《航海气象与海洋学》教学课件.ppt

1、234课程结构课程结构156气压气压气温气温大气大气概况概况大气水大气水平运动平运动风风大气稳大气稳定度定度大气湿大气湿度度云云降水降水雾雾能见度能见度t知识点：知识点： 一、大一、大 气气 成成 分分 二、大气垂直结构二、大气垂直结构t重点：重点：摩擦层和自由大气。摩擦层和自由大气。几个重要的专业术语几个重要的专业术语 大气（大气（AtmosphereAtmosphere）：包围地球表面的整个大气层。包围地球表面的整个大气层。 气象要素（气象要素（MeteorologyMeteorologyelements)elements)：反映大气状态的物：反映大气状态的物理量或物理现象，主要有：气温、

2、气压、风、湿度、云、能理量或物理现象，主要有：气温、气压、风、湿度、云、能见度和天气现象。见度和天气现象。 天气天气 (Weather)(Weather)：指一定区域在较短时间内各种气象要素的：指一定区域在较短时间内各种气象要素的综合表现。天气表示大气运动的瞬时状态。综合表现。天气表示大气运动的瞬时状态。 气候气候 (Climate)：指某一区域天气的多年平均特征，其中包指某一区域天气的多年平均特征，其中包括各种气象要素的多年平均及极值。气候表示长时间的统计括各种气象要素的多年平均及极值。气候表示长时间的统计平均结果。平均结果。哪些大气成分影响大气温度分布及其天气哪些大气成分影响大气温度分布及

3、其天气变化？气候变暖？臭氧空洞？变化？气候变暖？臭氧空洞？问题问题一、一、成分成分 大气主要由多种气体大气主要由多种气体( (氮、氧、氩、二氧化碳和臭氮、氧、氩、二氧化碳和臭氧等氧等) )、水汽和悬浮的杂质构成。、水汽和悬浮的杂质构成。干空气（干空气（Dry airDry air）: :除水汽和杂质以外的混合气除水汽和杂质以外的混合气体。体。t干空气主要成分干空气主要成分: :氮（氮（78.09%78.09%）、氧）、氧(20.95%(20.95%）、）、氩（氩（0.93%0.93%）三项约占总体积的）三项约占总体积的99.97% 99.97% 。t次要成分次要成分: :二氧化碳（二氧化碳（0

4、.030.03）、氢、氖、氦、氪、）、氢、氖、氦、氪、氙、氡、臭氧等稀有气体（氙、氡、臭氧等稀有气体（ 0.010.01）。）。 大气是可压缩气体，大气密度随高度增加而迅速大气是可压缩气体，大气密度随高度增加而迅速减少。减少。t 观测表明，观测表明，1010公里以内集中了大气质量的公里以内集中了大气质量的75%75%，3535公里以下则达公里以下则达99%99%，近地面空气标准密度为，近地面空气标准密度为1.293kg/m1.293kg/m-3-3, ,大气的总质量为大气的总质量为5.3 105.3 1018 18 kgkg，约为，约为地球质量的百万分之一。地球质量的百万分之一。t 其中影响天

5、气、气候变化的主要大气易变成分为其中影响天气、气候变化的主要大气易变成分为二氧化碳、臭氧和水汽。二氧化碳、臭氧和水汽。大气中的易变成分大气中的易变成分1. 1. 二氧化碳（二氧化碳（carbon dioxidecarbon dioxide）: :平均含量平均含量0.03%,0.03%,若达到若达到0.20.2以上，就对人体有害。二氧化碳能以上，就对人体有害。二氧化碳能强烈地吸收和放射长波辐射，强烈地吸收和放射长波辐射， 对地面和大气的对地面和大气的温度分布有重要影响，类似温室效应，直接影响温度分布有重要影响，类似温室效应，直接影响气候变迁。含量城市多于农村，冬季多于季夏，气候变迁。含量城市多于

6、农村，冬季多于季夏，室内多于室外。室内多于室外。大气中的易变成分大气中的易变成分2. 2. 臭氧（臭氧（ozoneozone）：主要存在于：主要存在于20-4020-40公里公里气层中，又称臭氧层（气层中，又称臭氧层（OzonsphereOzonsphere）。）。臭氧是吸收太阳紫外线的唯一大气成分，臭氧是吸收太阳紫外线的唯一大气成分，若没有臭氧层，人类和动物、若没有臭氧层，人类和动物、 植物将受植物将受到紫外线的伤害。到紫外线的伤害。臭氧空洞臭氧空洞 臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。空域。1985年英国南极考察队在南纬年英国南极考察队

