大气圈的组成和结构、气象要素的特征

主要大气成分
气体 按容积（%） 按质量百分
20.948
75.52
23.15
28.0134
31.9988
氩
二氧化碳
0.934
0.033
1.28
0.05
39.948
4
大气中的主要污染物
分 类
成
份
粉尘微粒 硫化物 氮化物 卤化物 碳氧化物 氧化剂
碳粒、飞灰、碳酸钙、氧化锌、二 氧化铅 SO2、SO3、H2SO4（雾）、H3S等 NO、NO2、NH3等 Cl2、HCl、HF等 CO、CO2等 O、过氧酰基硝酸脂（PAN）等
1、气压的空间分布
• 某地的气压值，等于该地单位面积上大气柱 的重量。高度愈高， 压在其上的空气柱愈短， 气压也就愈低。因此，气压总是随着高度的 增加而降低的。
等高线与等压面的关系
• 高线和等压面图空间气压场的情况一般用等 压面图表示。在空间的每一点都有一个气压 值，如果把所有气压相同的点连接起来，就 形成一个等压面。由于同一高度上各地的气 压不等，气压在空间的分布，就象山丘一样 起伏不平。
• • • • 1）温度随高度的增加而降低。 2）空气对流运动显著 3）天气变化复杂多变 4）气象要素的水平分布不均匀。
2、平流层
• 在对流层的顶部，直到高于海平面50-55公里 的这一层，气流运动相当平衡，而且主要以 水平运动为主，故称为平流层。
3、中间层
• 平流层之上，到高于海平面85公里高空的一 层为中间层。 • 这一层大气中，几乎没有臭氮，这就使来自 太阳辐射的大量紫外线白白地穿过了这一层 大气而未被吸收，所以，在这层大气里，气 温随高度的增加而下降的很快，到顶部气温 已下降到-83℃以下.由于下层气温比上层高, 有利于空气的垂直对流运动,故又称之为高空 对流层或上对流层.
(2)副热带高气压带：
• 由赤道低气压带上升的气流，由于气温随高 度而降低，空气渐重，在距地面4-8公里处大 量聚集，转向南北方向扩散运动，同时还受 重力影响，故气流边前进，边下沉，各在南 北纬30°附近沉到近地面，使低空空气增多， 气压升高，形成了南北两个副热带高气压带， 它是因为空气聚积，由动力原因形成的，属 暖性高压。
(3)极地高气压带：
• 在地球南北两极及其附近是纬度最高的地区， 这里的太阳高度角最小，接受的太阳光热也 最少，终年低温，空气冷重下沉，地面空气 多，气压较高，形成南北两个极地高气压带， 它是由热力原因形成的冷高压。
• 它的下界是地面，上界因纬度和季 节而不同。据观测，在低纬度地区 其上界为17-18公里；在中纬度地区 为10-12公里；在高纬度地区仅为8-9 公里。 • 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。
• 对流层的基本特征：
2、气压随时间的变化
• 任何地方的气压都在随着时间的不同而改变。 气压的这种变化既包含气压的周期性变化， 也包含气压的非周期性变化。 • 气压在一年之内的季节变化情况也属于周期 性的变化。这种气压的年变化以中纬度地区 最为明显。
(1)赤道低气压带：
• 在赤道及其两侧，是太阳高度角最大的地带， 这里受太阳光热最多，地面增温也高，接近 地面的空气受热膨胀上升，空气减少，气压 降低。这样在南北纬5°之间的地区，就形成 了一个低气压带一赤道低气压带。
二、大气圈的结构
• 按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方 向上的变化，世界气象组织把这座“楼”分 为五层，自下而上依次是：
• 对流层、 •暖层 • 平流层、 •散逸层。 • 中间层、
1、对流层
• 对流层是紧贴地面的一层，它受地面的影响 最大。因为地面附近的空气受热上升，而位 于上面的冷空气下沉，这样就发生了对流运 动，所以把这层叫做对流层。
• 在同一高度上，气压比四周高的地方，等压 面上凸，而且气愈高的地方等压面上凸的愈 厉害；气压比周围低的地方，等压面上凹， 而且气压愈低，等压面下凹的愈厉害。因此， 等压面的起伏形势和该面附近等高面上气压 的分布形势相对应
如图可见：
• • • • 1）低气压 2）高气压 3、低压槽和高压脊 4、鞍形气压场
• 中间层因几乎没有臭氧，所以气温 开始随高度增加而迅速降低； • 到了热层，由于该层中的大气物质 （主要是氧原子）吸收了所有波长 小于0.175微米的太阳紫外线，气温 再次升高。
2-2 气象要素的特征、变化和分布
• 气压 • 气温 • 湿度
一、气压
• 气压即大气压强。指单位面积承受 大气的力。 • 1平方米地表面上的气压，可以看做 是1 平方米的平面上伸到大气上界的 空气柱的实际重量。 • 单位为Pa, 1Pa=1N/m2, • 海平面上标准大气压为101325 Pa =1013.25h Pa
• 这一层大气的温度也很高，空气十分稀薄， 受地球引力场的约束很弱，一些高速运动着 的空气分子可以挣脱地球的引力和其它分子 的阻力散逸到宇宙空间中去。
各层温度变化原因
• 这是因为各层的热源有所不同。对流层 大气的热量绝大部分直接来自地面，因 此离地面愈高的大气，受热愈少，气温 愈低，气温垂直递减率为0.6℃/100m； • 到了平流层，由于其中有臭氧，能大量 吸收太阳紫外线，从而使气温随高度增 加迅速上升，这一层因为有臭氧的存在 而具有重要意义；
4、暖层
• 从中间层顶部到高出海面800公里的高空，称 为暖(热)层，又叫电离层。 • 这一层空气密度很小，在700公里厚的气层中， 只含有大气总重量的0.5％。 • 暖层里的气温很高，据人造卫星观测，在300 公里高度上，气温高达1000℃以上。所以这 一层叫做暖层或者热层。
5、外逸层
• 暖层顶以上的大气统称为散逸层，又叫外层。 它是大气的最高层，高度最高可达到3000公 里。
2-1 大气圈的组成及结构
• 一、大气的组成
• 它的主要成分是氮、氧、氩等。在80100公里以下的低层大气中，气体成为可 分为两部分：一部分是“不可变气体成 分”，主要指氮、氧、氩三种气体。这 几种气体成分之间维持固定的比例，基 本上不随时间、空间而变化。另一部分 为“易变气体成分”，以水汽、二氧化 碳和臭氧为主，其中变化最大的是水汽。