自然地理学（伍光和版）中第三章第四章（大气海洋）优质ppt课件.ppt

绪论,地球,地壳,大气与气候,海洋与陆地水,地貌,章,章,章,章,章,章,章,章,章,生物群落与生态系统,自然地理综合研究,地球外部圈层结构示意图,地核,水,圈,大,气,圈,生,物,圈,几个基本概念,大气：指围绕着地球的厚层气体。,大气圈：指大气所形成的连续圈层。,大气过程：指大气圈中存在的各种物理过程，如辐射过程、增温冷却过程、蒸发凝结过程等。,气象（天气现象）：指由大气过程所形成的风、云、雨、雪、雾、露、霜、冰等千变万化的物理现象。,天气：某地区短时间内大气过程和现象的综合。即短时间内风、云、降水、温度和气压等气象要素连续变化的综合现象。,气候：指某地区多年间常见的和特有的大气过程和现象的综合。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,地球大气是多种物质的混合物，由干洁空气水汽、悬浮尘粒或杂质组成。 在距地表85km以下的各种气体成分中，一般可分为两类：定常成分：各成分保持一定比例（如O、 N）可变成分：随时间地点变化,干洁空气,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,通常把除水汽、液体和固体杂质外的整个混合气体称为干洁空气。它是地球大气主体，主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，此外还有少量氢、臭氧等稀有气体。 氮和氧容积占99.04，加上氩，三者合占99.97，其他气体仅占0.03%。 干洁空气中大多数气体的临界温度低于自然情况下大气中可能出现的最低温度。因此，干洁空气中的所有成分都呈气体状态,干洁空气,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,氮和氧 N 2约占大气容积的78。常温下， N 2的化学性质不活泼，不能被植物直接利用只能通过植物的根瘤菌，部分固定于土壤中。 N 2对太阳辐射远紫外区0.030.13 ，具有选择性吸收。 N 2还有稀释 作用。O 2占地球大气质量的23，按体积比占21。除了游离态外，氧还以硅酸盐、氧化物、水等化合物形式存在。,干洁空气,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,二氧化碳（CO2） 只占大气容积的0.03，多集中在20km高度以下，主要由有机物燃烧、腐烂和生物呼吸过程产生。 二氧化碳对太阳短波吸收很少，但能强烈吸收地表长波辐射，致使从地表辐射的热量不易散失到太空。 对地球有保温作用，但近年来随着工业的发展和人口的增长，全球二氧化碳含量逐年增加，改变了大气热平衡，导致地面和低层大气平均温度升高，引起严重的气候问题。,干洁空气,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,臭氧 主要分布在1040km的高度处，极大值在2025km附近，称为臭氧层。臭氧虽在大气中的含量很少，但具有强烈吸收紫外线的能力。研究表明，人们大量使用氮肥以及作冷冻剂和除臭剂使用的碳氟化合物（氟利昂）所造成的污染是平流层的臭氧遭到破坏。臭氧层的破坏能引起一系列不利于人类的气候生物效应，因而受到广泛关注。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,干洁空气,水汽,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,主要来源于海洋、江河湖沼和土壤，以及潮湿物体表面的蒸发和植物的蒸腾。 大气中的水汽含量极不固定，随时间、地点、条件而不同。 水汽含量虽然不多，但它在大气温度变化范围内可以发生汽态、液态和固态三相转化，人们常见的云、雾、雨、雪等天气现象，都是水汽相变的表现。 此外，水汽还善于吸收和放射长波辐射，显著影响大气和地表的温度。,水汽,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,水汽的来源和去向,固体杂质,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,悬浮在大气中的固体杂质主要有烟粒、尘埃、盐粒等，它们的半径一般为10-210-8cm，于低层大气中。烟粒主要来源于生产、生活方面的燃烧；尘埃主要来自经地表松散微粒，火山灰、流星燃烧的灰烬；盐粒则主要是由海洋波浪飞溅进入大气的水滴被蒸发后形成的，冬季多于夏季，白天多于夜晚，愈近地面愈多。 固体杂质是大气中水汽凝结的必要条件；能吸收部分太阳辐射，又可阻挡地面长波辐射，对大气和地表温度有一定影响。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，人类社会每年排放的二氧化碳总量在过去三十年里增加了一倍，再加上大量砍伐森林，大气中二氧化碳的浓度在过去三十年里增长了12。 