第三章大气环境保护第一节大气层结构与气象要素-大气层结构分层影响大气污染的气象因素(课件）《环境教学基础》教学同步（化学工业出版社）

第3章大气环境保护 第一节大气层结构与气象要素 第一页，共72页。 大气层结构分层 大气分层(★) · 原因：地球自转以及不同高度大气对太阳辐射吸收程 度的差异，使得大气在水平方向比较均匀，在垂直方 向呈明显的层状分布。 · 垂(铅)直分层依据 一依据：大气在垂直方向的物理性质。 如：热力性质(温度); 大气化学成分； 大气电磁特性； 大气压力结构等。 第二页，共72页。 热力结构(★) 对流层、平流层、中间层、热层 化学成分 匀和层(或均质层)、非匀和层(或 非均质层) 电磁特性 中性层、电离层和磁层 压力结构 500Km以下气压层、 500Km到2000-3000Km为外大气层 (逸散层) 具体分层如下： 第三页，共72页。 2000 1000 800 600 400 200 100 80 60 40 20 0l T/K 图4.1第四克年外层图 高度/km >0,气温随高度升高而降低(下热上冷) <0,气温随高度升高而升高(下冷卫烈),这种气层称为进温层 =0,气温随高度不变，这种气层称为等温层 按大气热力结构分层(即根据大气垂直减温率的正负变化)可分 为对流层、平流层、中间层和热层。 按热力结构分层 大气垂直减温率(即气温垂直递减率),即在垂直方向上每变化100米高度， 温度变化值。并以温度随高度的升高而降低为正值 第五页，共72页。 因素 热源 冷源 低层大气 以太阳辐射加 热地面后引起的对 流、湍流交换以及 地面的红外辐射为 主 地面 大气辐射 中、高层大气 以辐射平衡作 用为主，主要成分 氮气N,吸收辐射很 少 。但O₂ , O和O₃对 太阳辐射的吸收加 热 O₂,O和O₃ 对太阳辐射的吸 收加热 O₃ 、CO₂和 水汽的红外辐射 大气垂直温度分布由热量平衡关系决定，对不同高度大气， 影响温度的主要因子不同。 第六页，共72页 1、对流层(troposphere) ◆地面以上大气的最底层称为对流层； ◆对流层顶的气压约为200hPa; ◆对流层顶的高度定义在气象观测中规定当温度递减率减小到 2K/km 或更小时的最低温度，即对流层顶，在赤道附近约为17-1 8 公里，中 纬度平均为10-12 公里；高纬度为8-9公里； (?) ◆对流层(12km) 对整个大气圈(500km) 而言只是很浅薄的一层， 但它集中了大气质量的80%左右和几乎全部水汽；(?) ◆云和降水、主要天气现象和过程如寒潮、台风、雷雨、闪电都 发生在这一层。 第七页，共72页。 图 4 . 2 1 9 5 6 年 1 月 1 日北半球纬向平均温度分布的经向剖面图(Defant 和 Taba, 转引自[8]) 2.2 第八页，共72页 -80 · —70— —60— —50— 40- —30— —20— -10 0 —10— 20- 10° 0° 中结对流层 PJ- 极锋 极地对流层度 20 16 12 8 4 Jo 800 1000 90°N 60 -50 100 -65 200 300 400 600 热带对流层顶 40 30 10 50° 30° 20° 高 度 / k m 气 压 / h P a 60° —20— SJ= 40° 80° 70° 50 流 星 买豆支 Ω 19 20 39 温 度 宇 宙 火 箭 4.0 S⁰ 60 ( o C ) 高 度 ( Km ) 50 平 流 层 对 流 层 高 层 大 气 只有百 三 品 五 主 告 卫 星 木及 光 第九页，共72页。 e -10 分 io -70 12 · 对流层的特点 一 气温随高度升高而降低(★) 平均气温递减率r=0.65℃/100m; 大气主要通过吸收地面的长波辐射和通过对流、湍流等方式从 地面吸收热量升温，因而越接近地面的大气得到的热量越多，故对流层气温随高度升高而降低。 一有强烈的垂直混合(★) 低层空气由于从地面得到热量使之受热上升，高层冷空气下沉，从而造成对流层内存在 强烈的垂直混合作用。热带地面温度高，对流层顶高度高，顶部温度低；极地地面温度低， 对流层顶高度低，顶部温度高。 一气象要素水平分布不均匀(★) 主要由各地纬度和地表性质差异造成，地面上空空气在水平方向上具有不同的物 理属性，如压、温、湿等分布不均匀，从而产生各种天气现象，如寒潮、台风、雷雨、 闪电等。 第十页，共72页。 举例 7月到8月，新疆的融雪型洪水产 生。 一般受高压控制，近地面温度 攀升，日最高气温在37℃以上， 再加上高山积雪较多等条件，新疆 南部昆仑山北部发生融雪型洪水的 可能性就更大了。 第十一页，共72页， 2、