第一章大气概述课件.ppt

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1、第一章第一章 大气概述大气概述1第一节第一节 大气的组成大气的组成组成组成:多种混合气体、悬浮的固体杂质、液体微粒（包括水汽）。多种混合气体、悬浮的固体杂质、液体微粒（包括水汽）。一、一、干洁干洁空气空气v 大大气气中中，除除了了水水汽汽和和液液体体、固固体体杂杂质质外外的的整整个个混混合合气气体体，称称为为干干洁洁空空气气。它它的的主主要要成成分分是是氮氮、氧氧、氩氩、二二氧氧化化碳碳等等，此此外外还还有有少少量量的的氢氢、氖氖、氪、氙、臭氧等稀有气体。氪、氙、臭氧等稀有气体。v 在在干干洁洁空空气气中中（2525公公里里以以下下），氮氮与与氧氧两两者者就就体体积积和和质质量量来来说说，差差

2、不不多多占占空空气气的的9999，与与氩氩合合计计，则则占占空空气气的的99999 9。其其它它气气体体，所所占占空空气气总容积的百分数还不到总容积的百分数还不到0.010.01。v 由由于于大大气气中中存存在在着着空空气气的的垂垂直直运运动动、水水平平运运动动、湍湍流流运运动动和和分分子子扩扩散散，使使不不同同高高度度、不不同同地地区区的的空空气气得得以以进进行行交交换换和和混混合合，因因而而从从地地面面开开始始，直直到到9090公公里里处处，干干洁洁空空气气成成分分的的比比例例基基本本上上是是不不变变的的。因因此此，在在9090公公里里以下，可以把干洁空气当成分子量为以下，可以把干洁空气当

3、成分子量为28.9728.97的的“单一成分单一成分”的气体来处理。的气体来处理。2第一节第一节 大气的组成大气的组成3第一节第一节 大气的组成大气的组成(一）氧和氮一）氧和氮（二）臭氧和二氧化碳（二）臭氧和二氧化碳 在在干干洁洁空空气气的的各各种种成成分分中中，臭臭氧氧和和二二氧氧化化碳碳所所占占比比例例虽虽然然极极少少，但对大气温度分布和人类生活却有较大影响。但对大气温度分布和人类生活却有较大影响。1 1臭氧臭氧大气中的臭氧主要是在太阳紫外线辐射作用下形成的。大气中的臭氧主要是在太阳紫外线辐射作用下形成的。1 1）臭氧的垂直分布）臭氧的垂直分布 在在近近地地面面层层含含量量很很少少，从从1

4、010公公里里高高度度开开始始逐逐渐渐增增加加，在在12121515公公里里以以上上含含量量增增加加特特别别显显著著，在在2020一一2525公公里里高高度度处处达达最最大大值值，再再往往上上，含量逐渐减少，到含量逐渐减少，到55556060公里高度上就极少了。公里高度上就极少了。45第一节第一节 大气的组成大气的组成2 2）原因：）原因：在在大大气气的的上上层层中中：短短波波紫紫外外线线的的强强度度很很大大，使使得得氧氧分分子子几几乎乎发发生生完完全全的的分分解解，因因此此氧氧原原子子和和氧氧分分子子相相遇遇的的机机会会很很少少。即即使使臭臭氧氧在在此此处处形形成成，由由于于它它吸吸收收一一

5、定定波波长长的的紫紫外外线线，又又引引起起自自身身的的分分解解，因因此此，在在大大气气的的上上层层臭臭氧氧的含量不多。的含量不多。在在中中层层：紫紫外外线线的的强强度度因因大大气气的的吸吸收收而而减减弱弱，只只有有部部分分的的氧氧分分子子发发生生分分解解在在这这一一层层次次中中，既既有有足足够够的的氧氧分分子子，又又有有足足够够的的氧氧原原子子，这这就就造造成成了了臭臭氧氧分分子子形形成成的的条条件件。因因此此在在3535公公里里处处，臭臭氧氧的的混混合合比比最最大大(单单位位质质量量干干空空气气中中的的臭臭氧氧质质量量)，再再通通过过下下沉沉气气流流的的作作用用，将将臭臭氧氧向向下下输输送送