2、氯氟烃是一种人工合成的化合物，主要用于制冷剂、火箭推进剂等，到了80年代中期为止，全球氯氟烃的年消费量已达到100万吨。 3、由于煤、石油等矿物燃料的使用越来越多，排入空气中的硫、氮等氧化物不断增加。,大气各成分的作用,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气质量,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1 大气上界 大气按其物理性质来说是不均匀的，特别是在铅直方向变化急剧。 当压力接近于零的高度为大气顶层，但这种高度不可能出现。因为在很高的高度渐渐到达星际空间，不存在完全没有空气分子的地方。,大气质量,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气质量 大气高度虽然不易确定，大气质量却可以从理论上求得。假定大气是均质的，则大气高度约为8000m，整个大气柱的质量为,大气压力,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气压：从观测高度到大气上界单位面积上（1cm2）铅直空气柱的重量为大气压。国际单位帕斯卡（pa）,气象学中用百帕（hpa）,由于地表的非均一性，在同一水平面实际气压的分布并不均匀。 地面的气压值在9801040hPa之间变动，平均为1013hPa。气压的垂直分布：取决于所在水平面上的大气质量，h增加，质量减少，所以随高度升高而减少 .,大气压力,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气压日变化：一昼夜有两个最高值（910时，2122时）和两个最低值（34时，1516时）。赤道气压年变化不大，高纬较大；大陆冬季气压高，夏季最低，海洋相反。 2 气压的垂直分布所以气压随高度升高而降低。,大气压力,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气压随高度的实际变化与气温和气压条件有关。,气压相同条件下，气柱温度愈高，单位气压高度差 愈大，气压垂直梯度愈小；在相同气温下，气压愈高单 位气压高度差愈大，气压垂直梯度愈大。,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气的垂直分层的划分依据： 大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，将大气层分为对流层、平流层、高层大气。,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1、对流层的厚度及特征A）厚度：厚度最簿，在高纬地区平均：89km ,中纬：1012km,低纬1718km，夏季大于冬季。 B）特征： 温度随高度的升高而降低；热量来自于地面的长波辐射，平均气温递减率0.65/100m； 具有强烈的对流运动；因为地面受热不均。 天气现象复杂多变；几乎所有的水汽、云、雨、雷、电等现象都发生在此层。,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,2、平流层的特征（1）气温随高度升高的分布 下层：其上界离地面约3540km，为同温层 上层：其上界离地面约5060km，为逆温层，因为平流层上层含有大量的臭氧，臭能大量地吸收太阳紫处线而增温； （2）气流以水平运动为主，逆温的存在，对流不易产生。 （3）水汽、尘埃含量少，天气晴朗，能见度好。,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,中间层的特征高度：平流层顶至85km处。 （1）温度随高度的升高而迅速下降。因为臭氧的含量下降。 （2）空气以垂直运动为主。但由于空气稀薄，所出现的天气现象已不如对流层复杂。 （3）在80km处白天出现一个电离层。,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,暖层：中间层至800km处 特征： （1） 空气质量小，空气稀薄，空气密度小至声音都难于传播。 （2） 温度随高度升高而升高。所有小波长太阳紫外辐射都被暖层吸收，顶层1000度。 （3） 空气处于高度电离状态。 （4） 能反射无线电波 （5） 出现极光现象。,大气分层,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,散逸层在暖层顶之上，大气十分稀薄，受地球引力场约束微弱，高速运动的空气质点就能散逸到星际空间。 根据宇宙火箭探测资料，地球大气层之外，还有一层极其稀薄的电离气体，称为地冕。这可能就是地球大气层向宇宙空间的过渡区域。