来，当浓度不断增加会改变大气的热量平衡，导致大气底层和地面的平均温度上升，而全球气候的变化将直接影响人类的生存环境。CO2增多引起的温室效应，使两极冰川融化，致使海平面升高，危及沿海城市，使海岸地区土地盐碱化，增加开发难度，温度升高还使一些山顶的积雪融化，使以积雪融化为水资源的河流水量减少，甚至发生断流现象，影响这些地区的生产活动

虽然臭氧在大气中所占的比例极小，但因它对太阳紫外辐射（0.2—0.29μm)有强烈的吸收作用，所以臭氧是大气中最重要的微量成份之一。

1臭氧层阻挡强紫外辐射到达地面,是地面上生命的保护伞。

3臭氧层吸收的太阳紫外辐射能量使平流层大气增温，对平流层的温度场和大气环流起着决定性的作用

◇在近地面层臭氧含量很少◇从10km高度开始逐渐增加◇在12-15km以上含量增加得特

别显著，在20-30km高度处达最大值◇再往上则逐渐减少，到55km高度上就极少

造成这一现象的原因：由于在大气的上层中，太阳短波的强度很大，使得氧分子解离增多，因此氧原子和氧分子相遇的机会很少，即使臭氧在此处形成，由于它吸收一定波长的紫外线，又引起自身的分解，因此在大气上层臭氧的含量不多。在20—30km高度这一层中，既有足够的氧分子，又有足够的氧原子，这就造成了臭氧形成的最适宜条件，故这一层又称臭氧层。

◇北半球，大部分地区臭氧层的厚度春季变大，秋季变小。高纬的季节更明显，最大臭氧带靠近极地。

◇南半球，各纬度的季节变化比较小。最大

臭氧带在春季的中高纬地区。

第一节气象学、气候学的研究对象、任务和简史

一、气象学与气候学的研究对象和任务

气象学：运用物理原理和数学物理方法，研究发生与大气中一切物理现象和物理过程的大气学科。

气候：在太阳辐射，大气环流，下垫面性质等多种因素的影响下，地球上某一地区多年时段大气的。一般状态是该时段各种天气过程的综合现象。

天气变化快，变化的周期短。天气过程的时间分段一般以5天以下为短周期天气过程，5—10天为中期天气过程，10天—3个月为长期天气过程。气候变化的周期相对于天气来讲是比较长的，它的时间尺度有季际，年际，百年际，千年际，万年际等等。

气象学与气候学的基本任务是

（一）通过实践，掌握气候观测、气候统计分析和气候调查的方法，来记叙所观测到气候现象，从定性和定量两方面说明他们的特性

（二）探讨他们的正确解释和研究他们的发展规律，特别要掌握天气演变和气候形成的规律性，了解和解释不同地区的气候特征，弄清楚气候资源及其地理分布，进行气候分类和气候区划，研究气候变迁的原因。

（三）应用已发现的规律，采取有效措施，充分利用气候资源，减少人类活动对气候的不利影响，防御或减少气候灾害，为有关的生产建设服务

（四）气象学、气候学与自然地理学、环境生态学和区域地理等有密切的依存关系。

二、气象学与气候学的发展简史

萌芽时期主要指16世纪中叶以前这一漫长时期，这时期的特点是由于人类的生活和生产的需要，进行一些零星的、局部的气象观测。

发展初期包括16世纪中叶到19世纪末。这时由于欧洲工业的发展，推动了科学技术的发展。物理学、化学和流体力学等随着当时工业革命的要求，快速发展起来。

从20世纪以来是气候学的发展时期。

气候系统是一个包括大气圈、水圈、陆地表面、冰雪圈和生物圈在内的，能够决定气候形成、气候分布和气候变化的统一物理系统。

大气是由多种气体组成的气体及浮悬其中的液态和固态杂志所组成。主要有大气、水汽、大气溶胶

大气中的氮能够冲淡氧，使氧不致太浓，氧化作用不过太激烈。大量的氧可以通过豆科植物的根瘤菌固定的土壤中，成为植物体内不可缺少的养料。

臭氧层主要集中在20-30km高度。

大气中还悬浮着多种固体微粒和液体微粒，统称大气气溶胶粒子。