Состав и строение атмосферы и радиация в атмосфере. (Лекция 2)

Август 5, 2022

Главная
География
Состав и строение атмосферы и радиация в атмосфере. (Лекция 2)

Содержание

3. Функции газов атмосферы Азот: регулирует интенсивность окислительных процессов, входит в состав белков и нуклеиновых кислот, обеспечивает
4. Функции газов атмосферы Углекислый газ: задерживает длинноволновое тепловое излучение земной поверхности (парниковый газ), но свободно пропускает
5. Значение атмосферы Атмосфера защищает живые организмы от ультрафиолетовой солнечной радиации, солнечного ветра, космических лучей. Предохраняет от
6. Охрана атмосферы Запрет на производство и использование фреонов, которые разрушают озоновый экран (Международный Монреальский договор 1987
7. Тепловой режим атмосферы 100% солнечной радиации поступает в атмосферу 21 % (отражается от облаков) 32 %
8. Плотность воздуха уменьшается с высотой: на уровне моря – 1,175 кг/м3 , на высоте 10 км
9. Нижняя граница атмосферы – земная или водная поверхность Верхняя граница – крайне размытая, примерно 2‐3 тыс.
10. Тропосфера – нижний слой атмосферы, в котором температура в среднем убывает с высотой Средняя величина падения
11. Для тропосферы характерны: сильная неустойчивость, сильные вертикальные движения, перемешивание, влияние подстилающей поверхности
12. Стратосфера (озоносфера) – слой атмосферы до высоты 50‐55 км, в котором температура растет с высотой Особенности
13. Мезосфера – слой атмосферы до высоты 80‐82 км, в котором температура вновь понижается до ‐100°С на
14. Термосфера (ионосфера) – слой атмосферы до высоты 800‐1000 км, в котором температура очень резко возрастает с
15. Экзосфера (внешняя атмосфера) – атмосферные слои выше 800‐ 1000 км Экзосфера – это сфера ускользания газов
16. Метеонаблюдения ведутся на метеорологических и аэрологических обсерваториях и станциях. 3500 метеостанций размещено по всему миру.
17. Метеонаблюдения – это измерения метеорологических величин, а также регистрация атмосферных явлений Метеорологические величины: температура воздуха, влажность
18. Метеовеличины, не отражающие свойств атмосферы, но тесно связанные с ними: температура почвы, температура поверхностного слоя воды,
19. Атмосферные явления: гроза, метель, туман, ряд оптических явлений (радуга, венцы и др.), пыльная буря и пр.
20. Метеорологическая сеть России В России государственная сеть метеорологических станций насчитывает 1627 пунктов наблюдений, в том числе
21. Условия, предъявляемые к метеостанциям: равномерное размещение в местах, характерных для данного района; синхронное ведение наблюдений однотипными
22. Метеорологические службы – специальные государственные организации, в состав которых входят государственные сети метеорологических, аэрологических и других
23. В России руководство метеорологической службой осуществляет Федеральная служба России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)
24. Всемирная метеорологическая организация (ВМО) координирует обмен метеорологической информацией между странами, осуществляет согласованность работы метеослужб всего мира
25. Радиация или излучение – это электромагнитные волны, которые характеризуются: L‐длиной волны и ν‐частотой колебаний Радиация распространяется
26. К радиации относятся: гамма‐лучи, рентгеновские лучи, ультрафиолетовая радиация, видимый свет, инфракрасная радиация, радиоволны Метеорология в основном
27. Виды радиации ультрафиолетовая – невидимая радиация с длиной волн от 0,01 до 0,39 мкм, видимый свет
28. Виды радиации коротковолновая – радиация с длиной волн от 0,01 до 4 мкм, это часть ультрафиолетовой
29. Лучистая энергия Солнца превращается в тепло частично в атмосфере, но главным образом на земной поверхности, от
30. Солнечная постоянная – интенсивность солнечной радиации, падающей на верхней границе атмосферы на единицу площади, перпендикулярной к
31. Виды солнечной радиации прямая, поглощенная, рассеянная, отраженная, суммарная Суммарная солнечная радиация – вся солнечная радиация, приходящая
32. Прямая солнечная радиация – радиация, приходящая к земной поверхности непосредственно от диска Солнца Поступление прямой солнечной
33. Распределение солнечной радиации на земной поверхности Зональность: убывание радиации от экватора к полюсам (от 8000 до
36. Рассеяная солнечная радиация – радиация, возникающая в результате преобразования части прямой солнечной радиации в виде параллельных
37. Рассеянная радиация зависит от: продолжительности дня, высоты Солнца над горизонтом, прозрачности атмосферы, облачности, характера подстилающей поверхности
38. С рассеянной радиацией связаны: сумерки и заря, «белые ночи»
39. Поглощенная солнечная радиация: радиация, поглощенная в атмосфере атмосферными газами, радиация, поглощенная земной поверхностью, потраченная на нагревание
40. Поглощение солнечной радиации различными газами избирательное Основные поглотители радиации: озон поглощает ультрафиолетовую и часть видимой радиации
41. Поглощение солнечной радиации в атмосфере зависит от: переменного содержания в воздухе поглощающих субстанций (водяного пара, облаков,
42. Поглощение и отражение солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой поверхности Альбедо поверхности – отношение
43. Альбедо различных поверхностей: почва – 10‐30%, влажный чернозем – 5%, сухой светлый песок – до 40%;
44. Максимальные значения годовой суммарной радиации наблюдаются в малооблачных субтропических и тропических пустынях – 5900‐9200 МДж/м2 У
45. На территории России годовое количество суммарной солнечной радиации изменяется от 2500 МДж/м2 до 6000 МДж/м2
46. Радиационный баланс земной поверхности Эффективное излучение – разность между собственным излучением земной поверхности и встречным излучением
47. Парниковый эффект – атмосфера уменьшает охлаждение земной поверхности в ночное время суток, поглощая земное излучение и
48. Радиационный баланс – это разность между поглощенной радиацией и эффективным излучением Радиационный баланс – это разность
49. Радиационный баланс подстилающей поверхности может быть положительным и отрицательным В суточном ходе переход от положительных значений
50. Средние полуденные значения радиационного баланса в Москве: летом при ясном небе – 0,51 кВт/м2, летом при
52. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

