大气科学基础(教案)
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大气课程设计一、教学目标本章节的教学目标包括以下三个方面:1.知识目标:学生能够理解并掌握大气的基本概念、结构和成分,了解大气层的作用和大气现象产生的原因。
2.技能目标:学生能够运用科学方法观察和研究大气现象,提高科学探究能力;能够运用数学和图表等工具处理大气数据,培养数据分析和处理能力。
3.情感态度价值观目标:学生能够认识到大气环境对人类和地球生态系统的重要性,增强环保意识;能够积极参与保护大气环境的活动,培养社会责任感。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括以下几个方面:1.大气的概念和组成:介绍大气的基本概念,解释大气的组成和来源。
2.大气层结构:介绍大气层的结构和功能,解释各层大气的特点和作用。
3.大气现象:讲解大气现象的产生原因和特点,如风、云、雨、雪等。
4.大气环境问题:分析大气环境问题的原因和影响,探讨保护大气环境的措施。
三、教学方法为了提高教学效果,本章节将采用以下几种教学方法:1.讲授法:讲解大气的基本概念、结构和现象,引导学生掌握相关知识。
2.讨论法:学生讨论大气环境问题,培养学生的思辨能力和解决问题的能力。
3.案例分析法:分析典型的大气环境案例,让学生了解大气问题的实际情况。
4.实验法:安排户外观察实验,让学生亲自观察和研究大气现象。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威的地球科学教材,为学生提供系统的知识体系。
2.参考书:提供相关的参考书籍,丰富学生的知识来源。
3.多媒体资料:制作精美的PPT和视频资料,直观展示大气现象和环境问题。
4.实验设备:准备户外观察实验所需的设备,如望远镜、气象站等。
五、教学评估本章节的评估方式将包括以下几个方面:1.平时表现:通过课堂参与、提问、小组讨论等评估学生的积极性和平时表现。
2.作业:布置相关的作业,评估学生的理解和应用能力,包括练习题、研究报告等。
3.考试:安排一次期中考试,全面评估学生对大气知识的理解和掌握程度。
一、教学目标1. 知识目标:- 了解大气的基本组成及其作用。
- 掌握大气受热过程的基本原理。
- 认识大气污染的成因、危害及防治措施。
2. 能力目标:- 培养学生运用图表分析大气受热过程的能力。
- 提高学生运用地理知识解决实际问题的能力。
- 增强学生的团队合作意识和探究精神。
3. 情感目标:- 培养学生对大气科学的兴趣,激发学生对环境保护的责任感。
- 增强学生的环保意识,提高学生参与环保行动的积极性。
二、教学内容1. 大气的基本组成及其作用2. 大气受热过程- 太阳辐射及其作用- 地面辐射及其作用- 大气逆辐射及其作用3. 大气污染及其防治- 大气污染的成因- 大气污染的危害- 大气污染的防治措施三、教学方法1. 讲授法:讲解大气科学的基本概念和原理。
2. 案例分析法:通过分析具体案例,让学生了解大气受热过程和大气污染的实际应用。
3. 讨论法:引导学生参与课堂讨论,激发学生的思维能力和表达欲望。
4. 角色扮演法:让学生扮演不同角色,模拟大气受热过程和大气污染的场景,提高学生的实践能力。
四、教学过程1. 导入新课:通过提问、图片展示等方式,激发学生的学习兴趣,引出本节课的主题。
2. 讲解大气的基本组成及其作用:运用图表、动画等形式,讲解大气的组成、结构、作用等知识。
3. 讲解大气受热过程:运用图表、动画等形式,讲解太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射等过程。
4. 分析大气污染及其防治:通过案例分析、讨论等形式,让学生了解大气污染的成因、危害及防治措施。
5. 总结与反思:对本节课所学内容进行总结,引导学生反思自己的学习过程。
