1、第二章 大气环境1 张春燕一、大气的组成及其作用一、大气的组成及其作用氮气氮气78%78%氧气氧气21%21%其他气体其他气体1%1%COCO2 2、氩气、氩气、O O3 3等等干洁空气组成图干洁空气组成图1 1、大气的组成、大气的组成干洁空气、水汽、微小尘埃干洁空气、水汽、微小尘埃水水 汽汽尘尘 埃埃成云致雨的必要条件，起凝结核作用成云致雨的必要条件，起凝结核作用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；对地面保温对地面保温吸收紫外线，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成云
2、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大气组成大气组成主主 要要 作作 用用干干洁洁空空气气O3N2O2CO2一、大气的组成极其作用一、大气的组成极其作用二、大气的垂直分层、对流层主要特点对流层主要特点 8-188-18千米千米.因因纬度纬度和和季节季节的不同而不同。的不同而不同。随高度增加而递减（下热上随高度增加而递减（下热上冷）；上升冷）；上升10001000米，下降米，下降6.56.5度。度。对流显著对流显著天气和气候变化显著。天气和气候变化显著。原因原因水汽尘埃含量多水汽尘埃含量多 气温变化气温变化厚度厚度大气运动状况大气运动状况天气状况天气状况原因原因热量主要来自地
3、面辐射热量主要来自地面辐射对流层对流层各层主要特点各层主要特点、平流层主要特点平流层主要特点、高层大气层主要特点高层大气层主要特点对流层厚度的变化对流层厚度的变化纬度纬度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度（厚度（KM)KM)5101520夏季：厚夏季：厚冬季：薄冬季：薄随季节变化随季节变化随纬度变化随纬度变化上海：上海：夏季夏季16千米千米 冬季冬季11千米千米对流层的厚度为什么存在时空差异？对流层的厚度为什么存在时空差异？地表气温差异导致对地表气温差异导致对流强度不同。流强度不同。臭氧层臭氧层平流层主要特点平流层主要特点对流层顶至对流层顶至50
4、-5550-55千米；臭氧层千米；臭氧层在在20-3020-30千米处千米处.随高度增加而上升随高度增加而上升(上热下冷上热下冷).).大气水平流动大气水平流动晴朗晴朗臭氧吸收太阳紫外线臭氧吸收太阳紫外线平流层平流层气温变化气温变化天气状况天气状况范围范围大气运动状况大气运动状况原因原因为何有利于高空飞行？为何有利于高空飞行？水平运动，大气平稳；水平运动，大气平稳；天气晴朗，能见度好。天气晴朗，能见度好。020406080100120高度高度/km-100-50050100温度温度/5055500对流层对流层平流层平流层高层高层大气大气中间层中间层热层热层外层外层2227臭氧层臭氧层85200
5、03000020406080100120高度高度/km-100-50050100温度温度/5055500对流层对流层平流层平流层高层高层大气大气中间层中间层热层热层外层外层电离层电离层2227臭氧层臭氧层8520003000大气各层对人类活动影响大气各层对人类活动影响名称名称对人类活动的影响对人类活动的影响对流层对流层平流层平流层高层大层高层大层水汽、尘埃最集中水汽、尘埃最集中天气和气候变化天气和气候变化最显著最显著臭氧层臭氧层(吸收太阳紫外线吸收太阳紫外线)；航空最佳飞；航空最佳飞行层行层 电离层反射无线电波电离层反射无线电波;也是宇宙飞船与也是宇宙飞船与人造卫星所在层人造卫星所在层干洁空气
6、中能吸收并放射长波辐射，对地面有一定保干洁空气中能吸收并放射长波辐射，对地面有一定保温作用的是温作用的是A A、氮气氮气 B B、氧气氧气 C C、二氧化碳二氧化碳 D D、水汽水汽 C思考：思考：一架飞机从北极出发，到达南极，飞行高度保持在一架飞机从北极出发，到达南极，飞行高度保持在1010千米，该飞机依次经过哪些大气垂直分层中哪些层？千米，该飞机依次经过哪些大气垂直分层中哪些层？纬度纬度1718101210128989 N 90 60 30 0 30 60 90S厚度（厚度（KM)KM)5101520平流层平流层对流层对流层平流层平流层逆温1、逆温形成的条件：（1）当 r1 R时，TST开
