气象学与气候学课件.ppt

熱層沒有明顯的頂部。通常認為在垂直方向上，氣溫從向上增溫至轉為等溫時，為其上限。在熱層中空氣處於高度電離狀態，其電離的程度是不均勻的。其中最強的有兩區，即E層（約位於90～130km）和F層（約位於160～350km）。F層在白天還分為F1和F2兩區。據研究高層大氣（在60km以上）由於受到強太陽輻射，迫使氣體原子電離，產生帶電離子和自由電子，使高層大氣中能夠產生電流和磁場，並可反射無線電波，從這一特徵來說，這種高層大氣又可稱為電離層，正是由於高層大氣電離層的存在，人們才可以收聽到很遠地方的無線電臺的廣播。此外，在高緯度地區的晴夜，在熱層中可以出現彩色的極光。這可能是由於太陽發出的高速帶電粒子使高層稀薄的空氣分子或原子激發後發出的光。這些高速帶電粒子在地球磁場的作用下，向南北兩極移動，所以極光常出現在高緯度地區上空。5.離散層這是大氣的最高層，又稱外層。這一層中氣溫隨高度增加很少變化。由於溫度高，空氣粒子運動速度很大，又因距地心較遠，地心引力較小，所以這一層的主要特點是大氣粒子經常散逸至星際空間，本層是大氣圈與星際空間的過度地帶。從總體來講，大氣是氣候系統中最活躍，變化最大的組成部分，它的整體熱容量為5.32×100013MJ，且熱慣性小。當外界熱源發生變化時，通過大氣運動對垂直的和水準的熱量傳輸，使整個對流層熱力調整到新熱量平衡所需的時間尺度，大約為1個月左右，如果沒有補充大氣的動能過程，動能因摩擦作用而消耗盡的時間大約也是1個月。二、水圈、陸面、冰雪圈和生物圈概述㈠水圈水圈包括海洋、湖泊、江河、地下水和地表上的一切液態水，其中海洋在氣候形成和變化中最重要。㈡陸面陸面有時亦稱岩石圈。㈢冰雪圈冰雪圈包括大陸冰原、高原冰川、海冰和地面雪蓋等。㈣生物圈生物圈主要包括陸地和海洋中的植物，在空氣、海洋和陸地生活的動物，也包括人類本身。第三節有關大氣的物理性壯一、主要氣候要素㈠氣溫氣溫的單位：目前我國規定用攝氏度（℃）溫標，以氣壓為1013.3hPa時純水的冰點為零度（0℃），沸點為100度（100℃），其間等分100等份中的1份即為1℃。在理論研究上常用絕對溫標，以K表示，這種溫標中一度的間隔和攝氏度相同，但其零度稱為“絕對溫度”，規定為等於攝氏-273.15℃。因此水的冰點為273.15K，沸點為373.15K。兩種溫度標之間的換算關係如下T=t+273.15≈t+273······（1.2）大氣中的溫度一般以百葉箱中幹球溫度為代表。㈡氣壓氣壓指大氣的壓強。它是空氣的分子運動與地球重力場綜合作用的結果。若以P代表氣壓，F代表面積A上所承受的力，則P=F/A······（1.3）若M為任何面積A上的大氣品質，在地球重力場中，g為重力加速度，則這個面積A上大氣柱的重量為F=Mg······（1.4）在靜止大氣中，面積A上大氣柱的重量就是該面上承受的力。將（1.3）式代入（1.4）式得P=Mg/A······(1.5)即靜止大氣中任意高度上的氣壓值等於其單位面積上所承受的大氣柱的重量。一般情況下氣壓值是用水銀氣壓錶測量的。設水銀柱的高度為h，水銀密度為ρ，水銀柱截面積為S，則水銀柱的重量W=ρgh·S。由於水銀柱底面積的壓強和外界大氣壓強是一致的，從而所測大氣壓強為P=W/S=ρgh·S/S=ρgh······（1.6）所以氣壓單位曾經用毫米水銀柱高度（mmHg)表示，現在通常用百帕表示。1hPa等於1cm2面積上受到102牛頓（N）的壓力時的壓強值，即1hPa=102N/cm2······（1.7）當選定溫度為0℃，緯度為45°的海平面作為標準時，海平面氣壓為1013.25hPa，相當於760mm的水銀柱高度，曾經稱此壓強為1個大氣壓。㈢溫度表示大氣中水汽量多少的物理量稱大氣濕度。大氣濕度狀況與雲、霧、降水等關係密切。大氣濕度常用下述物理量表示：⒈水汽壓和飽和水汽壓