7、在南纬60地区观地区观测发现臭氧层空洞，引起世界各国极大关注。测发现臭氧层空洞，引起世界各国极大关注。 成因：一种学说认为，人类大量使用的氯氟烷烃成因：一种学说认为，人类大量使用的氯氟烷烃化学物质使臭氧浓度减少，从而造成臭氧层的严化学物质使臭氧浓度减少，从而造成臭氧层的严重破坏。另一种认为太阳活动南极臭氧层空洞是重破坏。另一种认为太阳活动南极臭氧层空洞是一种自然现象。关于臭氧层空洞的成因，尚有待一种自然现象。关于臭氧层空洞的成因，尚有待进一步研究。进一步研究。臭氧空洞臭氧空洞大气中的易变成分大气中的易变成分3.3.水汽（水汽（vapourvapour）：含水汽的空气叫做湿空气（含水汽的空气叫做

8、湿空气（wet airwet air）。）。空气中的水汽含量随纬度、时间、地点而变化。空气中的水汽含量随纬度、时间、地点而变化。 湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度的湿空气在同一气压和温度下，只有干空气密度的62.262.2。大气中水汽含量范围在大气中水汽含量范围在0 04 4，具有固、气、液三态，是，具有固、气、液三态，是常温下发生相变的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、常温下发生相变的唯一大气成分，它也是造成云、雨、雪、雾等现象的主要物质条件。雾等现象的主要物质条件。 水汽能强烈地吸收和放出长波辐射，并在相变过程中吸收水汽能强烈地吸收和放出长波辐射，并在相变过程中吸收和放出潜热能，

9、对地面和空气的温度影响很大。和放出潜热能，对地面和空气的温度影响很大。大气中的易变成成分大气中的易变成成分4.4.杂质杂质：悬浮在空气中的固体或液体微粒，主：悬浮在空气中的固体或液体微粒，主要包括尘埃、烟粒、细菌、病毒、花粉和微要包括尘埃、烟粒、细菌、病毒、花粉和微小盐粒等。它们主要集中在大气的低层，影小盐粒等。它们主要集中在大气的低层，影响能见度，能吸收部分辐射，并对太阳辐射响能见度，能吸收部分辐射，并对太阳辐射具有散射作用。在水汽相变过程中，杂质可具有散射作用。在水汽相变过程中，杂质可以作为凝结核。以作为凝结核。测试题 1.1.从地面向上随着高度的增加空气密度：从地面向上随着高度的增加空气

10、密度： A A缓慢递减缓慢递减 B B迅速递减迅速递减 C C缓慢递增缓慢递增 D D迅速递增迅速递增 2 2在气压相同的情况下，密度较小的空气是：在气压相同的情况下，密度较小的空气是： A A暖湿空气暖湿空气 B B冷湿空气冷湿空气 C C干热空气干热空气 D D干冷空气干冷空气 3 3目前城市大气质量监测报告中通常提到的污染物种类有：目前城市大气质量监测报告中通常提到的污染物种类有： A A二氧化硫二氧化硫 B B二氧化碳二氧化碳 C C氮气氮气 D D臭氧臭氧 大气上界大气上界: :大气上界的高度，大气上界的高度，常常因科学家们根据和目的不常常因科学家们根据和目的不同而结果相差很大，因此

11、要精同而结果相差很大，因此要精确划定确划定 大气层上界的高度并为大气层上界的高度并为众人公认，始终是科学研究的众人公认，始终是科学研究的一个难题。一个难题。 t 一般以物理现象发生的最高高一般以物理现象发生的最高高度为上界。极光发生在高纬度度为上界。极光发生在高纬度不同高度上，最高达到不同高度上，最高达到1000-1000-1200Km1200Km称为大气的物理上界。称为大气的物理上界。由卫星探测的大气上界为由卫星探测的大气上界为2000-3000Km2000-3000Km。大气的垂直分层大气的垂直分层 根据气温、水汽的垂直分布、大气扰动和电离现象等要根据气温、水汽的垂直分布、大气扰动和电离现

12、象等要素的变化规律，可以将大气分为五个层次。素的变化规律，可以将大气分为五个层次。 1. 1. 对流层（对流层（TroposphereTroposphere） 2. 2. 平流层（平流层（StratosphereStratosphere） 3. 3. 中间层（中间层（MesosphereMesosphere） 4. 4. 热层（热层（ThermosphereThermosphere） 5. 5. 逸散层（逸散层（ExosphereExosphere） 1.1. 对流层对流层（TroposphereTroposphere）：下界为地面，上界）：下界为地面，上界随纬度和季节变化，平均厚度随纬度和季