6. 作业布置:布置与大气相关的课后作业,巩固所学知识。
五、教学评价1. 课堂表现:观察学生在课堂上的参与度、发言积极性等。
2. 作业完成情况:检查学生的课后作业,了解学生对知识的掌握程度。
3. 课堂测试:通过课堂测试,评估学生对本节课知识点的掌握情况。
六、教学资源1. 教材:人教版地理必修教材2. 多媒体课件:包含大气受热过程、大气污染及其防治等内容3. 案例分析材料:收集与大气相关的实际案例,用于课堂教学4. 网络资源:利用网络资源,丰富教学内容,提高教学质量七、教学反思1. 教学过程中,关注学生的个体差异,因材施教。
大气科学课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解大气的基本组成、结构与功能,掌握大气层的主要特点及其对地球环境的影响。
2. 学生能够掌握大气运动的基本原理,了解气候系统的工作机制。
3. 学生能够掌握气象观测的基本方法,了解常见气象现象的成因及其预报。
技能目标:1. 学生能够运用大气科学知识解释生活中的气象现象,提高解决问题的能力。
2. 学生能够运用气象数据进行分析,制作简单的天气预报,提高数据分析与应用能力。
3. 学生能够通过小组合作,设计并实施简单的气象实验,提高实验操作与团队协作能力。
情感态度价值观目标:1. 学生能够认识到大气科学在生活中的重要性,增强保护环境的意识。
2. 学生能够对大气科学产生兴趣,培养主动探究自然现象的精神。
3. 学生能够通过学习大气科学,树立科学的价值观,提高对科学的敬畏之心。
本课程针对初中年级学生,结合大气科学的基本原理和学生的认知特点,设计具有实用性和趣味性的教学内容。
通过本课程的学习,使学生能够掌握大气科学的基本知识,提高解决实际问题的能力,同时培养对大气科学的兴趣和热爱,树立环保意识。
在教学过程中,注重理论与实践相结合,关注学生的个体差异,鼓励学生积极参与,激发学生的学习兴趣。
课程目标的设定旨在为学生提供清晰的学习方向,为教师提供有效的教学评估依据。
二、教学内容1. 大气的基本组成与结构:介绍大气层的划分、各层特点及其对地球环境的作用;涉及教材第一章内容。
2. 大气运动与气候系统:讲解大气运动的基本原理,如热力环流、大气波动等,以及气候系统的构成与工作机制;涉及教材第二章内容。
3. 气象观测与预报:介绍气象观测方法、仪器设备及天气预报的制作过程;涉及教材第三章内容。
4. 常见气象现象及其成因:分析台风、龙卷风、洪涝等常见气象灾害的成因及防治措施;涉及教材第四章内容。
5. 气象实验与实践活动:设计简单的气象实验,如制作小型气象站、模拟大气环流等,提高学生的实验操作能力;涉及教材第五章内容。
气象观测教案教师:周筠珺第一章引论1)教学目的及要求通过第一章的学习,力图使学生了解并掌握:(1)大气探测的发展概况;(2)探测原理;(3)探测仪器;(4)探测方法。
为该课程以后各章的学习打下基础。
2)教学时间分配该章讲授4个学时(大气探测的发展概况及探测原理2个学时;探测仪器和探测方法2个学时)3)教学重点、难点该章的重点是大气探测的发展概况。
难点则探测原理、仪器和方法。
为了更加清晰明了地给学生讲授“大气探测的发展概况以及探测原理、仪器和方法”尽可能多地利用多媒体手段,利用丰富多彩的图画,结合现实生活中的例子给学生进行讲解。
4)教学方法教学主要采取的方法是多媒体教学方法。
5)作业1.直接探测、直接探测原理?2.遥感探测、遥感探测原理?3.主动遥感、被动遥感?6)教学后记祥见教学笔记1)教学目的及要求通过第二章的学习,要努力使学生了解并掌握:(1)ITS—90;(2)测温元件;(3)测温元件的热滞效应;(4)气温测量中的防辐射设备。
要求学生对于ITS—90、测温元件、测温元件的热滞效应,以及气温测量中的防辐射设备有一个较为系统且全面的了解。
2)教学时间分配该章讲授2个学时。
