大氣和氣候

1、第13講：（第四章第一節(jié)）大氣與氣候：大氣的物質(zhì)組成與大氣層結(jié)構(gòu)講：（第四章第一節(jié)）大氣與氣候：大氣的物質(zhì)組成與大氣層結(jié)構(gòu)課時(shí)：2課時(shí)課型：理論教學(xué)目的要求：1要求學(xué)生了解大氣的物質(zhì)組成特征；2要求學(xué)生掌握大氣層的結(jié)構(gòu)特征。重點(diǎn)、難點(diǎn)：大氣層的結(jié)構(gòu)及其特征方法手段：課堂講解教學(xué)內(nèi)容：一大氣的組成和大氣圈結(jié)構(gòu)大氣的組成和大氣圈結(jié)構(gòu)地球外層的大氣圈是多種物質(zhì)的混合物，由干潔空氣、水汽懸浮塵?；螂s質(zhì)組成?？梢?jiàn)，大氣物質(zhì)有三相：氣相、液相和固相

2、。在距地表85km以下的大氣中，大氣可分兩類：定量成分定量成分：各成分之間大致保持固定的比例，這些氣體主要是N2、O2、Ar和微量隋性氣體Ne、Kr、He可變成分可變成分：氣體成分比例隨時(shí)間、地點(diǎn)而變，包括H2O、CO2、O3，碳、硫、氮的化合物，如CO、CH4、H2S、SO2等。A組成組成1干潔空氣：干潔空氣：為不包括水氣、固態(tài)和液態(tài)粒子的大氣。是地球大氣的主體，主要成分：N2、O2、Ar、CO2，及少量H2、Ne、Kr、Xe、Br、

3、O3等稀有氣體。其中，NOAr占干潔空氣容積的99.97%。N2：占容積78%，常溫下化學(xué)性質(zhì)不活潑，不能直接被植物吸收。O2：占容積21%。CO2：占容積的0.03%，多集中在20km的高度以下。是無(wú)色、無(wú)臭，有？味的氣體。與H2O形成碳酸。CO2H2O—H2CO3—HHCO3大氣中CO2具有吸收長(zhǎng)波輻射的能力，而導(dǎo)致大氣氣溫升高，是一種溫室氣體。全球每年排放到大氣中的CO2達(dá)220108(t)。研究表明，近十年的暖冬和平均氣溫上升0

4、.6℃，是由于大氣中CO2含量增加引起溫室效應(yīng)所造成。O3：主要分布在10~40km的高度，O3在大氣中的比例很小，僅為1.0106（臨界壓力），但卻能在高空50km平流層大氣中強(qiáng)烈吸收波長(zhǎng)在0.2~0.3um的太陽(yáng)紫外輻射，成為加熱大氣溫度的熱源，引起平流層溫度隨高度而增加。太陽(yáng)紫外線在高空被子臭氧層吸收，使地球上的生物和人類免遭過(guò)多紫外線輻射的傷害，而從臭氧層中透過(guò)的少量紫外線對(duì)生物和人類起到了殺菌防病的作用。冷凍劑、清毒劑、滅火劑

5、等氟氯烴（氟利昂）排話到大氣開(kāi)成的氯原子，易與O3分子結(jié)合，形成O2、O、CIO等，而破壞臭氧分子，使臭氧遭到破壞。導(dǎo)致南極、北極上空出現(xiàn)了臭氧含量極少的臭氧層空洞。臭氧層空洞的出現(xiàn)，強(qiáng)烈的太陽(yáng)紫外線可透過(guò)減薄的臭氧層和臭氧空洞而到達(dá)地表，危害地球環(huán)境，加劇溫室效應(yīng)，導(dǎo)致白內(nèi)障和皮膚癌患者增加。氟利昂雖然含量比CO2少得多，其熱容量卻是CO2的一萬(wàn)倍，故是一種重要的溫室氣后者稱為長(zhǎng)波輻射。太陽(yáng)輻射從根本上決定了地球、大氣的熱狀況，從而支

6、配了地球的能量傳輸過(guò)程。1太陽(yáng)輻射（短波輻射）太陽(yáng)輻射（短波輻射）相對(duì)地球輻射來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)輻射是短波輻射。太陽(yáng)輻射能主要是：可見(jiàn)光：0.4~0.76um50%；紅外線：＞0.76um43%；紫外線：＜0.4um7%。太陽(yáng)輻射強(qiáng)度太陽(yáng)輻射強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)垂直投射在單位面積上的太陽(yáng)輻射能。太陽(yáng)常數(shù)太陽(yáng)常數(shù)：在日地平均距離處，大氣頂界垂直于太陽(yáng)光線物平面上，每分鐘單位面積（cm2）接受到太陽(yáng)的輻射能量。推薦值為1367Wm2。太陽(yáng)輻射穿透大氣層

7、時(shí)，受到各種氣體分子、塵埃、水氣等物質(zhì)顆粒的吸收、散射和反射，而受到過(guò)濾。過(guò)濾后投到地面的太陽(yáng)輻射由兩部分組成：直接輻射直接輻射：直接到過(guò)地表的輻射；散射輻射散射輻射：經(jīng)大氣散射到地表的輻射。直接輻射散射輻射=總輻射?？傒椛溆腥缦乱恍┳兓?guī)律：（1）總輻射在每天的早晚有明顯不同的變化；（2）總輻射在一年的四季變化也發(fā)生明顯變化；（3）總輻射隨地球緯度分布變化而變化，緯度愈高者輻射愈低。反射率反射率：到達(dá)地面的總輻射，一部分被地面吸收轉(zhuǎn)變

8、為熱能，一部分被反射，反射部分與總輻射量的百分比為反射率。對(duì)于反射率而言，（1）不同的入射角有不同的反射率；（2）反射率越大，地表吸收的熱量越少。表42不同性質(zhì)的地表物質(zhì)有不同的反射率不同性質(zhì)的地表物質(zhì)有不同的反射率地面砂土粘土淺色土深色土黑鈣土（干）（濕）耕地綠草地反射率%29~352022~3210~151481426地面干草地小麥地新雪陳雪闊葉林針葉林反射率%2910~2584~9546~60206~19水面太陽(yáng)高度角90℃45℃

9、15℃2℃反射率%2520782長(zhǎng)波輻射長(zhǎng)波輻射地面和大氣吸收太陽(yáng)輻射能，又是依其本身的溫度向外輻射熱能，地—?dú)忾g的輻射為長(zhǎng)波輻射，波長(zhǎng)在3~120um。大氣直接吸收太陽(yáng)短波輻射，增溫甚微，大氣增溫主要是吸收地面長(zhǎng)波所。大約有75~95%的地面長(zhǎng)波被子貼近地表的大氣層吸收。低層大氣吸收的熱又以輻射的形式傳遞到更高層加熱大氣，導(dǎo)致對(duì)流的溫度隨高度增加而逐漸降低。逆輻射逆輻射：大氣吸收地面輻射后再產(chǎn)生的大氣輻射中，一部分返回地面，一部分達(dá)到