13、节变化，平均厚度10-12km10-12km。通常在。通常在高纬为高纬为6-8km6-8km，中纬度，中纬度10-12km10-12km，低纬度，低纬度17-18km17-18km。夏季对流层的厚度比冬季高。对流层集中了大气夏季对流层的厚度比冬季高。对流层集中了大气质量的质量的8080和全部水汽，与人类关系最为密切，和全部水汽，与人类关系最为密切，大气中几乎所有的物理和化学过程都发生在该层。大气中几乎所有的物理和化学过程都发生在该层。对流层具有三个主要特征。对流层具有三个主要特征。 气温随高度而降低。平均幅度为气温随高度而降低。平均幅度为-0.65/100m-0.65/100m。 即即 = 0

14、.65/100m = 0.65/100m 称称为对流层中气为对流层中气温垂直递减率。温垂直递减率。 具有强烈的对流和湍流运动。是引起大气上下层具有强烈的对流和湍流运动。是引起大气上下层动量、热量、能量和水汽等交换的主要方式。动量、热量、能量和水汽等交换的主要方式。 气象要素沿水平方向分布不均匀。如温度、湿度气象要素沿水平方向分布不均匀。如温度、湿度等。等。zT 根据大气运动的不同特征通常将对流层分为：根据大气运动的不同特征通常将对流层分为：t 摩擦层摩擦层(friction layer) (friction layer) ：摩擦层又称边界层，从地面到摩擦层又称边界层，从地面到 1-1.5km1

15、-1.5km高度。高度。其厚度夏季高于冬季，白天高于夜间，大风和其厚度夏季高于冬季，白天高于夜间，大风和扰动强烈的天气高于平稳天气。湍流输送是该层的基本运动扰动强烈的天气高于平稳天气。湍流输送是该层的基本运动特点，多涡动，各种气象要素都有明显的日变化。该层水汽、特点，多涡动，各种气象要素都有明显的日变化。该层水汽、杂子含量多，因而低云、雾、霾、浮尘等出现频繁。杂子含量多，因而低云、雾、霾、浮尘等出现频繁。 t 自由大气自由大气(free atmosphere) (free atmosphere) ：摩擦层以上称自由大气。摩摩擦层以上称自由大气。摩擦作用擦作用忽略不计，大气运动规律比较简单和清楚

16、。自由大气忽略不计，大气运动规律比较简单和清楚。自由大气的基本运动形式是层流，气流多波状系统。的基本运动形式是层流，气流多波状系统。t 对流层顶对流层顶：厚度约为：厚度约为1-2km1-2km，温度随高度呈等温或逆温状态。，温度随高度呈等温或逆温状态。2. 2. 平流层平流层（StratosphereStratosphere）：厚度：自对流层顶到大约）：厚度：自对流层顶到大约55km55km。特点：空气主要是水平运动；水汽含量少；气温随高度升高特点：空气主要是水平运动；水汽含量少；气温随高度升高而递增（而递增（2040km气温突增，形成臭氧层）；气层稳定利气温突增，形成臭氧层）；气层稳定利于飞

17、机飞行。于飞机飞行。3.3. 中间层中间层（MesosphereMesosphere）：厚度：自平流层顶到）：厚度：自平流层顶到85km85km左右。左右。特点：气温随高度迅速下降；又称高空对流层。特点：气温随高度迅速下降；又称高空对流层。4.4. 热层热层（ThermosphereThermosphere）：厚度：）：厚度：85-800km85-800km。特点：气温随特点：气温随高度迅速增加；空气处于高度电离状态，又叫电离层。高度迅速增加；空气处于高度电离状态，又叫电离层。 5. 5. 逸散层逸散层（ExosphereExosphere）: : 厚度：厚度： 热层顶以上。可高达热层顶以上。

18、可高达30003000km，地球大气向宇宙空间，地球大气向宇宙空间逸散逸散的过渡区域。的过渡区域。大气的垂直结构大气的垂直结构 大气污染：由于自然或人为原因使局部甚至全球大气污染：由于自然或人为原因使局部甚至全球大气圈层中某些成分超过正常含量或排入有毒有大气圈层中某些成分超过正常含量或排入有毒有害的物质，对人类、生物和物体造成危害的现象。害的物质，对人类、生物和物体造成危害的现象。 二氧化碳的逐年增多将导致地球变暖并引起全球二氧化碳的逐年增多将导致地球变暖并引起全球天气和气候的异常变化。导致极冰融化、海面上天气和气候的异常变化。导致极冰融化、海面上升、一些陆地和港口将被淹没。另外，大气中的升、

