《气象学的基本原理与现象》课件

气象学的基本原理与现象本课程将带领大家深入了解气象学的奥秘，探究大气层结构、能量平衡、天气现象等方面的知识，并探讨气候变化的挑战与应对课程简介气象学是什么？气象学是研究地球大气及其现象的科学，它涵盖了大气物理、化气象学是一门重要的基础学科，与人类生活息息相关，对农业、学、动力学、热力学等多方面内容交通、能源、环境保护等领域都有着重要的影响大气层的组成与结构散逸层1大气层的最外层，与星际空间相接热层2气温随高度升高而升高，存在电离层中间层3气温随高度升高而下降平流层4气温随高度升高而升高，臭氧层位于此对流层5气温随高度升高而下降，天气现象主要发生在此大气层的垂直分层对流层对流层是大气层的最底层，也是与人类生活最为密切的层次，主要特点包括气温随高度升高而下降；空气对流强烈；云、雨、雪等天气现象主要发生在此大气层的垂直分层平流层平流层位于对流层之上，主要特点包括气温随高度升高而升高；空气流动平稳；臭氧层位于此，吸收大部分太阳紫外线，保护地球生物大气层的垂直分层中间层中间层位于平流层之上，主要特点包括气温随高度升高而下降；空气稀薄；流星在此燃烧，形成美丽的流星雨大气层的垂直分层热层和散逸层热层位于中间层之上，主要特点包括气温随高度升高而升高；空气极度稀薄；极光发生在此；散逸层是热层的外层，空气逐渐消失，与星际空间相接大气层的化学成分主要气体氮气氧气二氧化碳约占大气总量的，对生命活动至关重约占大气总量的，是生命呼吸所必需约占大气总量的，是温室气体，78%21%

