大气的分层和结构专业知识讲座.ppt

3.1大气分层（★）
原因：地球自转以及不同高度大气对太阳辐射吸收程度的差异，使得大气在水平方向比较均匀，在垂直方向呈明显的层状分布。

垂(铅)直分层依据
依据：大气在垂直方向的物理性质。
如：热力性质（温度）；
大气化学成分；
大气电磁特性；
大气压力结构等。

具体分层如下：3.1.1按热力结构分层
大气垂直减温率（即气温垂直递减率），即在垂直方向上每变化100米高度，温度变化值。并以温度随高度的升高而降低为正值

>0，气温随高度升高而降低（下热上冷）
<0，气温随高度升高而升高（下冷上热），这种气层称为逆温层
=0,气温随高度不变，这种气层称为等温层
按大气热力结构分层（即根据大气垂直减温率的正负变化）可分为对流层、平流层、中间层和热层。
大气垂直温度分布由热量平衡关系决定，对不同高度大气，影响温度的主要因子不同。1、对流层(troposphere)★
地面以上大气的最底层称为对流层；
对流层顶的气压约为200hPa；
对流层顶的高度定义在气象观测中规定当温度递减率减小到2K/km或更小时的最低温度，即对流层顶，在赤道附近约为17-18公里，中纬度平均为10-12公里；高纬度为8-9公里；（？）
对流层（12km）对整个大气圈（500km）而言只是很浅薄的一层，但它集中了大气质量的80%左右和几乎全部水汽；（？）
云和降水、主要天气现象和过程如寒潮、台风、雷雨、闪电都发生在这一层。

课本36页图2.2对流层的特点
气温随高度升高而降低(★)
平均气温递减率Γ=0.65℃/100m；大气主要通过吸收地面的长波辐射和通过对流、湍流等方式从地面吸收热量升温，因而越接近地面的大气得到的热量越多，故对流层气温随高度升高而降低。
有强烈的垂直混合(★)
低层空气由于从地面得到热量使之受热上升，高层冷空气下沉，从而造成对流层内存在强烈的垂直混合作用。热带地面温度高，对流层顶高度高，顶部温度低；极地地面温度低，对流层顶高度低，顶部温度高。
气象要素水平分布不均匀(★)
主要由各地纬度和地表性质差异造成，地面上空空气在水平方向上具有不同的物理属性，如压、温、湿等分布不均匀，从而产生各种天气现象，如寒潮、台风、雷雨、闪电等。
7月到8月，新疆的融雪型洪水产生。
一般受高压控制，近地面温度攀升，日最高气温在37℃以上，再加上高山积雪较多等条件，新疆南部昆仑山北部发生融雪型洪水的可能性就更大了。2、平流层（stratosphere）★平流层的特点：
（1）平流层下半部的温度随高度变化很缓慢，而上部温度上升很快（※）；
最初20km以下，气温基本均匀(即随高度基本不变)，从20km到55km，温度很快上升，每千米上升2℃，至55km附近可达最大值，270K（约-3℃），即平流层顶；
主要是由于臭氧吸收太阳紫外辐射所致；臭氧层位于10～50km，在20～30km臭氧浓度最高，30km以上臭氧浓度虽然逐渐减少，但这里的紫外辐射很强烈，故温度随高度能显著增高。
（2）平流层逆温层的存在，使大气很稳定，垂直运动很微弱，多为大尺度的平流运动；
垂直减温率为负值，即存在逆温层，大气很稳定，故以平流运动为主，平流运动的特点：中纬度地区夏季时是东风，冬季时西风。（见图）
（3）平流层空气中尘埃很少，大气透明度很高；
平流层中水汽含量很少，几乎没有在对流层中经常出现的各种天气现象，仅在高纬度冬季20多km处早、晚有不常见贝母云。
急流3、中间层（mesosphere）4、热层（thermosphere）3.1.2按化学成分分层
干洁大气中的各种成分随高度的变化由以下因素控制：
（1）重力场；
（2）大气中对流、湍流；
（3）分子扩散；
（4）太阳辐射对气体的光解作用和电离作用。
实际大气情况（按标准大气规定）：
（1）地面到86Km左右：湍流混合作用大大超过分子扩散及重力场对轻重气体的分离作用，充分混合的结果使干空气中各种成分的比例不变，即平均摩尔质量保持常数；
（2）90Km到110Km左右，湍流混合、分子扩散和分子氧的光解作用以及气体分子的电离作用并存，可看作是由完全混合到扩散平衡的过渡层。
（3）120Km以上，分子扩散光解作用和电离作用占主要地位，处于扩散状态。湍流层顶。匀和层（或湍流层）非匀和层3.1.3按电磁特性分层
根据不同高度大气电磁特性，可分为中性层（60km以下）、电离层和磁层。（？）
主要由于，①、在高空大气中，太阳辐射的光致电离作用而产生的离子和电子，使荷电粒子对中性粒子数密度之比随高度增加；
②、其次高空粒子稀少，碰撞概率极小，因此这些荷电粒子受地球磁场的控制作用也随高度增强。
电离层磁层3.2大气水平非均一性--气团与锋气团的源地示意图：1、c表示干燥大陆性气团，m表示潮湿的海洋性气团；2、T表示热带的，P表示极地的，A表