(大气科学基础)第一章--大气概述课件.ppt

1、(大气科学基础)第一章 大气概述1 大气的起源与组成大气的起源与组成(1)大气的起源 地球的圈层：地球的圈层：外部大气圈、水圈、生物圈 内部地壳、地幔、地核 大气圈的作用：大气圈的作用：保护作用；使水循环；雕塑地表形态；对生物界和人类影响更为深刻2 大气起源大气起源4.5 billion years ago:hydrogen and helium primary atmosphere was lost to space H2,Hesecondary atmosphere:gases released by volcanic eruptions-outgassing-WV,CO2,and oth

2、er gases from the earth interior CH4,H2,H2O,H,NH3,H2S-N2,H2O,CO2,O2Ultimately,photosynthesis reduced carbon dioxide and added oxygen to the atmosphere N2,O23（2）大气组成成分干洁空气组成成分（体积百分比）干洁空气组成成分（体积百分比）4从地面到100千米高度的大气可看为三个部分组成：干洁大气：不包含水汽的纯净大气水汽：气溶胶质粒：悬浮于空气中的液体和固体粒子5 混合比单位混合比单位：ppmm：质量混合比百万分（10-6）ppbm：质量混合

3、比十亿分（10-9）pptm：质量混合比万亿分（10-12）ppmv：体积混合比百万分（10-6）ppbv：体积混合比十亿分（10-9）pptv：体积混合比万亿分（10-12）6 Average composition of the atmosphere up to an altitude of 25 kmGas NameChemical FormulaPercent VolumeNitrogen(氮氮)N278.08%Oxygen(氧氧)O220.95%*Water(水汽水汽)H2O0 to 4%Argon(氩氩)Ar0.93%*Carbon Dioxide(二氧化碳二氧化碳)CO20.03

4、60%Neon(氖氖)Ne0.0018%Helium(氦氦)He0.0005%*Methane(甲烷甲烷)CH40.00017%Hydrogen(氢氢)H20.00005%*Nitrous Oxide(一氧化二氮一氧化二氮)N2O0.00003%*Ozone(臭氧臭氧)O30.000004%*variable gases7 主要成分主要成分：浓度大于10-2量级 N2,O2 和氩 微量成分微量成分：浓度1-10000 ppmv H2O,CO2,CH4,氦气，氖气，氪气等 痕量成分痕量成分：浓度小于1ppmv 氢气，臭氧，氙气，氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，氨气，二氧化硫，一氧化碳等8成云致雨的

5、必要条件成云致雨的必要条件主要主要成分成分微量微量成分成分水水 汽汽 气溶胶气溶胶生物体的基本成分生物体的基本成分维持生物活动的必要物质维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料植物光合作用的原料吸收紫外线，使地球上的生吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害物免遭过量紫外线的伤害大气组成大气组成主主 要要 作用作用干干洁洁空空气气CO2N2O2O3、对地面保温对地面保温成云致雨的必要条件、成云致雨的必要条件、对地面保温对地面保温9各组分的作用各组分的作用干洁空气中各种气体所占比例基本上不变，但人类活干洁空气中各种气体所占比例基本上不变，但人类活动影响改变动影响改变 二氧化碳矿物燃料燃烧、

6、毁林“温室效应”二氧化硫、氮氧化物矿物燃料燃烧、交通“酸雨”碳氢化合物和氮氧化合物汽车尾气“光化学烟雾”氟氯烃致冷剂的使用而排放，工业革命后才从无到有破坏臭氧层，产生臭氧层空洞1011 水汽随时间、地点而变化水汽随时间、地点而变化 夏季大于冬季 海上大于陆上，森林、水库水汽较多 气溶胶随地区、时间而变气溶胶随地区、时间而变 冬季大于夏季 陆上大于海上，城市大于乡村Key Points Of the gases listed,nitrogen,oxygen,water vapor,carbon dioxide,methane,nitrous oxide,and ozone are extreme

7、ly important to the health of the Earths biosphere Nitrogen and oxygen are the main components of the atmosphere by volume.Together these two gases make up approximately 99%of the dry atmosphere12Nitrogen is removed from the atmosphere and deposited at the Earths surface mainly by specialized nitrog

8、en fixing bacteria,and by way of lightning through precipitation,supplying much needed nutrition for plant growth Oxygen is exchanged between the atmosphere and life through the processes of photosynthesis and respiration.13 Carbon dioxide is key to climate change.The volume of this gas has increase

9、d by over 25%in the last three hundred years Plotting by the Siple Station Ice Core Data and Mauna Loa Data part per million14 Methane is a very strong greenhouse gas.Since 1750,methane concentrations in the atmosphere have increased by more than 140%.The primary sources for the additional methane a

