第二章(第四节)大气温度的时空变化
《自然地理学》课程教学大纲

《自然地理学》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称:自然地理学英文名称:Physical geography课程类别:专业基础课学时:128学 分:8.0适用对象:资源环境与城乡规划管理、地理科学、地理信息系统二、课程简介《自然地理基础》课程主要介绍自然地理学的研究对象和任务,地球的宇宙环境、地球的运动、地球的形状和结构,地壳及其运动、地质构造与地壳的演化,气候与气候资源,水文及水资源,地貌及地貌灾害与防治;植物及植物资源,动物及动物资源,土壤及土壤资源等地球表层各自然要素的性质和特点,各要素之间的相互联系和相互作用,自然地理环境的基本规律及其应用,人类与自然地理环境的关系等内容。
三、课程性质与教学目的自然地理基础是环境科学专业的专业基础课,它是研究地球表层(即自然地理环境)的科学,主要阐明地壳、气候、水文、地貌、植物、动物及土壤等各自然地理要素的特征、分布规律及其相互作用而形成的自然地理环境整体特征和规律,为学生今后开展自然地理学知识的教学和相关研究奠定基础。
课程的教学目的主要是培养具有自然地理学知识和能力的综合性人才,要求学生掌握自然地理学的基本知识、基本理论和基本技能,了解各自然地理要素的特征、发展变化和分布规律,进一步认识自然地理系统的整体性和区域差异性,并能在资源、环境以及城乡规划管理研究和应用中熟练地应用自然地理学知识和方法。
四、教学内容及要求第一章 绪论(一)目的与要求1.掌握自然地理学的研究对象2.了解自然地理学的分科3.熟悉自然地理学的任务(二)教学内容第一节 地理学的研究对象1.主要内容地理学的研究对象。
2.基本概念和知识点地理环境。
3.问题地理环境包括的三种环境及其含义。
第二节 自然地理学的研究对象1.主要内容天然环境和人为环境、自然地理环境的形成、自然地理环境的范围和边界、自然地理环境的组成、自然地理环境的基本特征。
2.基本概念和知识点天然环境、人为环境、地圈,自然地理环境的物质组成、自然地理环境的要素组成、自然地理环境的基本特征。
大气温度的时间变化和空间分布28页PPT

46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里,没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多,公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿;只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
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谢谢!
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快,这是不可能的,因为人类必须具备一心情,化为上进的力量,才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人,倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
大气的组成和分层知识点

第二章地球上的大气一、大气的组成(二)、降水1、降水形成的条件①空气中的水汽不断得到补充②空气作上升运动③空气中水汽含量达到过饱和状态④有凝结核(灰尘等固体)2、降水的种类(1)对流雨——空气受热对流上升形成降水(2)地形雨——风从海洋吹向陆地,由于地形的抬升而形成的降水(3)锋面雨——冷暖气团相遇,暖气团向上爬升形成的降水(4)台风雨(气旋雨)——热带气旋形成降雨(大风、暴雨)(三)人类活动对大气成分地影响1.温室效应(常见的温室气体:二氧化碳、甲烷、氟氯烃化合物和一氧化二氮;近百年来气温升高约0.4—0.8℃)①成因: A 化石(矿物)燃料燃烧产生的二氧化碳增多 B 森林减少(尤其热带雨林)破坏,导致对二氧化碳的吸收能力减弱②危害:<1>海面上升(10—20㎝)(冰川融化,海水受热膨胀),沿海及岛屿受到被淹没的威胁<2>中纬地区因蒸发强而变干旱形成草原,高纬地区变得湿润,而影响各国的经济结构。
<3>北大西洋暖流减弱,欧洲和北美东部冬季变冷(2008年广东卷)<4>全球台风发生频率增加③防治:采用新能源、清洁能源,提高能源利用率,保护、恢复植被,开展国际合作(《京都议定书》《维也纳公约》《蒙特利尔协定》)(2)臭氧层破坏(目前已下降3%)①分布:南极上空(9—11月份,春季)、北极上空和青藏高原上空②成因:(制冷剂)氟氯烃化合物通过光化学反应,消耗臭氧③危害:过量的紫外线到达地球,直接危害人体健康(皮肤癌),破坏生态环境和农林牧渔生产(鱼类白内障)④防治:A 国际合作逐步减少并禁止氟氯烃等物质的排放《维也纳公约》《蒙特利尔协定》B 积极研制新型制冷系统(3)酸雨(ph小于5.6,小于4.5为重酸雨)①成因:酸性气体(硫酸型和硝酸型)浓度(排放、扩散)和空气中的水汽结合。
②危害:A 土壤酸化(危害农、林生长) B 水体酸化(危害渔业)C 腐蚀建筑、古迹D 危害人体健康(伦敦烟雾事件,洛杉矶光化学烟雾) ③防治:A 调整能源结构,采用新能源及清洁能源,减少酸性气体排放 B 开展综合利用,化害为利 C 区域国际合作。
第二章第4节大气温度随时间的变化

1)影响气温变化有哪些因素? 影响气温变化有哪些因素? 2)气温的不同的纬度日变化与年变化有哪些区别? 气温的不同的纬度日变化与年变化有哪些区别?
