《大气概貌》PPT课件

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1、Ch1大气概貌1.1地球的起源及大气的演化1.2现代大气的组成1.3物理量的垂直分布1.4主要气象要素1.5空气状态方程TheOriginoftheEarthanditsAtmosphereEarthwasformedabout4.5BillionyearsagoFormedthroughcondensationandaccretionofgasesandothermaterialinthecosmosEarlyEarthwashot-about100oCforthefirst0.5BY，andpossiblynoatmosphereinashorttimeafte

2、ritwasformedPresentmassofmodernatmospheregeneratedwithinthefirstquarter(first1.25BY)ofEarth'sevolution.CrabNebula.PalomarObservatory,http://chandra.harvard.edu/photo/TheThreeAtmospheresofEarthFirstatmosphere:ComposedofgasesfromthegeneratingnebulaprincipallyH2,HeSecondatmosphere:Firstat

3、mosphereminusgases'boiledaway'tospaceplusgasesemittedfromvolcanoesplusgasesarrivingfromcometsetc.Modernatmosphere:ResultingfromtheeffectsoflifeandtheadditionofoxygenSettingtheCompositionofthe2ndAtmosphere-VolcanoesGaseswereexpelledfromtheinterior(sameastoday)CO2(~10%)COSO2H2S(afewperce

4、nt)Cl2N2(afewpercent)H2O(~85%)H2NH3CH4Nooxygen!1.1地球大气的演化地球形成初期的原始大气是以宇宙中最丰富的轻物质H2，He为主。火山喷发形成次生大气，主要由水汽、CO2、氮和硫或硫化物。没有氧气。大量水汽造成长时间降雨，持续了几千年（推测），形成原始海洋，生命就在原始海洋的汤液中形成。1、原始大气后来原始大气逐渐逃逸。估计在45亿年前或晚些时候，地球上无大气。2、次生大气生命的光合作用使大气圈中出现了氧气。3、氧化大气从火山喷发出来的氮，由于其化学惰性及其在水中的低溶解度，大部分仍留在大气中，成为现代大气中的主要气体成

5、分；大气中的氩，是地球固体部分放射性物质40K衰变时的副产品。1.2现代大气组成地球大气是由多种气体以及漂浮于其中的固态、液态等颗粒物质(大气气溶胶)组成的。这里主要关注100km以下的均匀混合层，特别是对流层内空气的成分一、低层大气组成1、按平均停留时间来分，即该种成分的所有分子更新一次所需要的时间，亦即“平均寿命”，分为：准定常成分：平均寿命大于1000年。主要包括N2、O2、惰性气体可变成分：平均寿命为几年到十几年。例如，CO2、O3、CH4等短寿命成分：平均寿命短于1年。例如，碳、硫、氮的化合物2、按浓度（单位为体积混合比）来分，分为：主要气体：浓度≥300

6、ppmv，包括N2、O2、Ar、CO2微量气体：1ppmv—20ppmv，如CH4等痕量气体：＜1ppmv，重要的有O3、H2、氮氧化物、硫化物等大气的组成饼图1）干洁大气：不含水汽和悬浮颗粒物的大气称为干洁大气二、有关概念及其它特征2）相变特征：在地球大气温、压条件下，水汽是唯一能发生相变的气体成分记1.3气压、密度、温度的垂直分布其中，H为标高，大约为7-8km，密度随高度分布也服从随指数减小规律。Verticalprofilesofpressure,densityandmeanfreepath温度的垂直结构按温度随高度的变化分为对流层、平流层、中层、热层、外层

7、1、对流层（12km以下）在赤道地区对流层顶的高度约18千米，中纬度地区约12千米，极地地区约8千米。夏季的对流层厚度大于冬季。以南京为例，夏季的对流层厚度达17公里，而冬季只有11公里，冬夏厚度之差达6公里之多。特点：1)温度随高度的增加而降低，气温递减率平均为Γ=6.5℃/km定义气温递减率Γ：每升高单位高度气温降低的度数。2)对流层中的垂直运动显著。3)集中了80%的大气质量和几乎全部水汽4)云雾降水均发生在此层5)受地表影响最强烈，空气属性的水平分布很不均匀2、平流层（12km~50km)1)25km以下温度递减率接近零，25km以上温度随高度明显增加2