3)教学重点、难点该章的重点是测温元件、测温元件的热滞效应、气温测量中的防辐射设备。
难点则是ITS—90。
为了更加清晰明了地给学生讲授“测温元件、测温元件的热滞效应、气温测量中的防辐射设备,以及ITS—90”尽可能多地利用多媒体手段,利用丰富多彩的图画,结合物理知识的讲解,使学生较好地掌握这些知识。
4)教学方法教学主要采取的方法是多媒体教学方法。
5)作业(1) ITS—90 ?(2)简述液体玻璃温度计的构造及原理?(3)简述最高温度表的构造、最高温度的观测时间、观测方法、最高温度表的调整方法?(4)简述最低温度表的构造、最低温度的观测时间、观测方法、最低温度表的调整方法?(5)热电偶温度表的原理?(6)测温元件的热滞效应?6)教学后记祥见教学笔记1)教学目的及要求通过第三章的学习,要努力使学生了解并掌握:(1)湿度的定义和单位;(2)干湿球温度表;(3)露点测定法。
一、课程背景大气科学是一门研究大气现象、大气运动规律及其与地球其他系统相互作用的学科。
为了培养学生具备扎实的大气科学基本理论、基本知识和基本技能,提高学生的科学素养和实际操作能力,特制定本课程安排方案。
二、课程目标1.使学生掌握大气科学的基本理论、基本知识和基本技能;2.培养学生具备较强的科学思维、实验操作和数据处理能力;3.提高学生的综合素质,为今后从事大气科学研究、教学和管理工作奠定基础。
三、课程设置1.基础课程(1)大气科学概论:介绍大气科学的基本概念、发展历程、研究方法及在我国的应用现状。
(2)大气物理学:研究大气中物理现象及其规律,包括大气温度、湿度、压力、风等要素。
(3)大气探测学:学习大气探测的基本原理、方法和仪器,了解大气探测在天气预报、气候研究和环境保护等方面的应用。
(4)天气学:研究天气现象的成因、发展、演变和预报,掌握天气预报的基本技能。
2.专业课程(1)大气动力学基础:研究大气运动的基本规律,包括大气运动方程、涡度方程、热量和水汽输送等。
(2)近代气候学基础:介绍气候学的基本概念、研究方法及气候变化的原因和影响。
(3)大气环境学:研究大气环境问题,包括大气污染、酸雨、温室效应等。
(4)大气化学:研究大气中化学物质的形成、分布、转化和作用,了解大气化学在环境保护和气候变化研究中的应用。
3.实践课程(1)野外实习:组织学生进行大气观测、实验和分析,提高学生的实际操作能力。
(2)室内实验:进行大气物理、大气化学等方面的实验,培养学生的实验技能。
(3)计算机应用:学习使用气象数据处理软件、天气预报软件等,提高学生的计算机应用能力。
四、教学安排1.课程总学时:按照教学计划,基础课程和专业课程总学时为300学时。
2.授课方式:采用课堂讲授、实验、实习、讨论等多种教学方式。
3.考核方式:考试、作业、实验报告、实习报告等。
五、教学资源1.教材:选用国内外优秀教材,如《大气科学概论》、《大气物理学》、《大气探测学》等。
大气课程设计一、教学目标本章节的教学目标旨在让学生掌握大气的基本概念、结构和运动规律,培养学生的观察、分析和解决问题的能力,增强学生对自然科学的兴趣和好奇心。
具体目标如下:1.知识目标:(1)了解大气的组成、分层和主要成分;(2)掌握大气压力、温度、湿度等参数的分布规律;(3)理解大气运动的基本原理,如风、气压梯度力、地转偏向力等;(4)熟悉气象灾害的种类和成因。
2.技能目标:(1)学会运用气象学原理和工具分析大气现象;(2)能够阅读和解释气象图表、数据;(3)具备简单的气象观测和实验操作能力。
3.情感态度价值观目标:(1)培养学生关爱环境、珍惜资源的意识;(2)提高学生对自然科学的热爱,培养探索精神;(3)培养学生团队合作、积极进取的学习态度。
二、教学内容本章节教学内容以人教版《高中地理》为例,主要包括以下部分:1.大气的组成和分层:介绍大气的起源、组成、分层结构及其主要成分;2.大气压力和温度:讲述大气压力的分布规律、温度随高度的变化;3.大气湿度:分析湿度在大气中的作用和影响;4.大气运动:讲解风、气压梯度力、地转偏向力等基本概念及其作用;5.气象灾害:介绍主要气象灾害的成因、影响及预防措施。