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海洋与陆地气温变化的差异
由于海洋是热的导体,吸热后储存于海水中 由于海洋是热的导体, 200m左右的深度里 升温、降温非常缓慢。 200m左右的深度里,升温、降温非常缓慢。因此 左右的深度里, 最高气温、最低气温落后于陆地一个月。 最高气温、最低气温落后于陆地一个月。
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主要内容
一、影响气温变化的四个因素 二、气温的周期性变化
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一、影响气温变化的因素
1、 太阳高度角和日照时间 、
越大, 太阳高度角越大 单位面积上获得的太阳辐射能就越强, 太阳高度角越大,单位面积上获得的太阳辐射能就越强,气温 越高。 就越高。 日照是时间越长 地面上获得的太阳辐射能就越多,气温就 越长, 日照是时间越长,地面上获得的太阳辐射能就越多,气温就升 高。 因此,太阳高度角和日照时间有规律的变化, 因此,太阳高度角和日照时间有规律的变化,导致气温也有规 律的变化。 律的变化。
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4.极地型 4.极地型
一年中也是一次最高值和一次最低值,冬季长而 一年中也是一次最高值和一次最低值, 夏季短而暖,年较差很大是其特征。 冷,夏季短而暖,年较差很大是其特征。
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气温日较差与年较差
随着纬度的增高,气温日较差减小而年较差却增大。 随着纬度的增高,气温日较差减小而年较差却增大。 这主要是由于高纬度地区, 这主要是由于高纬度地区,太阳辐射强度的日变化 比低纬度地区小; 比低纬度地区小; 太阳辐射的年变化在高纬地区比低纬地区大的缘故。 太阳辐射的年变化在高纬地区比低纬地区大的缘故。
第2章 地球大气的成分及分布

2.1 行星大气和地球大气的演化
2.1.2 地球大气的演化
地球形成有46亿年的历史,过程漫长,只能依据地 层的化石结构和行星大气资料推算其不同时期的成分.
2.1 行星大气和地球大气的演化
2.1.2 地球大气的演化(★)
根据地层的化石结构和行星的大气资料来推断地
球大气的演化,三阶段:
原始大气 次生大气(还原大气) 现代大气(氧化大气)
2.2.5
硫的化合物
氮(nitrogen)的化合物
2.2.3
臭氧(O3)
什么是臭氧?
臭氧(O3),是氧气(O2) 的同素异形体; 在常温下,臭氧是一种有特 殊臭味的蓝色气体。 臭氧吸收太阳紫外辐射
(0.2-0.29um),防止其到
达地球。
2.2 干洁大气
2.2.3 臭氧(O3)(★)
1、分 布: 主要集中在10~50km的平流层大气中,极大值在 20~30km之间。 2、特 点: 臭氧对太阳紫外辐射(0.2~0.29μm)有强烈的吸收 作用.是最重要的微量成分之一。 3、作 用 一方面臭氧阻挡太阳紫外辐射到达地面,保护地球上 的生命.(生态学) 一方面臭氧吸收太阳紫外辐射使平流层大气增温,对 平流层的温度场和大气环流起着决定性作用.同时引 起对流层温度降低。如使地面平均温度降低1-2度。 (气象学)
1、除水星外的几大行星都被一层大气所包围; 2、类地行星和类木行星的大气表现出2种不同的类型; 在宇宙空间里,物质世界的化学元素丰度随元素原子量
的增加而减少,这样通过演化形成各不相同的行星大气。
2.1 行星大气和地球大气的演化
2.1.1 行星大气
综合表现:距离太阳近,由于温度高(地球除外)及太 阳风的作用行星原始大气消失较快;而距离太阳远,温度低, 行星原始大气消失缓慢。
农林气象学 第二章温度

(夜间或冬季)
图2.1 地表层热量收支示意图
箭头指向地面的是 收入项,表示地面得到 热量,为正值;箭头离 开地面是支出项,表示 地面损失热量,为负值。
白天:ΔQs=R-P-B-LE
夜间: -ΔQs = -R+P+B′+LE
2020/4/4 6
二、地面热量平衡方程 R-P-B′-LE=ΔQs -R+P+B′+LE= -ΔQs 由此二式推出: R=(B′+Δ Qs)+P+LE
进行的热量交换方式。是地面和大气热量交换的主要方式。 二、分子热传导
物质通过分子热运动,传导热量的方式。土壤中热量 交换的主要方式。
? 土壤表面与下层土壤间以分子热传导形式进行交换的
热量以土壤热通量B来表示。
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三 对流热交换:低层大气与高层大气热交换的主要方式 ?空气在垂直方向上有规律的升降运动称为对流。根 据其形成原因,分为两种:热力对流和动力对流。 ? 作用:使上下层空气混合,产生热量交换。 四 平流热交换:水平方向上热量交换的主要方式 ? 大规模空气在水平方向上的运动称为平流。 ? 作用:缓和地区之间、纬度之间温度的差异有很大作用。
有:
2 2
A0 ?
