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1、第1章 大气的组成和结构第1页，共29页，编辑于2022年，星期一第2页，共29页，编辑于2022年，星期一第3页，共29页，编辑于2022年，星期一第4页，共29页，编辑于2022年，星期一地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球重力作用，地球表面的外层是多种气体混合组成的空气，受地球重力作用，围绕地球占有一定的空间，称为地球大气，简称围绕地球占有一定的空间，称为地球大气，简称大气大气（Atmosphere）。）。大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的大气不停地运动，不断地变化，呈现出各种各样的天气天气（Weather）现象。）现象。大气的状态用气温、气压、湿度、风、云、降水、能
2、见度等大气的状态用气温、气压、湿度、风、云、降水、能见度等气象气象要素要素（MeteorologicalElement）表示。）表示。地球大气第5页，共29页，编辑于2022年，星期一1、干洁空气（、干洁空气（DryAir）2、水汽（、水汽（WaterVapor）大气中唯一能发生相变的成分，来源于地面，含量变化。容积计约大气中唯一能发生相变的成分，来源于地面，含量变化。容积计约占占05%。3、气溶胶粒子（大气杂质）（、气溶胶粒子（大气杂质）（Aerosols）水汽凝结物水滴和冰晶，悬浮的固体烟粒、盐粒、尘粒、各种凝结水汽凝结物水滴和冰晶，悬浮的固体烟粒、盐粒、尘粒、各种凝结核以及带电离子等。核
3、以及带电离子等。第一节 大气组成第6页，共29页，编辑于2022年，星期一1、干洁空气O3：主要分布于：主要分布于1050km高度的平流层大气中，极大值在高度的平流层大气中，极大值在2030km之间。之间。强烈吸收太阳紫外线辐射而使臭氧层增温，改变大气温度的垂直分强烈吸收太阳紫外线辐射而使臭氧层增温，改变大气温度的垂直分布，同时也使地球生物免受了过多紫外线（布，同时也使地球生物免受了过多紫外线（Ultraviolet）的照射。）的照射。N2占大气质量的占大气质量的78%，O2占大气质量的占大气质量的21%.第7页，共29页，编辑于2022年，星期一干洁大气之不同纬度臭氧浓度平均垂直分布曲线（a
4、）4月月（b）10月月第8页，共29页，编辑于2022年，星期一干洁大气之臭氧含量随纬度分布曲线第9页，共29页，编辑于2022年，星期一干洁大气之 CO2QCO2：吸收地面受：吸收地面受热热后放出的后放出的长长波波辐辐射，射，对对地球具有地球具有“温室效温室效应应”（GreenHouseEffect）的作用。）的作用。Q二氧化碳含量分布特点：二氧化碳含量分布特点：Q工工业业区多、区多、农农村少村少Q同一地区冬季多、夏季少同一地区冬季多、夏季少Q夜夜间间多、白天少多、白天少Q阴天多、晴天少阴天多、晴天少第10页，共29页，编辑于2022年，星期一水汽在大气中所占的比例很小，仅水汽在大气中所占的
5、比例很小，仅0.1%3%，却是大气中最，却是大气中最活跃的成分。水对于地球上生命的意义。活跃的成分。水对于地球上生命的意义。2、水汽第11页，共29页，编辑于2022年，星期一水汽的分布：水汽的分布：大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少：大气中的水汽含量随高度的增加而逐渐减少：约约50%的水汽集中在约的水汽集中在约2km以下，约大于以下，约大于90%的水汽集中在的水汽集中在5km以下。以下。99%的水汽集中在对流层。的水汽集中在对流层。水汽是成云致雨的物质基础，故大多数复杂天气均水汽是成云致雨的物质基础，故大多数复杂天气均出现在中低空，高空晴朗。出现在中低空，高空晴朗。2、水汽第12页，共2
