对流层 大气 比重
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/18 16:27:54
对流层 大气 比重
对流层 大气 比重
对流层 大气 比重
对流层(troposphere)
位于大气的最低层,集中了约75%的大气质量和90%以上的水气质量.其下界与地面相接,上界高度随地理纬度和季节而变化.在低纬度地区平均高度为17~18千米,在中纬度地区平均为10~12千米,极地平均为8~9千米;夏季高于冬季.
对流层中,气温随高度升高而降低,平均每上升100米,气温约降低0.65℃.由于受地表影响较大,气象要素(气温、湿度等)的水平分布不均匀.空气有规则的垂直运动和无规则的乱流混合都相当强烈.上下层水气、尘埃、热量发生交换混合.由于90%以上的水气集中在对流层中,所以云、雾、雨、雪等众多天气现象都发生在对流层.
在对流层内,按气流和天气现象分布的特点又可分为下层、中层和上层.?
(1)下层:下层又称扰动层或摩擦层.其范围一般是自地面到2公里高度.随季节和昼夜的不同,下层的范围也有一些变动,一般是夏季高于冬季,白天高于夜间.在这层里气流受地面的摩擦作用的影响较大,湍流交换作用特别强盛,通常,随着高度的增加,风速增大,风向偏转.这层受地面热力作用的影响,气温亦有明显的日变化.由于本层的水汽、尘粒含量较多,因而,低云、雾、 、浮尘等出现频繁.?
(2)中层:中层的底界和摩擦层顶,上层高度约为6公里.它受地面影响比摩擦层小得多,气流状况基本上可表征整个对流层空气运动的趋势.大气中的云和降水大都产生在这一层内.?
(3)上层:上层的范围是从6公里高度伸展到对流层的顶部.这一层受地面的影响更小,气温常年都在0℃以下,水汽含量较少,各种云都由冰晶和过冷水滴组成.在中纬度和热带地区,这一层中常出现风速等于或大于30米/秒的强风带,即所谓的急流.
此外,在对流层和平流层之间,有一个厚度为数百米到1~2公里的过渡层,称为对流层顶.这一层的主要特征是,气温随高度而降低的情况有突然变化.其变化的情形有:温度随高度增加而降低很慢,或者几乎为等温.根据这一变化的起始高度确定对流层顶的位置.对流层顶的气温,在低纬地区平均约为-83℃,在高纬地区约为-53℃.对流层顶对垂直气流有很大的阻挡作用,上升的水汽、尘粒多聚集其下,使得那里的能见度往往较坏.
从地表到8至15公里高度范围内称为对流层.对流层的厚度随地区和季节不同而有所不同,在赤道附近约为15公里,在高纬度和中纬度地区为8~12公里,对一定地区而言暖季大于冷季.对流层集中了整个大气3/4的质量.
对流层的气温随高度增加而降低,高度每增加100米,气温下降0.65℃,低纬度地区对流层顶的气温约-83℃,高纬度地区对流层顶的气温约-53℃.由于近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高与高空冷空气发生垂直方向的对流,构成了对流层空气的强烈对流运动,云、降水等天气现象都在这一层里发生.对流层是对人类生产、生活影响最大的一个层次,大气污染现象也主要发生在这一层里,特别在靠近地面的1~2公里范围内. 其厚度随纬度和季节而变化.在赤道附近为16-18km;在中纬度地区为l0-12km,两极附近为8-9km.夏季较厚,冬季较薄.
这一层的显著特点:—是气温随高度升高而递减,大约每上升100 m,温度降低0.6.C.内于贴近地面的空气受地面发射出来的热量的影响而膨胀上升,上面冷空气下降,故在垂直方向上形成强烈的对流,对流层也正是因此而得名;二是密度大,大气总质量的3/4以上集中在此层.在对流层中,因受地表的影响不同,又可分为两层.在l-2km以下,受地表的机械、热力作用强烈,通称摩擦层,或边界层,亦称低层大气,排人大气的污染物绝大部分活动在此层.在1-2公里以上,受地表影响变小,称为自由大气层,主要天气过程如雨、雪、雹的形成均出现在此层.对流层和人类的关系最密切.