?5
A0 e
? ??
1 2
A0
?
? Z1
A0 e
? ??
求得Z1=10cm ,则可得 到年振幅为地面1/2 的深 度为191cm 。
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四、土壤温度的垂直分布:
? 日射型:土壤温度随深度的增加而降低 。 ? 辐射型:土壤温度随深度
的增加而增加。
图2.4土壤温度垂直分布
大气温度的时间变化和空间分布

2006-9-30 17
辐射日总量 (J/m2·d)
地面太阳辐射日总量的时空分布
(设透明系数a=0.7,用数值积分法计算) 设透明系数a=0.7,用数值积分法计算)
纬度 0 10 20 30 40 50 60
18
70 90 80
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冬至
春分
夏至
秋分
冬至
•
年较差的影响因素: 年较差的影响因素: 1、纬度: 这是对气温年较差影响最大的 因素。一般来说,气温年较差随纬度的升 高而增大。 原因:太阳辐射的年变化幅度随纬度的 增高而增大。因为一年中昼夜长短的变化 幅度随纬度增大。 2、海陆分布 3、海拔 4、气候干 湿 5、雨季
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绝对不稳定 干中性 湿不稳
10
不稳定能量
• 不稳定能量就是气层中可使单位质量空气 块离开初始位置后作加速运动的能量。 • 气层能提供给气块的不稳定能可分为下述 三种情况:
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11
大气稳定度对大气污染的影响
• 大气稳定度对烟流扩散有很大的影响,不同稳定度导致从烟囱 排出的烟羽形状不同。下面是与稳定度有关的五种典型烟流:
F2006-9-30 = 0 → a = 0 ,中性状态。 1 −G
6
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7
∴ 判断大气是否稳定:
> 对于未饱和空气、干空气,可利用 γ − γ d = 0 来判断; < > 而对饱和空气而言,用 γ − γ m = 0 来判别, <
一般实验时用此法,但不实用,实际应用中常用另一种方法。 ②用位温梯度判别
2006-9-30
24
祝同学们假期快乐,注意安全! 祝同学们假期快乐,注意安全!
温度的地理和时间变化

2.冻害:温度降到冰点以下,植物组织发生冰冻而引起的伤害。
`
?原因:
冰点以下,细胞间隙形成冰晶,导致细胞失水而死亡。
东北林业大学森林资源与环境学院 *2024年3月14日
三、温度对植物的影响
温度与伤害
❖ 低温危害
3.冻举:又称冻拔。土壤反复冻融,使树苗被完全拔出土壤。
是寒冷地区更新造林的危害之一。
林内雨量=滴落量+径流量+穿透雨量 林外雨量:在连续降雨的一段时间内,林冠上部或旷地雨量。 树冠截留雨量=林外雨量-林内雨量
影响林冠截留雨量的因素:
树种特性,森林层次结构,降雨强度
入渗土壤的水
初渗率:在水分渗入土壤中时,在初期入渗速率很大,即初渗率。
终渗率:初渗率在短时间内即急剧下降,最后趋于稳定,即终渗率。
森林 森林草原 荒漠
湿润度(P/E):年平均降水量(mm)与潜在蒸发量之比
干燥度(K):可能蒸发量与同期降水量之比。
我国采用大于10℃的活动积温乘以0.16倍作为可能蒸发量。
`
计算公式: K=0.16∑t/r (100页表6-4)
干燥度
水份状况
自然植被
≤0.99
湿润
森林
1-1.49
半湿润
森林草原
1.50-3.99
东北林业大学森林资源与环境学院 *2024年3月14日
Water in the air vapor, cloud and mist
◆ It is in common use that denote the vapor in the air via relative humidity :A/B * 100%