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,地球气候系统的能源主要是太阳辐射，它从根本决定地球、 大气的热状况，从而支配其他的能量传输过程。地球气候系统内部也进行着辐射能量交换。因此，需要研究太阳、地球及大气的辐射能量交换和其他地气系统的辐射平衡。,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,太阳辐射短波辐射地面辐射长波辐射,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,太阳辐射光谱太阳辐射中辐射按波长的分布，称为太阳辐射光谱。 波长过短或过长所负荷辐射能量都很少； 大气上界太阳辐射光谱在0.15um范围； 太阳辐射中99%的能量在0.154um的范围。 太阳辐射能主要分布在可见光区和红外光区。,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,经大气削弱后到达地面的太阳辐射有两部分： 一是直接辐射；二是经大气散射后到达地面的部分，称为散射辐射。二者之和就是太阳辐射总量，称为总辐射。 到达地面的总辐射一部分被地面吸收转变成热能，一部分被反射。反射部分占辐射量的百分比，称为反射率。,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,不同性质地面对太阳的反射率,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,散射辐射影响因素：A）太阳高度角大，入射辐射量多，散射辐也相应地增强； B）透明度差，参与散射作用的质点多，散射辐射也强； C）云量大，散射辐射大。D）太阳光经散射后到达地面的部分。,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,不,太阳辐射,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,为何天空呈蔚蓝色？主要是空气分子对波长青色、蓝色光进行散射。 为何日出、日落时，太阳呈红色？ 太阳高度角不同，太阳光通过大气的厚度也不同，日光通过的大气质量数最大，尤其是低层大气的水滴、灰尘等大质点多，红光、橙光散射增强，导致出现红色“霞光” 。,大气能量及其保温效应,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气本身对太阳辐射直接吸收很少，而水、陆植被等下垫面却能吸收太阳辐射。大气获得能量具体结构为：1 对太阳辐射直接吸收（臭氧、水汽和液态水）,大气能量及其保温效应,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,2 对地面辐射的吸收 地表吸收了到达大气上界太阳辐射能的50，变成热能，以大于3 m的长波向外辐射，7595被大气吸收。3 潜热输送 海面和陆面的水分蒸发使地面热量得以输送到大气层中。一方面水汽凝结，放出潜热；另一方面雨降到地面被蒸发，这个过程交替进行。全球表面年平均潜热输送占辐射平衡的84，地气间能量交换是通过潜热输送完成的。,大气能量及其保温效应,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,4 感热输送 大气获得热能后向外辐射，称为大气辐射。一部分外逸到宇宙空间，一部分向下投向地面，即为大气逆辐射。 大气逆辐射的存在使地面实际损失略少于长波辐射放出的能量，地面得以保持一定的温暖程度（温室效应）据计算，如果没有大气，地面平均温度将是18oC，而不是现在的15oC。,地气系统的辐射平衡,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,不,地气系统的辐射平衡,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,不,地气系统的辐射平衡,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,在一日内白天收入的太阳辐射超过支出的长波辐射，辐射平衡为正值，夜间为负值。正转负和负转正的时刻分别在日没前与日出后1小时。北半球夏季辐射平衡因太阳辐射增多而加大；冬季则相反，甚至出现负值。纬度愈高，辐射平衡保持正值的月份愈少。,地气系统的辐射平衡,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,不,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气温是大气热力状况（即空气冷热程度）的数量度量。气象观测和记录的气温，是指离地面一定高度上（我国规定离地面1.5m高），放在百叶窗箱里的温度计测得的空气温度。