三、教学方法为实现教学目标,本章节将采用以下教学方法:1.讲授法:讲解大气的基本概念、原理和成因;2.讨论法:学生讨论气象灾害的成因和防治措施,培养学生的团队协作能力;3.案例分析法:分析典型气象案例,提高学生的实际问题解决能力;4.实验法:进行简单的气象观测实验,培养学生的实践操作能力。
四、教学资源为支持本章节的教学,将准备以下教学资源:1.教材:人教版《高中地理》及相关辅助材料;2.参考书:大气科学、气象学等相关书籍;3.多媒体资料:气象图表、动画、视频等;4.实验设备:气象观测工具、实验材料等。
通过以上教学资源,为学生提供丰富的学习渠道,提高学生的学习兴趣和效果。
五、教学评估本章节的教学评估将采用多元化的评估方式,以全面、客观地评价学生的学习成果。
大气 课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握大气的基本概念、组成和重要性;2. 帮助学生了解大气层结构、气候系统以及大气与地球其他系统间的相互作用;3. 使学生理解人类活动对大气环境的影响及大气污染的成因与防治措施。
技能目标:1. 培养学生运用所学知识分析实际大气问题的能力;2. 提高学生通过观察、实验等方法研究大气现象的能力;3. 培养学生运用图表、数据等资料进行大气环境问题探讨的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对大气科学产生兴趣,树立探索自然、关爱环境的意识;2. 增强学生的环保责任感,使其积极参与大气环境保护行动;3. 引导学生树立可持续发展观念,关注全球气候变化问题,提高国际视野。
本课程针对年级学生的认知特点,结合大气科学的教学要求,将课程目标分解为具体的学习成果。
通过本课程的学习,期望学生能够掌握大气科学的基本知识,提高分析解决实际问题的能力,并树立正确的环保观念,为我国大气环境保护和可持续发展贡献力量。
二、教学内容1. 大气基本概念与组成:介绍大气层的定义、组成及其在地球系统中的作用,涉及课本第二章第一节内容。
2. 大气层结构与气候系统:讲解大气层的垂直结构、各层特点,以及大气与水、陆地、生物等系统的相互作用,涉及课本第二章第二节内容。
3. 大气现象与人类活动:探讨大气现象(如风、云、雨等)的形成原理,分析人类活动对大气环境的影响,涉及课本第二章第三节内容。
4. 大气污染与防治:阐述大气污染的类型、成因、危害及防治措施,以我国大气污染防治政策为例,涉及课本第二章第四节内容。
5. 气候变化与可持续发展:介绍全球气候变化的原因、影响及应对策略,讨论大气科学在可持续发展中的作用,涉及课本第二章第五节内容。
教学内容安排与进度:第一周:大气基本概念与组成;第二周:大气层结构与气候系统;第三周:大气现象与人类活动;第四周:大气污染与防治;第五周:气候变化与可持续发展。
教学内容根据课程目标进行科学性和系统性的组织,结合教材章节和知识点,旨在帮助学生全面掌握大气科学知识,提高解决实际问题的能力。
教学对象:高一学生教学目标:1. 了解大气科学的基本概念和研究对象。
2. 掌握大气的主要成分及其作用。
3. 理解大气对地球气候的影响。
4. 培养学生观察、分析和解决问题的能力。
教学重点:1. 大气的主要成分及其作用。
2. 大气对地球气候的影响。
教学难点:1. 大气成分的复杂性和相互作用。
2. 大气对地球气候影响的多样性。
教学准备:1. 教学课件或多媒体设备。
2. 相关教学图片、视频资料。
3. 学生分组讨论材料。
教学过程:一、导入新课1. 通过提问或图片展示,引导学生思考:什么是大气?大气对我们的生活有什么影响?2. 简要介绍大气科学的研究内容和意义。