19、一些陆地和港口将被淹没。另外，大气中的粉尘、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、粉尘、二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、硫化氢、碳氢化合物和氨等。严重污染大气，对人类造成碳氢化合物和氨等。严重污染大气，对人类造成极大危害。极大危害。 大气污染物目前已知的约有大气污染物目前已知的约有100100多种。有自然因素（如森多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气等）两种。煤、汽车尾气等）两种。 按其存在状态可分为两大类。气溶胶状态污染物主要有粉按其存在状态可分为两大类。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降

20、尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。机污染物。大气污染的危害大气污染的危害 人类体验到的大气污染的危害，最初主要是对人人类体验到的大气污染的危害，最初主要是对人体健康的危害，随后逐步发现了对工农业生产的体健康的危害，随后逐步发现了对工农业生产的

21、各种危害以及对天气和气候产生的不良影响。人各种危害以及对天气和气候产生的不良影响。人们对大气污染物造成危害的机理、分布和规模等们对大气污染物造成危害的机理、分布和规模等问题的深入研究，为控制和防治大气污染提供了问题的深入研究，为控制和防治大气污染提供了必要的依据。必要的依据。 对人体健康的危害对人体健康的危害 对工农业生产的危害对工农业生产的危害 对大气和气候的影响对大气和气候的影响对人体健康的危害对人体健康的危害 大气污染后，由于污染物质的来源、性质、浓度和大气污染后，由于污染物质的来源、性质、浓度和持续时间的不同，污染地区的气象条件、地理环境持续时间的不同，污染地区的气象条件、地理环境等因

22、素的差别，甚至人的年龄、健康状况的不同，等因素的差别，甚至人的年龄、健康状况的不同，对人均会产生不同的危害。对人均会产生不同的危害。 大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随大气污染对人体的影响，首先是感觉上不舒服，随后生理上出现可逆性反应，再进一步就出现急性危后生理上出现可逆性反应，再进一步就出现急性危害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、害症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。慢性中毒、致癌三种。对人体健康的危害对人体健康的危害 急性中毒：特殊事故，有害气体泄露外排。如印度急性中毒：特殊事故，有害气体泄露外排。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危

23、害人体，帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了发生了2500人丧生，十多万人受害。人丧生，十多万人受害。 慢性中毒：低浓度、长时间连续作用于人体后，出慢性中毒：低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象，城市居民呼吸系统疾病明现的患病率升高等现象，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。显高于郊区。 致癌：污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物致癌：污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变质，引起突变 。环境中致癌物可分为化学性致癌物，。环境中致癌物可分为化学性致癌物，物理性致癌物，生物性致癌物等。物理性致癌物，生物性致癌物等。对工农业生产的危害对工农业生产的危害

24、大气污染对工农业生产的危害十分严重，这些危大气污染对工农业生产的危害十分严重，这些危害不仅影响经济发展，同时造成大量人力物力和害不仅影响经济发展，同时造成大量人力物力和财力的损失。财力的损失。 大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气大气污染物对工业的危害主要有两种：一是大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀；二是飘尘增多业材料、设备和建筑设施的腐蚀；二是飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。大气污染对工业生产的危害，从经的不利影响。大气污染对工业生

25、产的危害，从经济角度来看就是增加了生产的费用，提高了成本，济角度来看就是增加了生产的费用，提高了成本，缩短了产品的使用寿命。缩短了产品的使用寿命。对工农业生产的危害对工农业生产的危害 大气污染对农业生产也造成很大危害。酸大气污染对农业生产也造成很大危害。酸雨可以直接影响植物的正常生长，又可以雨可以直接影响植物的正常生长，又可以通过渗入土壤及进入水体，引起土壤和水通过渗入土壤及进入水体，引起土壤和水体酸化、有毒成分溶出，从而对动植物和体酸化、有毒成分溶出，从而对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。衰亡和鱼类绝迹。 对大气和气候的影响对大

26、气和气候的影响 大气污染颗粒物使大气能见度降低，减少到达地面大气污染颗粒物使大气能见度降低，减少到达地面的太阳光辐射量。的太阳光辐射量。 高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等高层大气中的氮氧化物、碳氢化合物和氟氯烃类等污染物使臭氧大量分解，引发的污染物使臭氧大量分解，引发的“臭氧空洞臭氧空洞”问题，问题，成为了全球关注的焦点。成为了全球关注的焦点。 由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对由大气中二氧化碳浓度升高引发的温室效应，是对全球气候的最主要影响。地球气候变暖导致极冰融全球气候的最主要影响。地球气候变暖导致极冰融化、海面上升、一些陆地和港口将被淹没等化、海面上升、一些陆地和港