东北林业大学森林资源与环境学院 *2024年3月14日
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b)世界气温分布特征 北半球等温线7月份比1月份稀疏,说明7 ① 北半球等温线7月份比1月份稀疏,说明7月份北半 球南北温差小, 月份北半球南北温差大。 球南北温差小,而1月份北半球南北温差大。 冬季北半球等温线在大陆上凸向赤道, ② 冬季北半球等温线在大陆上凸向赤道,海上凸向极 夏季相反,说明冬季大陆上温度较海上低, 地,夏季相反,说明冬季大陆上温度较海上低,夏季大陆 温度高于海洋。 温度高于海洋。 最高温度带在10 20° 附近,称热赤道。 10~ ③ 最高温度带在10~20°N附近,称热赤道。
二、气温的空间分布 1.气温的水平分布 1.气温的水平分布
a)等温线分布与温度场 等温线稀疏:表示温差小,温度分布均匀; ① 等温线稀疏 : 表示温差小 , 温度分布均匀 ; 反之 气温变化大。 气温变化大。 等温线平直:表示影响因素少,弯曲性大, ② 等温线平直 : 表示影响因素少 , 弯曲性大 , 影响 因子多,分布复杂。 因子多,分布复杂。 等温线东西排列:表示温度随纬度而变, ③ 等温线东西排列 : 表示温度随纬度而变 , 纬度影 响为主。 响为主。 等温线与海岸线平行:表示主要受海洋影响。 ④等温线与海岸线平行:表示主要受海洋影响。 等温线凸向低温方向:表示暖舌: ⑤ 等温线凸向低温方向 : 表示暖舌 : 此处气高于周 围。 等温线凸向高温方向:表示冷舌: ⑥ 等温线凸向高温方向 : 表示冷舌 : 此处气温低于 周围。 周围。
思 考 题
名词:太阳常数;大气透明系数;大气质量; 1. 名词:太阳常数;大气透明系数;大气质量;大气 逆辐射;地面有效辐射;地面辐射差额;黑体;位温; 逆辐射;地面有效辐射;地面辐射差额;黑体;位温;干 绝热过程;湿绝热过程;大气层结稳定度。 绝热过程;湿绝热过程;大气层结稳定度。 太阳辐射经过大气时受到那些削弱?削弱规律如何? 2. 太阳辐射经过大气时受到那些削弱?削弱规律如何? 海陆热力差异表现在那几方面? 3. 海陆热力差异表现在那几方面?对温度变化有何影 响? 如何判断大气层结稳定度? 4. 如何判断大气层结稳定度? 何谓逆温?对流层中常见那几种逆温? 5. 何谓逆温?对流层中常见那几种逆温?它们是如何 形成的? 形成的? 影响气温日变化、年变化的因子有那些? 6. 影响气温日变化、年变化的因子有那些? 7.为什么不同纬度、季节、时间到达地面的太阳辐射不 7.为什么不同纬度、季节、 为什么不同纬度 同?
பைடு நூலகம்
b.气温的年变化 b.气温的年变化
特征:一年有一个最大值, ① 特征:一年有一个最大值,一个最小值 ②年较差:最热月平均气温与最冷月平均气温之差。 年较差:最热月平均气温与最冷月平均气温之差。 影响年较差的因子: 影响年较差的因子: 纬度:随纬度增大,年较差增大。两极最大,赤道最小。 纬度:随纬度增大,年较差增大。两极最大,赤道最小。 地形: 凹地气温年较差大,凸地年较差小。 地形: 凹地气温年较差大,凸地年较差小。 地面性质:海洋小,陆地大。 地面性质:海洋小,陆地大。 天气情况:如雨季出现在天文最热月, 天气情况:如雨季出现在天文最热月,可使最热月温度 降低,从而减小气温年较差。 降低,从而减小气温年较差。 高度:随海拔增高,气温年较差减小。 高度:随海拔增高,气温年较差减小。
z z z z z
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② 湍流逆温 出现高度:混合层顶部,距地面几百米附近。 出现高度:混合层顶部,距地面几百米附近。 形成原因:乱流混合的结果。 形成原因:乱流混合的结果 ③ 平流逆温 大规模的暖空气流经冷的下垫面上, 大规模的暖空气流经冷的下垫面上 , 下层空气受地 面影响大降温多,而上层空气降温少故形成逆稳。 面影响大降温多,而上层空气降温少故形成逆稳。地面与 空气间温差愈大,逆温越强。 空气间温差愈大,逆温越强。 ④ 下沉逆温 下沉逆温多出现在高压区内,范围大,厚度大, 下沉逆温多出现在高压区内,范围大,厚度大,下沉 绝热增温使云消散,所以高压区内往往天气十分晴朗。 绝热增温使云消散,所以高压区内往往天气十分晴朗。 ⑤ 锋面逆温 锋面上方暖气团、下方冷气团。 锋面上方暖气团 、 下方冷气团 。 在锋面上往往形成逆 温。
