海洋气象学与海洋学课件.ppt

第一章 气象学基础知识;第一节 大气概况; 大气概况;大气是可压缩气体，大气密度随高度增加而迅速减少。 观测表明，10公里以内集中了大气质量的75%，35公里以下则达99%，近地面空气标准密度为1.293kg/m-3,大气的总质量为5.3ⅹ 1018 kg，约为地球质量的百万分之一。 其中影响天气、气候变化的主要大气易变成分为二氧化碳、臭氧和水汽。;大气中的易变成分;大气中的易变成分;大气污染;二、大气垂直结构;大气垂直分层;对流层中三个主要特征;根据大气运动的不同特征通常将对流层分为： 摩擦层(friction layer) ：摩擦层又称边界层，从地面到 1-1.5km高度。其厚度夏季高于冬季，白天高于夜间，大风和扰动强烈的天气高于平稳天气。湍流输送是该层的基本运动特点，多涡动，各种气象要素都有明显的日变化。该层水汽、杂子含量多，因而低云、雾、霾、浮尘等出现频繁。 自由大气(free atmosphere) ：摩擦层以上称自由大气。摩擦作用忽略不计，大气运动规律比较简单和清楚。自由大气的基本运动形式是层流，气流多波状系统。 对流层顶：厚度约为1-2km，温度随高度呈等温或逆温状态。;2. 平流层（Stratosphere）：厚度：自对流层顶到大约55km。特点：空气主要是水平运动；水汽含量少；气温随高度升高而递增（20～40km气温突增，形成臭氧层）；气层稳定利于飞机飞行。 3. 中间层（Mesosphere）：厚度：自平流层顶到85km左右。特点：气温随高度迅速下降；又称高空对流层。 4. 热层（Thermosphere）：厚度：85-800km。特点：气温随高度迅速增加；空气处于高度电离状态，又叫电离层。 5. 逸散层（Exosphere）: 厚度： 热层顶以上。可高达3000km，地球大气向宇宙空间逸散的过渡区域。;第二节 气温;一、气温的定义和温标;温 标;二、太阳、地面和大气辐射;太阳、地面和大气辐射;三、空气增热和冷却方式;2.辐射（Radiation）：地气系统热量交换的主要方式。地面吸收太阳短波辐射，放射出长波辐射加热大气。如白天辐射增温，夜间辐射冷却。 3.水相变化：水有液态、气态和固态之间的变化。液体水蒸发，吸收热量；水汽凝结放出热量。一般下垫面水蒸发，吸收热量；上空水凝结放出热量。从而通过水相变化将下垫面的热量传给上层大气。;4.对流（Convection) ：一般将垂直运动称对流，对流分热力对流和动力对流。由于空气受热不均引起有规则的暖湿空气上升、干冷空气下沉，称热力对流。由于动力作用造成的对流运动称动力对流，如空气遇山爬升等。 5.平流（Advection)：某种物理量的水平输送称平流。它是大气中异地间热量传输的最重要方式，范围大，持续时间长。如温度平流、湿度平流等。“南风暖、北风寒、东风湿、西风干”。;6.湍流：又称乱流（Turbulence），是空气不规则的运动。湍流是摩擦层中热量、能量和水汽交换的主要方式。;综上所知，空气与下垫面之间的热量交换是通过多种途径进行的。 通常，地面与大气之间的热量交换以辐射为主，乱流和水相变化次之； 各地空气之间的热量交换以平流为主。 上下层空气之间的热量交换以对流和乱流为主。 以上均为非绝热过程。空气的增热和冷却主要是非绝热过程引起的。;四、气温随时间的变化;1.气温的日变化 diurnal variation of temperature;2.气温的年变化 annual variation of temperature;五、气温的空间分布;7月海平面平均气温分布;“寒极”和 “热赤道”;2.气温的垂直分布;气温对人体的影响;一、气压概述 1.气压与天气 气压与天气之间有着密切的关系，有时称气压表为晴雨表。如高压控制下是，晴朗、少云、微风好天气；低压控制下是阴雨、大风和低能见度坏天气。;2.气压的定义和单位;二、气压的变化;垂直运动：当空气有垂直运动而气柱内质量没有外流时，其总质量没有改变，地面气压不会发生变化。但气柱中质量的上下传输，可造成气柱中某一层次空气质量改变，从而引起气压变化。图中位于 A、B、C三地上空某一高度上a、b、c三点的气压，在空气没有垂直运动时，空气质量不变，则Pa不变；在空气有上升运动时，上层空气质量增多，Pb变大；在空气有下沉运动时，上层空气质量减少，Pc变小。;水平气流辐合、辐散与垂直运动的关系 大气中气压变化往往是几种情况综合作用的结果，它们之间是相互联系、相互制约、相互补偿的。上层有水平气流辐合、下层有水平气流辐散的区域必然会有空气从上层向下层补偿，从而出现空气的下沉运动。反之，则会出现空气上升运动。同理，在出现空气垂直运动的区域也会在上层和下层出现水平气流的辐合和辐散。;2.气压随高度的变化 根据气压的定义