大气和海水成分及结构课件.ppt
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1、第二章 大气和海水的成分及结构1. 大气和海水的组成 一 大气的基本成分: (1) 干空气的混合物 (2) 处于三种物理状态中的任一 种的水物质 (3) 大气气溶胶悬浮在空气中 的固体和液体粒子 二. 干洁空气的成分4干空气的主要成分: 常定成分: 氮(78%), 氧(21%), 氩(0.9%). 可变成分:二氧化碳(0.033%)4干空气的次要成分: 定常成分:氖,氦,氪,氙。 可变成分:一氧化碳,甲烷,甲醛,氨,氮氧化物,硫化物,氯,氢,臭氧等。 三大气中的水物质 特点特点:含量少(占空气的 0.1-2.5%) 但变化无常。 重要性重要性:1. 形成云和降水 2. 影响大气热力学特性 3.
2、 影响电磁波(光和辐 射)的传输 4. 大气化学中的活跃物质 四大气中的微粒和污染物(1) 微尘:来源于 宇宙灰尘(流星等) 。 自然界的土壤微尘、植物花粉、火山灰尘、岩石风化、森林起火、海水溅沫的蒸发。 人类活动:燃烧、爆炸工程、水泥生产等。(2). 气溶胶粒子 悬浮在空气中的固体和液体粒子 作用: 凝结核加速水汽凝结 影响大气对太阳光的吸收和散射 影响大气和地面的温度和能见度。 (3). 污染物: CO, SO2, NO, NO2, CO2,H2S 等。 造成酸雨和温室效应。 五 海水的组成: 可溶解物质: 溶解无机盐,有机化合物 气体 不溶解物质: 以固相存在的无机或有机物, 气泡。 海
3、水中的溶解无机盐: 1. 主要成分:主要成分:11 种,以离子的形式存在于水中:种,以离子的形式存在于水中: 氯,硫酸根,碳酸根,溴,硼酸根,氟,钠,氯,硫酸根,碳酸根,溴,硼酸根,氟,钠,镁,钙,钾,锶。镁,钙,钾,锶。 它们的含量占海水总盐分的它们的含量占海水总盐分的 99.9% 以上。以上。 2. 营养盐:如硅,磷和无机氮化合物。营养盐:如硅,磷和无机氮化合物。 3. 微量元素:如汞,铅,铜,铁,锰,砷等微量元素:如汞,铅,铜,铁,锰,砷等 海水中的溶解氧和二氧化碳系统 海洋是一个很大的碳容库, 由工业生产排入大气的 CO2有 40%进入了海洋。 2. 海水的盐度和氯度 一 海水的盐度:
4、 定义定义:在 1000 克海水中,碳酸盐全部转变为氯化物, 溴和碘以氯代替,所有的有机物质全部氧化后所得固体物质的总克数。它基本上表示海水的含盐量。 单位单位:g/kg, 符号表示符号表示:S 通常海水的盐度为 35 左右。 二海水组成的恒定性: 不论海水中含盐量多少,各主要成分之间的浓度比值基本上是恒定的。 只要测出一种主要成分的含量便可按比例求出其他成分的含量, 也可求出海水的盐度。 三海水的氯度: 定义:1000 克海水中,将溴和碘以氯代替后所含氯的总克数为海水的氯度。 单位:g/kg 符号:Cl 通常海水的氯度值为 19.38 左右。四海水盐度与氯度的关系:1 通过对天然海水的实验室
5、测量得:S = 0.030+1.805 Cl2.通过氯度与海水电导率的关系得:S = 1.80655 Cl五海洋盐度的分布 1 大洋表面盐度的分布: 与降水量和蒸发量之差(与降水量和蒸发量之差(P-E)的分布规律一致。)的分布规律一致。 在热带和中高纬,在热带和中高纬,P-E 0, 盐度小盐度小 在副热带,在副热带,P-E 0, 盐度大盐度大 与大陆径流有关与大陆径流有关 大陆径流使盐度降低,所以在大江大河入海的大陆径流使盐度降低,所以在大江大河入海的 海区一般盐度小。海区一般盐度小。 大陆边沿的某些海盆如死海,里海,红海,大陆边沿的某些海盆如死海,里海,红海, 地中海,波斯湾等盐度都很大。地
6、中海,波斯湾等盐度都很大。 大洋表面盐度的分布图2 盐度的垂直分布在热带和中高纬地区,表面盐度低,向下增大。副热带地区表面盐度大,向下先是迅速减小,然后又逐渐增大。上图为太平洋准经向断面的盐度分布。 3盐度对海水物理性质的影响 (1). 海水的定压比热 (Cp) 和定容 比热(Cv)随盐度增大而减 小。 (2). 海水的蒸发潜热(L)受盐度 影响不大。和纯水差不多。 (3). 海水的饱和水汽压随盐度增加而下降。盐 度使 海水沸点升高,冰点降低。(4). 盐度增加时热传导略有减小,但粘滞系数 略有增大,盐度分布不均匀有利于扩散作 用的增强。(5). 盐度增加使表面张力加大,导电能力大大 增强,
7、3. 大气和海水的垂直结构 一大气的垂直结构 1按分子组成分层: 均匀层和非均匀层均匀层和非均匀层 2. 按温度的垂直结构分层:按温度的垂直结构分层: 对流层,平流层,中间层,热层,对流层,平流层,中间层,热层, 散逸层。散逸层。 3按电学性质分层:按电学性质分层: 非电离层,电离层,磁层非电离层,电离层,磁层。 练习1气温的观测资料如下表所示:Z(km)013510121420T(C)30 203-10 -42 -55-55-45Z(km)556585100 150200400T(C)-5-25-55-40105001000清清按按温温度度分分布布确确定定对对流流层层、平平流流层层、中中间间
8、层层和和热热层层的的位位置置。 二.海洋的垂直结构:海水温度的垂直分布和分层1.大洋暖水区和上均匀层 2.主温跃层 3.冷水区 Th0152510002000300040004. 大气和海洋的温度, 密度,压强及盐度 之间的关系一一 大大气气和和海海洋洋温温度度的的水水平平分分布布 和和季季节节变变化化 二二 大大气气压压强强的的水水平平分分布布 和和季季节节变变化化 三 大气温度,密度和压强的关系,大气状态方程 对于理想气体, 其压强 (P) 、 温度 (T) 和体积 (V) 满足状态方程 式中 n 气体的摩尔数。 R为通用气体常数。 TnRPV大气可近似为理想气体。大气可近似为理想气体。
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