Функции газов атмосферы
Азот: регулирует интенсивность окислительных процессов, входит в состав белков

и нуклеиновых кислот, обеспечивает минеральное питание растений.
Кислород: источник энергии для живых организмов, участвует в процессах окисления и горения.
Озон: образует озоновый экран, защищающий живые организмы от жесткого ультрафиолетового излучения.

Слайд 4

Функции газов атмосферы
Углекислый газ: задерживает длинноволновое тепловое излучение земной поверхности (парниковый

газ), но свободно пропускает коротковолновую солнечную радиацию; является строительным материалом для построения органического вещества растениями в процессе фотосинтеза.
Водяной пар: участвует в передаче энергии разным слоям атмосферы, задерживает тепло (парниковый газ), является составной частью круговорота воды.

Слайд 5

Значение атмосферы
Атмосфера защищает живые организмы от ультрафиолетовой солнечной радиации, солнечного

ветра, космических лучей.
Предохраняет от перегревания днем и переохлаждения ночью.
Защищает от небольших метеоритов.
В ней переносится влага, передается свет, звук.
Содержит газы необходимые для жизни.

Слайд 6

Охрана атмосферы
Запрет на производство и использование фреонов, которые разрушают озоновый экран

(Международный Монреальский договор 1987 г).
Ограничение выбросов углекислого газа для предотвращения глобального потепления и таяния ледников (Международный Киотский договор 2005 г.) и др.

Слайд 7

Тепловой режим атмосферы

100% солнечной радиации поступает в атмосферу
21 %

(отражается от облаков)
32 % (рассеивается)
23 % поглощается
и нагревает атмосферу
24 % прямой 26 % рассеянной
солнечной радиации солнечной радиации
Земная поверхность
50 % суммарной солнечной радиации

Слайд 8

Плотность воздуха уменьшается с высотой:
на уровне моря – 1,175 кг/м3 ,

на высоте 10 км – плотность в 3 раза меньше, чем на уровне моря,
на высоте 200‐300 км спутники Земли практически не испытывают сопротивления атмосферы
½ массы атмосферы сосредоточена в нижних 5 км

Слайд 9

Нижняя граница атмосферы – земная или водная поверхность
Верхняя граница – крайне

размытая, примерно 2‐3 тыс. км над земной поверхностью, где происходит рассеивание наиболее легких газов (водорода и гелия)