第四节 大气温度的时空变化
一、气温的时间变化
1.气温的周期变化: 气温的周期变化: a. 气温的日变化 特征: ① 特征 可用正弦波描述,一昼夜有一个最 大值,一个最小值,分别出现在午后14-15时和凌 晨。 ②日较差 气温日较差是一日中最高气温与 日较差: 日较差 最低气温之差。日较差反映气温日变化的剧烈程 度。影响因子:
影响气温日较差的因子
纬度:气温日较差随纬度增加而减小。 纬度:气温日较差随纬度增加而减小。在低纬平均 12℃;60°附近6℃ 80°附近2℃ 6℃; 2℃。 12℃;60°附近6℃;80°附近2℃。 季节:日较差夏季大冬季小。 季节:日较差夏季大冬季小。 地形: 凸地日较差小。 地形:凹地日较差大 ,凸地日较差小。 下垫面性质影响:海洋气温日较差小, 下垫面性质影响:海洋气温日较差小,陆地大 天气情况:阴天日较差小,晴天大, 天气情况:阴天日较差小,晴天大,干燥天气比 潮湿天气大。 潮湿天气大。 高度:随高度增加,气温日较差亦迅速减小。 高度:随高度增加,气温日较差亦迅速减小。2~3 千米高度,气温日较差仅0.1~1℃ 0.1~1℃。 千米高度,气温日较差仅0.1~1℃。
第二章作业
1.已知某黑体最大放射能力对应的波长为0.5微米, 1.已知某黑体最大放射能力对应的波长为0.5微米,求 已知某黑体最大放射能力对应的波长为0.5微米 该黑体的温度。 该黑体的温度。 2.当地面温度为27℃时 地面放射的红外辐射为多少? 当地面温度为27℃ 2.当地面温度为27℃时,地面放射的红外辐射为多少? 并求地面辐射能极大值对应的波长。 并求地面辐射能极大值对应的波长。 3.已知干空气在500百帕处的温度为 已知干空气在500 ℃,求其位温。 3.已知干空气在500百帕处的温度为 - 24 ℃,求其位温。 15℃,气压为1013.3 1013.3百帕 4. 有一部分干空气从温度为 15℃,气压为1013.3百帕 的海平面上升, 上升到760百帕等压面上的温度, 760百帕等压面上的温度 的海平面上升,求:①上升到760百帕等压面上的温度, 空气的位温。 ②空气的位温。 5.若未饱和的湿空气流经3000米一座高山 若未饱和的湿空气流经3000米一座高山, 5.若未饱和的湿空气流经3000米一座高山,已知山脚处 温度 t0=20 ℃,对应的地面露点温度为 15 ℃, ℃, ℃, ℃/100米 试求① γm =0.5℃/100m ,γd =1 ℃/100米,试求①凝结高度 是多少? 山顶温度是多少? 是多少?②山顶温度是多少? ③气流翻越高山后在背风 坡山脚处温度是多少?(提示: ?(提示 Z=123( 坡山脚处温度是多少?(提示:凝结高度 Z=123( t0 露点温度, 其始高度) td)+ Z0 , td ——露点温度, Z0 ———其始高度) 露点温度 其始高度
世界1月海平 面气温分布
世界7 世界7月海平面 气温分布
2. 对流层中温度的垂直分布
a. 对流层中温度的垂直分布有三种类型 ① 温度随高度递减。一般出现在晴朗的白天风不太 大时。 ② 温度随高度递增。这种现象一般出现在少云、无 风的夜晚。 ③ 温度随高度基本不变。这种情况常出现于多云天 和阴天。
逆温现象: b. 逆温现象: 大气温度随高度增加的现象。 大气温度随高度增加的现象。按形成过程的不同逆温 可分为五种。 可分为五种。 形成的有利条件:晴朗无风的夜晚, ① 辐射逆温 形成的有利条件:晴朗无风的夜晚, 逆温从地面开始,随着夜深不断向上扩展,黎明前达最强。 逆温从地面开始,随着夜深不断向上扩展,黎明前达最强。 日出后从地面开始,由下而上逐渐消失。 日出后从地面开始,由下而上逐渐消失。辐射逆温的生消 过程见图: 过程见图: