大氣的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)ppt課件(已修改)
2025-05-14 12:25 本頁面
【正文】 1 NCEPU Atmospheric environmental chemistry 馬雙忱 2 第一節(jié) 大氣的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 、 大氣污染概述 第二節(jié) 大氣光化學反應(yīng) 第三節(jié) 溫室效應(yīng) 第四節(jié) 臭氧層破壞 第五節(jié) 酸雨 第六節(jié) 光化學煙霧 第七節(jié) 大氣顆粒污染物 第八節(jié) 持久性有機污染物 (POPs)危害及控制 本 章 內(nèi) 容 3 NCEPU ? 大氣層的層間劃分和區(qū)域劃分 ? 對流層大氣的組成 ? 平流層大氣的組成 4 NCEPU ? 通常所說的 空氣（ air)，常作為 大氣 (atmosphere)的同義詞，二者沒有實質(zhì)性差別。一般 習慣將供人和動植物活動的某個場所的氣體環(huán)境稱為空氣，或?qū)α鲗雍推搅鲗拥南聦硬糠趾戏Q為空氣層。 ? 而在大氣物理學、大氣氣象學、自然地理學以及環(huán)境科學的研究中，常常 以區(qū)域或全球性的氣流為研究對象，則常用大氣一詞 。 ? 此外，目前各國制訂 局部地區(qū)空氣污染 與 區(qū)域性大氣污染 的標準和評價方法等方面仍然存在區(qū)別，因而對前者常用“ 空氣污染 ”，而對后者常用“ 大氣污染 ”之名。 5 大氣層的層間劃分和區(qū)域劃分 ?大氣的垂直分層 （ Atmosphere vertical structure） 大氣層受重力吸引，最大密度緊靠地球表面，地球表面大氣壓力約為 1000hPa,由干空氣的狀態(tài)方程為 ρ干 =PM/RT。在標準狀況下，即可求出干空氣密度為 。隨高度增加，逐漸變得稀薄，大氣壓力也逐步下降，最后與行星際氣體沒有什么區(qū)別。 因此大氣層沒有明確的上限（頂）。如果從地球表面向上推移，可以劃分出性質(zhì)不同，物理現(xiàn)象和化學現(xiàn)象有很大差異的幾個區(qū)域。 6 NCEPU ? 如圖 1所示，圖中有一條溫度隨高度變化的典型曲線（高度坐標用的是對數(shù)標尺，所以上部各區(qū)域?qū)嶋H上比圖的下部各區(qū)域要厚得多），按這條曲線的轉(zhuǎn)折情況，可以將大氣層由下而上地分為五個層次： ? 對流層（ troposphere） ? 平流層（ stratosphere） ? 中間層 (mesosphere) ? 熱層 （ 也叫暖層， thermosphere） ? 外逸層 （ exosphere） 即外大氣層。 溫度曲線止于熱層而不再向上伸展，這是因為高層空氣非常稀薄，熱力學溫度的含義在此已顯得非常不確切的緣故。 7 NCEPU 圖 1 大氣層層次示意圖 同溫層，11~25km 8 NCEPU 1/10 ? 16 km 1/4 ? 12 km 1/2 ? 9 大型巡航飛機飛行高度在 ，艙外溫度 55℃ U2是美國上世紀 60年代最先進的高空偵察機，飛行高度達 米，美國的 X－ 15 A研究試驗機飛到 ，被世界航空組織正式批準為世界絕對紀錄。 神舟七號發(fā)射升空后在341Km高度的繞地軌道飛行 10 NCEPU 對流層具有以下三個基本特征： (1) 氣溫隨高度增加而下降。 通常情況下，對流層中氣溫的垂直分布隨高度增加而降低。因為對流層空氣主要依靠地面的長波輻射增熱。愈近地面，空氣受熱愈多，反之愈少。因此，高度愈高，氣溫愈低。 大氣溫度垂直遞減率 (Atmosphere Lapse Rate)， 隨高度升高氣溫的降低率。 ? ? 式中： T— 絕對溫度， K； z— 高度， km 平均每增高 1km，氣溫降低 ℃ ，如果地面平均溫度為 15 ℃ ，對流層頂高度 10km, 溫度降低 65 ℃ ，則大致在 50 ℃ 。 Γ = dT/dz 11 (2) 空氣對流運動顯著。 因受地面的不均勻加熱，從而導(dǎo)致對流層空氣的垂直對流運動。對流運動的強度因緯度和季節(jié)而異，低緯度較強，高緯度較弱；夏季較強，冬季較弱。由于空氣的對流運動，使高層與低層空氣得到交換，近地面的熱量、水汽和雜質(zhì)通過對流向上空輸送，從而 導(dǎo)致一系列天氣現(xiàn)象的形成 。 大型客機在對流層頂（平流層底部）飛行，主要是考慮不受氣象條件影響，氣流阻力低，但高度太高，氧氣稀薄，會影響發(fā)動機工作性能。 12 NCEPU (3) 天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。 由于對流層受地球表面的影響最大，而使對流層中溫度、濕度的水平分布不均勻，于是可產(chǎn)生一系列物理過程，形成復(fù)雜的天氣現(xiàn)象。 13 NCEPU ? 從地面到達約 80km的高度（即中間層頂） 處的這一層又稱作為均質(zhì)層，由此向上到外逸層這一段又稱作非均質(zhì)層。非均質(zhì)層的特點是： ①外來物質(zhì)在這一層中不易分散均一； ②在此常發(fā)生強的光化學反應(yīng)，從而產(chǎn)生許多帶電粒子； ③密度低，氮氣和氧氣之比例不等于 4∶ 1。 ? 在中間層和熱層之間還存在著一個電離層 ，是在 1901年由馬可尼作無線電通訊時
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