大气圈和气候分异规律.ppt

第五章 大气圈与气候分异规律 第一节 大气圈的组成与结构 第二节 大气运动 第三节 物质输移 第四节 能量传输 第五节 气候分异规律 第六节 大气与人类 大气的主要气体成分、含量及分子量 分子量 主要成分： 地球表面的大气主要由氮（N2）、氧（O2）、氩（Ar）等气体组成，氮气和氧气约占了整个大气总体积的99%以上，加上氩（Ar），三者约占99.96%。 微量成分： 也称为次要成分，它们的浓度在10-3mL/L到1%之间，主要是CO2、水汽、CH4、N2O、SO2、CO、H2、NH3及惰性气体氦（He）、氖（Ne）、氪（Kr）等。 痕量成分： 其浓度在10-3mL/L以下，主要是H2S、NMHC（非甲烷类烃）、O3（臭氧）、NO2、NO、OH、H2O2等。 目前，人们关心最多的是含量较少、寿命较短的微量和痕量成分，如二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、水汽以及气溶胶等。这是因为尽管它们的浓度很低，但它们在大气中的浓度均有较大的时空变化，对地气系统热量的收支、大气温度的垂直结构及人类有着明显的影响。 二氧化碳(CO2) 是大气中的可变成分之一。它主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动等。 CO2对太阳辐射的吸收虽然很少，但它能强烈吸收地面长波辐射，从而使低层大气变暖；同时，它能向周围及地面放射长波辐射，对大气和地表温度有明显的“温室”作用。CO2对大气辐射收支的影响主要表现在两方面： 一方面，CO2的增加将导致平流层放射更多的长波辐射，从而引起平流层的冷却； 另一方面，将吸收更多的地面长波辐射，同时吸收能量的一部分又重新辐射回地面，从而引起对流层和地面温度的升高。。 臭氧（O3） 是大气重要的可变成分和微量成分之一。它主要是由于氧分子在太阳辐射下，通过光化学作用，分解为氧原子后再与另外的氧分子结合而形成的。臭氧能强烈地吸收太阳紫外辐射（几乎能吸收0.2～0.3μm波段的全部太阳紫外辐射），使大气温度升高。在大气温度的垂直结构上，平流层形成了一个暖区，同时，使地面上的生物能够免受过多的太阳紫外辐射的伤害。 南极臭氧洞指的是南极春天（每年10月），南极大陆上空气柱臭氧总量急剧下降，形成一个面积与极地涡漩相当的气柱臭氧总量很低的地区。臭氧洞有两层含义：一是从空间分布的角度来看，随着纬度增加气柱臭氧总量逐渐增加，在南极环极涡漩外围形成臭氧含量极大值，进入环极涡漩后，气柱臭氧总量突然大幅度下降，形成低值区；二是，从时间角度看，9 月到10月南极地区气柱臭氧总量突然大幅度下降，形成季节变化中的谷。 水汽 大气中水汽含量的时空分布极不均匀，主要集中在大气的低层，以夏季和低纬地区（热带沙漠地区除外）为最多。 大气中水汽含量虽然不多，但它在天气和气候的形成和演变中担当着非常重要的角色。作为一种特殊物质，在大气温度变化的范围内，通过水相变和水循环、以及伴随的潜热转换，把大气圈、生物圈和地球表面紧密地联系起来。此外，水汽也能强烈地吸收地面辐射，同时它又向周围空气和地面放射长波辐射，在水相变化中又能吸收或放出热量，这些都对地面和空气的温度有一定的影响。 污染气体 主要有二氧化硫（SO2）、一氧化碳（CO）、硫化氢（H2S）、氟化氢、氮氧化物、氨等上千种。这在工业和交通发达的城市尤为严重，它们的含量虽微，却对人类健康和生存环境带来严重危害。 气溶胶 大气中均匀分布的相当数量的固体微粒和液体微滴，如海盐粉粒、灰尘（特别是硅酸盐）、烟尘和有机物等多种物质，所构成的稳定混合物，统称为大气气溶胶。气溶胶的产生，除了火山爆发、流星燃烧、森林火灾、海浪飞沫、风尘、植物花粉传播等自然原因外，更重要的是由于人类活动，如工业生产、生活燃烧以及各种交通工具排放的烟雾粉尘等。 大气污染及其种类 概念：大气污染物在大气中达到一定浓度，而对人类的生产和健康造成直接或间接危害时称大气污染。 种类： A）直接污染：因污染物性质、浓度、时间等因素造成危害的污染物，如粉尘微粒、硫化物、氮化物、氧化物、卤化物（氯化氢、氟化氢） B）间接污染：污染物与大气正常成份发生反应形成新的污染物或污染物发生光化学反应形成的新污染物。 大气的时空变化 大气成分由地表排放到大气中后，便随着大气不停地在三维空间运动。一些快速反应化学活性成分可能在离源区不远的地方就已转化为其他成分，它们的浓度分布主要取决于地表源的分布和化学转化率；而一些反应速度慢或化学稳定的成分，却可能在区域和全球范围输送，它们的浓度分布就与区域和全球尺度的大气运动密切相关。 1．随高度的变化 大气成分随高度的垂直分布，在低层（90 km以下）基本保持不变，再往上空去，大气成分则有所改变。这是因为： 在低层，大气的所有气体成分，随着大气的湍流运动，彼此