二、讲授新课1. 大气的主要成分及其作用- 讲解大气的主要成分:氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等。
- 分析各种成分在大气中的作用,如氧气对生物的重要性、二氧化碳的温室效应等。
2. 大气对地球气候的影响- 讲解大气对地球气候的调节作用,如温室效应、臭氧层等。
- 分析大气变化对地球气候的影响,如全球变暖、极端天气事件等。
三、课堂活动1. 分组讨论:让学生分组讨论大气污染的成因、危害及防治措施。
2. 角色扮演:模拟气象学家,让学生根据所学知识预测天气变化。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容,强调重点和难点。
2. 引导学生思考:如何保护我们的大气环境?五、布置作业1. 完成课后练习题。
2. 搜集资料,了解大气污染的现状及防治措施。
教学评价:1. 课堂参与度:观察学生在课堂活动中的表现。
2. 作业完成情况:检查学生课后作业的完成质量。
3. 知识掌握程度:通过课堂提问和作业反馈了解学生对本节课知识的掌握情况。
大气科学基础理论提示:包围着地球的气体外壳称为地球大气,简称大气。
地球大气的组成包括各种气体及悬浮其中的液态和固态微粒。
大气的总质量约为kg,仅相当于地球质量的百万分之一。
地球大气对地球上的生命有着重要的作用,在大气中所发生的物理现象及物理过程都与人类活动有着密切的关系,为了研究大气中所发生的物理现象及物理过程,首先必须对大气的基本性质和特点有一概括的了解。
理论解释:一、大气的起源与组成1.1大气的起源(1)原始大气阶段根据天文学中的一种假说,地球是由宇宙中的弥漫星云凝聚而成的。
星云中的主要成分是氢和氦,它们大约占98%。
星云凝聚时,气体被禁锢在地球内部,当地球进一步收缩,气体便被排挤到表面上来。
但是,当时地球温度很高,气体分子的动能很大,加上太阳风的作用,以致地球引力不足以吸引住气体,它们大量地向宇宙空间逃逸散失。
因此有人判断,大约在45亿年前,地球形成的初期或晚些时候,地球上是没有大气的。
(2)次生大气阶段随着地球的逐渐冷却,表面形成了原始地壳,而被吸附或保藏在地球内部的一些液体和气体则通过火山活动的形式逸出地球表面。
逸出的气体主要是氢气、水汽、二氧化碳以及氮、硫及其化合物。
因为地壳相对是冷的,气体一到表面就很快冷却,其中大部分水汽凝结成水,形成水圈。
这个阶段的大气主要成分是甲烷、氢气;次要成分是水蒸汽,氨、硫化氢。
(3)大气向氧化性气体转化阶段这一阶段,水蒸汽继续凝结入海洋。
同时大气上层中的水汽分子受到太阳紫外线的照射而发生光化学分解,分解为氢和氧。
氢由于很轻,多数从地球大气向外逃逸到宇宙空间,而氧较重可留在大气中。
氧是一种非常活泼的元素,当氢气分压降到很低时,还原性气体化合物如甲烷、氨,开始氧化成二氧化碳、氮。
氮惰性大,就积聚起来。
所以,大气中的氮和二氧化碳不断增加。
这一阶段的大气主要成分是氮;次要成分是水蒸汽、二氧化碳和氧。
(4)现代大气形成阶段这个阶段是大气圈现今面貌的形成阶段,也是地球演化过程中生命形成阶段。
地球上的氧气主要是植物的光合作用产生的,正是生物圈的作用导致了地球大气的进一步演化。
生命的形成是与平流层臭氧密切相关的。
据估算,大约到了4亿多年前,大气中氧的浓度达到现在浓度的十分之一。
当大气中氧逐渐增加是,就导致了高层大气中臭氧层的形成,从而过滤掉太阳辐射中的紫外部分。
随着臭氧层的发展,透过大气达到地面的紫外线越来越少,逐渐使植物移向水面,最后出现在陆地上。
植物的光合作用使二氧化碳逐渐减少,氧气逐渐增多,并在这样的演变过程中逐渐达到了一种平衡。
从火山喷发出来的氮,部分进入到地壳的硝酸盐中,由于氮的化学惰性,并且在水中不易溶解,所以大部分仍保留在大气中,因此,氮的含量在大气中就逐渐占了很大的比重。
这就是现在以氮和氧为主要成分的大气环境。
1.2 现代大气的组成现在地球大气是多种气体及飘浮其中的固态、液态颗粒物所组成的混合物。