Строение атмосферы концентрическое

Слайд 10

Тропосфера – нижний слой атмосферы, в котором температура в среднем убывает

с высотой
Средняя величина падения температуры – 0,6°С/100м

В тропосфере сосредоточено:
4/5 всей массы воздуха,
почти весь водяной пар,
почти все облака

Слайд 11

Для тропосферы характерны:
сильная неустойчивость,
сильные вертикальные движения,
перемешивание,
влияние подстилающей поверхности

Слайд 12

Стратосфера (озоносфера) – слой атмосферы до высоты 50‐55 км, в котором

температура растет с высотой

Особенности стратосферы:
большая устойчивость,
ничтожное количество водяного пара,
наличие примеси озона (O3)

Слайд 13

Мезосфера – слой атмосферы до высоты 80‐82 км, в котором температура

вновь понижается до ‐100°С на ее верхней границе

Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развита турбулентность

Слайд 14

Термосфера (ионосфера) – слой атмосферы до высоты 800‐1000 км, в котором

температура очень резко возрастает с высотой (до 1500°С)

Особенности термосферы (ионосферы):
сильная ионизация воздуха,
очень большие скорости движения
молекул и атомов атмосферных газов,
очень низкая плотность воздуха

Слайд 15

Экзосфера (внешняя атмосфера) – атмосферные слои выше 800‐ 1000 км
Экзосфера –

это сфера ускользания газов
Скорости частиц газа здесь очень велики, поэтому они могут преодолевать земное притяжение и ускользать в космическое пространство, особенно легкие газы – атомы водорода и гелия

Слайд 16

Метеонаблюдения ведутся на метеорологических и аэрологических обсерваториях и станциях.
3500 метеостанций размещено

по всему миру.

Слайд 17

Метеонаблюдения – это измерения метеорологических величин, а также регистрация атмосферных явлений
Метеорологические

величины:
температура воздуха,
влажность воздуха,
атмосферное давление,
скорость и направление ветра,
количество и высота облаков,
количество осадков и др.

Слайд 18

Метеовеличины, не отражающие свойств атмосферы, но тесно связанные с ними:
температура почвы,
температура

поверхностного слоя воды,
испарение,
высота и состояние снежного покрова,
продолжительность солнечного сияния и т.п.

Слайд 19

Атмосферные явления:
гроза,
метель,
туман,
ряд оптических явлений (радуга, венцы и др.),
пыльная буря и пр.

Слайд 20

Метеорологическая сеть России
В России государственная сеть метеорологических станций насчитывает 1627 пунктов

наблюдений, в том числе 454 реперных станций

Слайд 21

Условия, предъявляемые к метеостанциям:
равномерное размещение в местах, характерных для данного района;
синхронное

ведение наблюдений однотипными приборами, по единой методике в определенные часы суток;
длительность и непрерывность наблюдений

Слайд 22

Метеорологические службы – специальные государственные организации, в состав которых входят государственные

сети метеорологических, аэрологических и других специализированных станций, оперативные и научные метеорологические учреждения

Задачи метеослужбы:
развитие научных исследований атмосферы,
обслуживание народного хозяйства и населения информацией о погоде и климате,
составление прогнозов погоды и опасных явлений погоды

Слайд 23

В России руководство метеорологической службой осуществляет
Федеральная служба России по гидрометеорологии

и мониторингу окружающей среды (Росгидромет)

Слайд 24

Всемирная метеорологическая организация (ВМО)
координирует обмен метеорологической информацией между странами, осуществляет

согласованность работы метеослужб всего мира

Слайд 25

Радиация или излучение – это электромагнитные волны, которые характеризуются:
L‐длиной волны и

ν‐частотой колебаний

Радиация распространяется по всем направлениям от ее источника‐излучателя со скоростью около 300 тыс. км/с

Слайд 26

К радиации относятся:
гамма‐лучи,
рентгеновские лучи,
ультрафиолетовая радиация,
видимый свет,
инфракрасная радиация,
радиоволны
Метеорология в основном

имеет дело с тепловой радиацией, которая поступает от Солнца

Слайд 27

Виды радиации
ультрафиолетовая – невидимая радиация с длиной волн от 0,01 до

0,39 мкм,
видимый свет ‐ длина волны от 0,40 до 0,76 мкм,
инфракрасная – невидимая радиация с длиной волн более 0,76 мкм до нескольких сотен мкм

Слайд 28

Виды радиации
коротковолновая – радиация с длиной волн от 0,01 до 4

мкм, это часть ультрафиолетовой и инфракрасной радиации, а также видимый свет,
длинноволновая – радиация, излучаемая земной поверхностью и атмосферой с длиной волн от 4 до 100 мкм.