6、，造造成成在在2020-2525公里的层次中臭氧的数量最多公里的层次中臭氧的数量最多。在在低低层层中中：短短波波紫紫外外线线大大大大减减少少，氧氧分分子子的的分分解解也也就就大大为为减减弱弱，所所以以氧氧原子的数量减少，以致原子的数量减少，以致臭氧的形成较少臭氧的形成较少。3 3）臭氧的作用）臭氧的作用臭臭氧氧能能大大量量吸吸收收太太阳阳紫紫外外线线，使使臭臭氧氧层层增增暖暖，影影响响到到大大气气中中温温度度的的垂垂直直分分布布。同同时时，还还使使地地面面上上的的生生物物免免受受过过多多紫紫外外线线的的伤伤害害，而而少少量量紫紫外外线线，可可以起到杀菌治病的作用。以起到杀菌治病的作用。6第一节

7、第一节 大气的组成大气的组成2 2二氧化碳二氧化碳v 大大气气中中的的二二氧氧化化碳碳是是有有机机化化合合物物氧氧化化作作用用的的产产物物，例例如如燃燃料料的的燃燃烧烧，有有机机物物的的腐腐化化以以及及动动物物、植植物物的的呼呼吸吸等等都都产产生生二二氧氧化化碳碳。这这些些作作用用集集中中在在大大气气的的底底层层，因因此此，二二氧氧化化碳碳集集中中于于大大气气底底部部2020公公里里的的一一薄薄层层内内。在在2020公公里里高高度度以以下下，大大气气中中二二氧氧化化碳碳一一般般占占0.030.03，到到了了2020公里以上，二氧化碳含量就显著地减少。公里以上，二氧化碳含量就显著地减少。v 二氧

8、化碳的作用二氧化碳的作用 二二氧氧化化碳碳对对太太阳阳辐辐射射吸吸收收很很少少，但但却却能能强强烈烈地地吸吸收收地地面面的的长长波波辐辐射射，同同时时它它又又向向周周围围空空气气和和地地面面放放射射长长波波辐辐射射，因因此此，它它能能对对大大气和地面的温度产生一定的影响。气和地面的温度产生一定的影响。7第一节第一节 大气的组成大气的组成二、大气中的水汽二、大气中的水汽1 1 垂直分布垂直分布 水汽含量随高度的增高而减少。水汽含量随高度的增高而减少。在在1.51.52 2公公里里高高度度上上，空空气气中中水水汽汽含含量量已已减减少少为为地地面面的的一一半半；在在5 5公公里里高度，减少为地面的高

9、度，减少为地面的1 11010；再向上，含量就更少了；再向上，含量就更少了。2 2 水平分布水平分布 因纬度、地势高低以及海陆的不同有显著差异。因纬度、地势高低以及海陆的不同有显著差异。3 3 作用作用 （1 1）在天气变化中起着重要的作用；）在天气变化中起着重要的作用；（2 2）水汽能强烈吸收和放出长波辐射能；）水汽能强烈吸收和放出长波辐射能；（3 3）可引起地面与大气之间的热量交换；）可引起地面与大气之间的热量交换；这些都对地面和空气的温度有一定影响。这些都对地面和空气的温度有一定影响。8第一节第一节 大气的组成大气的组成三、大气中的固体杂质和液体微粒三、大气中的固体杂质和液体微粒1 1

10、固体杂质固体杂质v 固体杂质包括来源于物质燃烧的烟粒，海水飞溅扬入大气后而被蒸固体杂质包括来源于物质燃烧的烟粒，海水飞溅扬入大气后而被蒸发的盐粒，被风吹起的土壤微粒及火山喷发的烟尘，流星燃烧所产生的发的盐粒，被风吹起的土壤微粒及火山喷发的烟尘，流星燃烧所产生的细小微粒和宇宙尘埃，还有细菌、微生物、植物的抱子花粉等。细小微粒和宇宙尘埃，还有细菌、微生物、植物的抱子花粉等。v 多集中在大气的底层。随着高度的增加而减少很快多集中在大气的底层。随着高度的增加而减少很快v 是水汽凝结是水汽凝结(凝华凝华)的核心的核心v 有减弱太阳辐射强度和保持地球温度的作用有减弱太阳辐射强度和保持地球温度的作用2 2

