[理学]01大气概述.ppt

大气物理学 课程考核方式 课堂：10% 作业+报告：20% 期末考试：70% 参考书目： 第一章 大气概述 一、定义 主要研究地球大气现象与过程的物理机制和规律。 大气现象与过程：大气中流体运动、光象、电象、热现象、相变过程、辐射过程。 二、分支 大气动力学、大气光学、大气电学、大气热力学、云降水学、大气辐射学 三、学科位置 按研究范畴大体可划分为： 自然科学：数、理、化、天、 地 、生、工 程 与材料科学、 信息科学、管理科学 社会科学 地球科学 包括 大气科学 、海洋科学、地理学、地质学等 大气科学 基础学科：大气物理学、大气化学、大气动力学、天气学、气候学、大气探测学 应用学科：农业气象学、水文气象、医疗气象、污染气象、人工影响天气等 1）近代大气物理学起始阶段（18世纪中叶~20世纪中叶） 第一节 宇宙、地球、大气的 起源和演化 一、宇宙的起源 大爆炸学说 膨胀理论 宇宙无限论： 有限无界论： 二、地球与宇宙 银河系与河外星系 太阳系 地球形成 地球构造图 三、大气演化 第二节 大气组成 一、气体成分 1、90km以下大气的气体成分 1）按浓度时空变化是否明显来分， 分为： 2）按浓度（单位为体积混合比）来分，分为： 大气的组成饼图 2、90km以上大气 3、有关概念及其它特征 4、重要气体成分的作用 地表上的水 – 全球年水量平衡 二、大气气溶胶粒子 1、定义： 尺度范围：1nm-100μm 2、分类 1）云降水学分类（按半径分类） 2）大气环境学分类 3、大气气溶胶粒子的源和汇 1）源 2）汇 即气溶胶粒子被移出大气的过程。 4、大气气溶胶粒子在大气过程中的作用 4）对大气电学特性的影响 气溶胶粒子捕获小离子而成为大离子，由于大离子迁移率小，故大气电场中的传导电流减小 5）在大气化学过程中的作用。 气溶胶粒子在大气的许多化学过程中起作用。 第三节 大气的垂直结构 大气上界： 物理现象上界为 1200km( 极光出现高度）； 大气密度上界为2000~3000km ( 接近于星际气体密度1个/cm3的高度） （3）按电离状况分 1、对流层（12km以下） 在赤道地区对流层顶的高度约18千米，中纬度地区约12千米，极地地区约8千米。夏季的对流层厚度大于冬季。 以南京为例，夏季的对流层厚度达17公里，而冬季只有11公里，冬夏厚度之差达6公里之多。 特点： 2、平流层（12km~55km) 3、中层（~85 km) 4、热层（~550km) 5、外层（~大气上界） 二、按电离状况分 三、按地磁场对带电粒子运动作用明显与否分 第四节 主要气象要素 三、空气湿度 四、风 第五节 空气状态方程 一、理想气体状态方程 二、干空气状态方程 三、湿空气状态方程 四、常用的湿度参量间关系 第五节 大气静力学方程 一、方程推导 二、适用条件 三、应用 四、标准大气 第六节 气压场 一、基本概念 二、气压场的基本型式 （4）+（7）得 即 （7）/（8），得 考虑到 （9）式近似为 把（10）代入（8），有 若令 则（11）式化为 若令 则（11）式化为 （11）~（13）为湿空气状态方程的三种形式 ，其中最常用的为公式（13） 2、虚温 是关于温度、水汽压和压强的函数。为了能在湿空气状态方程中使用 ，并且使其与干空气状态方程具有类似的简单形式所引入的参量。定义式为 一块体积为V 、温度为T的湿空气中，水汽和干空气状态方程分别为 （6）/（14），得 一块体积为V 、温度为T的湿空气中，水汽和湿空气状态方程分别为 （6）/（11），有 假定大气处于静力平衡状态，即大气相对于地面静止，达到力的平衡。 任取一块截面积为1m2，厚度为dz的铅直气柱，对它进行受力分析 （1.5.1）称为大气静力学方程的微分形式 （1.5.2）称为大气静力学方程的导数形式 当大气静止或只做匀速垂直运动时，大气静力学方程精确成立。 当大气有弱的垂直加速度时，大气静力学方程近似成立。 大气运动具有准水平性，即任意时刻大部分空