大气效应及建模.ppt

1、大气效应及建模大气组成大气效应大气纠正大气组成大气组成大气垂直结构大气垂直结构Troposphere(对流层对流层)Stratosphere(平流层平流层)Mesosphere(中间层中间层)Thermosphere(热层热层)大气组成大气组成对流层对流层邻近地表的一层。厚度最薄，大气质量邻近地表的一层。厚度最薄，大气质量80%，水汽，水汽90%。低纬：低纬：1618km;中纬：中纬：1012km;高纬：高纬：79km.特点：特点：a.温度随高度增加不断下降，平均温度随高度增加不断下降，平均6.5C/km，天气变，天气变化都发生在该层。化都发生在该层。b.垂直方向空气运动激烈。垂直方向空气运动

2、激烈。c.自地面至自地面至2m高的范围为高的范围为贴地层贴地层,昼夜温度变化昼夜温度变化10C。从地面到从地面到12km的为的为行星边界层行星边界层，富含气溶胶粒子，富含气溶胶粒子，气溶胶密度随高度指数衰减。气溶胶密度随高度指数衰减。d.在在行星边界层行星边界层以上，主要为分子散射。以上，主要为分子散射。大气组成大气组成平流层平流层 从对流层顶到从对流层顶到5055km。约。约20%大气质量，水汽少，大气质量，水汽少，臭臭氧氧(1040km)丰富，丰富，吸收太阳紫外辐射吸收太阳紫外辐射，气体密度低，气体密度低，分子动能大。分子动能大。特点：特点：a.2032km,同温层。同温层。b.同温层之上

3、，温度随高度增加而增加，到平流层顶同温层之上，温度随高度增加而增加，到平流层顶温度停止增加。温度停止增加。c.无垂直运动，稳定，导致气溶胶可以停留很长时间。无垂直运动，稳定，导致气溶胶可以停留很长时间。大气组成大气组成热层热层从中间层顶到几百公里。从中间层顶到几百公里。特点：特点：a.密度很低，温度约密度很低，温度约5002000K。b.又称电离层，反射无线电波。又称电离层，反射无线电波。c.没有固定的化学组成。没有固定的化学组成。中间层中间层从平流层顶到从平流层顶到8085km。特点：特点：a.温度递减温度递减b.化学组成非常均匀，压力很低。化学组成非常均匀，压力很低。c.中间层顶的温度通常

4、最低：中间层顶的温度通常最低：-95C大气组成大气组成Atmospheric ConstituentsPermanent Gases:基本比例固定，且没有空间变化。基本比例固定，且没有空间变化。Nitrogen(N2):78.084%by volume Oxygen(O2):20.948%Argon(Ar):0.934%Carbon dioxide(CO2):0.033%浓度可变浓度可变1317m mm强吸收，地表辐射能量被截留在大气层内，强吸收，地表辐射能量被截留在大气层内，“温室效应温室效应”。随年代增加而不断增加，。随年代增加而不断增加，5月份最多月份最多，10月份最少。北半球月份最少。

5、北半球南半球南半球大气组成大气组成Gases with Variable Concentration:随空间及时间变化明显。随空间及时间变化明显。Water vapour(H2O)：04%随温度、气压有剧烈变化，有很强的时空变化特性。随温度、气压有剧烈变化，有很强的时空变化特性。集中在对流层下半部，随高度增加而急剧递减。集中在对流层下半部，随高度增加而急剧递减。Ozone(O3)：012*10-4吸收紫外，导致平流层增温，有明显的地区和季节性吸收紫外，导致平流层增温，有明显的地区和季节性变化。垂直结构也比较复杂。变化。垂直结构也比较复杂。Sulphur dioxide(SO2)Nitrogen

6、 dioxide(NO2)Ammonia(NH3)Nitric oxide(NO)Hydrogen sulphide(H2S)Nitric acid vapour(HNO3)Nitrous oxide(N2O)Carbon monoxide(CO)大气组成大气组成Solid and liquid particulates:气溶胶、水滴、冰晶，可能会聚集为云和霾。气溶胶、水滴、冰晶，可能会聚集为云和霾。气溶胶：大气中大量悬浮的固体和液体粒子。气溶胶：大气中大量悬浮的固体和液体粒子。典型的有霾典型的有霾(灰尘灰尘)、烟、雾、烟、雾气溶胶来源气溶胶来源:1）自然：火山、沙暴、林火烟灰、各种酸性粒子。

7、）自然：火山、沙暴、林火烟灰、各种酸性粒子。2）人类活动：工业、交通、建筑、农业等）人类活动：工业、交通、建筑、农业等气溶胶大小气溶胶大小:5*10-3 0.2m mm,爱根核爱根核(Aitken nuclei)；0.2 1m mm,大粒子；大粒子；1m mm,巨粒子巨粒子气溶胶分布气溶胶分布:对流层内：浓度随高度指数衰减对流层内：浓度随高度指数衰减(由于降水，不能维持很久由于降水，不能维持很久)平流层中：稳定平流层中：稳定大气效应大气效应Gaseous Absorption(H2O)0.00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42

8、.62.83.03.23.43.63.84.0大气效应大气效应Gaseous Absorption(O3)0.00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0大气效应大气效应Gaseous Absorption(O2)0.00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0Gaseous Absorption(CO2)0.00.20.40.60.81.00.20.40.60.81.01.21.

9、41.61.82.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0大气效应大气效应 经过大气层的太阳辐射经过大气层的太阳辐射大气效应大气效应实际的大气透过率受散射与吸收影响。实际的大气透过率受散射与吸收影响。大气效应建模大气效应建模groundatmospheresv大气效应建模大气效应建模atmospheresva tm(s,v,)La tm(s,v,)Escos(s)Absorbing ground大气的等效反射：大气效应建模大气效应建模sEiEtTatm(s)EtEi大气的透射：大气效应建模大气效应建模EtErgroundEt地表的反射：大气效应建模大气效应建模vErE0T

10、a tm(v)EoEr大气的透射：大气效应建模大气效应建模groundatmospheresva p pa tmEoEiEoEiT(v)ErEiT(v)g ro u n dEtEi T(v)g ro u n dT(s)a p pa tm T(v)g ro u n dT(s)表观反射率：大气效应建模大气效应建模groundatmosphere albedo=SatmEiEiT(s)EiT(s)groundEiT(s)groundSatmEiT(s)groundSatmgroundEiT(s)g ro u n dSa tmg ro u n dT(v)大气与地表间的散射大气效应建模大气效应建模.1)()(32atmgroundatmgroundatmgroundgroundvsatmappSSSTTappatmTatm(s)Tatm(v)ground1groundSatm考虑多次散射后的表观反射率：