,气温变化和分布特征,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 1、大气的成分2、大气的结构3、大气的热能4、气温二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,具有周期性的变化具有水平等温分布的特点：同一纬度范围内温度相同具有垂直不等温分布特点：气温随纬度的增加而递减,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,湿度的概念和表示方法,大气从海洋、湖泊、河流以及潮湿土壤的蒸发或植物的蒸腾作用中获得水分。水分进入大气后，通过分子扩散和气流的的传递而散布于大气中，使之具有不同的潮湿度。常用多个湿度参量表示水气含量。 1 水汽压和饱和水汽压 大气压力是大气中各中气体压力的总和。大气中水汽所产生的那部分压力叫水汽压（e）地面的水汽压随纬度的升高而减小。赤道平均26hPa，350N约为13hPa，650N约为4hPa。极地附近约为2hPa。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,湿度的概念和表示方法,水汽压随高度的变化而变化 水汽压随高度变化经验公式: ez=e010 bz 式中，ez为高度z（m）的水汽压；e0为地面的水汽压；b为水汽压随高度变化的常数。 温度一定时，单位体积空气容纳的水汽量有一定的限度，呈饱和状态，称为饱和水汽压（E），饱和水汽压随温度升高而增大。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,湿度的概念和表示方法,不同温度条件下水面上的饱和水汽压/hPa,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,湿度的概念和表示方法,2 绝对湿度和相对湿度 单位容积空气所含的水气质量通常以g/cm3表示，称为绝对湿度（a）或水汽密度。绝对湿度不能直接测定，但可间接算出。它与水汽压有关系： a289e/T (g /m3) 式中，e为水汽压（mm）；T为绝对温度。 大气的实际水汽压e与同温度饱和水汽压E之比，称为相对湿度（f），用百分数表示。 fe /T100 由于E随温度而变，所以相对湿度取决于e和T，其中T往往起主导作用。当e一定时，温度降低则相对湿度增大。夜间多云、雾、霜、露，天气转冷时容易产生云等都是相对湿度增大的结果.,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,湿度的概念和表示方法,3 露点温度 一定质量的湿空气，若气压保持不变，而令其冷却，则饱和水汽压E随温度降低而减小。当 Ee时，空气达到饱和。湿空气等压降温达到饱和时的温度就是露点温度Td，简称露点。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,湿度的变化与分布,相对湿度能够直接反映空气距饱和的程度，在气候资料分析中应用广泛。 相对湿度日变化通常与气温日变化相反。 相对湿度分布随距海远近与纬度高低而有不同。例如，我国东南沿海相对湿度年平均为80，内蒙古西部只有40。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,蒸发及其影响因素,蒸发面上出现蒸发还是凝结取决于实际水汽压于饱和水汽压的关系。当eE ，出现蒸发；eE，则出现凝结。 1 影响蒸发的因素 其影响因素主要包括蒸发面的温度、性质、性状、空气湿度、风等。 2 蒸发量 实际工作中，一般以水层厚度（mm）表示蒸发速度，称为蒸发量。蒸发量的变化与气温变化一致，一日内，午后蒸发量最大；日出前蒸发量最小。一年内，夏季蒸发量大，冬季小。蒸发量的空间变化受气温、海陆分布、降水量等因素的影响。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,蒸发及其影响因素,北半球大陆各纬度平均蒸发量,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,凝结和凝结条件,凝结是发生在f100（eE）过饱和情况下的与蒸发相反的过程。凝结现象在地面和大气中都能发生。 大气中的水汽发生凝结，需具备一定的条件，既要使水汽达到饱和或过饱和，还需有凝结核。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,地表面的凝结现象,1露与霜 日没后，地面及近地面层空气冷却，温度降低。当气温降到露点下时，水汽即凝附于地面或地面物体上。如温度在00C以上，水汽凝结为液态，称为露； 温度在00C以下，水汽凝结为固态，称为霜。霜常见于冬季，露见于其他季节，以夏季为最多。