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大气物理第一章._图文


Ch1 大气概貌 1.1 1.2 1.3 1.4 地球大气的演化 现代大气的组成 空气状态方程 物理量的垂直分布 The Three Atmospheres of Earth ? First atmosphere: Composed of gases from the generating nebula ? principally H2, He ? Second atmosphere: First atmosphere ? ? ? minus gases 'boiled away' to space plus gases emitted from volcanoes plus gases arriving from comets etc. ? Modern atmosphere: Resulting from the effects of life and the addition of oxygen Setting the Composition of the 2nd Atmosphere - Volcanoes ? ? CO2 (~10%) CO SO2 H2S (a few percent) Cl2 Gases were expelled from the interior (same as today) ? ? ? ? ? N2 (a few percent) H2O (~85%) H2 NH3 ? CH4 No oxygen! 1.1 地球大气的演化 1、原始大气 地球形成初期的原始大气是以宇宙中最丰 富的轻物质H2,He为主。 后来原始大气逐渐逃逸。估计在45亿年前 或晚些时候,地球上无大气。 2、次生大气 火山喷发形成次生大气,主要由水汽、 CO2、 氮和硫或硫化物。没有氧气。 大量水汽造成长时间降雨,持续了几千年 (推测),形成原始海洋,生命就在原始海洋 的汤液中形成。 3、氧化大气 生命的光合作用使大气圈中出现了氧气。 从火山喷发出来的氮,由于其化学惰 性及其在水中的低溶解度,大部分仍留在 大气中,成为现代大气中的主要气体成分; 大气中的氩,是地球固体部分放射性物质 40K衰变时的副产品。 Ch1 大气概貌 1.1 地球大气的演化 1.2 现代大气的组成 1.3 空气状态方程 1.4 物理量的垂直分布 ? 1.2 现代大气组成 地球大气是由多种气体以及漂浮于其中 的固态、液态等颗粒物质(大气气溶胶 粒子)组成的。 相变特征:在地球大气温、压条件下, 水汽是唯一能发生相变的气体成分。 水汽的相变不但造成云雾降水,而且在 地球的生态系统中起着重要作用。 有关概念 (1)干洁大气:不含水汽和悬浮颗粒物的 大气称为干洁大气 (2)浓度:表示浓度有绝对量和相对量。绝对量 如体积质量mg/m3,μg/m3等。相对量如ppm (10-6),ppb(10-9)和ppt(10-12)等, 可分别 加尾缀m或v表示质量和体积,例如ppmm和ppmv。 (3)平均停留时间: 即该种成分的所有分子更新一次 F R 所需要的时间,亦即“平均寿命”。在准平衡条件下, 一种大 M M 气成分的分子在大气中的平均滞留时间定义为 τ ? ? 其中M为这种成分的总质量, F是向大气的输入速率(包括源和 化学转化), R是消失速率(因沉降、化学转化和逃逸)。 一、干洁大气的组成 这里主要关注100km以下的均匀混合层, 特别是对流层内空气的成分 Table 1.1 U.S. Stand

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