6、9页，编辑于2022年，星期一水汽之对天气的影响：Q水汽水汽对对天气的影响：天气的影响：Q水汽相水汽相变产变产生云、生云、雾雾、露、霜、雨、雪、雹等天气、露、霜、雨、雪、雹等天气现现象。象。Q相相变过变过程中放出或吸收程中放出或吸收热热量，影响地面和空气的温度。量，影响地面和空气的温度。Q水汽与气温及天气水汽与气温及天气变变化关系密切：大气运化关系密切：大气运动动中的水汽通中的水汽通过过状状态变态变化化传输热传输热量。量。第13页，共29页，编辑于2022年，星期一（1）定）定义义气溶胶气溶胶(Aerosols)质质粒：指粒：指悬悬浮在大气中的固体和液体粒子。浮在大气中的固体和液体粒子。（2）
7、对对天气的影响：天气的影响：Q固体固体杂质杂质可充当水汽的凝可充当水汽的凝结结核，在云、核，在云、雾雾、降水等的形成、降水等的形成过过程中起着重要的作用。程中起着重要的作用。Q在一定的天气条件下，气溶胶粒子常聚集在一起，形成在一定的天气条件下，气溶胶粒子常聚集在一起，形成霾、霾、风风沙浮沙浮尘尘等等视视程障碍程障碍现现象，使大气透明度象，使大气透明度变变差；差；Q吸收、散射和反射地面和太阳吸收、散射和反射地面和太阳辐辐射，影响大气温度；射，影响大气温度；3、大气气溶胶3、大气气溶胶第14页，共29页，编辑于2022年，星期一1、大气垂直分层依据、大气垂直分层依据2、大气分层及各层特征、大气分层
8、及各层特征第二节 大气结构第15页，共29页，编辑于2022年，星期一=TZ T 为温度变化量 Z 为高度变化量一、大气垂直分层的依据气温垂直递减率气温垂直递减率的定义：气温垂直递减率的定义：第16页，共29页，编辑于2022年，星期一大气分层图大气分层图第17页，共29页，编辑于2022年，星期一1、对对流流层层对对流流层层（TroposphereTroposphere）是是紧贴紧贴地面的一地面的一层层，它受地面，它受地面的影响最大。因的影响最大。因为该层为该层中的空气有中的空气有强强烈的烈的对对流作用，故流作用，故得名得名对对流流层层。对对流流层顶层顶高度：高度：平均平均说说来，低来，低纬
9、纬度度对对流流层顶层顶高、高高、高纬纬度度对对流流层顶层顶低。低。同一地区同一地区对对流流层顶层顶高度夏季高于冬季。高度夏季高于冬季。二、大气垂直分层结构第18页，共29页，编辑于2022年，星期一对流层三大重要特征：Q温度随高度升高而降低。温度随高度升高而降低。Q气温、气压、湿度水平分布不气温、气压、湿度水平分布不均匀。均匀。Q空气有强烈的垂直混合。空气有强烈的垂直混合。第19页，共29页，编辑于2022年，星期一在在对对流流层层的的顶顶部直到部直到55km，气流运，气流运动动相当平衡，而且主相当平衡，而且主要以水平运要以水平运动为动为主，故称主，故称为为平平流流层层（Stratospher
10、eStratosphere）。平流平流层顶层顶的气的气压约压约1hPa。平流平流层层下部温度随高度下部温度随高度变变化很化很小，平流小，平流层层上部因上部因为为存在臭氧存在臭氧层层，臭氧吸收太阳紫外，臭氧吸收太阳紫外辐辐射使射使大气温度增加。大气温度增加。2、平流层第20页，共29页，编辑于2022年，星期一平流层的重要特征：Q大气很稳定，空气的垂直运动大气很稳定，空气的垂直运动很微弱，多为平流运动。很微弱，多为平流运动。Q水汽和杂质含量很少，几乎水汽和杂质含量很少，几乎没有对流层中所出现的各种没有对流层中所出现的各种天气现象。天气现象。Q大气透明度高，天气晴朗，大气透明度高，天气晴朗，飞行气
11、象条件好。飞行气象条件好。第21页，共29页，编辑于2022年，星期一 3、中间层、热层、外逸层中中间层间层在在5085km高度，高度，是大气中最冷的部分。水汽是大气中最冷的部分。水汽极少，极少，虽虽然不然不稳稳定，但是没定，但是没有什么天气有什么天气现现象。象。热层热层在在85km800km以以上，太阳上，太阳辐辐射中的射中的强强紫外紫外辐辐射造成了射造成了热层热层的高温。的高温。虽虽然然温度是最高，但是大气极其温度是最高，但是大气极其稀薄。稀薄。第22页，共29页，编辑于2022年，星期一暖暖层顶层顶以上的大气以上的大气统统称称为为外逸外逸层层，又叫外，又叫外层层。它它是是大大气气的的最最