27、口将被淹没等 会给人类的生态环境带来许多不利影响，人类必须会给人类的生态环境带来许多不利影响，人类必须充分认识到这一点。充分认识到这一点。拉波特效应拉波特效应 “拉波特效应拉波特效应” 。如果微粒中央夹带着酸性污染物，那么，。如果微粒中央夹带着酸性污染物，那么，在下风地区就可能受到酸雨的侵袭。在下风地区就可能受到酸雨的侵袭。 拉波特效应是与大气污染有关的一种使降水量增多的现象。拉波特效应是与大气污染有关的一种使降水量增多的现象。美国印第安纳州的拉波特是一个大钢铁企业城市。发现离美国印第安纳州的拉波特是一个大钢铁企业城市。发现离这城市不远的下风向地区，降水量比其它四周地点要多。这城市不远的下风向

28、地区，降水量比其它四周地点要多。其原因是由于工厂、发电厂、汽车和取暖锅炉等，向大气其原因是由于工厂、发电厂、汽车和取暖锅炉等，向大气中排放大量烟尘和废气，形成大量大气微粒，随风飘到下中排放大量烟尘和废气，形成大量大气微粒，随风飘到下风向地区的上空。这些微粒具有水气凝结核的作用，促使风向地区的上空。这些微粒具有水气凝结核的作用，促使云滴雨滴的生成，从而使大工业城市不远的下风向降雨增云滴雨滴的生成，从而使大工业城市不远的下风向降雨增多。这种现象称为拉波特效应。多。这种现象称为拉波特效应。 全球全球141个国家和地区签署的旨在遏制全个国家和地区签署的旨在遏制全球气候变暖的球气候变暖的京都议定书京都议

29、定书于于2005年年2月月16日正式生效。日正式生效。 2009年年12月月718日日192个国家在丹麦首个国家在丹麦首都哥本哈根召开都哥本哈根召开联合国气候变化框架联合国气候变化框架公约公约第次缔约方会议，旨在遏制第次缔约方会议，旨在遏制全球气候变暖，温家宝总理出席会议。全球气候变暖，温家宝总理出席会议。（Air TemperatureAir Temperature）t基本概念和知识点：基本概念和知识点：气温的概念；气温的概念；t重点：重点：常用的常用的气温垂直递减率气温垂直递减率一、气温的定义和温标一、气温的定义和温标 气温气温（Air TemperatureAir Temperature

30、）是大气的重要状态参数之一，）是大气的重要状态参数之一，是天气预报的直接对象。气温的分布和变化与气压场、是天气预报的直接对象。气温的分布和变化与气压场、风场、大气稳定度以及云、雾、降水等天气现象密切相风场、大气稳定度以及云、雾、降水等天气现象密切相关。关。1. 1. 定义定义：气温是表示空气冷热程度的物理量。：气温是表示空气冷热程度的物理量。空气的冷空气的冷热程度，实质上是反映空气分子运动的平均动能。当空热程度，实质上是反映空气分子运动的平均动能。当空气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能气获得热量时，其分子运动的平均速度增大，平均动能增加，气温升高。反之当空气失去热量时，其分子运动

31、增加，气温升高。反之当空气失去热量时，其分子运动平均速度减小，平均动能随之减少，气温就降低。气温平均速度减小，平均动能随之减少，气温就降低。气温可以通过温度表或温度计直接测得。可以通过温度表或温度计直接测得。 干、湿球温度表干、湿球温度表2 2温标：温标：温度的数值表示法称温标。常用的温标有三种。温度的数值表示法称温标。常用的温标有三种。 摄氏温标摄氏温标 ：把水的冰点温度定为：把水的冰点温度定为00，沸点为，沸点为100100，多数非英语国家使用。多数非英语国家使用。 华氏温标华氏温标 ：水的冰点温度定为：水的冰点温度定为3232 F F，沸点，沸点212212 F F。一。一些英语国家多使

32、用。些英语国家多使用。 摄氏与华氏的关系：摄氏与华氏的关系： 绝对温标绝对温标(K(K氏温标氏温标) K) K：水的冰点温度定为：水的冰点温度定为273K273K，沸点为，沸点为373K373K（由英国物理学家（由英国物理学家KelvinKelvin提出）。多用于理论计算。提出）。多用于理论计算。 关系：关系： K K273273C C 或或 T T = =t t+273+273)32(95FC3259CF问题 1. 气温如何变化？气温如何变化？ 2. 什么因素决定气温的变化？什么因素决定气温的变化？ 3. 哪些过程决定大气的增热和冷却？哪些过程决定大气的增热和冷却？太阳、地面和大气辐射太阳、

