大氣基本特征課程導(dǎo)言學(xué)習(xí)目標(biāo)了解地球大氣的基本特征，為深入學(xué)習(xí)大氣科學(xué)打下基礎(chǔ)。課程內(nèi)容涵蓋大氣組成、結(jié)構(gòu)、能量平衡、氣象要素等內(nèi)容。教學(xué)方式課堂講授、案例分析、實(shí)踐練習(xí)相結(jié)合。大氣的組成1氮?dú)饪諝庵泻孔疃?，約占78%。2氧氣約占21%，是生物呼吸所必需的。3二氧化碳約占0.04%，對(duì)維持地球表面溫度至關(guān)重要。4其他氣體包括氬氣、氖氣、氦氣等，含量較少。大氣的壓強(qiáng)分布1013.25海平面千帕8005000米千帕50010000米千帕大氣溫度的垂直變化1對(duì)流層溫度隨高度降低2平流層溫度隨高度升高3中間層溫度隨高度降低4熱層溫度隨高度升高大氣溫度隨高度的變化并非線(xiàn)性的，而是呈現(xiàn)出不同的垂直變化規(guī)律。對(duì)流層是與人類(lèi)活動(dòng)關(guān)系最密切的大氣層，其溫度隨高度降低。平流層則相反，溫度隨高度升高。中間層和熱層分別呈現(xiàn)溫度隨高度降低和升高的趨勢(shì)。熱量的傳遞方式輻射太陽(yáng)輻射是地球的主要能量來(lái)源。太陽(yáng)以電磁波的形式向外輻射能量，其中一部分能量到達(dá)地球。對(duì)流空氣因溫度差異而產(chǎn)生密度差異，進(jìn)而引起熱量傳遞?？諝饬鲃?dòng)，將熱量從溫度高的地方傳遞到溫度低的地方。傳導(dǎo)熱量通過(guò)物質(zhì)的分子運(yùn)動(dòng)而傳遞，例如，熱量從熱的物體傳遞到冷的物體。大氣濕度的概念及其測(cè)量空氣中水汽含量大氣濕度指的是空氣中水汽含量的多少，通常以水汽壓、相對(duì)濕度和絕對(duì)濕度等指標(biāo)表示。飽和水汽壓是指在一定溫度下，空氣中所能容納的最大水汽量，也稱(chēng)為飽和蒸汽壓。測(cè)量方法常用的測(cè)量方法包括干濕球濕度計(jì)、毛發(fā)濕度計(jì)和電子濕度計(jì)等。水汽的來(lái)源和分布水汽是大氣中重要的組成部分，其主要來(lái)源是地表水的蒸發(fā)。水汽的分布不均勻，主要集中在低層大氣中，特別是熱帶地區(qū)和海洋上空。水汽的含量受溫度、氣壓、風(fēng)力等因素影響。氣溫越高，水汽蒸發(fā)量越大，水汽含量也越高。氣壓越低，水汽含量也越高。大氣壓強(qiáng)的垂直變化1大氣壓強(qiáng)隨高度降低大氣壓強(qiáng)是由空氣重量造成的，高度越高，空氣越稀薄，壓強(qiáng)越低。2指數(shù)型變化大氣壓強(qiáng)的垂直變化并非線(xiàn)性，而是呈現(xiàn)指數(shù)型下降趨勢(shì)，即每升高一定高度，壓強(qiáng)下降的比例逐漸減小。3大氣壓強(qiáng)變化的影響大氣壓強(qiáng)的垂直變化對(duì)天氣現(xiàn)象、航空飛行、登山等活動(dòng)都有重要影響。大氣的靜力穩(wěn)定性穩(wěn)定大氣空氣密度較大，不易上升，形成晴朗天氣。不穩(wěn)定大氣空氣密度較小，易于上升，形成陰雨天氣。大氣的動(dòng)力穩(wěn)定性水平氣壓梯度力是推動(dòng)空氣運(yùn)動(dòng)的主要力量，不同地區(qū)的氣壓梯度不同，導(dǎo)致風(fēng)速和風(fēng)向變化地球自轉(zhuǎn)會(huì)使空氣運(yùn)動(dòng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，北半球向右偏轉(zhuǎn)，南半球向左偏轉(zhuǎn)，影響風(fēng)向和風(fēng)速地表摩擦力會(huì)減緩風(fēng)速，影響風(fēng)向，尤其在近地面層，摩擦力影響顯著風(fēng)的基本特征1風(fēng)向風(fēng)向是指風(fēng)吹來(lái)的方向，通常用16個(gè)方位來(lái)表示。2風(fēng)速風(fēng)速是指風(fēng)的速度，通常以米/秒或公里/小時(shí)為單位。3風(fēng)力風(fēng)力是指風(fēng)的強(qiáng)度，通常用蒲福風(fēng)級(jí)來(lái)表示。風(fēng)的測(cè)量1風(fēng)向風(fēng)向是指風(fēng)的水平運(yùn)動(dòng)方向2風(fēng)速風(fēng)速是指風(fēng)在單位時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的距離3風(fēng)力風(fēng)力是指風(fēng)對(duì)物體的作用力大小溫帶鋒面系統(tǒng)溫帶鋒面系統(tǒng)是地球上重要的天氣系統(tǒng)之一，它是由冷鋒和暖鋒組成的。冷鋒是指冷空氣向暖空氣推進(jìn)，形成的鋒面。暖鋒是指暖空氣向冷空氣推進(jìn)，形成的鋒面。溫帶鋒面系統(tǒng)常常帶來(lái)降雨、降雪、大風(fēng)等天氣現(xiàn)象。高壓系統(tǒng)的基本特征氣壓中心高壓系統(tǒng)中心氣壓高，空氣下沉。天氣狀況晴朗少云，天氣穩(wěn)定。風(fēng)向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，風(fēng)力較弱。低壓系統(tǒng)的基本特征氣壓低低壓系統(tǒng)中心的氣壓比周?chē)鷧^(qū)域低。氣流上升由于氣壓梯度力，空氣從周?chē)鷧^(qū)域流向低壓中心，并向上升起。云雨天氣上升氣流會(huì)使空氣冷卻，形成云層，并可能導(dǎo)致降水。旋轉(zhuǎn)氣流由于地球自轉(zhuǎn)，低壓系統(tǒng)中的氣流會(huì)旋轉(zhuǎn)，在北半球呈逆時(shí)針?lè)较颍谀习肭虺薯槙r(shí)針?lè)较?。熱帶氣旋的形成和運(yùn)動(dòng)形成條件熱帶氣旋的形成需要溫暖的海水、低氣壓區(qū)域和潮濕的空氣。旋轉(zhuǎn)方向熱帶氣旋在北半球逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。移動(dòng)路徑熱帶氣旋的移動(dòng)路徑受風(fēng)向、氣壓梯度和科氏力的影響。強(qiáng)度變化熱帶氣旋的強(qiáng)度會(huì)隨著其移動(dòng)路徑上的環(huán)境條件而變化。熱帶氣旋的結(jié)構(gòu)熱帶氣旋結(jié)構(gòu)包括中心、眼墻、螺旋雨帶等部分。眼墻是熱帶氣旋最強(qiáng)的區(qū)域，風(fēng)速最大，降水量也最多。螺旋雨帶是圍繞眼墻旋轉(zhuǎn)的降水云帶，通常有幾條，它們會(huì)帶來(lái)強(qiáng)烈的降水和狂風(fēng)。熱帶氣旋的災(zāi)害強(qiáng)風(fēng)熱帶氣旋帶來(lái)的強(qiáng)風(fēng)會(huì)造成巨大的破壞，摧毀房屋、樹(shù)木和基礎(chǔ)設(shè)施。風(fēng)暴潮風(fēng)暴潮是熱帶氣旋帶來(lái)的海面上升現(xiàn)象，可能導(dǎo)致沿海地區(qū)發(fā)生洪水。暴雨熱帶氣旋會(huì)帶來(lái)大量的降雨，可能引發(fā)山洪和滑坡。天氣圖的基本元素風(fēng)向和風(fēng)速氣溫降水量氣壓天氣圖的分析與預(yù)報(bào)識(shí)別符號(hào)識(shí)別天氣圖上的氣壓、溫度、降水等符號(hào)。分析天氣形勢(shì)根據(jù)符號(hào)的變化分析天氣系統(tǒng)移動(dòng)、演變趨勢(shì)。預(yù)測(cè)未來(lái)天氣基于分析結(jié)果，預(yù)測(cè)未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)的天氣變化。天氣預(yù)報(bào)的方法1數(shù)值預(yù)報(bào)使用計(jì)算機(jī)模擬大氣運(yùn)動(dòng)，預(yù)測(cè)未來(lái)天氣變化。2統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)利用歷史天氣數(shù)據(jù)，分析天氣變化規(guī)律，進(jìn)行預(yù)測(cè)。3經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和觀察，結(jié)合當(dāng)前天氣狀況，進(jìn)行預(yù)測(cè)。天氣預(yù)報(bào)的誤差分析不確定性大氣系統(tǒng)極其復(fù)雜，存在諸多不確定因素，如初始條件誤差、模型簡(jiǎn)化等，導(dǎo)致預(yù)報(bào)誤差不可避免。誤差類(lèi)型預(yù)報(bào)誤差主要包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差。系統(tǒng)誤差反映了模型本身的缺陷，隨機(jī)誤差則受初始條件和隨機(jī)因素影響。天氣預(yù)報(bào)的應(yīng)用農(nóng)業(yè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要根據(jù)天氣情況進(jìn)行調(diào)整，比如播種、灌溉、施肥等等。航空航空公司需要根據(jù)天氣情況調(diào)整航線(xiàn)，以保證飛行安全。旅游游客需要根據(jù)天氣情況安排行程，比如選擇合適的旅游目的地、時(shí)間等等。大氣污染的特征成分復(fù)雜大氣污染物種類(lèi)繁多，包括氣態(tài)污染物、顆粒物和生物污染物等。時(shí)空變化大氣污染的濃度和分布隨時(shí)間和空間而變化，受氣象條件、排放源和地形等因素影響。危害廣泛大氣污染對(duì)人體健康、生態(tài)環(huán)境和氣候變化等方面造成嚴(yán)重危害。大氣污染的成因1工業(yè)排放工廠和發(fā)電廠排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物。2交通排放汽車(chē)尾氣排放的碳?xì)浠衔?、氮氧化物、一氧化碳等污染物?生活排放家庭燃煤、垃圾焚燒等排放的煙塵、二氧化硫、氮氧化物等污染物。4自然因素火山爆發(fā)、沙塵暴等自然現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致大氣污染。大氣污染的危害呼吸系統(tǒng)疾病心血管疾病神經(jīng)系統(tǒng)疾病大氣污染的監(jiān)測(cè)和防治1監(jiān)測(cè)大氣污染監(jiān)測(cè)網(wǎng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)2預(yù)警發(fā)布預(yù)警信息，防范污染3治理控制污染源，改善環(huán)境大氣科學(xué)的前沿領(lǐng)域氣候變化研究全球氣候變化對(duì)地球系統(tǒng)的影響是當(dāng)今最緊迫的科學(xué)問(wèn)題之一。研究人員正在努力理解氣候變化的機(jī)制、預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化趨勢(shì)，并探索減緩和適應(yīng)氣候變化的策略。大氣污染研究大氣污染是嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康和環(huán)境的重要問(wèn)題。研究人員正在開(kāi)發(fā)新的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)技術(shù)，以減少大氣污染并改善空氣質(zhì)量。數(shù)值天氣預(yù)報(bào)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)是利用超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬大氣運(yùn)動(dòng)，預(yù)測(cè)未來(lái)天氣狀況的重要方法。研究人員正在不斷改進(jìn)數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型，提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和時(shí)間尺度。課程總結(jié)理解大氣本課程介紹了大氣基本特征，包括組成、溫度、濕度、壓力、風(fēng)等關(guān)鍵要素，為理解天氣現(xiàn)象和氣候變化提供了