7、始出现逆温现象，空气无垂直对流，大气稳定。（2）当 r2 R 时时，TST 逆温现象消失，温差越大，对流越旺盛。温度温度高度高度m2000100063129Rr1r2T实际温度实际温度T理论温度理论温度(按温度的直减率变化)时时,出现逆温出现逆温三、逆温3000米米-8T实际温度实际温度T理论温度理论温度(即正常温度即正常温度)时时,出现逆温出现逆温,近地面空气运动受阻近地面空气运动受阻1、3000米高空气温为米高空气温为-8，地面温度多少度时，地面温度多少度时,3000米高空产生逆温现象米高空产生逆温现象10典型试题2 2、若高空气温稳定在若高空气温稳定在-8-8时出现逆温，时出现逆温，地面
8、温度至少多少度时地面温度至少多少度时,逆温现象才会逆温现象才会消失？消失？102、逆温分类（按产生原因分）、逆温分类（按产生原因分）、辐射逆温：、辐射逆温：在晴朗无风少云的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的在晴朗无风少云的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温（见下图）。愈少，因而形成了自地面开始的逆温（见下图）。随着地面辐射冷却速度加快，逆温逐渐向上扩展，随着地面辐射
9、冷却速度加快，逆温逐渐向上扩展，黎明时黎明时达达最强。一般最强。一般日出后日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，夏季夜短，逆温层较薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。消失较慢。、平流逆温：、平流逆温：当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响而迅速降温而产生的逆温。冬半年，层空气因受下垫面的影响而迅速降温而产生的逆温。冬半年，在中纬度的沿海地区，常常出现平流逆温在中纬度
10、的沿海地区，常常出现平流逆温 .地形逆温：地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上常发生在山地、盆地和谷地中。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。这样的逆温主要是在一定挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。周围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。.锋面逆温：锋面逆温：对流层中，冷暖空气
11、相遇，暖空气密度小，爬升到冷空气的对流层中，冷暖空气相遇，暖空气密度小，爬升到冷空气的上面，两者之间形成一个倾斜的过渡区即锋面。在锋面上，上面，两者之间形成一个倾斜的过渡区即锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温。如下图，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温。如下图，3、逆温的利与弊1.利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆温的好处有：温的好处有：可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。沙尘、强对流运动。逆温出现在高空，对飞机的飞
12、行极为有利。因为飞机在逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。能见度，使飞行更加安全。逆温和其它天气现象一样，可以把逆温现象看成是一种逆温和其它天气现象一样，可以把逆温现象看成是一种气候资源而加以利用。主要是在一些山坡或河谷地区。如气候资源而加以利用。主要是在一些山坡或河谷地区。如我国新疆伊梨谷地，我国新疆伊梨谷地，如：在逆温层坡地多年生果树越冬可不必埋土，冻害得如：在逆温层坡地多年生果树越冬可不必埋土，冻害得 以避免或减轻。以避免或减轻。在逆温层坡地发展蔬菜
