《大氣基本特征》課件

大氣基本特征課程導言學習目標了解地球大氣的基本特征，為深入學習大氣科學打下基礎。課程內(nèi)容涵蓋大氣組成、結構、能量平衡、氣象要素等內(nèi)容。教學方式課堂講授、案例分析、實踐練習相結合。大氣的組成1氮氣空氣中含量最多，約占78%。2氧氣約占21%，是生物呼吸所必需的。3二氧化碳約占0.04%，對維持地球表面溫度至關重要。4其他氣體包括氬氣、氖氣、氦氣等，含量較少。大氣的壓強分布1013.25海平面千帕8005000米千帕50010000米千帕大氣溫度的垂直變化1對流層溫度隨高度降低2平流層溫度隨高度升高3中間層溫度隨高度降低4熱層溫度隨高度升高大氣溫度隨高度的變化并非線性的，而是呈現(xiàn)出不同的垂直變化規(guī)律。對流層是與人類活動關系最密切的大氣層，其溫度隨高度降低。平流層則相反，溫度隨高度升高。中間層和熱層分別呈現(xiàn)溫度隨高度降低和升高的趨勢。熱量的傳遞方式輻射太陽輻射是地球的主要能量來源。太陽以電磁波的形式向外輻射能量，其中一部分能量到達地球。對流空氣因溫度差異而產(chǎn)生密度差異，進而引起熱量傳遞。空氣流動，將熱量從溫度高的地方傳遞到溫度低的地方。傳導熱量通過物質的分子運動而傳遞，例如，熱量從熱的物體傳遞到冷的物體。大氣濕度的概念及其測量空氣中水汽含量大氣濕度指的是空氣中水汽含量的多少，通常以水汽壓、相對濕度和絕對濕度等指標表示。飽和水汽壓是指在一定溫度下，空氣中所能容納的最大水汽量，也稱為飽和蒸汽壓。測量方法常用的測量方法包括干濕球濕度計、毛發(fā)濕度計和電子濕度計等。水汽的來源和分布水汽是大氣中重要的組成部分，其主要來源是地表水的蒸發(fā)。水汽的分布不均勻，主要集中在低層大氣中，特別是熱帶地區(qū)和海洋上空。水汽的含量受溫度、氣壓、風力等因素影響。氣溫越高，水汽蒸發(fā)量越大，水汽含量也越高。氣壓越低，水汽含量也越高。大氣壓強的垂直變化1大氣壓強隨高度降低大氣壓強是由空氣重量造成的，高度越高，空氣越稀薄，壓強越低。2指數(shù)型變化大氣壓強的垂直變化并非線性，而是呈現(xiàn)指數(shù)型下降趨勢，即每升高一定高度，壓強下降的比例逐漸減小。3大氣壓強變化的影響大氣壓強的垂直變化對天氣現(xiàn)象、航空飛行、登山等活動都有重要影響。大氣的靜力穩(wěn)定性穩(wěn)定大氣空氣密度較大，不易上升，形成晴朗天氣。不穩(wěn)定大氣空氣密度較小，易于上升，形成陰雨天氣。大氣的動力穩(wěn)定性水平氣壓梯度力是推動空氣運動的主要力量，不同地區(qū)的氣壓梯度不同，導致風速和風向變化地球自轉會使空氣運動發(fā)生偏轉，北半球向右偏轉，南半球向左偏轉，影響風向和風速地表摩擦力會減緩風速，影響風向，尤其在近地面層，摩擦力影響顯著風的基本特征1風向風向是指風吹來的方向，通常用16個方位來表示。2風速風速是指風的速度，通常以米/秒或公里/小時為單位。3風力風力是指風的強度，通常用蒲福風級來表示。風的測量1風向風向是指風的水平運動方向2風速風速是指風在單位時間內(nèi)運動的距離3風力風力是指風對物體的作用力大小溫帶鋒面系統(tǒng)溫帶鋒面系統(tǒng)是地球上重要的天氣系統(tǒng)之一，它是由冷鋒和暖鋒組成的。冷鋒是指冷空氣向暖空氣推進，形成的鋒面。暖鋒是指暖空氣向冷空氣推進，形成的鋒面。溫帶鋒面系統(tǒng)常常帶來降雨、降雪、大風等天氣現(xiàn)象。高壓系統(tǒng)的基本特征氣壓中心高壓系統(tǒng)中心氣壓高，空氣下沉。天氣狀況晴朗少云，天氣穩(wěn)定。風向順時針方向旋轉，風力較弱。低壓系統(tǒng)的基本特征氣壓低低壓系統(tǒng)中心的氣壓比周圍區(qū)域低。氣流上升由于氣壓梯度力，空氣從周圍區(qū)域流向低壓中心，并向上升起。云雨天氣上升氣流會使空氣冷卻，形成云層，并可能導致降水。旋轉氣流由于地球自轉，低壓系統(tǒng)中的氣流會旋轉，在北半球呈逆時針方向，在南半球呈順時針方向。熱帶氣旋的形成和運動形成條件熱帶氣旋的形成需要溫暖的海水、低氣壓區(qū)域和潮濕的空氣。