農(nóng)業(yè)氣象學(xué)第一章-地球大氣課件

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水汽雜質(zhì)大氣的組成

干潔大氣稀有氣體第一節(jié)大氣的組成與垂直結(jié)構(gòu)一、大氣的組成氧氣氮?dú)獬粞醵趸妓s質(zhì)大氣的組成

干潔大氣稀有氣1

氮大氣中的氮，植物不能直接吸收，但豆科植物的根瘤菌具有固氮作用，能夠固定和利用大氣中的氮，另外大氣中氮的氧化物也可隨降水進(jìn)入土壤,供給植物的需要。氧維持生命活動(dòng)的重要?dú)怏w。土壤中，植物根部的呼吸，細(xì)菌和真菌的活動(dòng)都要消耗氧氣。土壤水分過(guò)多和土壤板結(jié)情況下，可能會(huì)出現(xiàn)缺氧中毒的現(xiàn)象。氮大氣中的氮，植物不能直接吸收，但豆科植物的2臭氧（O3）近地面氣層臭氧含量很少，從10千米高度開(kāi)始增加，在20-25千米高度處達(dá)到最大值，再向上，臭氧含量逐漸減少.太陽(yáng)紫外輻射中的全部紫外C和絕大部分紫外B都可以被臭氧層吸收，不能到達(dá)地球表面；但波長(zhǎng)大于0.32微米的紫外A卻可以穿過(guò)臭氧層到達(dá)地面。臭氧（O3）近地面氣層臭氧含量很少，從10千米高度開(kāi)始增加，3農(nóng)業(yè)氣象學(xué)第一章-地球大氣課件4二氧化碳（CO2）

來(lái)源于地球礦物燃料的燃燒、有機(jī)物質(zhì)的腐敗分解以及生物的呼吸作用。大氣中CO2含量很少，其平均含量約占大氣容積的0.03％，并且多集中于20千米以下的氣層里，在20千米以上，CO2

的含量顯著減少。CO2是綠色植物進(jìn)行光合作用不可缺少的原料。光合作用產(chǎn)物構(gòu)成植物體95％的組成成分。二氧化碳（CO2）來(lái)源于地球礦物燃料的燃燒、有機(jī)物質(zhì)的腐敗5水汽四分之三的水汽集中在4公里以下，10-12公里高度以下的水汽約占全部水汽總量的99％。在大氣溫度變化的范圍內(nèi)，水汽是唯一能進(jìn)行氣、液、固態(tài)三相變化的大氣成分。

水汽在相變過(guò)程中都要吸收或放出潛熱；水汽能強(qiáng)烈吸收和放射長(zhǎng)波輻射。水汽不僅影響大氣濕度狀況，還影響地面和空氣溫度的變化。水汽四分之三的水汽集中在4公里以下，10-12公里高度以下的6大氣中的雜質(zhì)大氣中懸浮的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，統(tǒng)稱雜質(zhì)。它們主要集中在3千米以下的低層大氣中。

雜質(zhì)對(duì)大氣中物理過(guò)程和現(xiàn)象的作用：（1）吸收太陽(yáng)輻射，使空氣溫度增高，但削弱了到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射。（2）阻擋地面輻射，減緩地面的輻射冷卻。（3）降低大氣的透明度，影響能見(jiàn)度。（4）充當(dāng)水汽的凝結(jié)核，對(duì)成云致雨有重要意義。大氣中的雜質(zhì)大氣中懸浮的各種固態(tài)和液態(tài)微粒，統(tǒng)7二、大氣結(jié)構(gòu)和垂直分層（一）大氣上界大氣上界的界定:1、極光出現(xiàn)的最大高度是1200千米來(lái)估計(jì)大氣上界，因此，將此數(shù)字定為大氣的物理上界。

2、大氣密度接近于星際氣體密度的高度來(lái)估計(jì)大氣上界。大氣上界為2000—3000千米。二、大氣結(jié)構(gòu)和垂直分層（一）大氣上界8（二）大氣的垂直分層

1、對(duì)流層低緯地區(qū)平均為17—18千米，在中緯地區(qū)平均10—12千米，在高緯地區(qū)平均為8-9千米。一般夏季對(duì)流層厚度比冬季厚。

2千米以下大氣層稱為摩擦層；2米以下大氣層稱為貼地氣層。對(duì)流層特點(diǎn)：（1）集中了整個(gè)大氣四分之三的質(zhì)量和幾乎全部的水汽。大氣中的各種天氣現(xiàn)象如風(fēng)、云、雨、雪等都發(fā)生在這一層里，對(duì)天氣分析和預(yù)報(bào)具有重要意義。（二）大氣的垂直分層對(duì)流層特點(diǎn)：9（2）氣溫隨著海拔高度的增高而降低。

平均來(lái)說(shuō)，每上升100米，氣溫約下降0.65℃，稱氣溫遞減率，也叫氣溫鉛直梯度，通常以r表示：r=ZT??-

(3)對(duì)流層空氣具有強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)和不規(guī)則的亂流運(yùn)動(dòng)。結(jié)果使高層和低層之間的冷暖空氣進(jìn)行了交換，使近地面的熱量、水汽，雜質(zhì)等向上輸送。這對(duì)成云致雨有重要作用。

（3）氣象要素水平方向上分布不均勻。（2）氣溫隨著海拔高度的增高而降低。r=ZT??-102、平流層（臭氧層）自對(duì)流層頂?shù)?5千米高度。特點(diǎn)：