大气成分由干洁空气、水汽及气溶胶粒子三部分组成。
(1)干洁空气通常将不包含水汽的纯净大气称为干洁大气。
所谓“纯净”指不含悬浮于大气中的固态、液态颗粒物即气溶胶粒子。
早在18-19世纪,物理学家和化学家已经确定了大气的主要成分为氮、氧、水汽、二氧化碳及若干稀有气体。
需要强调的是,自工业革命以后,特别是最近几十年以来,地球大气中的微量成分已经发生并正在继续发生引人注目的变化。
微量气体的这种变化有些是自然现象,有些是人为活动造成的。
最突出的例子是大气中的温室气体的增加。
这种变化通过大气辐射过程有可能给未来的地球气候环境造成深刻的影响。
此外,还有一些大气中本来没有而纯属人为产生的污染成分,如氯氟碳化物、氢氟碳化物等。
(2)水汽从占地球大气总质量的百分比而言,水汽仅排在第四位,但是水汽是大气中最重要的成分之一。
首先水汽是唯一可以在常温、常压情况下发生相变的大气成分,它与云、雾、雨、雪等天气现象以及虹等大气光象密切相关。
其次,从大气辐射学和气候变化的角度看,水汽是大气中最重要的温室气体。
水汽在大气中的含量变化将对全球和局地天气气候产生重大影响。
大气中水汽的85%来自海洋的蒸发,15%来自江河、湖泊的蒸发以及生物圈土壤、植物的蒸腾作用;大气中的水汽又可以通过凝结、凝华形成降水而离开大气回到生物圈和水圈,这就构成了大气中水的循环。
(3)气溶胶地球大气中除了气体成分之外,还含有大量的固态和液态颗粒物质即气溶胶。
一般认为,大气气溶胶粒子的直径在几个纳米到几十微米之间。
大气气溶胶浓度的分布受地理位置、地形、地表性质、距离污染源的远近及气象条件的限制。
一般而言,大气气溶胶的浓度城市大于农村,陆地大于海洋,高度越高浓度越小。
气溶胶的主要作用有以下几点:1)形成凝结核和冰核。
2)影响地气系统的辐射。
3)影响大气能见度。
4)在大气的许多化学过程中起作用。
二、大气铅直分层在垂直方向上,大气的物理性质是不均匀的。
根据大气本身的物理或化学性质,可将大气在垂直方向分成若干层。
2.1 按气温垂直分布分层应用最广泛的是按大气的温度结构分层,即根据大气温度的垂直分布特点对大气进行分层。
依据大气温度铅直分布的特点,1962年世界气象组织根据中纬度气温铅直分布的平均状况,将大气分为对流层、平流层、中间层和热层。
另外由于热层上部大气多为质子组成,常有向星际空间逃逸的现象,可另外分一层称为散逸层。
(1)对流层对流层位于大气的最底层。
其下界为地面,上界为对流层顶。
对流层的厚度随纬度、季节及地表状况等因素而变化,在高纬度地区平均为8-9km,在中纬度地区平均为10-12km,在低纬度地区平均为17-18km。
就季节而言,夏季对流层的厚度大于冬季。
对流层集中了大约75%的大气和90%以上的水汽质量,是地球大气圈中最活跃的一层,大气中主要的天气现象都在此层内形成。
对流层的主要特点:1)气温随高度增高而降低。
2)铅直运动剧烈。
3)气象要素水平分布不均匀。
(2)平流层自对流层顶向上到55km左右的气层称为平流层,其上界称为平流层顶,这一层的大气约占大气质量的20%左右。
在平流层内,温度从对流层顶至20km处几乎不随高度变化;再往上温度随高度的升高增加很快。
臭氧对紫外线的强烈吸收以及分子氧与原子氧重新生成臭氧时所释放的能量是平流层温度升高的主要原因。
平流层的特点:1)大气层结稳定,空气垂直对流运动弱,平流运动占据显著优势。
2)空气比下层稀薄得多,水汽、尘埃的含量甚微,大气透明度好,很少出现天气现象。
3)在高约15-35km的范围内,有厚约20km的臭氧层。
(3)中间层中间层是指平流层顶到90km高度左右的大气层,其上界称为中间层顶。
在中间层内气温随高度的升高而降低,其顶部温度可降到-113C至-83C,是大气中最冷的部分。
在大气科学中又将平流层和中间层大气合称为中层大气。