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,地表面的凝结现象,2 雾淞和雨淞 雾淞是一种白色固体凝结物，由过冷雾滴附着于地面物体或树枝迅速冻结而成。多出现于寒冷而湿度高的天气条件下。 雨淞是形成在地面或地物的迎风面上的，透明的或毛玻璃状的紧密冰层，俗称“冰棱”。多半在温度为 0 60C时，由过冷却雨、毛毛雨接触物体表面形成；或是经过长期严寒后，雨滴降落在物体表面冻结而成。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,地表面的凝结现象,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,雾,雾是漂浮在近地面层的乳白色微小水滴或冰晶。根据不同成因，雾可分为辐射雾、平流雾、蒸汽雾、上坡雾。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,辐射雾,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,辐射雾,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,辐射雾：江城武汉,平流雾,平流雾：山东蓬莱,平流雾：山东烟台,平流雾,蒸汽雾,蒸汽雾,蒸气雾：江苏淮安里运河,城市之雾2,城市之雾,上坡雾,上坡雾,山地之雾,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,云,云是高空水气凝结现象。空气对流、锋面抬升、地形抬升等作用使空气上升到凝结高度，就会形成云。云有各式各样的外貌特征。 根据云的形状、云底高度及形成云的上升运动的特点可将云分为以下几类。,宠辱不惊，看庭前花开花落去留无意，望天空云卷云舒,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,云的分类,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,云的分类,1、积状云 包括淡积云、浓积云和积雨云出现时常呈孤立分散状态，是由于空气对流上升，体积膨胀绝热冷却，使水汽发生凝结而形成的。,太湖日出,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,云的分类,2 层状云 。层状云是均匀幕状云层，通常具有较大水平范围。覆盖数千甚至上万平方千米的地区。层状云是由空气斜上升运动形成的。,黄山日落,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,云的分类,3 波状云 表面呈现波状起伏或鱼鳞状的云层，包括卷积云、高积云、层积云和层云。通常因空气密度不同、运动速度不同等的两个气层界面上产生波动而形成的。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的形成,从云层中降落到地面的液态水或固态水，称为降水。降水是云中水滴或冰晶增大的结果。从雨滴到形成降水需具备两个基本条件： 一是雨滴下降速度超过气流上升速度； 二是雨滴从云中降落到地面前不被完全蒸发。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的形成,降水的形成，必须经历云滴增大为雨滴、雪花及其他降水物的过程。云滴增长主要有两个过程：1 云滴的凝结（凝华）增长 在云的发展阶段，云体上升绝热冷却，或不断有水汽输入，使云滴周围的实际水汽压大于其饱和水汽压云滴就会因水汽凝结或凝华而逐渐增大。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的形成,云滴的冲并增长云滴大小不同，相应具有不同的运动速度。云滴下降时，个体大的云滴落得快，个体小的慢，于是大云滴“追上”小云滴，碰撞合并成为更大云滴。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的类型,1 对流雨 暖季空气湿度较大，近地面气层强烈受热，引起对流而形成的降水称为对流雨。赤道全年以对流雨为主。我国西南夏季多对流雨。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的类型,2 地形雨 暖湿空气前进途中遇到较高山地阻挡被迫抬升，在达到凝结高度时便产生降水。山的迎风坡常成为多雨中心；背风坡因水汽早已凝结降落，且下沉增温，降水很少，形成雨影区。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的类型,3 锋面雨 两种物理性质不同的气团相遇，暖湿空气沿交界面上升，绝热冷却，达到凝结高度便产生云雨。温带地区锋面雨占主要地位。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的类型,4.