内容正文:
第二章 地球上的大气
第一节 大气的组成和垂直分层
一、大气的组成
1.大气的组成及作用
组成成分
占大气体积
作用
干洁空气
氮气
78%
地球上生物体的基本元素
氧气
21%
人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
二氧化碳
很少
①绿色植物进行光合作用的基本原料;②吸收地面辐射的能力强,使气温升高
臭氧
很少
①能吸收太阳光中的紫外线,使大气增温;②减少到达地面的紫外线,对生物具有保护作用
水汽
很少,因时因地而异
水的相变,产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象,同时伴随着热量的吸收和释放,直接影响地面和大气的温度
杂质
作为凝结核,是成云致雨的必要条件
2.人类活动对大气的影响:人类活动排放的污染物进入大气,会影响大气的成分和含量,产生大气污染,对生态系统和人类生存造成不利影响。
二、大气的垂直分层
1.依据:大气在垂直方向上的温度、运动状况和密度。
2.各层特征比较
垂直分层
气温特点
大气运动状况
与人类关系
A对流层
随高度升高而递减,顶部气温降至-60℃
上部冷、下部热,有利于大气的对流运动
最为密切,天气现象复杂多变,人类生活在对流层的底部
B平流层
随高度升高而升高
上部热、下部冷,不易形成对流,以平流运动为主
适合航空飞行
C高层大气
随高度增加先降低后升高
有若干电离层,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用
(1)对流层
高度范围:低纬:17~18千米中纬:10~12千米高纬:8~9千米。
主要特点:气温随高度的增加而降低(每升高100米,气温大约降低0.6℃);空气对流运动显著;天气现象复杂多变。
特点成因:地面长波辐射是对流层大气的直接热源;该层大气上部冷、下部热;几乎全部的水汽、杂质和大气中的污染物集中在该层,对流运动易成云致雨。
与人类的关系:人类生活在对流层底部,与人类关系最密切。
(2) 平流层
高度范围:从对流层顶部至50~55千米高空。
主要特点:气温随高度升高而升高;以平流运动为主;天气晴朗,能见度好。
特点成因:该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线;该层大气上部热、下部冷,大气稳定;水汽、杂质含量很少,无云雨现象。
与人类的关系:人类生存环境的天然屏障,适合航空飞行。
(3) 高层大气
高度范围:从平流层顶部到3 000千米的高空。
主要特点:大气密度很小。
特点成因:距地面远,受到引力小。
与人类的关系:电离层能反射无线电波,对无线电通信有重要作用。
3.逆温及危害
(1)逆温现象:正常情况下,对流层的气温随高度增加而递减,且海拔每升高100 m,气温约下降0.6 ℃。但在一定条件下,对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象,或者气温随高度增加而降低的幅度小于垂直递减率,这种现象我们称之为“逆温”。如下图所示。
· 图1为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚,地面很快冷却,贴近地面的大气也随之降温。离地面越近,降温越多;离地面越远,降温越少,因而形成了自地面开始的逆温(图2)。
· 随着地面辐射冷却的加剧,逆温层逐渐向上扩展,黎明时达到最强(图3)。
· 日出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温层便逐渐自下而上消失(图4、5) 。
(2) 逆温的类型
类型
发生的条件和过程
出现的地区
辐射逆温
在晴朗无云或少云的夜晚,地面很快冷却,贴近地面的大气层也随之降温。离地面越近降温越快,离地面越远降温越慢,因而形成了自地面开始的逆温
中高纬度地区,黎明前最强
平流逆温
当暖空气运动到冷的地面上空时,暖空气与冷地面之间不断进行热量交换,暖空气下层受冷地面影响大气温降低较快,上层降温较慢,从而形成逆温
中纬度沿海地区
锋面逆温
锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带,暖气团位于锋面上部,冷气团在下部,会形成逆温
冷暖气团之间的过渡带
地形逆温
由于山坡散热快,山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底,谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升,从而出现温度的倒置现象,即地形逆温
山地、盆地和谷地
(3)影响
有利影响
逆温的出现阻碍空气对流,可以抑制沙尘暴的发生
逆温出现在高空,有利于飞机的飞行
逆温可当成一种气候资源加以利用。例如,伊犁河谷逆温出现在10月至次年3月,有效地提高了冬季谷地的温度,果树越冬可以免受冻害等
不利影响
对环境
逆温时,大气比较稳定,加重大气污染
对天气
容易产生大雾等不利天气
对交通
能见度降低,地面湿滑
第2节 大气受热过程和大气运动
一、大气的受热过程
1.两个热源
(1)地球大气最重要的能量来源:太阳辐射。
(2)近地面大气主要的、直接的热源:地面长波辐射。
2.两个过程
(1)地面增温过程: