大气环境1

2.3大气环境大气的组成干洁空气99%：N2、O2微量气体：CO2、O3水汽——水循环的重要环节和水体存在形式固体杂质——凝结核，成云致雨的必要条件1、地球大气共分哪几层?依据什么？2、随高度的上升，对流层和平流层的气温分别是怎样变化的?3、为什么说，对流层与人类的关系最为密切？4、为什么平流层适合于飞机飞行？0-50-10050100温度（°C）020406080100120140高度(千米）对流层平流层高层大气集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质不同纬度，对流层高度不一样。这是因为：低纬地区，地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的高度高；而高纬地区，地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的高度低；中纬地区则适中。因臭氧吸收大量太阳紫外线而增温大气垂直分层示意图大气的垂直分层热量来自地面，气温垂直递减率为0．6°C／100米对流层：1、气温随高度的增加而递减。2、对流运动显著。3、天气现象复杂多变。1、温度随高度升高而上升（气温垂直分布，臭氧吸收大量太阳紫外线而增温）；2、气流以平流运动为主，适合飞机飞行。无线电通信电离层能反射无线电波，对无线电通讯有重要作用电离层大气的垂直分布2、大气层的基本特征：1、分层依据：温度、密度和大气运动状况垂直变化大气分层对流层平流层空气运动天气现象与人类的关系规律原因气温垂直变化随高度增加而递减随高度增加递增地面是大气直接热源臭氧吸收太阳紫外线增温对流运动显著平流运动为主，大气稳定复杂多变天气晴朗与人类关系最密切人类免受紫外线伤害；利于高空飞行。练：按气温垂直分布规律，下图中有永久性冰雪的山峰是B一、对流层大气的受热过程1.地球上的能量源泉是什么？2.读上图回答：图中A、B、C分别表示什么？各波段能量分别占太阳辐射能量的多少？各类光的波长范围大约是多少？可见光按波长由长到短：红橙黄绿青蓝紫七色光ABC紫外线（7﹪）：0.15—0.4微米可见光（50%）：0.4----0.76微米红外线（43﹪）：0.76---4微米看图：假如到达大气上界的太阳辐射定为百分之百，而实际上最后到达地球表面的太阳辐射却只有百分之四十七，你知道这是什么原因造成的吗？到达地面的太阳辐射示意地面吸收47%大气上界一、对流层大气的受热过程•大气对太阳辐射的削弱作用吸收反射散射地面高层大气平流层对流层臭氧层大量吸收紫外线二氧化碳、水汽吸收红外线（选择性吸收）思考：1、从臭氧、二氧化碳和水汽的吸收作用，可知大气吸收具有什么特性？2、大气直接吸收的太阳辐射能量是多还是少？（很少；因为大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收得很少，大部分可见光能够透过大气到地面）大气的哪些成分会吸收太阳辐射的哪些波段？氧原子吸收紫外线（0.175）（一）大气对太阳辐射的削弱作用1、吸收作用2、反射作用大气中的云层和较大颗粒的尘埃，能将太阳辐射反射回宇宙空间。云层越厚，云量越多，反射越强。（一）大气对太阳辐射的削弱作用拓展：①阴天，白天气温一般不高②世界上最高气温不在赤道，而在20°N~30°N的沙漠地区3、散射作用当太阳辐射遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射中的一部分便以这些质点为中心向四面八方散射开来。散射具有一定的选择性，一般是散射波长小于自身直径的光。因此，波长越短，越容易被散射。为什么晴朗的天空呈现蔚蓝色？空气分子或微小尘埃思考问题（一）大气对太阳辐射的削弱作用为什么多雾的天空呈现灰白色？为什么阳光未直接进教室，教室却明亮？