该层中垂直温度梯度很大,有相当强烈的垂直混合,气压和空气密度随高度而降低的程度远慢于低层大气。
(4)热层中间层顶以上为热层,这一层空气质量只占大气质量的十万分十一。
热层内温度随高度的增加迅速升高。
这一层的温度与太阳活动有关,当太阳活动加强时,温度随高度增加很快,这时500km处的温度可达到2000K,当太阳活动减弱时,温度随高度增加较慢,500km处的温度只有500K。
热层没有明显的顶部,通常认为温度从增温转为等温时,即为热层顶。
在这一层高纬度地区常出现美丽的极光现象。
(5)散逸层散逸层是指热层以上的大气层,为大气圈向星际空间的过渡地带,没有确定的上界,空气极度稀薄,温度随高度变化很小。
由于那里地球引力很小,空气分子运动的平均自由程度很大,使一些高速运动的空气质点不断地向星际空间逃逸。
2.2 按大气化学组分垂直分布分层按大气的成分结构,可把大气分为均质层和非均质层。
(1)均质层在90km以下的大气层中,大气中主要成分的组成比例几乎不随时间、空间变化,因此这层大气称为均质层。
(2)非均质层在90km以上的大气层中,由于氧分子和氮分子大量离解,使得大气的平均相对分子质量随着高度的增加而降低,所以称为非均质层。
2.3 按大气电离状态的垂直分布分层按大气的电磁特性,可把大气分为中性层、电离层和磁层。
60-500km高度的电子的浓度及对地磁波反射的不同效果,又可划分为D层(高度大约在60-90km)、E层(高度约110km)、F1层(高度约160km)、F2层(高度约300km),以及更高的G层等。
中性层是指地面到60km高度,这里大气各成分多处于中性,即非电离状态。
500km以上的称为磁层。
三、大气的状态参数描述大气状态的基本物理参数包括气温、气压、湿度和风,此外还有云、能见度、降水等,统称气象要素。
3.1 气温表示大气冷热程度的物理量,称为气温。
空气的冷热程度,实质上是空气分子平均动能大小的表现。
当空气获得热量时,其分子运动的平均速度增大,平均动能增加,气温升高。
反之,当空气失去热量时,其分子平均速度减小,平均动能减小,气温也就降低。
为了定量地表示物体的冷热程度,必须引进衡量物体温度过低的尺子。
这把尺子就是温标。
常用的温标有三种:绝对温标、摄氏温标、华氏温标。
3.2 气压气压是大气压强的简称,即作用在单位面积上的大气压力。
它是大气分子运动撞击物体表面产生的力,单位体积中的气体分子数越多,则气压越高。
在大气科学中,一般用p 来表示气压。
在国际单位制中,气压的单位是帕斯卡,用符号Pa表示。
气象上常用百帕(hPa)为单位。
此外,曾经使用过得气压单位还有毫米水银柱高(mmHg)、毫巴(mb)。
标准大气压是指0C(水银密度为)和标准重力加速度(=9.80665 )下,760mmHg所产生的大气压强,即1atm=760mmHg=1013.25hPa。
气压随空间和时间变化。
海平面气压值一般在980-1040hPa之间变动,强台风中心气压可低于950hPa。
气压随海拔高度的增加一般呈指数递减,海拔10km高度处的气压大约只有海平面气压的25%。
在同一海拔高度上,气压的水平分布也是不均匀的,一般在高纬度气压高、低纬度气压低。
气压在水平方向的变化率要远小于垂直方向。
3.3 湿度湿度是表征大气中水汽含量的一个物理参数。
由于着眼点不同,表示湿度的方法也有所不同,一种是直接或间接地描述空气中水汽含量多少的参量,如绝对湿度、水汽压、比湿、混合比和露点;另一种是描述空气中水汽含量偏离饱和程度的物理量,如温度露点差、相对湿度等。
(1)水汽压(e)和饱和水汽压(E)大气中水汽的实际分压称为水汽压。
根据道尔顿分压定律,大气的总压强p是水汽分压强e和干空气的分压强(p-e)之和。
在大气科学中,饱和水汽压是指由空气和平面纯水(冰)组成的系统中,在某温度下空气中的水汽与液态水达到两相平衡时的水汽压,表示某温度下空气容纳水汽的能力。
(2)绝对湿度参量绝对湿度参量是表示水汽含量多少的物理量。