12、高高层层，高高度度离离地地表表80km以以上上，厚厚度度可可达达20003000km。外外逸逸层层中中温温度度很很高高，空空气气十十分分稀稀薄薄，受受地地球球引引力力场场的的约约束束很很弱弱，一一些些高高速速运运动动着着的的空空气气分分子子可可以以挣挣脱脱地地球球的的引引力和其它分子的阻力散逸到宇宙空力和其它分子的阻力散逸到宇宙空间间。3、中间层、热层、外逸层、中间层、热层、外逸层第23页，共29页，编辑于2022年，星期一影响各管制区域的主要天气：第24页，共29页，编辑于2022年，星期一第四节 标准大气Q标标准准大大气气是是铅铅直直方方向向上上，温温度度、气气压压和和密密度度按按一一种种
13、假假定定的的规规律律分分布布的的模模式式大大气气，是是根根据据实实测测资资料料，用用简简化化方方式式近近似似的的表表示示大大气温度、压力和密度的平均分布。气温度、压力和密度的平均分布。Q制作目的：制作目的：出于比较飞机性能和设计大气数据仪表的需要。出于比较飞机性能和设计大气数据仪表的需要。Q在在设设计计飞飞行行器器、飞飞行行器器的的设设备备和和仪仪表表时时，在在订订正正飞飞行行试试验验数数据据时时，都都要要以以预预先先规规定定好好的的，随随高高度度固固定定分分布布的的大大气气物物理理状状态态为为根根据据，这这样样才才能能得得到到可可以以相相互互比比较较的的仪仪表表示示度度、飞飞行行试试验验数数
14、据据和和空空气气动动力力数数据。据。第25页，共29页，编辑于2022年，星期一由国际民航组织由国际民航组织(ICAO)统一采用的统一采用的30公里以下标准大气的主要数据是：公里以下标准大气的主要数据是：1、干干洁洁大大气气，垂垂直直方方向向上上成成份份（各各种种气气体体的的比比例例）不不改改变变，平平均均分分子子量量为为28.9644；2、具有理想气体的性质；、具有理想气体的性质；3、标准海平面的重力加速度为、标准海平面的重力加速度为g0=9.80665m/s2；4、在在 平平 均均 海海 平平 面面 上上，气气 温温 为为T0=15C=288.16K；气气 压压 为为P0=1013.25h
15、Pa=760mmHg=1个大气压；个大气压；空气密度为空气密度为0=1.225kg/m3；5、处于流体静力平衡状态；处于流体静力平衡状态；6、气气温温的的垂垂直直递递减减率率，在在海海拔拔11000m以以下下为为0.65/100m，1120公公里里气气温温随高度不变，为随高度不变，为-56.5，2030公里为公里为0.1/100m。标准大气主要特性：第26页，共29页，编辑于2022年，星期一习题：一、一、单选题单选题：1、中、中纬纬度地区度地区对对流流层层上界的高度通常是（上界的高度通常是（）A：8-9千米千米B：10-12千米千米C：15-17千米千米D：17-18千米千米2、在、在标标准
16、大气中准大气中飞飞机在空中机在空中测测得的气温是得的气温是-24，则飞则飞机所在机所在高度是（高度是（）A：3000米米B：4000米米C：6000米米D：8000米米第27页，共29页，编辑于2022年，星期一习题二、填空：二、填空：1、大气的成分由、大气的成分由_、_、_三部分组成。三部分组成。2、大气垂直结构分为以下、大气垂直结构分为以下_、_、_、_、_五个部分。五个部分。3、标准大气海平面气压、气温分别是、标准大气海平面气压、气温分别是_、_。三、简答题：三、简答题：1、对流层具有哪些特性？、对流层具有哪些特性？2、平流层具有哪些特性？、平流层具有哪些特性？第28页，共29页，编辑于
17、2022年，星期一本章小结：Q大气由干洁空气、水汽、大气杂质三部分组成。大气由干洁空气、水汽、大气杂质三部分组成。Q在干洁空气中，对大气温度影响较大的是二氧化碳和臭氧，在干洁空气中，对大气温度影响较大的是二氧化碳和臭氧，而水汽和大气杂质在天气变化中起了重要作用。而水汽和大气杂质在天气变化中起了重要作用。Q以气层气温的垂直分布特征为主要依据，将大气分成以气层气温的垂直分布特征为主要依据，将大气分成了五层，航空活动主要在对流层和平流层中进行。了五层，航空活动主要在对流层和平流层中进行。Q对于对流层和平流层的基本特征，我们应有充分认识。对于对流层和平流层的基本特征，我们应有充分认识。第29页，共29页，编辑于2022年，星期一