太阳辐射总体波长范围：0.15-4微米紫外光可见光红外光占太阳辐射能的比例7%50%43%波长（微米）小于0.1750.175-0.400.40-0.76大于0.76经过大气层时发生的情况几乎完全被上层大气吸收绝大部分被臭氧层吸收波长较短的蓝色光等为大气分子所散射,水汽、云和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，绝大部分可见光能够直接到达地面对流层大气中的二氧化碳、水汽、云和浮云，可直接吸收相当数量的红外光大气对太阳辐射的削弱作用作用形式参与作用的大气成分波长范围作用特点吸收反射散射氧原子（高层大气）臭氧（平流层）水汽、二氧化碳（对流层）＜0.175紫外线红外线吸收强烈，有选择性，大部分可见光可穿透云层、大尘埃各种波长同样被反射无选择性，反射光呈白色空气分子、微小尘埃蓝色光最易被散射改变太阳辐射方向，有选择性＞0.175紫外线大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用太阳辐射100%地面吸收47%大气大气上界大气吸收19%太阳常数8.24J/cm2•min大气和地面散射34%一、对流层大气的受热过程•大气对太阳辐射的削弱作用•大气对地面的保温作用（二）地面辐射和大气辐射（大气的保温作用）1、地面辐射：地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同时又持续向外（主要是大气层）释放辐射能量2、大气辐射：大气吸收地面辐射增温的同时，向外辐射的能量3、大气逆辐射：射向地面的大气辐射说明：温度和波长成反比（λmT=b维恩位移定律）。地面和大气的温度远远低于太阳，因此，地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的波长也要比太阳辐射长得多。太阳辐射——短波辐射地面辐射、大气辐射、大气逆辐射——长波辐射天空中有云，或湿度比较大时，大气逆辐射就会增强大气上界地面地面增温射向宇宙空间大气吸收“太阳暖大地”“大气还大地”“大地暖大气”太阳辐射大气削弱地面吸收大气辐射大气逆辐射射向宇宙空间是对流层大气增温的直接能量来源大气的保温作用对流层大气的受热过程大气对太阳辐射的削弱作用大气的保温效应太阳辐射大气吸收作用反射作用散射作用削弱作用地面大气逆辐射地面辐射宇宙空间保温效应直接热源直接热源小结：大气的热力作用大气的热力作用对地球生态系统的重要性：1、大气的热力作用，减少了气温日较差2、大气的保温效应，形成了适宜生命的温度条件思考：仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温度的昼夜变化不像月球那样明显？月球夜间由于没有大气的保温效应，月球表面辐射强烈，月面温度骤降，气温很低白天，由于没有大气对太阳辐射的削弱作用，月面温度升得很高，气温很高明月夜嫦娥会穿得这么轻盈飘逸吗？根据所学知识解释自然现象：1、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？2、为什么白天多云，气温比晴天低；夜间多云，气温又比晴天高？3、为什么晴朗的正午天空呈蓝色，早晚太阳呈红色？4、为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？（散射作用）（反射作用、保温作用）（正午太阳高度大，穿过路程短，仅蓝光被散射掉，因而天空呈蓝色；早晚阳光斜射，穿过路程长，短波各色光皆被散射，剩下红光投射地面，阳光红似火，地平线附近的天空呈红色霞光）（赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多，大气的反射作用强）5、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？6、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？7、某地昨天为晴朗的天气，今天为多云的天气，仅从大气的热力作用分析，哪一个气温日较差小？为什么？（因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻）（人造烟幕能增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻）（今天；多云天气，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，气温不会太高，夜晚，大气逆辐射作用强，气温不会太低）大气的热力作用与自然现象红灯停，绿灯行日出前天已亮，日落后天不黑朝霞和晚霞、旭日和夕阳为橘红色晴朗天空蔚蓝色，阴沉天空灰白色朵朵白云天上飘夏季多云的白天气温不太高冬天阴沉的黑夜不太冷（散射作用）（散射作用）（散射作用）（散射作用）（反射作用）（反射作用）（保温作用）（一）大气对太阳辐射的削弱作用类型特点举例图示具有选择性具有选择性无选择性水汽、二氧化碳、云、浮层主要吸收红外线；臭氧、氧原子主要吸收紫外线波长较短的蓝、紫光易散射：晴天天空蓝色，朝霞和晚霞红色，红灯停。