На коротковолновую часть излучения приходится 99% энергии Солнца

Слайд 29

Лучистая энергия Солнца превращается в тепло частично в атмосфере, но главным

образом на земной поверхности, от которой нагревается воздух. Нагретая земная поверхность и атмосфера излучают инфракрасную радиацию

Земля находится в лучистом равновесии:
приток коротковолновой радиации уравновешивается отдачей длинноволновой радиации в мировое пространство

Слайд 30

Солнечная постоянная – интенсивность солнечной радиации, падающей на верхней границе атмосферы

на единицу площади, перпендикулярной к солнечным лучам, при среднем расстоянии от Земли до Солнца
S=1,37 кВт/м2

Слайд 31

Виды солнечной радиации
прямая,
поглощенная,
рассеянная,
отраженная,
суммарная
Суммарная солнечная радиация – вся солнечная радиация, приходящая к

земной поверхности (прямая и рассеянная)

Слайд 32

Прямая солнечная радиация – радиация, приходящая к земной поверхности непосредственно от

диска Солнца

Поступление прямой солнечной радиации к поверхности Земли зависит от:
угла наклона солнечных лучей, т.е. От географической широты и продолжительности солнечного сияния,
облачности

Слайд 33

Распределение солнечной радиации на земной поверхности
Зональность: убывание радиации от экватора к

полюсам (от 8000 до 2500 МДж/м2 в год) в соответствии с уменьшением угла падения солнечных лучей.
Зональность лучше выражена над океанами, чем над материками.
Величина радиации зависит от облачности и прозрачности атмосферы, поэтому больше всего радиации в тропиках ( здесь сухой прозрачный воздух), а на экваторе меньше ( там больше облачность).
Материки получают больше солнечной радиации, чем океаны (больше облачность), поэтому Южное полушарие (океаническое) получает меньше солнечной радиации, чем Северное (материковое).

Слайд 34

Слайд 35

Слайд 36

Рассеяная солнечная радиация – радиация, возникающая в результате преобразования части прямой

солнечной радиации в виде параллельных лучей в радиацию, идущую по всем направлениям

Рассеяние происходит в оптически неоднородном атмосферном воздухе, содержащем мельчайшие частицы жидких и твердых примесей – капли, кристаллы, мельчайшие аэрозоли и т.д.
26% энергии общего потока солнечной радиации превращается в рассеянную радиацию

Слайд 37

Рассеянная радиация зависит от:
продолжительности дня,
высоты Солнца над горизонтом,
прозрачности атмосферы,
облачности,
характера подстилающей

поверхности
Рассеянная радиация увеличивает общую освещенность земной поверхности

Слайд 38

С рассеянной радиацией связаны:
сумерки и заря,
«белые ночи»

Слайд 39

Поглощенная солнечная радиация:
радиация, поглощенная в атмосфере атмосферными газами,
радиация, поглощенная земной

поверхностью, потраченная на нагревание верхних слоев почвы и воды
В атмосфере поглощается около 23% прямой солнечной радиации

Слайд 40

Поглощение солнечной радиации различными газами избирательное
Основные поглотители радиации:
озон поглощает ультрафиолетовую

и часть видимой радиации до 3 %
углекислый газ поглощает инфракрасную радиацию,
водяной пар и аэрозольные частицы поглощают часть видимой и инфракрасной радиации до 15%,
облака поглощают до 5% прямой солнечной радиации

Слайд 41

Поглощение солнечной радиации в атмосфере зависит от:
переменного содержания в воздухе поглощающих

субстанций (водяного пара, облаков, пыли и т.д.),
высоты Солнца над горизонтом

Слайд 42

Поглощение и отражение солнечной радиации земной поверхностью зависит от характера этой

поверхности

Альбедо поверхности – отношение количества отраженной радиации к общему количеству радиации, падающей на данную поверхность, выраженное в %

Слайд 43

Альбедо различных поверхностей:
почва – 10‐30%, влажный чернозем – 5%,
сухой светлый песок

– до 40%;
растительный покров (лес, луг, поле) – 10‐25%;
поверхность снега – 50‐90%;
водная поверхность – 5‐10%;
верхняя поверхность облаков
– 50‐60%