33、地面和大气辐射 射辐的基本特性：在自然界中凡高于绝对零度的物体射辐的基本特性：在自然界中凡高于绝对零度的物体均发出电磁波，电磁波按其波长分为均发出电磁波，电磁波按其波长分为射线、射线、X X射线、射线、可见光、红外线和无线电波。物体因放射辐射消耗内可见光、红外线和无线电波。物体因放射辐射消耗内能而使本身的温度降低，同时又因吸收其它物体放射能而使本身的温度降低，同时又因吸收其它物体放射的辐射能并转变为内能而使本身的温度增高。的辐射能并转变为内能而使本身的温度增高。 短波辐射（短波辐射（0.150.154m)4m)；长波辐射；长波辐射(3(3120m)120m)太阳、地面和大气辐射太阳、地面和大气

34、辐射辐射能量的大体分配辐射能量的大体分配地球表面净辐射收支随纬度变化地球表面净辐射收支随纬度变化 地球表面接收到的太阳辐射随纬度是不均匀的，而地地球表面接收到的太阳辐射随纬度是不均匀的，而地球表面放出的长波辐射随纬度变化不大，因此，全年球表面放出的长波辐射随纬度变化不大，因此，全年平均而言，赤道热带地区得到热量，极地高纬地区失平均而言，赤道热带地区得到热量，极地高纬地区失去热量。大气和海洋中热量的经向交换，使各纬度带去热量。大气和海洋中热量的经向交换，使各纬度带的年平均气温变化保持恒定。的年平均气温变化保持恒定。 空气的增热和冷却受下垫面的影响很大。空气的增热和冷却受下垫面的影响很大。下下垫面

35、垫面是泛指不同性质的地球表面。下垫面与是泛指不同性质的地球表面。下垫面与空气之间的热量交换途径有以下几种：空气之间的热量交换途径有以下几种：1.1. 热传导热传导（ConductionConduction）：空气与下垫面之）：空气与下垫面之间，通过分子热传导过程交换热量，又称感间，通过分子热传导过程交换热量，又称感热。地面和大气都是不良的热导体。仅在贴热。地面和大气都是不良的热导体。仅在贴近地面几厘米以内明显，故通常不予考虑。近地面几厘米以内明显，故通常不予考虑。2.2.辐射辐射（RadiationRadiation）：地气系统热量交换的主要）：地气系统热量交换的主要方式。地面吸收太阳短波辐射

36、，放射出长波辐射方式。地面吸收太阳短波辐射，放射出长波辐射加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。3.3.水相变化水相变化：水有液态、气态和固态之间的变化。：水有液态、气态和固态之间的变化。液体水蒸发，吸收热量；水汽凝结放出热量。一液体水蒸发，吸收热量；水汽凝结放出热量。一般下垫面水蒸发，吸收热量；上空水凝结放出热般下垫面水蒸发，吸收热量；上空水凝结放出热量。从而通过水相变化将下垫面的热量传给上层量。从而通过水相变化将下垫面的热量传给上层大气。大气。4.4.对流对流（Convection) Convection) ：一般将垂直运动称对流，：一般将垂直运动

37、称对流，对流分热力对流和动力对流。由于空气受热不对流分热力对流和动力对流。由于空气受热不均引起有规则的暖湿空气上升、干冷空气下沉，均引起有规则的暖湿空气上升、干冷空气下沉，称热力对流。由于动力作用造成的对流运动称称热力对流。由于动力作用造成的对流运动称动力对流，如空气遇山爬升等。动力对流，如空气遇山爬升等。5.5.平流平流（Advection)Advection)：某种物理量的水平输送称：某种物理量的水平输送称平流。它是大气中异地间热量传输的最重要方平流。它是大气中异地间热量传输的最重要方式，范围大，持续时间长。如式，范围大，持续时间长。如 “ “南风送暖、南风送暖、北风送寒、东风送湿、西风送

38、干北风送寒、东风送湿、西风送干”，前者是温，前者是温度平流，后者是湿度平流。度平流，后者是湿度平流。6.6.湍流湍流（TurbulenceTurbulence）：曾称乱流，是空气不规则的运动。曾称乱流，是空气不规则的运动。湍流是摩擦层中热量、能量和水汽交换的主要方式。湍流是摩擦层中热量、能量和水汽交换的主要方式。 综上所知，空气与下垫面之间的热量交换是通过综上所知，空气与下垫面之间的热量交换是通过多种途径进行的。多种途径进行的。t 通常，地面与大气之间的热量交换以辐射为主，通常，地面与大气之间的热量交换以辐射为主，湍流和水相变化次之；湍流和水相变化次之；t 各地空气之间的热量交换以平流为主。各

