大气人,我和它.doc

大气科学导论复习题
第二周
地球大气的主要成分及其演化历史?
主要成分:浓度>1%,氮(N2,%v),氧(O2,%v),氩(Ar,%v)。
原生大气(天文大气圈)
原生大气的成分是以氢和少量的氦为主(why?)。大气伴随着地球的诞生就神秘地“出世”了。也就是拉普拉斯所说的星云开始凝聚时,地球周围就已经包围了大量的气体了。
次生大气(地质大气圈)
地球生成以后,由于温度的下降,地球表面发生冷凝现象,而地球内部的高温又促使火山频繁活动,火山爆发时所形成的挥发气体,就逐渐代替了原始大气,而成为次生大气。
次生大气形成时,水汽大量排入大气中,当时地面温度很高,大气不稳定对流的发展很旺盛,强烈的对流使水汽上升凝结形成液态水,出现江河湖海等水体,风雨闪电交加。
次生大气笼罩的时间大约46亿年前到20亿年前。期间大量的CO2溶于原始海洋,最原始的生命在这个时期已经出现(大约35亿年前)。
大气圈成分
20亿年前:N2 CO2 SO2 H2O Ar
20亿年后:N2 O2 Ar H2O CO2 含氧大气
现代大气
由次生大气转化为现在大气,同生命现象的发展关系最为密切。
植物的出现和发展使大气中氧出现并逐渐增多起来,动物的出现借呼吸作用使大气中的氧和二氧化碳的比例得到调节。
大气中的二氧化碳还通过地球的固相和液相成分同气相成分间的平衡过程来调节。
按照气温的变化特征,在垂直方向上,地球大气包括哪些层次?为什么会有这样的变化特征?
根据温度的垂直变化,分为:对流层、平流层、中层、热层和外逸层等。
对流层(Troposphere)
特点:
气温随高度增加而降低,平均而言,减温率平均为γ=℃/100米。
原因:阳光加热地面,而地面又加热它上面的空气。包含了地球上我们熟悉的所有天气
大气密度和水汽随高度迅速递减。对流层几乎集中了整个大气质量的3/4,和水汽的90%。
有强烈的垂直运动。
气象要素的水平分布不均匀,受地表的影响大。海陆分布、地形起伏差异等。
平流层(Stratosphere)
特点(对流层顶到55km):
最初20km以下,气温随高度不变;20-50km温度上升很快。
原因:①臭氧吸收紫外太阳能加热了大气;②30km以上臭氧减少,但紫外辐射强烈,空气稀薄,加热很少的分子,即可达较高的温度。
层内气流平稳、对流微弱,而且水汽极少,能见度很好。
中层(Mesosphere)
55-85km,气温随高度下降。
。
,大气失去比得到能量多,结果能量损失冷却。因此发现中层温度随高度一直降低到85km,在此处,大气达到它的最低平均温度-90℃。
55-85km。
有相当强烈的垂直对流混合,又称为高空对流层,但是由于水汽稀少,只是在高纬地区的黄昏时刻,该层顶部附近,有时会看到银白色的夜光云。
只有当太阳在地平线以下6°-12°时,低层大气在地球阴影内,高层大气的夜光云被日光照射时,才能用肉眼直接观察到。
热层
85-500km,气温随高度增加。原因是氮和氧原子吸收了大量的太阳短波辐射,加热了大气。因为在热层仅有相对较少的原子和分子,因此吸收相对少的太阳能就可以导致温度的巨大增加。这层温度可达1000-2000K。
外逸层(Exosphere)
地球表面大约500km以上,分子运动10公里才可与另一个相碰撞,在这里许多分子可以摆脱地球引力的束缚。这个原子、分子可逃到外太空的区域叫外逸层,可以代表大气上界(天的高度)。

气温很高,随高度的增加很少变化。
思考人类圈与大气圈的关系。
地球大气圈是一个保护层,使人类免受有害射线的照射,同时提供了人类生存所必需的氧气。人类每天都在呼吸新鲜空气,吸入氧气,排出二氧化碳。空气与阳光、水分一样是不可缺少的。没有大气圈,人类乃至生物界将不能生存。
第五周
地面辐射差额的含义及其对气温日变化的影响。(答案不全,仅供参考)
地面辐射差额:地面吸收的辐射与放出的辐射之差=地面太阳总辐射-地面有效辐射日变化:白天为正,夜间为负。由正值变为负值是日落前几小时,由负值变为正值时是日出后1小时。
试以简单模型分析大气温室效应形成原因。
I+B=U
温室效应是由于“玻璃”吸收了地面辐射,又把一部分能量辐射向地面。
若进一步考虑”玻璃”对短波的吸收,类似可得
若再进一步考虑”玻璃”对短波的反射,则可得
简述大气三圈环流的基本特点与成因。
大气运动的能量主要来自太阳辐射,地-气系统辐射差额的分布是不均匀的,南北纬35度之间为正辐射差额区,其他地区为负辐射差额区,这就使自赤道向两极形成辐射