0.04%要的对地球气候有重要影响大气层的化学成分微量气体氩气氖气约占大气总量的，性质稳定，应用广泛约占大气总量的，用于霓虹灯

0.93%

0.0018%氦气臭氧约占大气总量的，用于气球、飞艇等位于平流层，吸收太阳紫外线，保护地球生命

0.0005%大气中的悬浮颗粒物大气中除了气体，还包含一些悬浮颗粒物，例如尘埃、花粉、火山灰、烟雾等这些颗粒物对大气辐射、能见度、人类健康等方面都有影响大气辐射太阳辐射太阳辐射是指太阳向外发射的能量，主要以电磁波的形式传播地球接收的太阳辐射是地球能量的主要来源，驱动着地球上的各种气候现象大气辐射地面辐射地面辐射是指地球表面吸收太阳辐射后，向外发射的能量，主要以红外线形式传播地面辐射的强弱受地面温度、云量、地表性质等因素的影响大气辐射大气吸收大气对太阳辐射和地面辐射都有吸收作用，其中水汽、二氧化碳、臭氧等是主要的吸收物质，大气吸收辐射后，会转化为热能，影响大气温度大气辐射平衡大气辐射平衡是指地球吸收的太阳辐射能量与地球向外发射的能量相等，处于平衡状态大气辐射平衡的维持是地球气候稳定运行的基础温室效应温室效应是指大气中某些气体，例如二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等，对地面辐射具有吸收作用，阻止热量散失到太空，从而使地球表面温度升高地球的能量收支地球的能量收支是指地球吸收的太阳辐射能量与地球向外发射的能量之间的差值能量收支的变化会影响地球的气候温度的概念和测量温度是指物体冷热程度的物理量，常用摄氏度（）或华氏度（）表示温℃℉度的测量通常使用温度计，根据热胀冷缩的原理进行气温的变化日变化气温的日变化是指一天之中气温的变化规律，通常在午后最高，凌晨最低气温的日变化受太阳辐射强度、云量、地表性质等因素的影响气温的变化年变化气温的年变化是指一年之中气温的变化规律，通常在夏季最高，冬季最低气温的年变化受地球公转轨道、太阳辐射强度、地表性质等因素的影响影响气温的因素纬度纬度越高，太阳辐射角度越小，气温越低海拔海拔越高，气温越低12洋流暖流经过的地区气温较高，寒流经过的地区气温较低地形山地对气温有阻挡作用，迎风坡气温较高，背风坡气34温较低云量云量多，气温低；云量少，气温高地表性质陆地比水体升温快，降温也快；城市比农村气温56高水平气压梯度力水平气压梯度力是指气压差导致空气从高压区向低压区流动的力，气压差越大，水平气压梯度力越强科里奥利力科里奥利力是指地球自转导致物体运动方向发生偏转的力，在地球表面，北半球物体运动方向偏右，南半球物体运动方向偏左摩擦力摩擦力是指空气与地面或其他物体之间产生的阻力，摩擦力的方向与运动方向相反，减缓空气运动的速度地转风地转风是指水平气压梯度力与科里奥利力平衡时的风，地转风的方向平行于等压线，北半球低压中心逆时针旋转，高压中心顺时针旋转梯度风梯度风是指水平气压梯度力、科里奥利力、摩擦力三力平衡时的风，梯度风的方向与等压线成一定角度，一般情况下，梯度风比地转风速度更快气压的测量气压是指大气对地面的压强，通常用百帕（）为单位表示气压的测量通hPa常使用气压计，常用的气压计包括水银气压计、气压传感器等高压和低压系统高压系统是指气压高于周围地区的气压系统，低压系统是指气压低于周围地区的气压系统高压中心一般为晴朗天气，低压中心一般为阴雨天气风的形成风的形成主要受水平气压梯度力、科里奥利力、摩擦力的影响水平气压梯度力导致空气从高压区向低压区流动，科里奥利力导致空气运动方向发生偏转，摩擦力减缓空气运动的速度全球风带系统信风信风是指赤道低压带与副热带高压带之间的盛行风，北半球信风从东北方向吹向赤道，南半球信风从东南方向吹向赤道全球风带系统西风带西风带是指副热带高压带与极地高压带之间的盛行风，北半球西风带从西方向吹向东方向，南半球西风带从西方向吹向东方向全球风带系统极地东风极地东风是指极地高压带与极地低压带之间的盛行风，北半球极地东风从东北方向吹向西南方向，南半球极地东风从东南方向吹向西北方向季风季风是指季节性的盛行风，主要受陆地和海洋热力性质差异的影响夏季，陆地气温高于海洋，形成低压，风从海洋吹向陆地；冬季，陆地气温低于海洋，形成高压，风从陆地吹向海洋局地风海陆风海陆风是指海岸附近因海陆热力性质差异而产生的局地风，白天，陆地气温高于海洋，形成低压，风从海洋吹向陆地；夜晚，陆地气温低于海洋，形成高压，风从陆地吹向海洋局地风山谷风山谷风是指山区因山坡热力性质差异而产生的局地风，白天，山坡气温高于山谷，形成低压，风从山谷吹向山坡；夜晚，山坡气