旋轉方向熱帶氣旋在北半球逆時針旋轉，在南半球順時針旋轉。移動路徑熱帶氣旋的移動路徑受風向、氣壓梯度和科氏力的影響。強度變化熱帶氣旋的強度會隨著其移動路徑上的環(huán)境條件而變化。熱帶氣旋的結構熱帶氣旋結構包括中心、眼墻、螺旋雨帶等部分。眼墻是熱帶氣旋最強的區(qū)域，風速最大，降水量也最多。螺旋雨帶是圍繞眼墻旋轉的降水云帶，通常有幾條，它們會帶來強烈的降水和狂風。熱帶氣旋的災害強風熱帶氣旋帶來的強風會造成巨大的破壞，摧毀房屋、樹木和基礎設施。風暴潮風暴潮是熱帶氣旋帶來的海面上升現(xiàn)象，可能導致沿海地區(qū)發(fā)生洪水。暴雨熱帶氣旋會帶來大量的降雨，可能引發(fā)山洪和滑坡。天氣圖的基本元素風向和風速氣溫降水量氣壓天氣圖的分析與預報識別符號識別天氣圖上的氣壓、溫度、降水等符號。分析天氣形勢根據(jù)符號的變化分析天氣系統(tǒng)移動、演變趨勢。預測未來天氣基于分析結果，預測未來一段時間內(nèi)的天氣變化。天氣預報的方法1數(shù)值預報使用計算機模擬大氣運動，預測未來天氣變化。2統(tǒng)計預報利用歷史天氣數(shù)據(jù)，分析天氣變化規(guī)律，進行預測。3經(jīng)驗預報根據(jù)經(jīng)驗和觀察，結合當前天氣狀況，進行預測。天氣預報的誤差分析不確定性大氣系統(tǒng)極其復雜，存在諸多不確定因素，如初始條件誤差、模型簡化等，導致預報誤差不可避免。誤差類型預報誤差主要包括系統(tǒng)誤差和隨機誤差。系統(tǒng)誤差反映了模型本身的缺陷，隨機誤差則受初始條件和隨機因素影響。天氣預報的應用農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要根據(jù)天氣情況進行調整，比如播種、灌溉、施肥等等。航空航空公司需要根據(jù)天氣情況調整航線，以保證飛行安全。旅游游客需要根據(jù)天氣情況安排行程，比如選擇合適的旅游目的地、時間等等。大氣污染的特征成分復雜大氣污染物種類繁多，包括氣態(tài)污染物、顆粒物和生物污染物等。時空變化大氣污染的濃度和分布隨時間和空間而變化，受氣象條件、排放源和地形等因素影響。危害廣泛大氣污染對人體健康、生態(tài)環(huán)境和氣候變化等方面造成嚴重危害。大氣污染的成因1工業(yè)排放工廠和發(fā)電廠排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物。2交通排放汽車尾氣排放的碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳等污染物。3生活排放家庭燃煤、垃圾焚燒等排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物。4自然因素火山爆發(fā)、沙塵暴等自然現(xiàn)象也會導致大氣污染。大氣污染的危害呼吸系統(tǒng)疾病心血管疾病神經(jīng)系統(tǒng)疾病大氣污染的監(jiān)測和防治1監(jiān)測大氣污染監(jiān)測網(wǎng)，實時監(jiān)測2預警發(fā)布預警信息，防范污染3治理控制污染源，改善環(huán)境大氣科學的前沿領域氣候變化研究全球氣候變化對地球系統(tǒng)的影響是當今最緊迫的科學問題之一。研究人員正在努力理解氣候變化的機制、預測未來氣候變化趨勢，并探索減緩和適應氣候變化的策略。大氣污染研究大氣污染是嚴重威脅人類健康和環(huán)境的重要問題。研究人員正在開發(fā)新的監(jiān)測和預報技術，以減少大氣污染并改善空氣質量。數(shù)值天氣預報數(shù)值天氣預報是利用超級計算機模擬大氣運動，預測未來天氣狀況的重要方法。研究人員正在不斷改進數(shù)值天氣預報模型，提高預測的準確性和時間尺度。課程總結理解大氣本課程介紹了大氣基本特征，包括組成、溫度、濕度、壓力、風等關鍵要素，為理解天氣現(xiàn)象和氣候變化提供了