黎明、黄昏、树荫下，室内明亮，是因为大气的散射。云量多，云层厚，反射强。白天多云时气温较低。吸收散射反射1.不同纬度地面辐射有何不同？为什么？2.不同地面对地面辐射又有何影响？为什么？3.除了上述原因，哪个因素也会对地面辐射产生影响？请举例说明。反射的越多，地面得到的越少，地面辐射的越少，大气得到的就越少。（南极最冷，冰盖）气象因素等。白天多云较晴天气温较低。（三）影响地面辐射的主要因素纬度低——太阳高度大——经过的大气路程短—大气削弱少、且光热集中——地面获热多地球AB影响地面辐射最主要的因素：纬度L1L2纬度高——太阳高度小——经过的大气路程长——大气削弱多、且光热分散——地面获热少是不是同一纬度上的任何地区就不存在温度差异？思考问题下垫面：与大气下层直接接触的地球表面。下垫面的状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例不同。沙土对太阳辐射反射率达29—35%而耕地对太阳辐射的反射率只有14%所以，世界各地地面辐射的变化，并不完全与纬度变化一致2.下垫面因素2.3大气环境热力环流形成的原理ACBBAC′′′受热冷却冷却低低高低高高一、热力环流形成的原理空气的水平运动空气的垂直运动风一、热力环流形成的原理等压面：空间气压值相等各点组成的面．假设：地面受热均匀，则形成的等压面如下：等压面为一个个水平面1010百帕960百帕910百帕860百帕等压面越往高空气压值越低ABC高低低高高低EDF冷却冷却受热10001000990650640640等压面凸起的地方是高压区，等压面下凹的地方是低压区高低是同一水平高度进行比较的。在垂直方向上，越到高空，气压越低。在热力环流中，近地面气压与高空气压高低相反。注意气压降低地面受热不均时，等压面又会有怎样的改变?640990990太阳辐射冷热不均大气垂直运动水平气压差异热力环流（对流）（风）大气水平运动热力环流形成的原理大气运动的能量来源是什么？大气运动的根本原因是什么？大气运动按方向划分有哪些类型？大气水平运动的直接原因是什么？地表的冷热不均。太阳辐射水平运动和垂直运动同一水平面上存在气压差练习：图中气压状况是由热力作用引起，读图回答：地面高空CABDF等压线热冷1、判断AB处的冷热状况？2、补充ABCD处的环流？3、比较ABCDEF气压值的大小？A＞B＞D＞F＝E＞CE上升气流市区郊区郊区城市风下沉距离应用1热岛效应讨论：如有绿地、大气污染的企业、卫星城需要规划，我们在城市建设中应采取什么样对策？热冷冷应用2青岛的市民说，青岛一般白天感到空气潮湿，夜晚感到空气比较干爽。海陆风白天陆地升温快（相对为热源）海洋升温慢（相对为冷源）海风晚上又该怎么表示？画出近地面和高空的等压面应用3大话典故：诸葛亮火烧司马懿话说三国后期，农历六月的一天，晴空万里，暑热难耐，真乃火攻之良机，诸葛亮设计将司马懿父子围困在上方谷，遍山燃起大火……，正当大火冲天，一场大雨不期而至。……诸葛亮叹道：“谋事在人，成事在天，不可强也”。这场雨真的是天降？增温快（热源）增温快（热源）增温慢（冷源）山谷风谷风的形成晚上又该怎么表示？画出近地面和高空的等压面高低高低右图中，弧线为等压面，虚线表示水平面。读图回答：（１）A、B两点，气压较低的是＿＿＿点，气温较高的是＿＿＿点。请在图中画出大气的垂直运动和水平运动（２）C、D两点中，气压较高的是＿＿＿点。（3）图上A、B、C、D四点当中，气压由高到低排列，依次为＿＿＿＿＿。ＢＢＤABDCHADBC(二)大气的水平运动——风的形成1、认识影响风的三种力气压梯度力地转偏向力摩擦力水平气压梯度力：是形成风的直接原因。100810101006hpa高压低压结论：风向垂直于等压线，与水平气压梯度力一致。特征：垂直于等压线，由高压指向低压。影响：原动力，从根本上决定了风的方向和大小（气压梯度＝）。气压差距离梯度力10041000100210041002100010129961004ABC比较ABC三处风力的大小？气压梯度力（→）与地转偏向力（→）共同作用下形成的风（北半球）100810101006100410021000（hpa）水平气压梯度力水平地