第1-2节大气组成和热量2009a.pptVIP

水汽作用：由于分子扩散和气流传递而散布于大气之中。水汽会凝结，产生云、雾、雨、雪等天气。 地球的水分：通过“蒸发→凝结→降水”等物理过程循环不已（大气成分中，唯一的相变成分），相变过程中释放和吸收热量，它对“地气系统”的能量转换、交换以及天气变化起着非常重要的作用。 二、大气结构 （一）大气质量 大气上界：理论上，当气压为0（或接近0）时，为大气的顶层；但大气圈顶部没有截然的界限。 （气象学上）大气上界：与地面气候有关的某种现象所发生的最大高度。如：极光出现的最大高度1200km。 （物理、化学）大气上界：离心力大于重力，大气密度接近星际气体密度；在1200~3200km范围。 (高层大气物理学)大气上界: 3000km左右； 大气质量 大气密度：随高度按指数规律减少。 大气质量：同上。 0～5.5km高度内含有大气总质量的50％。 0～8km 高度内含有大气总质量的99％。（图3.1） 【问题1】 设地球表面的大气压为1013.25hPa，地球表面积5.1亿km2, 求：大气总质量（以吨为单位，重力加速度g＝9.8m/s2）？ 提示：1hPa＝102N/m2 （二）大气压力 大气压强：简称大气压。 标准大气压：气象学上，温度0℃纬度45度的海平面气压，又称1个大气压。（1013.25hPa＝76mm汞高＝10.34m水柱高）。 气压单位：水银柱高度（mm），hPa（百帕）、mb（毫巴）。 1hPa＝1mb=10N/m2。 一个大气压=1013.25hPa ＝1013.25×10-2N/cm2， ＝1013.25×10-2/ 9.8（kgf/cm2）； ＝1.034kgf/cm2； （9.8N＝1kg·f） 常用的单位（SI单位体系） 度量 单位名称 符号 定义 基本单位： 长度 米（meter） m 质量 千克（kilogram） kg 时间 秒（second） s 温度 绝对温度（） K 物质量 千摩尔（kilomole） kmol 诱导单位： 力 牛顿（newton） N kg m s-2 压力 帕斯卡（pascal） Pa N m-2=kg m-1 s-2 能量 焦耳（joule） J N m=kg m2 s-2 功率 瓦特（watt） W J s-1=kg m2 s-3 频率 赫兹（hertz） Hz s-1 摄氏温度 ℃ K -273.15 体积比：ppm(ppmv) 10-6； ppbv(ppb） 10-9； pptv(ppt) 10-12； 在气象学中 按温度、运动情况分为5层 对流层： 平流层： 中间层： 暖层： 逸散层： （四）标准大气 标准大气模式：空气干燥，86km以下均匀混合物，平均kmol质量为28.964kg/kmol，静力学平衡、水平成层。 【Note】: 均质层：85km 非均质层：85km 大气边界层（atmospheric boundary layer）： 又称 摩擦层 或行星边界层。地表至1～2km高度。 上部摩擦层（上边界层、埃克曼层）： 100m 大气近地层(atmospheric surface layer)：0~100m以下。 自由大气 （free atmosphere）：摩擦层以上，摩擦力可以忽略不计，称为自由大气。 干洁空气： 标准大气： 三、大气的热量 （一）太阳辐射（为短波辐射） 可见光：0.4～0.76μm, 占总能量的50％。 红外辐射: 大于0.76μm, 占总能量的43％。 紫外辐射：小于0.4μm, 占总能量的7％。 【太阳辐射强度】：单位时间内垂直投影在单位面积上的太阳辐射能，表示太阳辐射能强弱的物理量。 【太阳常数S0】： 在日地平均距离上，大气顶界垂至于太阳光线单位面积上单位时间内接受的太阳辐射。1367W/m2（1981年WMO推荐） 【地面反射率】：反射辐射占地面总辐射的百分比。 地面的太阳辐射包括：直射辐射和散射辐射组成，称为总辐射。 （二）大气能量及其保温效应 1.太阳辐射的直接吸收：主要臭氧、水汽、液态水。 2.地面辐射的吸收：地表吸收了大气上界太阳辐射能的50％；地表加热后,再以大于3um长波向外辐射，其中75～95％被大气吸收。 3.潜热输送：水分”蒸发－水汽凝结”是