11、液体微粒液体微粒 指悬浮大气中的水滴、过冷水滴和冰晶等水汽凝结物。它们常聚集指悬浮大气中的水滴、过冷水滴和冰晶等水汽凝结物。它们常聚集在一起，以云、雾等形式出现在一起，以云、雾等形式出现.能减弱太阳辐射和地面辐射，影响地面空气的温度。能减弱太阳辐射和地面辐射，影响地面空气的温度。四、大气污染四、大气污染 空气中增加了许多新的成分，这就是大气污染空气中增加了许多新的成分，这就是大气污染.9第二节第二节 大气的结构大气的结构一、大气高度一、大气高度 大气圈与星际空间之间的大气圈与星际空间之间的“分界面分界面”两种划分方法：两种划分方法：1 1 根据大气中出现的某些物理现象。根据大气中出现的某些物理

12、现象。在大气中极光是出现高度最高的物理现象，可以出现在在大气中极光是出现高度最高的物理现象，可以出现在12001200kmkm的的高度上高度上为为大气的物理上界大气的物理上界。2 2 根据大气密度根据大气密度 把接近于星际气体密度的高度作为大气的上界。按照人造卫星探把接近于星际气体密度的高度作为大气的上界。按照人造卫星探测资料推算，大约在测资料推算，大约在20002000一一30003000公里高度上。公里高度上。1011大气的上界大气的上界 A:极光是大气中出现的最高的物理现象，极光是大气中出现的最高的物理现象，1200km B:人造卫星探测资料，按大气密度定为人造卫星探测资料，按大气密度定

13、为20003000km大气的垂直分层（大气温度、成分、垂直运动、电离）大气的垂直分层（大气温度、成分、垂直运动、电离）对流层对流层平流层平流层中间层中间层热层热层散逸层散逸层五五 层层第二节第二节 大气的结构大气的结构12第二节第二节 大气的结构大气的结构二、大气的垂直分层二、大气的垂直分层1 1对流层对流层（1 1）对流层的厚度）对流层的厚度 对对流流层层是是大大气气的的最最低低层层，下下界界为为地地面面，上上界界为为对对流流层层顶顶，上界随着纬度和季节而异上界随着纬度和季节而异q 平均情况，对流层的厚度在低纬度地区为平均情况，对流层的厚度在低纬度地区为1616一一1818kmkm；q 在中

14、纬度高压地区，它为在中纬度高压地区，它为1313kmkm；q 在高纬极地区域，它为在高纬极地区域，它为8 81010kmkm；q 从季节变化来说，夏季对流层的厚度要比冬季的大，从季节变化来说，夏季对流层的厚度要比冬季的大，对对流流层层内内，集集中中了了四四分分之之三三的的大大气气质质量量及及十十分分之之九九的的水水汽汽质质量量大大气气中中的的各各种种天天气气现现象象大大部部发发生生在在这这个个气气层层内内。所以，所以，对流层是气象学家研究的主要对象对流层是气象学家研究的主要对象1314第二节第二节 大气的结构大气的结构（2 2）对流层的主要特点：）对流层的主要特点：(1)(1)气温随着高度的增

15、加而降低气温随着高度的增加而降低,平均每上升平均每上升100100m m，温度约降低温度约降低0.650.65。原原因因：对对流流层层和和地地面面相相接接触触，它它是是从从地地面面得得到到热热能能，使使得得温温度度随随高高度的增加而降低。度的增加而降低。(2)有强烈的铅垂混合作用。有强烈的铅垂混合作用。原原因因：对对流流层层主主要要从从地地面面获获得得热热能能，使使它它有有强强烈烈的的上上升升和和下下降降的的气气流，即流，即对流作用对流作用 (3)对流层中气象要素的水平分布极不均匀。对流层中气象要素的水平分布极不均匀。原因：空气的属性受地面的影响大。原因：空气的属性受地面的影响大。152 2平

16、流层平流层 从对流层顶到从对流层顶到5555kmkm左右高度的气层为平流层左右高度的气层为平流层它的特点：它的特点：(1)(1)在在平平流流层层的的底底部部，温温度度随随高高度度变变化化小小或或不不变变，上上半半部部内内的的温温度度随随着着高高度度增增加加而明显增高。这是由于臭氧强烈吸收太阳紫外辐射的结果。而明显增高。这是由于臭氧强烈吸收太阳紫外辐射的结果。(2)(2)空气运动以平流为主，铅直混合作用减弱，上半部，几乎没有铅直气流空气运动以平流为主，铅直混合作用减弱，上半部，几乎没有铅直气流(3)(3)水汽、尘埃以及云很少，大气透明度较好水汽、尘埃以及云很少，大气透明度较好 第二节第二节 大气

17、的结构大气的结构3 3中间层中间层 从平流层顶到从平流层顶到8585kmkm左右的高度的气层（左右的高度的气层（55-8555-85kmkm）特点：特点：（1 1）温度随高度的升高而降低得很快，在）温度随高度的升高而降低得很快，在8080kmkm高度上，降到高度上，降到-83-83；夏季，在高；夏季，在高纬地区，温度低于纬地区，温度低于-113-113；（2 2）由于温度随高度降低得很快，有强烈的铅直运动。有高空对流层之称）由于温度随高度降低得很快，有强烈的铅直运动。有高空对流层之称 。164 4暖层暖层 从中间层项到离地面从中间层项到离地面800800kmkm左右高度的气层（左右高度的气层（

18、85-80085-800kmkm）特点特点:（1)1)温度随高度升高迅速增高。在温度随高度升高迅速增高。在480480kmkm高度上，约为高度上，约为12321232以上；以上；（2)2)空气处于高度电离状态空气处于高度电离状态 。由于这个特点，暖层又称电离层。由于这个特点，暖层又称电离层.第二节第二节 大气的结构大气的结构5.5.散逸层散逸层 800 800公里高度以上的大气层（公里高度以上的大气层（800800kmkm）。）。是大气的最高层。是大气的最高层。主要特征：大气质点经常散逸至星际空间主要特征：大气质点经常散逸至星际空间 。17电离层的构造电离层的构造:D层层:高度高度60-90K

19、M,白天存在白天存在,只吸收电磁波。只吸收电磁波。E层层:高度高度100-120KM,白天存在白天存在,可反射电磁波。可反射电磁波。ES层层:高度高度120KM,偶发层。电磁偶发层。电磁密度大，反射电磁波极佳。密度大，反射电磁波极佳。F1层层:高度高度170-220KM,白天存在白天存在,可反射电磁波。可反射电磁波。F2层层:高度高度220-450KM,昼夜存在昼夜存在,可反射电磁波，电磁密度变化较可反射电磁波，电磁密度变化较大。大。18对流层平流层对流旺盛近地面，对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；纬度不同厚度变；高度增来温度减，高度增来温度减，只因热源是地面；只因热源是地面；天气复杂且多变，天

20、气复杂且多变，风云雨雪较常见风云雨雪较常见气温初稳后升热气温初稳后升热只因层中臭氧多只因层中臭氧多水平流动天气好水平流动天气好高空飞行很适合高空飞行很适合上冷下热上冷下热高空对流高空对流电电离离层层电离层能反射电离层能反射无线电波，对无线电波，对无线电通讯有无线电通讯有重要作用重要作用中间层热层1920三大气的水平分布三大气的水平分布1.1.气团气团v 在水平方向上温、湿相对地比较均匀的大块空气，称为在水平方向上温、湿相对地比较均匀的大块空气，称为气团气团。v 气团的类型气团的类型 冷气团冷气团 大范围的干冷空气；大范围的干冷空气；暖气团暖气团 大范围的暖湿空气。大范围的暖湿空气。2.2.锋锋

21、 在冷气团与暖气团之间，有一个在冷气团与暖气团之间，有一个过渡层过渡层，称为，称为锋面锋面 锋面与地面相交的过渡带，简称为锋面与地面相交的过渡带，简称为锋锋锋有一定的宽度或厚度锋有一定的宽度或厚度 许多云雨等天气现象出现在锋面附近或锋面上许多云雨等天气现象出现在锋面附近或锋面上第二节第二节 大气的结构大气的结构21222.陆面陆面 又称岩石圈又称岩石圈,可分为山地、高原、平原、丘可分为山地、高原、平原、丘陵和盆地等地形。陵和盆地等地形。3.冰雪圈冰雪圈 包括大陆冰原、高山冰川、海冰和地面雪盖包括大陆冰原、高山冰川、海冰和地面雪盖等。等。4.生物圈生物圈:植物和动物植物和动物.1.水圈水圈 海洋

22、、湖、江河、地下水等地面上的一切液态水海洋、湖、江河、地下水等地面上的一切液态水形成的海洋气候。形成的海洋气候。四四.水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述水圈、陆面、冰雪圈和生物圈概述23五五.气候系统中的主要反馈过程气候系统中的主要反馈过程1.水汽水汽_辐射反馈辐射反馈2.冰雪冰雪_反射率反馈反射率反馈3.云量云量_地面气温反馈地面气温反馈4.二氧化碳二氧化碳_海洋海洋_大气反馈大气反馈24第三节第三节 大气的物理性状大气的物理性状一、主要气象要素一、主要气象要素（一）气温（一）气温q 气气温温的的单单位位：目目前前我我国国规规定定用用摄摄氏氏度度（）温温标标，以以气气压压为为1013.31013

23、.3hPahPa时时纯纯水水的的冰冰点点为为零零度度（0 0），沸沸点点为为100100度度（100100）。）。q 在在理理论论研研究究上上常常用用绝绝对对温温标标，以以K表表示示，但但其其零零度度称称为为“绝绝对对零零度度”，规规定定为为等等于于摄摄氏氏-273.15-273.15。因因此此水水的的冰冰点点为为273.15273.15K K，沸沸点点为为373.15373.15K K。两两种种温温标标之之间间的的换换算算关关系系如如下下 T=t+273.15 T=t+273.15t+273t+27325（二）气压（二）气压1.1.定定义义 指指大大气气的的压压强强。以以P P代代表表气气压

24、压，F F代代表表面面积积A A上所承受的力上所承受的力.P=F/A P=F/A P=mg/A P=mg/A2.2.气压值测量气压值测量:用用水水银银气气压压表表测测量量。设设水水银银柱柱高高度度为为h h，密密度度为为，截截面面积积为为S S，则则重重量量W=W=ghSghS。由由于于水水银银柱柱底底面面积积的的压压强强和和外外界界大大气气压压强强是是一一致致的的，从从而而所测大气压强为所测大气压强为:P=P=ghgh第三节第三节 大气的物理性状大气的物理性状P1P263.3.气压的表示单位：气压的表示单位：（1 1）用水银柱高度表示）用水银柱高度表示:单位毫米（汞柱高）。单位毫米（汞柱高）

25、。（2 2）用单位面积上所受到空气分子撞击力来表示，毫巴）用单位面积上所受到空气分子撞击力来表示，毫巴（mbmb）。）。(3)(3)用用百帕百帕(hPahPa)1hPa1hPa等于等于1 1cmcm2 2面积上受到面积上受到10102 2牛顿（牛顿（N N）的压力时的压强值的压力时的压强值(1 1毫巴毫巴=1hPa1hPa).).在地球表面上，气在地球表面上，气压压差异的存在是引起空气运差异的存在是引起空气运动动最重最重要的因素之一要的因素之一。1个大气压个大气压=760毫米毫米(汞柱汞柱)=1013.25hpa 27（三）湿度（三）湿度 表示大气中表示大气中水汽水汽多少的物理量多少的物理量.

26、1.1.水汽压和饱和水汽压水汽压和饱和水汽压q 大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压（大气中的水汽所产生的那部分压力称水汽压（e e）。）。q 在在温温度度一一定定情情况况下下，单单位位体体积积空空气气中中的的水水汽汽量量有有一一定定限限度度，如如果果水水汽汽含含量量达达到到此此限限度度，空空气气就就呈呈饱饱和和状状态态，这这时时的空气，称的空气，称饱和空气饱和空气。q 饱和空气的水汽压（饱和空气的水汽压（E E）称称饱和水汽压饱和水汽压.q 饱和水汽压饱和水汽压随温度的升高而增大随温度的升高而增大。第三节第三节 大气的物理性状大气的物理性状282.2.相对湿度相对湿度 相相对对湿湿度度（f

27、 f）是是空空气气中中的的实实际际水水汽汽压压与与同同温温度度下下的的饱饱和和水水汽压汽压的比值（用百分数表示）的比值（用百分数表示）.f f=e/E 100%=e/E 100%相对湿度直接反映空气距离饱和的程度相对湿度直接反映空气距离饱和的程度。3.3.饱和差饱和差 在在一一定定温温度度下下，饱饱和和水水汽汽压压与与实实际际空空气气中中水水汽汽压压之之差差称称饱和差（饱和差（d d）。）。即即 d=E-ed=E-e，d d表表示示实实际际空空气气距距离离饱饱和和的的程程度度,在在研研究究水水面面蒸蒸发发时时能能反反应出水分子的蒸发能力应出水分子的蒸发能力。第三节第三节 大气的物理性状大气的物

28、理性状295.5.水汽混合比水汽混合比 一一团团湿湿空空气气中中，水水汽汽质质量量与与干干空空气气质质量量的的比比值值称称水水汽汽混混合比合比.第三节第三节 大气的物理性状大气的物理性状4.4.比湿比湿 在一团湿空气中，在一团湿空气中，水汽的质量水汽的质量与该团与该团空气总质量空气总质量（水（水汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿（汽质量加上干空气质量）的比值，称比湿（q q）,其单位是其单位是g/gg/g306.6.露点露点 在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却在空气中水汽含量不变，气压一定下，使空气冷却达到饱和时的温度，称达到饱和时的温度，称露点温度露点温度，简称露点，简称露点.在

29、气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量在气压一定时，露点的高低只与空气中的水汽含量有关，水汽含量愈多，露点愈高，所以有关，水汽含量愈多，露点愈高，所以露点也是反映空露点也是反映空气中水汽含量的物理量气中水汽含量的物理量。在实际大气中，空气经常处于未饱和状态，在实际大气中，空气经常处于未饱和状态，露点温露点温度常比气温低度常比气温低（TdTdT T）。）。因此，根据因此，根据T T和和TdTd的差值的差值，可，可以大致判断空气距离饱和的程度。以大致判断空气距离饱和的程度。第三节第三节 大气的物理性状大气的物理性状31水汽含量多，露点温度就高，水汽含量少，露点温度就水汽含量多，露点温度就高，水

30、汽含量少，露点温度就低。所以根据露点温度的高低就可以判断出空气中的水低。所以根据露点温度的高低就可以判断出空气中的水分多少。分多少。18-2饱和，开始凝结饱和，开始凝结1810饱和开始凝结饱和开始凝结32（四）降水（四）降水 降水降水是指从天空降落到地面的液态或固态水等。是指从天空降落到地面的液态或固态水等。降降水水量量指指降降水水落落至至地地面面后后（固固态态降降水水则则需需经经融融化化后后），未未经经蒸蒸发发、渗渗透透、流失而在水平面上积聚的流失而在水平面上积聚的深度深度，降水量以毫米（，降水量以毫米（mmmm）为单位。为单位。（五）风（五）风 空空气气的的水水平平运运动动称称为为风风。风

31、风向向是是指指风风的的来来向向。地地面面风风向向用用1616方方位位表表示示，高高空空风风向向常常用用方方位位度度数数表表示示，即即以以0(0(或或360)360)表表示示正正北北,90,90表表示示正正东东,180,180表示正南表示正南,270,270表示正西。表示正西。(视频视频)第三节第三节 大气的物理性状大气的物理性状（六）云量（六）云量 云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不云是悬浮在大气中的小水滴、冰晶微粒或二者混合物的可见聚合群体，底部不接触地面且具有一定的厚度。接触地面且具有一定的厚度。云量是指云遮蔽天空视野的成数。云量是指云遮蔽天空视野的成数。

32、（七）能见度（七）能见度 能见度指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标能见度指视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背景中看到和辨出目标物的物的最大水平距离最大水平距离。33地面气象要素填图格式（手工填写）地面气象要素填图格式（手工填写）地面气象要素填图格式（手工填写）地面气象要素填图格式（手工填写）3420052005年年年年1212月月月月0505日日日日0808时忻州地面天气图填写时忻州地面天气图填写时忻州地面天气图填写时忻州地面天气图填写35大气的物理性状各要素数据采集大气的物理性状各要素数据采集3637百叶箱百叶箱 小百叶箱小百叶箱:干湿球、最干湿球、最高、

33、最低温高、最低温度表和毛发度表和毛发湿度表；湿度表；大百叶箱大百叶箱:温度计和湿温度计和湿度计。度计。38气温测量气温测量 普通温度表普通温度表:是用以测定任一时刻气温的是用以测定任一时刻气温的仪器，根据水银仪器，根据水银(或酒精或酒精)的热胀冷缩原的热胀冷缩原理制成。理制成。39最最高高温温度度表表:用用来来测测定定一一定定时时间间间间隔内的最高气温的一种仪器隔内的最高气温的一种仪器.40最低温度表最低温度表:测测定一定定一定时间间时间间隔内的最低气温的一种隔内的最低气温的一种仪仪器。器。41气温连续变化的测量气温连续变化的测量组组成成部部分分:感感应应部部分分(双双金金属属片片)、传传递递

34、放放大大部部分分(杠杠杆杆)、自自记记部部分分(自记钟、纸、笔自记钟、纸、笔)3部分部分42气压测量气压测量定义定义:测定作用在单位面积上的大气压力。测定作用在单位面积上的大气压力。单位单位:以百帕（以百帕（hPa）计，取小数点后一位。计，取小数点后一位。气压的定时测量气压的定时测量仪器仪器:水银气压表水银气压表原理原理:根据水银柱的重量和大气压相平衡的原理。根据水银柱的重量和大气压相平衡的原理。仪器类型仪器类型:动槽式动槽式(福丁式福丁式)和定槽式和定槽式(寇乌式寇乌式)水银气压表。水银气压表。4344气压计组成气压计组成:感应部分感应部分(金金属弹性膜盒组属弹性膜盒组)、传递放大部分传递放

35、大部分(两组杠杆两组杠杆)、自记部分自记部分(自自记钟、笔、纸记钟、笔、纸)三部分。三部分。气压连续变化测量气压连续变化测量45空气的湿度观测空气的湿度观测定时湿度测量定时湿度测量仪器仪器:干湿球温度表、干湿球温度表、通风干湿表通风干湿表毛发湿度表。毛发湿度表。46毛发湿度表毛发湿度表47湿度连续测量湿度连续测量48风的测量风的测量空气的水平运动称为空气的水平运动称为风。风。风向：指风的来向。风向：指风的来向。风风速：指空气速：指空气单单位位时时间间内内经过经过的距离。的距离。49视频视频 风儿的故事风儿的故事50第四节第四节 大气状态方程大气状态方程 一干空气状态方程一干空气状态方程(一一)

36、理想气体的状态方程理想气体的状态方程 一一切切气气体体在在压压强强不不太太大大，温温度度不不太太低低(远远离离绝绝对对零零度度)的的条条件件下下，一一定定质质量量气体的压强和体积的乘积除以其绝对温度等于常数，即气体的压强和体积的乘积除以其绝对温度等于常数，即 对对1 1molmol任何气体有任何气体有所以叫所以叫普适气体常数普适气体常数。51第四节第四节 大气状态方程大气状态方程 对对于于质质量量为为M克克，1 1摩摩尔尔气气体体的的质质量量是是的的理理想想气气体体，在在标标准准状状态态下下，其体积其体积V等于等于1 1摩尔气体体积的摩尔气体体积的M/倍，即倍，即这这是是通通用用的的质质量量为

37、为M的的理理想想气气体体状状态态方方程程，又又称称门门捷捷列列夫夫克克拉拉珀珀珑珑方方程程。它表明气体在任何状态下，压强、体积、温度和质量它表明气体在任何状态下，压强、体积、温度和质量4 4个量之间的关系。个量之间的关系。单单位位体体积积的的空空气气块块作作为为研研究究对对象象，可可得得到到压压强强、温温度度和和密密度度3 3个个量量间间的的关关系系，即即式式中中 R称称比比气气体体常常数数，是是对对质质量量为为l l克克的的气气体体而而言言的的，它它的的取取值与气体的性质有关。值与气体的性质有关。52第四节第四节 大气状态方程大气状态方程 （二）干空气的状态方程（二）干空气的状态方程 把把干

38、干空空气气(不不含含水水汽汽、液液体体和和固固体体微微粒粒的的空空气气)视视为为分分子子量量为为2828.9797的单一成分的气体来处理，这样干空气的比气体常数的单一成分的气体来处理，这样干空气的比气体常数RdRd为为干空气的状态方程为干空气的状态方程为 53第四节第四节 大气状态方程大气状态方程 二湿空气状态方程与虚温二湿空气状态方程与虚温 在常温常压下，湿空气仍然可以看成理想气体。在常温常压下，湿空气仍然可以看成理想气体。湿空气状态方程的常见形式湿空气状态方程的常见形式引进一个虚设的物理量引进一个虚设的物理量虚温虚温(TvTv)EndEnd54思考题思考题1.大气垂直分布的主要依据是什么大气垂直分布的主要依据是什么?共分几层共分几层?2.对流层的主要特点及其成因是什么对流层的主要特点及其成因是什么?3.写出常用的干空气和湿空气的状态方程表达式写出常用的干空气和湿空气的状态方程表达式,并说明其物理意义。并说明其物理意义。4.解释名词解释名词:本章所讲的主要的气象要素本章所讲的主要的气象要素55