39、地空气之间的热量交换以平流为主。t 上下层空气之间的热量交换以对流和湍流为主。上下层空气之间的热量交换以对流和湍流为主。t 以上均为以上均为非绝热过程非绝热过程。空气的增热和冷却主要是空气的增热和冷却主要是非绝热过程引起的。非绝热过程引起的。 大气的热量主要来自下垫面，所以气大气的热量主要来自下垫面，所以气温具有与下垫面温度类似的周期性变温具有与下垫面温度类似的周期性变化。如午热晨凉、夏暖冬寒反映了气化。如午热晨凉、夏暖冬寒反映了气温日、年变化的一般规律。温日、年变化的一般规律。 日变化日变化: :一天中气温有一个最低温度和最高温度。陆地上一天中气温有一个最低温度和最高温度。陆地上最低气温出现

40、在日出前，最高气温夏季出现在最低气温出现在日出前，最高气温夏季出现在14141515点，点，冬季出现在冬季出现在13131414点。海洋上最高值滞后陆地点。海洋上最高值滞后陆地1 12 2小时。小时。 气温的日较差：气温的日较差：一日中最高气温与最低气温之差。其大一日中最高气温与最低气温之差。其大小与纬度、季节、下热面性质、海拨高度及天气状况有关。小与纬度、季节、下热面性质、海拨高度及天气状况有关。一般有：低纬高纬；陆上海上；夏季冬季；晴天一般有：低纬高纬；陆上海上；夏季冬季；晴天阴天；低海拨高海拨阴天；低海拨高海拨 年变化：年变化：一年中月平均气温有一个最高值和一个最低值。一年中月平均气温有

41、一个最高值和一个最低值。t陆地：陆地：北半球北半球: :最高在七月份最高在七月份, ,最低在一月份。最低在一月份。 南半球南半球: :最高在一月份最高在一月份, ,最低在七月份。最低在七月份。t海洋：海洋：比陆地迟后一个月比陆地迟后一个月, ,即最高在八月即最高在八月, ,最低在二月最低在二月 年较差：年较差：一年中月平均最高气温与月平均最低气温之差。一年中月平均最高气温与月平均最低气温之差。它与下热面的性质、纬度和海拔等有关。它与下热面的性质、纬度和海拔等有关。t 高纬低纬；高纬低纬； 陆上海上；陆上海上； 海拔低海拔高海拔低海拔高 气温的变化时刻受着大气运动的影响，所以有时，气气温的变化时

42、刻受着大气运动的影响，所以有时，气温的实际变化并不像上述温的实际变化并不像上述周期性日年变化周期性日年变化那样简单，那样简单，而表现出明显的而表现出明显的非周期性变化非周期性变化。例如。例如3月以后，我国江月以后，我国江南正是春暖花开的时节，却常常因为冷空气的活动而南正是春暖花开的时节，却常常因为冷空气的活动而有突然转冷的现象。秋季，正是秋高气爽的时候，往有突然转冷的现象。秋季，正是秋高气爽的时候，往往也会因为暖空气的来临而突然回暖。往也会因为暖空气的来临而突然回暖。 所以，某地气温除了由太阳辐射而引起的周期性变化所以，某地气温除了由太阳辐射而引起的周期性变化外，还有大气的运动引起的非周期性变

43、化。实际气温外，还有大气的运动引起的非周期性变化。实际气温的变化，就是这两个方面共同作用的结果。如果前者的变化，就是这两个方面共同作用的结果。如果前者的作用大，则气温呈周期性变化；相反，就呈非周期的作用大，则气温呈周期性变化；相反，就呈非周期性变化。但从总的趋势来看，气温日、年变化的周期性变化。但从总的趋势来看，气温日、年变化的周期性还是主要的。性还是主要的。1 1. .气温的水平分布气温的水平分布 海平面平均气温从赤道向高纬递减，南半球等温线大约与纬海平面平均气温从赤道向高纬递减，南半球等温线大约与纬圈平行，北半球由于海陆分布不均匀，等温线不与纬圈平行。圈平行，北半球由于海陆分布不均匀，等温

44、线不与纬圈平行。t 夏半球的等温线比较稀疏，冬半球较密集夏半球的等温线比较稀疏，冬半球较密集t 冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大冬季北半球的等温线在大陆上大致凸向赤道，在海洋上大致凸向极地，而夏季相反。这是因为在同一纬度上，冬季大致凸向极地，而夏季相反。这是因为在同一纬度上，冬季大陆温度比海洋温度低，夏季大陆温度比海洋温度高的缘故。陆温度比海洋温度低，夏季大陆温度比海洋温度高的缘故。t 北半球冬季大洋西部从低纬向东北方向伸出一个暖脊直达北半球冬季大洋西部从低纬向东北方向伸出一个暖脊直达大洋东部中高纬海域。这是两个强大暖流黑潮、湾流所致。大洋东部中高纬海域。这是两个强大暖流黑潮