在对流层,气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低,大约每升高100m,气温降低0.6℃.这主要是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射,离地面越高,受热越少,气温就越低.但在一定条件下,对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象,称之为逆温现象.
大气(Atmosphere)
包围地球的空气称为大气.象鱼类生活在水中一样,我们人类生活在地球大气的底部,并且一刻也离不开大气.大气为地球生命的繁衍,人类的发展,提供了理想的环境.它的状态和变化,时时处处影响到人类的活动与生存.大气科学是研究大气圈层的一门科学.它研究大气的具体情况,包括组成大气的成分、这些成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律.
大气的运动变化是由大气中热能的交换所引起的,热能主要来源于太阳,热能交换使得大气的温度有升有降.空气的运动和气压系统的变化活动,使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换,生成复杂的气象变化和气候变化.大气科学将从气压的变化、气压分布不均形成的气压场和气压系统、各层大气中空气运动的各种情况、风的现象和性质等方面,深入研究大气中各种环流系统、天气系统,以及基于流体力学、热力学研究大气运动的本质和现象.天气,从现象上来讲,绝大部分是大气中水分变化的结果.在太阳辐射、下垫面强迫作用和大气环流的共同作用下,形成的天气的长期综合情况称为气候.大气科学将研究气候的成因,不同区域的气候状况,气候变迁以及人类活动对气候的影响等问题.
大气污染对大气物理状态的影响,主要是引起气候的异常变化.这种变化有时是很明显的,有时则以渐渐变化的形式发生,为一般人所难以觉察,但任其发展,后果有可能非常严重.大气是在不断变化着的,其自然的变化进程相当缓慢,而人类活动造成的变化祸在燃眉,已引起世界范围的殷切关注,世界各地都已动员了大量人力、物力,进行研究、防范、治理.控制大气污染,保护环境,已成为当代人类一项重要事业.
比重
比重也称相对密度,固体和液体的比重是该物质的密度与在标准大气压,3.98℃时纯H2O下的密度(999.972 kg/m3)的比值.气体的比重是指该气体的密度与标准状况下空气密度的比值.密度是有量纲的量,比重是无量纲量.
①物质的重量和4℃时同体积纯水的重量的比值,叫做该物质的比重.
②一种事物在整体中所占的分量:我国工业在整个国民经济中的~逐年增长.
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大气化学是研究大气组成和大气化学过程的大气科学分支学科。它涉及大气各成分的性质和变化,源和汇,化学循环,以及发生在大气中、大气同陆地或海洋之间的化学过程。研究的对象包括大气微量气体、气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。研究的空间范围涉及对流层和平流层,即约50公里高度以下的整个大气层。研究的地区范围包括全球、大区域和局部地区。
对大气化学的研究始于19世纪下半叶,初...
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大气化学是研究大气组成和大气化学过程的大气科学分支学科。它涉及大气各成分的性质和变化,源和汇,化学循环,以及发生在大气中、大气同陆地或海洋之间的化学过程。研究的对象包括大气微量气体、气溶胶、大气放射性物质和降水化学等。研究的空间范围涉及对流层和平流层,即约50公里高度以下的整个大气层。研究的地区范围包括全球、大区域和局部地区。
对大气化学的研究始于19世纪下半叶,初期只限于研究降水中的痕量物质和气溶胶,有一时期集中于研究臭氧和微量放射性物质。在20世纪60年代以前,大气化学并没有引起人们的重视,多数研究偏重于大气中天然微量成分的全球性平衡源、汇、循环和气溶胶的物理性质等。
20世纪60年代后,由于人类活动对大气产生的影响,出现了较严重的大气污染大气化学才引起广泛的注意。并由于应用了微量分析技术、实验室模拟技术和电子计算机技术,使大气化学的研究向定量化和模式化的方向发展。尤其是在大气污染形成的机制、污染物对平流层臭氧浓度的影响等研究方面,取得了较大进展。
但就学科的发展进程而言,大气化学仍处于初始发展阶段,许多事实和现象还不清楚,尤其是关于一些大气微量成分的源、汇和时空分布,它们的迁移、输送和全球循环等问题,都需要进行观测和研究。
无论从组成上或从迁移和转化上看,大气都是一个复杂的体系,受很多因素的制约。大气吸收太阳的紫外辐射和可见光波段的辐射与光化学有极其密切的关系;各种物质输入大气中的情况,或者在大气中的迁移、扩散、混合和反应,随时随地都在变化,所以大气化学反应的模式,必须与大气端流扩散联系起来考虑;大气的成分不但有气体,而且有悬浮着的固体和液体粒子(气溶胶),它们有的是天然存在的,有的是人类活动输入的或者是大气化学反应产生的。气溶胶在大气的化学过程中起着重要的作用,所以除了研究大气的均相反应外,还要研究大气的多相反应和表面效应;大气中许多成分以痕量存在,必须采用痕量的分析化学技术。
大气化学主要研究对流层和平流层大气中主要成分和微量成分的组成、含量、起源和演化等问题。
对流层化学主要包括碳氧化物、硫氧化物、氮氧化物、碳氢化物和气溶胶的源、汇和循环,污染物之间的化学反应和对流层空气污染形成的化学机制。
二氧化硫是由煤炭、石油等矿物燃料燃烧产生的主要污染物,其中一部分在大气中被氧化成硫酸或硫酸盐气溶胶。由于其比重大,沉降而接近地面,特别是汇聚于谷地或盆地,形成酸雾而造成污染;或者被降水带下而形成酸雨。硫酸的为害,远远超过二氧化硫,所以人们对二氧化硫氧化的机制,进行了许多研究。从很多结果看来,在非污染空气中,二氧化硫的含量极微,它分别同氢氧自由基、氢过氧自由基和云、雾水滴反应;在污染空气中二氧化硫的含量较高,它与氢过氧自由基的反应是重要的。并且,在污染空气中还存在着过渡金属(如锰)的多相催化反应。
随着机动车辆的发展,光化学烟雾污染问题日益突出。它是由氧氧化物和碳氢化物在紫外辐射作用下发生光解反应和一系列氧化反应生成臭氧和其他氧化物而造成的。通过室内外烟雾箱模拟反应及计算机对复杂反应系列的计算结果看来,氧化反应中起主要作用的也是氢氧自由基和氢过氧自由基。1979年研究发现,当有芳香胺污染物存在时,烟雾中能检出致癌物亚硝胺。此外,对非污染地区臭氧形成问题的研究,发现一氧化碳的氧化也很重要。
平流层化学的中心问题是臭氧的光化学反应,在太阳紫外辐射照射下平流层臭氧经历强烈的光化学过程。20世纪60年代以来,人类活动对臭氧层的影响,引起了人们的密切关注。
人们曾经认为超音速飞机的飞行将使氮氧化物排入平流层而破坏臭氧,这将造成在地球表面小于0.3微米波长的紫外辐射强度加大,引起皮肤癌的增加和农业生产降低。对含氟氯烃类化合物也有类似的担忧,它们在对流层是化学稳定的,但在平流层可以进行光分解而破坏臭氧。这个问题还存在着看法上的分歧,尤其是对于氧氧化物的影响,还有待进一步研究。
气溶胶化学主要包括气溶胶的化学组成(硫酸盐气溶胶、硝酸盐气溶胶和有机物气溶胶),二次气溶胶的形成机制,气溶胶的长距离传输,以及多相反应化学等。长期以来,人们对气溶胶只着重于物理性质的研究,从20世纪70年代以来,气溶胶化学的研究逐渐引起注意,特别是多相反应化学,已引起广泛重视。
其它大气科学分支学科
大气科学、气候学、物候学、古气候学、年轮气候学、大气化学、动力气象学、大气物理学、大气边界层物理、云和降水物理学、云和降水微物理学、云动力学、雷达气象学、无线电气象学、大气辐射学、大气光学、大气电学、平流层大气物理学、大气声学、天气学、热带气象学、极地气象学、卫星气象学、生物气象学、农业气象学、森林气象学、医疗气象学、水文气象学、建筑气象学、航海气象学、航空气象学、军事气象学、空气污染气象学
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