13、，可减少热能投入；在逆温层坡地发展蔬菜，可减少热能投入；逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所1.下图为山东丘陵某区域剖面示意图。读图回答，下图为山东丘陵某区域剖面示意图。读图回答，优质苹果树多种植在山腰而少在山谷，原因是山腰果优质苹果树多种植在山腰而少在山谷，原因是山腰果树开花早。下图中能正确解释这一现象的是树开花早。下图中能正确解释这一现象的是D2 2、在晴朗的夜晚该谷地上空会出现逆温现象，、在晴朗的夜晚该谷地上空会出现逆温现象，逆温层产生的原因是逆温层产生的原因是A A山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底的较山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷
14、底的较 暖空气被冷空气抬挤上升暖空气被冷空气抬挤上升B B山顶受太阳辐射多，山谷照不到太阳山顶受太阳辐射多，山谷照不到太阳C C山顶离太阳近，山谷离太阳远山顶离太阳近，山谷离太阳远D D在对流层，气温随高度增加而递减在对流层，气温随高度增加而递减A（1）对环境影响：）对环境影响：空气对流运动被抑制，空气对流运动被抑制，加重大气污染加重大气污染（2）对天气影响：）对天气影响：易产生大雾天气易产生大雾天气阴雨天气（锋面逆温）阴雨天气（锋面逆温）冻雨天气冻雨天气（3）对交通影响：）对交通影响：能见度降低，地面湿滑能见度降低，地面湿滑2.弊：不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都弊：不管是
15、何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。A.50A.50米米 B.75B.75米米 C.100C.100米米 D.150D.150米2.该城市计划新建以煤为燃料的火力发电厂，该发电厂烟囱的设计该城市计划新建以煤为燃料的火力发电厂，该发电厂烟囱的设计高度应不低于高度应不低于 ()下图是下图是“该城市冬季近地面层不同时刻气温随高度变化过程示意图该城市冬季近地面层不同时刻气温随高度变化过程示意图”，读图回答，读图回答12题。题。1.下图是某地气温垂直分布图，下图是某地气温垂直分布图，t1至至t5 图中最有利于
16、大气污染物扩散的是（图中最有利于大气污染物扩散的是（）A.t1 B.t3 C.t4 D.t5DC3 3、读某城某日清晨低层大气剖面图，回答、读某城某日清晨低层大气剖面图，回答:此处气温随海拔的增加而增加此处气温随海拔的增加而增加。图中出现逆温现象的是、中的图中出现逆温现象的是、中的 ，判断理由是判断理由是逆温从逆温从10月至翌年月至翌年3月，长达半年之久。月，长达半年之久。1月份的坡地逆温层厚月份的坡地逆温层厚达达400米，逆温强度达米，逆温强度达5。逆温带有效地提高了谷地在冬季的温度水平，多年生果树越逆温带有效地提高了谷地在冬季的温度水平，多年生果树越冬可不必埋土，冻害得以避免或减轻，而且果
17、实硬度高，品质冬可不必埋土，冻害得以避免或减轻，而且果实硬度高，品质好；好；在这里发展蔬菜，可减少热能投入，提高经济效益；在这里发展蔬菜，可减少热能投入，提高经济效益；逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所。逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所。从该地逆温资源开发利用的角度来说：逆温的下部光热条件从该地逆温资源开发利用的角度来说：逆温的下部光热条件适中，一般以发展喜温凉的作物和蔬菜为主；逆温带的中部逆适中，一般以发展喜温凉的作物和蔬菜为主；逆温带的中部逆温现象强烈，冬暖夏凉，一般以发展果树和冬季蔬菜基地为主；温现象强烈，冬暖夏凉，一般以发展果树和冬季蔬菜基地为主；逆温带上部降水充裕，以发展林、草和药材为宜。逆温带上部降水充裕，以发展林、草和药材为宜。课堂延伸：伊犁逆温1 1、气温随高度升高而降低、气温随高度升高而降低，平均每上升，平均每上升10001000米气温米气温下降下降66的是：的是：2 2、南极上空臭氧层变薄、南极上空臭氧层变薄现象出现在：现象出现在：3 3、有利于航空飞行的是：、有利于航空飞行的是：4 4、太阳活动强烈时会使地、太阳活动强烈时会使地面的无线电短波通讯受到面的无线电短波通讯受到影响的是：影响的是：DCCA