45、、湾流所致。7月海平面平均气温分布月海平面平均气温分布1月海平面平均气温分布月海平面平均气温分布湾流湾流黑潮黑潮温度脊温度脊t 在南半球不论冬夏，最低气温均出现在南极地区，在南半球不论冬夏，最低气温均出现在南极地区，而在北半球只有夏季在北极，冬季在西伯利亚东北部而在北半球只有夏季在北极，冬季在西伯利亚东北部（佛科扬斯克）和格陵兰，称为（佛科扬斯克）和格陵兰，称为“寒极寒极”(Cold Pole)(Cold Pole)。t 近赤道附近存在一个高温带近赤道附近存在一个高温带,1,1月和月和7 7月平均气温均高月平均气温均高于于2525，称这个高温带称为称这个高温带称为“热赤道热赤道”(Heat E

46、quator)(Heat Equator)。平均在平均在1010 N N左右。左右。 全球平均气温为全球平均气温为14.3 14.3 ，极端最高气温，极端最高气温63 （索马（索马里），极端最低气温里），极端最低气温-94 （南极附近）。（南极附近）。 在对流层中气温随高度上升而降低在对流层中气温随高度上升而降低, ,气温随高度气温随高度递减的快慢可用递减的快慢可用气温垂直递减率气温垂直递减率表示表示 ： = 0.65/100m = 0.65/100m 式中：式中： T T 表示高度增加表示高度增加 Z Z 时，相应的气温变时，相应的气温变化量。化量。 Z Z 的单位通常取的单位通常取100m

47、.100m.负号表示气温随高度增加负号表示气温随高度增加而减小。通常而减小。通常0 0。当。当=0=0时表示时表示等温等温。 当当0 0时表示时表示逆温逆温。逆温既在某一气层中，气。逆温既在某一气层中，气温随高度增加而升高。温随高度增加而升高。 zT 研究指出，人体对周围温度的感觉与介质是大气还是水有关。研究指出，人体对周围温度的感觉与介质是大气还是水有关。在大气中，气温为在大气中，气温为2829 时，人体皮肤不感温，这个温度时，人体皮肤不感温，这个温度称为生理零度。人体皮肤对气温的感觉是：低于称为生理零度。人体皮肤对气温的感觉是：低于25 有冷有冷感，感，2528 时有温感，高于时有温感，高

48、于29 时有热感。时有热感。 人体的感温还与风速有关，风速越大，感温越低，风速约在人体的感温还与风速有关，风速越大，感温越低，风速约在33kn时人体感温达最低值。当气温时人体感温达最低值。当气温5 时，时，3级风时感温在级风时感温在0 左右；左右；6级风时，对裸露的肌肤的作用相当于级风时，对裸露的肌肤的作用相当于-12 时的温时的温度；同样风速，当气温为度；同样风速，当气温为-5 时，对裸露的肌肤的作用相当时，对裸露的肌肤的作用相当于静风条件下于静风条件下-23.3 ，这时只需这时只需1min即可造成冻伤。即可造成冻伤。 湿度也影响人体感温，湿度大感觉温度偏高、闷热。湿度也影响人体感温，湿度大

49、感觉温度偏高、闷热。 问题1何谓气压？何谓气压？2气压如何变化？3为什么高压对应晴好天气、低压对应阴雨天气？31451气压讲座结构气压讲座结构21影响气压变化的因素影响气压变化的因素气压随高度的变化气压随高度的变化气气 压压 概概 述述气压气压与天与天气气气压与天气之间有着密切的关系，气压与天气之间有着密切的关系，有时称气压表为晴雨表。如高压控有时称气压表为晴雨表。如高压控制下是，晴朗、少云、微风好天气；制下是，晴朗、少云、微风好天气；低压控制下是阴雨、大风和低能见低压控制下是阴雨、大风和低能见度坏天气。度坏天气。在标准情况下（即气温为在标准情况下（即气温为0，纬度为，纬度为45的海平面上），

50、的海平面上），760mm水银柱高的大气压称一个标准大气压，相当于水银柱高的大气压称一个标准大气压，相当于1013.25hPa(百帕百帕)(hecto-pascal)w/sghs/sgh （大气压强公式）（大气压强公式）：气压；：气压；：水银密度：水银密度; ：水银柱高度：水银柱高度; ：重力加速度：重力加速度;：水银柱截面积。：水银柱截面积。1hPa=3/4mmHg 1mmHg=4/3hPa 1mb=1hPa 气压气压定义定义 指单位截面积上大气柱的重指单位截面积上大气柱的重量称大气压强，简称气压。量称大气压强，简称气压。影响气影响气压变化压变化的因素的因素热力因素：温度高，空气受热膨胀，空气