台风雨 台风是产生在热带海洋上的一种空气漩涡。台风中有大量暖空气上升，可产生强度极大的降水。,世界台风分布区,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的类型,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的类型,人工降水：借助催化剂，改变云滴的性质、大小和分布状况。基本方法：冷云催化：人工增加冰晶，产生冰晶效应。 干冰（降温自生冰晶）； 人工冰核（碘化银、氯化汞等）；暖云催化：提供大水滴，促进凝结、碰并增长。方法：氯化钠、氯化钾等吸湿性物质.,人工增雨,火箭,高炮,碘化银增雨,宁夏20030406,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水的时间变化,1 降水强度 单位时间内的降水量，称为降水强度。气象部门为确定一定时间内降水的数量特征，并用以预报未来降水数量变化趋势，将降水强度划分为若干等级：,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水量的地理分布,降水量空间分布受纬度、海陆位置、大气环流、天气系统、地形等多种因素制约，降水的分布存在纬度带状分布的特点。全球可划分四个降水带：1 赤道多雨带 赤道及其两侧是全球降水量最多的地带。年降水量至少1500mm，一般为20003000mm 2 南北纬150300少雨带 这一纬度带受副热带高压控制，以下沉气流为主。是全球降水稀少带。大陆西岸和内部一般不足500mm，不少地方只有100300mm。,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 1、大气湿度 2、蒸发和凝结 3、水汽的凝结现象 4、大气降水三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,降水量的地理分布,3 中纬多雨带 年降水量一般为500100mm。 4高纬少雨带 本带因纬度高，全年气温低，蒸发微弱，大气中所含水汽量较少，故一般不超过300mm。,北半球,南半球,赤道,0,30,60,30,60,北,南,赤 道 多 雨 带,温 带 多 雨 带,极 地 少 雨 带,副热带少雨带,副热带少雨带,温 带 多 雨 带,极 地 少 雨 带,世界降雨分布特点,世界年平均降水量分布,想一想,为什么副热带少雨带大陆东部降水较多？,练习:新疆西北部有半干旱区分布原因受来自大西洋和北冰洋湿润气流影响；黑龙江西北也有湿润区，原因是纬度高、地势高，蒸发弱。,干湿地区,划分依据：降水量与蒸发量的对比关系,四类干湿地区,降水量蒸发量,降水量蒸发量,干湿地区三条分界线,800等降水量线,400等降水量线,200等降水量线,湿润地区,半湿润区,半干旱区,干旱地区,800,200,400,湿润地区,半湿润区,半干旱区,干旱地区,干湿地区,干湿状况,分布地区,植被,湿润地区,半湿润 地区,半干旱 地区,干旱地区,年降水量800mm降水量蒸发量,年降水量400mm降水量蒸发量,年降水量400mm降水量蒸发量,年降水量200mm降水量蒸发量,秦岭淮河以南地区东北三省东部和青藏高原东南边缘,森林,东北平原、华北平原、黄土高原南部和青藏高原东南部,内蒙古高原、黄土高原和青藏高原大部分,新疆、内蒙古高原西部和青藏高原西北部,森林草原,草原,荒漠,天气系统,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,大气中引起天气变化的各种尺度的运动系统。一般多指温压场和风场中的大气长波、气旋、反气旋、锋面、台风、龙卷风等。根据水平尺度和生命史，天气系统可分为：,气团和锋,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,1 气团 指在大区域内水平方向上温度、湿度、铅直稳定度等物理属性较均匀的大块空气团。数千米到数十万米，垂直范围由数千米到十余千米。 气团按其热力性质可分为冷气团和暖气团。根据气团温度与所经下垫面的温度对比定义。气团向比它暖的下垫面移动，称为冷气团向比它冷的下垫面移动，称为暖气团。,气团和锋,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,气团和锋,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,2 锋及其分类 温度或 密度差异很大的两个气团相遇形成的狭窄过渡区域，称为锋。,气团和锋,第四章大气圈与气候系统一、大气组成和热能 二、大气水分和降水 三、大气运动和天气系统 四、气候的形成 五、气候变化,由于锋附近的辐合气流及冷暖空气的相对运动，使锋面上的暖空气不断上升，锋面上多云雨天气。,气团和锋,第四章大气圈与气