温低于山谷，形成高压，风从山坡吹向山谷湿度水汽压水汽压是指空气中水汽的压强，水汽压越高，空气中水汽含量越多水汽压的测量通常使用湿度计湿度相对湿度相对湿度是指空气中实际水汽压与相同温度下饱和水汽压的百分比，相对湿度越高，空气越潮湿相对湿度的测量通常使用湿度计湿度露点温度露点温度是指空气冷却到饱和时的温度，露点温度越高，空气越潮湿露点温度的测量通常使用湿度计凝结过程饱和饱和是指空气中水汽含量达到最大值，无法再容纳更多的水汽当空气冷却到露点温度时，空气就会达到饱和状态，水汽开始凝结凝结过程凝结核凝结核是指空气中能够吸附水汽并促使其凝结的微小颗粒，例如尘埃、花粉、海盐等凝结核的存在加速了水汽的凝结过程降水的形成降水的形成是指云中的水滴或冰晶，在重力作用下，从云中降落到地面降水的形成需要满足三个条件空气达到饱和状态；存在凝结核；水滴或冰晶的体积足够大降水的类型雨雨是指从云中降落到地面的液态水，雨滴的形状通常为圆形，雨的大小和强度受云中水滴的大小和密度、气流速度等因素的影响降水的类型雪雪是指从云中降落到地面的固态水，雪的形状通常为六角形，雪的大小和形状受云中冰晶的大小和形状、气温等因素的影响降水的类型冰雹冰雹是指从云中降落到地面的固态水，冰雹的形状通常为球形，冰雹的大小和强度受云中冰晶的大小和密度、气流速度等因素的影响降水的类型雾雾是指近地面空气中悬浮着大量细小水滴，导致能见度下降的现象雾的形成需要满足两个条件空气达到饱和状态；有凝结核雾的类型很多，常见的有辐射雾、平流雾、蒸汽雾等云的形成云的形成是指空气中的水汽凝结或凝华形成的水滴或冰晶，并悬浮在空中云的形成需要满足三个条件空气达到饱和状态；存在凝结核；水滴或冰晶的体积足够小云的分类按高度高云中云低云高度在米以上，主要由冰晶组成，高度在米，主要由水滴组成高度在米以下，主要由水滴组成，60002000-60002000常见的有卷云、卷层云、卷积云等，常见的有高积云、高层云、雨层云等常见的有积云、层云、层积云等云的分类按形态积云层云卷云云块形状如棉花团，底部平坦，顶部圆拱云层呈灰色、均匀的薄层，覆盖范围广，云丝细长如羽毛，排列整齐，常出现于晴形，常出现于晴朗天气常出现于阴天或雨天朗天气天气系统的概念天气系统是指大气中具有特定特征的空气运动系统，它决定着某一区域的天气变化常见的天气系统包括锋面系统、气旋、反气旋、雷暴、龙卷风等锋面系统冷锋冷锋是指冷空气主动向暖空气移动的锋面，冷锋过境时，气温下降，气压升高，风力增强，常伴有降雨或降雪锋面系统暖锋暖锋是指暖空气主动向冷空气移动的锋面，暖锋过境时，气温升高，气压下降，风力减弱，常伴有连续性降雨或降雪锋面系统静止锋静止锋是指冷暖空气势力相当，锋面停滞不前的锋面，静止锋过境时，天气变化比较缓慢，常伴有持续性的降雨或降雪气旋的结构和特征气旋是指低压中心的气压系统，气旋的结构通常为中心低压，周围气压高，空气呈逆时针旋转，北半球气旋中心一般为阴雨天气，南半球气旋中心一般为晴朗天气反气旋的结构和特征反气旋是指高压中心的气压系统，反气旋的结构通常为中心高压，周围气压低，空气呈顺时针旋转，北半球反气旋中心一般为晴朗天气，南半球反气旋中心一般为阴雨天气雷暴的形成雷暴是指由积雨云发展而成的强对流天气，雷暴的形成需要满足三个条件不稳定的大气层；充足的水汽；上升气流雷暴天气常伴有雷鸣、闪电、强降雨、强风等现象龙卷风的形成龙卷风是指由强对流天气发展而成的剧烈旋转的空气柱，龙卷风的形成需要满足三个条件不稳定的大气层；充足的水汽；水平风切变龙卷风天气破坏力极强，会造成重大人员伤亡和财产损失厄尔尼诺现象厄尔尼诺现象是指赤道太平洋东部和中部海面温度异常升高的现象，厄尔尼诺现象发生时，会影响全球气候，造成一些地区干旱，另一些地区降雨增多拉尼娜现象拉尼娜现象是指赤道太平洋东部和中部海面温度异常降低的现象，拉尼娜现象发生时，会影响全球气候，造成一些地区干旱，另一些地区降雨增多气候变化的原因气候变化是指地球气候系统的长期变化，主要原因是人为因素导致的温室气体排放增加，例如二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等，这些气体对地球辐射具有吸收作用，导致地球表面温度升高气候变化的证据全球气温升高是气候变化最显著的证据，其他证据还包括海平面升高；冰川融化；极端天气事件增多气候变化的影响气候变化会对人类生活造成严重影响，例如海平面上升，威胁沿海城市；极端天气事件增多，造成洪涝、干旱等灾害；农业减产，粮食安全受到威胁；生态系统破坏，生物多样性减少。