Альбедо Земли – отношение уходящей в космос отраженной и рассеянной солнечной радиации к общему количеству солнечной радиации, поступающей к атмосфере. Альбедо Земли около 30%

Слайд 44

Максимальные значения годовой суммарной радиации наблюдаются в малооблачных субтропических и тропических

пустынях – 5900‐9200 МДж/м2
У экватора – 4200‐5000 МДж/м2
Над Антарктидой – 5000‐5400 МДж/м2
В умеренных широтах – 2500‐3300 МДж/м2

Слайд 45

На территории России годовое количество суммарной солнечной радиации изменяется от 2500

МДж/м2 до 6000 МДж/м2

Слайд 46

Радиационный баланс земной поверхности
Эффективное излучение – разность между собственным излучением земной

поверхности и встречным излучением атмосферы
Эффективное излучение – чистая потеря лучистой энергии (тепла) с земной поверхности ночью

В среднем земная поверхность в средних широтах теряет через эффективное излучение примерно половину тепла, полученного от поглощенной радиации

Слайд 47

Парниковый эффект – атмосфера уменьшает охлаждение земной поверхности в ночное время

суток, поглощая земное излучение и посылая встречное излучение; днем же атмосфера не препятствует нагреванию земной поверхности солнечной радиацией

Слайд 48

Радиационный баланс – это разность между поглощенной радиацией и эффективным излучением
Радиационный

баланс – это разность между приходом и расходом лучистой энергии
Радиационный баланс равен количеству энергии, поглощенной подстилающей поверхностью

Слайд 49

Радиационный баланс подстилающей поверхности может быть положительным и отрицательным В суточном

ходе переход от положительных значений к отрицательным или обратно наблюдается при высотах Солнца 10‐15°

Ночью приток суммарной солнечной радиации равен нулю, поэтому баланс отрицательный, происходит радиационное выхолаживание подстилающей поверхности

Слайд 50

Средние полуденные значения радиационного баланса в Москве:
летом при ясном небе –

0,51 кВт/м2,
летом при средних условиях облачности – 0,3 кВт/м2,
зимой при ясном небе – 0,03 кВт/м2,
зимой при средних условиях облачности – около 0 кВт/м2,

Состав и строение атмосферы и радиация в атмосфере. (Лекция 2)

Содержание

Функции газов атмосферыАзот: регулирует интенсивность окислительных процессов, входит в состав белков

Функции газов атмосферыУглекислый газ: задерживает длинноволновое тепловое излучение земной поверхности (парниковый

Значение атмосферыАтмосфера защищает живые организмы от ультрафиолетовой солнечной радиации, солнечного

Охрана атмосферыЗапрет на производство и использование фреонов, которые разрушают озоновый экран

Тепловой режим атмосферы 100% солнечной радиации поступает в атмосферу 21 %

Плотность воздуха уменьшается с высотой:на уровне моря – 1,175 кг/м3 ,

Нижняя граница атмосферы – земная или водная поверхностьВерхняя граница – крайне

Тропосфера – нижний слой атмосферы, в котором температура в среднем убывает

Для тропосферы характерны:сильная неустойчивость,сильные вертикальные движения,перемешивание,влияние подстилающей поверхности

Стратосфера (озоносфера) – слой атмосферы до высоты 50‐55 км, в котором

Мезосфера – слой атмосферы до высоты 80‐82 км, в котором температура

Термосфера (ионосфера) – слой атмосферы до высоты 800‐1000 км, в котором

Экзосфера (внешняя атмосфера) – атмосферные слои выше 800‐ 1000 кмЭкзосфера –

Метеонаблюдения ведутся на метеорологических и аэрологических обсерваториях и станциях.3500 метеостанций размещено

Метеонаблюдения – это измерения метеорологических величин, а также регистрация атмосферных явленийМетеорологические

Метеовеличины, не отражающие свойств атмосферы, но тесно связанные с ними:температура почвы,температура

Атмосферные явления:гроза,метель,туман,ряд оптических явлений (радуга, венцы и др.),пыльная буря и пр.

Метеорологическая сеть РоссииВ России государственная сеть метеорологических станций насчитывает 1627 пунктов

Условия, предъявляемые к метеостанциям:равномерное размещение в местах, характерных для данного района;синхронное