(1)氣溫隨高度增加而升高

(2)在平流層中空氣的垂直運(yùn)動(dòng)明顯減弱，主要是水平運(yùn)動(dòng)。

(3)在平流層中、水汽和塵埃含量極少。晴朗少云，大氣透明度好，氣流比較平穩(wěn)，適于飛機(jī)飛行。（4）地球大氣中臭氧集中地地方，尤其是在20-25km高度上臭氧濃度最大。2、平流層（臭氧層）自對(duì)流層頂?shù)?5千米高度。113、中間層自平流層頂?shù)?5千米高的氣層氣溫隨高度增高而迅速下降，其頂部氣溫可降至-83℃以下，氣流有強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動(dòng)，故又稱為高空對(duì)流層。

4、暖層（熱層）中間層頂至800千米高度。溫度隨高度的升高迅速增高。暖層的空氣處于游離狀態(tài)。這是由于該層空氣在強(qiáng)烈的太陽(yáng)紫外線和宇宙射線的作用下呈電離狀態(tài)。由于這一特點(diǎn)，暖層又稱為電離層。5、散逸層（外層）

800千米高度以上的大氣層3、中間層自平流層頂?shù)?5千米高的氣層5、散逸層（外12農(nóng)業(yè)氣象學(xué)第一章-地球大氣課件13第二節(jié)大氣污染一、大氣污染源與污染物

主要來(lái)源：一是自然過(guò)程形成的，如火山爆發(fā)、沙塵暴和雷擊森林失火等產(chǎn)生的；二是人為過(guò)程造成，如工業(yè)污染物、交通污染物、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生活污染物。

主要的污染物：含硫化合物（SO2、SO3、H2S)、含氮化合物（NH3

、N2O、NO、NO2)、碳氧化合物(CO、CO2)、碳?xì)浠衔铮–H4、C20H12)等。

由于人類活動(dòng)或自然過(guò)程，使排放到大氣中的物質(zhì)的濃度及持續(xù)時(shí)間足以對(duì)人類及動(dòng)植物的健康、設(shè)施或環(huán)境產(chǎn)生不利影響，破壞生態(tài)系統(tǒng)和人類及動(dòng)植物的生活生存條件的現(xiàn)象。第二節(jié)大氣污染一、大氣污染源與污染物14二、大氣污染的影響1、對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的危害

大氣污染物濃度超過(guò)了農(nóng)業(yè)的允許水平，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將造成不良影響。如農(nóng)作物減產(chǎn)，產(chǎn)品品質(zhì)下降，價(jià)值降低。大氣污染物對(duì)植物的危害除了與污染物的濃度和接觸時(shí)間有關(guān)外，還與植物本身對(duì)污染物的抗性有關(guān)。某種污染物的指標(biāo)作物。SO2-紫苜蓿、氟化物-唐菖蒲、臭氧-煙草。二、大氣污染的影響152、對(duì)全球氣候的影響

（1）酸雨

酸雨是指PH<5.6時(shí)的降水。酸雨主要是由于大量的二氧化硫，在潮濕而污濁的空氣中，與水膜接觸后形成亞硫酸水溶液，進(jìn)一步被大氣中的金屬離子催化氧化成硫酸而形成酸雨。其危害程度比SO2和氮氧化物大好多倍。

（2）溫室效應(yīng)

指大氣吸收地面長(zhǎng)波輻射之后，也同時(shí)向宇宙和地面發(fā)射輻射，對(duì)地面起保暖增溫作用。主要的溫室氣體有CO2、CH4、O3、CO、氟里昂和水汽等。其中水汽決定于溫度，人類不能控制。其他氣體中，數(shù)量最大、對(duì)地球大氣溫室效應(yīng)作用也最大的是二氧化碳。如果按目前CO2的增長(zhǎng)量，大約到2050年，全球大氣中CO2高達(dá)560ppm，屆時(shí)全球平均氣溫將上升1-3.5℃。由于地球升溫主要在高緯地區(qū)，因而將造成極地冰層融化，再加上海水升溫后體積膨脹，全球海平面將會(huì)提高15-95cm。2、對(duì)全球氣候的影響16（3）城市熱島效應(yīng)

世界上很多城市，無(wú)論它的緯度位置、地形和自然環(huán)境有何不同，城市的氣溫都比四周郊區(qū)要高，特別是在天氣晴朗無(wú)風(fēng)的夜晚，有時(shí)相差4-5℃。這種現(xiàn)象被稱為“城市熱島”。產(chǎn)生的主要原因：城市中排放出大量的熱量，而且工業(yè)、交通越發(fā)達(dá)，人口越多，熱島效應(yīng)越顯著。城市熱島效應(yīng)的強(qiáng)度，一天中夜間最強(qiáng)，一年中冬季最強(qiáng)，因?yàn)橐归g和冬季人為增加的熱量較多。（4）破壞臭氧層（3）城市熱島效應(yīng)17第三節(jié)大氣（CO2)與農(nóng)業(yè)一、CO2濃度變化對(duì)農(nóng)作物的影響1、CO2濃度增高對(duì)不同類型植物的影響

增加CO2濃度，C3類植物無(wú)論在弱光還是強(qiáng)光下，光合作用均能得到促進(jìn)，因此對(duì)密植作物而言增加單位面積空間的CO2濃度，有利于增產(chǎn)。2、CO2濃度增高對(duì)植物光合速率與生產(chǎn)力的影響增加濃度，可以延遲葉片衰老，使葉片有較長(zhǎng)的時(shí)間維持活躍的光合作用，對(duì)增產(chǎn)有利。3、CO2濃度增高對(duì)植物水分利用的影響