10、dded to the atmosphere(in order of importance)are:rice cultivation;domestic grazing animals(畜牧业);termites(白蚂蚁);landfills(垃圾掩埋);coal mining;and,oil and gas extraction15甲烷的增长甲烷的增长16Greenhouse gas nitrous oxide is now increasing at a rate of 0.2 to 0.3%per year.Its part in the enhancement of the greenh

11、ouse effect is minor relative to the other greenhouse gases already mentioned.However,it does have an important role in the artificial fertilization of ecosystems17 Ozones role in the enhancement of the greenhouse effect has been difficult to determine.concentrations of ozone gas are found in two di

12、fferent regions of the Earths atmosphere.The majority of the ozone(about 97%)found in the atmosphere is concentrated in the stratosphere at an altitude of 15 to 55 kilometers above the Earths surface.18This stratospheric ozone provides an important service to life on the Earth as it absorbs harmful

13、ultraviolet radiation.In recent years,levels of stratospheric ozone have been decreasing due to the buildup of human created chlorofluorocarbons in the atmosphere.Since the late 1970s,scientists have noticed the development of severe holes in the ozone layer over Antarctica.Satellite measurements ha

14、ve indicated that the zone from 65 North to 65 South latitude has had a 3%decrease in stratospheric ozone since 1978.19氟里昂会破坏平流层中的臭氧氟里昂会破坏平流层中的臭氧Ozone traps UV(SW)radiation from reaching the earth surface.Human pollutants(CFCs etc)are destroying this protective layer and causing cancers of the skin.

15、20南极上空的臭氧洞南极上空的臭氧洞THE ANTARCTIC HOLE IN THE OZONE LAYER21Water vapor has several very important functional roles on our planet:It redistributes heat energy on the Earth through latent heat energy exchange；The condensation of water vapor creates precipitation that falls to the Earths surface providin

16、g needed fresh water for plants and animals；It helps warm the Earths atmosphere through the greenhouse effect.22气溶胶粒子气溶胶粒子对辐射的吸收和散射、云雾降水的形成、大气污染以及大气光学与电学现象的产生都具有重要的作用。气溶胶粒子的来源可分为人工源人工源和自然源自然源两大类。23随堂小测随堂小测1、地球的原始大气中，主要包含以下的气体成分：（、地球的原始大气中，主要包含以下的气体成分：（）氮和氧氮和氧 b.氢和氦氢和氦 c.水汽和二氧化碳水汽和二氧化碳 d.甲烷和臭氧甲烷和臭氧2、

17、当前的地球大气中，（、当前的地球大气中，（）约占干空气总体积的）约占干空气总体积的99%氢和氧氢和氧 b.二氧化碳和氧气二氧化碳和氧气 c.氮和氧氮和氧 d.氢和氮氢和氮3、约、约75%质量的空气集中于对流层内（判断对错）质量的空气集中于对流层内（判断对错）4、下列大气成分中，哪些属于可变气体、下列大气成分中，哪些属于可变气体：（：（）氮氮 b.氧氧 c.氢氢 d.水汽水汽 e.二氧化碳二氧化碳 f.甲烷甲烷 g.一氧化氮一氧化氮h.臭氧臭氧 I.氦氦 J.氩氩 k.氪氪 l.氖氖5、大气中的主要温室气体有（、大气中的主要温室气体有（）a.氮氮 b.氧氧 c.氢氢 d.水汽水汽 e.二氧化碳二

18、氧化碳 f.甲烷甲烷 g.一氧化氮一氧化氮h.臭氧臭氧 I.氦氦 J.氩氩 k.氪氪 l.氖氖24思考题思考题6、大气中的水汽有哪些重要的作用？、大气中的水汽有哪些重要的作用？7、大气的温室气体中，哪些成分呈持续增长趋势？其中的、大气的温室气体中，哪些成分呈持续增长趋势？其中的主要原因是什么？主要原因是什么？8、大气中臭氧主要集中于（、大气中臭氧主要集中于（）。）。a.对流层对流层 b.平流层平流层 c.中间层中间层 d.热层热层9、大气中的臭氧通过吸收太阳的（、大气中的臭氧通过吸收太阳的（）辐射来保护人类）辐射来保护人类的健康的健康a.可见光可见光 b.红外线红外线 c.紫外线紫外线 d.电磁波电磁波10、地球大气中的臭氧洞主要位于（、地球大气中的臭氧洞主要位于（）。）。a.赤道上空赤道上空 b.南极上空南极上空 c.北极上空北极上空 d.中纬度地区上空中纬度地区上空25