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大气物理第一章.ppt

发布:2016-03-23约8.21千字共87页下载文档
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1.1 地球大气的演化 1.2 现代大气的组成 1.3 空气状态方程 1.4 物理量的垂直分布 The Three Atmospheres of Earth First atmosphere: Composed of gases from the generating nebula principally H2, He Second atmosphere: First atmosphere minus gases boiled away to space plus gases emitted from volcanoes plus gases arriving from comets etc. Modern atmosphere: Resulting from the effects of life and the addition of oxygen Setting the Composition of the 2nd Atmosphere - Volcanoes Gases were expelled from the interior (same as today) 1.1 地球大气的演化 1.1 地球大气的演化 1.2 现代大气的组成 1.3 空气状态方程 1.4 物理量的垂直分布 1、按浓度(单位为体积混合比)来分,分为: 大气的组成饼图 2、按平均停留时间来分,即该种成分的所有 分子更新一次所需要的时间,亦即“平均寿 命”,分为: 三、大气气溶胶 1、 气溶胶与气溶胶质粒定义 指在气体中悬浮有液体或固体微粒时的气体和悬浮物的总体系。其中的悬浮物就称为气溶胶质粒(颗粒、粒子)。 大气中含有悬浮着的各种固体和液体粒子,例如尘埃、烟粒、微生物、植物的孢子和花粉,以及由水和冰组成的云雾滴、冰晶和雨雪等粒子,所以可以把大气看成是一种气溶胶。 大气气溶胶质粒的直径范围:10-3μm到100μm 注意:我们有时常用气溶胶作为悬浮质粒的同义词,而且习惯上不包括水汽凝结体(指云、雨滴和冰粒)。 2、 气溶胶粒子分类 按大小分为三类: 爱根核:半径在0.01到0.1微米之间。起凝结核作用明显。其中具有吸湿性的尘粒只要过饱和度达0.5%到2.0%,就可使水汽凝为液水; 大核:半径在0.1到1微米之间。一般只要过饱和度不到0.5%,就可使水汽凝结。如果这些核是吸湿性的,那末即使大气尚未达水汽饱和,液水也能凝结于其上。 巨核:半径大于1微米。它们在吸收大气中的水汽,使之转化为液水方面,有很大作用。 按核化方式可分为: 凝结核:能使空中水汽依附而成为液态水滴的微粒,实际大气中能凝结长大为云滴的凝结核称为云凝结核CCN; 凝华核:指能使空中水汽依附而成为冰晶的微粒; 冻结核:指能使空中过冷却水滴冻结的微粒。冻结核可分为两种,A:浸润冻结核;B:接触冻结核。 冰核:凝华核、冻结核都称为冰核(成冰核) 混合核:兼起两种核化作用的核。 3、 大气气溶胶的来源 据估计,全球气溶胶质粒主要是自然界产生的,人工来源仅为自然来源的五分之一。 自然源按产生量大小主要包括:海盐、气粒转换、风砂扬尘、林火烟粒、火山喷发(变化很大)、陨星余烬、植物花粉等; 人为源主要有:气粒转换、工业过程、燃料燃烧、固废处理、交通运输、核弹爆炸、人工播云等。 大多数气溶胶质粒是由海水飞沫中的盐和气粒转换所造成的。 气粒转换:是指大气中通过气体之间或气体与液滴、或固粒之间的相互作用,形成新的大气悬浮物的过程。 由气粒转换产生的次生质粒占大气气溶胶总质量的25%左右。 海盐核的形成过程 空中盐核主要是洋面气泡破裂所造成的。 a)海水中气泡上升,并发生膨胀。 b)气泡上升到水面,其上部凸出水面形成一个泡膜。泡膜就不断因膨胀而变薄,破裂成许多水屑。 c)水屑飞散于水面以上蒸发,所含盐分成为空中盐核。 d)水面凹陷处汇聚的水流造成水柱上升破裂成水珠,水珠下沉回海面可携带部分空气形成水中新的气泡。 3、大气气溶胶的来源 4 大气气溶胶移除过程 干移出过程:指质粒在干的状况下移出大气的过程。包括重力下沉、碰并附粘、扩散附粘、吸并附粘 湿移出过程:指质粒受雨雪或云雾滴等影响而下沉到下垫面移出大气的过程。包括扫并下沉、扩并下沉、拖并下沉和凝长下沉,前三种过程的共同点是:气溶胶粒子碰并到降水质粒上,然后由降水质粒带出大气。 云雾降水物理学中,湿移出过程是主要研究对象 4 大气气溶胶移除过程 拖并下沉:即悬浮微粒受介质气体分子有规则流动的影响而被拖并到降水物上并下沉到地面 在凝结或蒸发时,有水汽梯度存在。它能产生水汽扩泳现象,使水汽分子在扩散过程中出现了向低水汽密度方向的净扩散运动; 当空气中有两处温度高低不同时,高温处空气分子热扩散能力(
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