第一章绪论 1,1气象学气候学的研究对象，任务和简史 气象学 气候学的研究对象和任务 我们知道，由于地球引力的作用，地球周围聚集着一个气体圈层 一大气圈。什么 是大气？包围地球的空气称为大气。在地表，大气分布广而厚。我们人类生活在地球大气 的底部，并且一刻也离不开大气。就象鱼离不开水，瓜离不开秧一样。 大气上界一1200km Q 大气中极光出现的最高高度 地 太阳 Earth +大气圈 地球上最高峰（珠峰）8848m,8.848/1200=7.5%0 地球最低注地（死海沿岸）392m,大气最厚处1200km+392m=2 大气组成：水，N2,O2,A虹C02H2,O3 ,太阳辐射是地球大气坛动的取动 力，太阳辐射通过大气到达地而。每射大 地面 1.在地球大气中 ,不断地发生者各种各样的物理过程（辐射、冷却、蒸发、凝结） 和物理现象（风、雨、雪、电、雾、露、霜、雹） 气象。 气象学：研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，指导生产实践的科学。大 气中各种物理过程和物理现象可以用一些物理量来表示。 (1)用温度表示大气冷暖程度。热量、积温。候均温稳定通过10℃、22℃的时间 划分春夏秋冬四季 气候带划分指标：最热月气温=10℃为温带和寒带分界线，最冷月 气温=18℃为热带和温带分界线 (2)空气湿度表示大气干湿程度，人体最适的是50~70%，范围0~100%。 (3)降水是指从天空降落到地面的液态或固态水，包括雨、雪、冰雹等mm)。降 水量表示降雨/雪的多少。年降水量400mm、800mm为干旱半干旱、湿润半湿润分界。 年降水量>400mm可植乔木： 300-400mm耐用早乔木，适于灌木：200300mm灌木 下限： <200mm植树难以成活。西北干旱区年降水量<200mm,无灌溉便无农业，是 天然的放牧畜牧业的集中分布区。我国东部季风区，800mm(多雨年900mm)年等雨 量线大致经过秦岭、伏牛山、淮河一带，将东部分为半湿润的北方和湿润的南方（早作 不需灌溉)，长江中下游以南年降水量1000mm以上。 降水量的划分（雨量等级为24h的降水量mm):日降水量≤0.1mm微量（雨），0.1 9.9mm为小雨，10.0 24.9mm中雨，25.049.9mm大雨50.0~99.9mm为暴雨，10.( 199.9mm为大暴雨，>200mm特大暴雨：≤24mm小雪，2.5~5.0mm中雪，>5mm大 香。 高纬度地区冬季降香多，还需测舌深cm)和舌压(gcm),当舌深>5cm时测舌压。 NNW- NNE 降水量是表征某地干湿状态，雪深和雪压反赋 NW (4)用风向，风速描述 EWE 风指空气的水平运动，是矢量（向量）， 有方向和速度。 南 SSE
第一章 绪论 §1.1 气象学气候学的研究对象，任务和简史 一、气象学，气候学的研究对象和任务 我们知道，由于地球引力的作用，地球周围聚集着一个气体圈层——大气圈。什么 是大气？包围地球的空气称为大气。在地表，大气分布广而厚。我们人类生活在地球大气 的底部，并且一刻也离不开大气。就象鱼离不开水，瓜离不开秧一样。 大气上界 1200km 大气中极光出现的最高高度 地 表 太阳 大气圈 地球上最高峰（珠峰）8848m，8.848/1200=7.5‰ 地球最低洼地（死海沿岸）-392m，大气最厚处 1200km+392m=? 大气组成：水，N2，O2，Ar, CO2 ,H2 ,O3 .，太阳辐射是地球大气运动的驱动 力，太阳辐射通过大气到达地面。辐射 大 气 地面 1. 在地球大气中，不断地发生着各种各样的物理过程（辐射、冷却、蒸发、凝结） 和物理现象（风、雨、雪、电、雾、露、霜、雹）——气象。 气象学：研究大气现象和过程，探讨其演变规律和变化，指导生产实践的科学。大 气中各种物理过程和物理现象可以用一些物理量来表示。 （1）用温度表示大气冷暖程度。热量、积温。候均温稳定通过 10℃、22℃的时间 划分春夏秋冬四季。气候带划分指标：最热月气温=10℃为温带和寒带分界线，最冷月 气温=18℃为热带和温带分界线。 （2）空气湿度表示大气干湿程度，人体最适的是 50～70%，范围 0～100%。 （3）降水是指从天空降落到地面的液态或固态水，包括雨、雪、冰雹等(mm)。降 水量表示降雨/雪的多少。年降水量 400mm、800mm 为干旱半干旱、湿润半湿润分界。 年降水量＞400mm 可植乔木；300～400mm 耐用旱乔木，适于灌木；200～300mm 灌木 下限；＜200mm 植树难以成活。西北干旱区年降水量＜200mm，无灌溉便无农业，是 天然的放牧畜牧业的集中分布区。我国东部季风区，800mm（多雨年 900mm）年等雨 量线大致经过秦岭、伏牛山、淮河一带，将东部分为半湿润的北方和湿润的南方（旱作 不需灌溉），长江中下游以南年降水量 1000mm 以上。 降水量的划分（雨量等级为 24h 的降水量 mm）：日降水量≤0.1mm 微量（雨），0.1～ 9.9mm 为小雨，10.0～24.9mm 中雨，25.0～49.9mm 大雨 50.0～99.9mm 为暴雨，100.0～ 199.9mm 为大暴雨，＞200mm 特大暴雨；≤2.4mm 小雪，2.5～5.0mm 中雪，＞5mm 大 雪。 高纬度地区冬季降雪多，还需测雪深(cm)和雪压(g/cm2 )，当雪深＞5cm 时测雪压。 降水量是表征某地干湿状态，雪深和雪压反映 当地的寒冷程度。 （4）用风向，风速描述 风指空气的水平运动，是矢量（向量）， 有方向和速度。 Earth
风向指风的来向，有16个方位的风，农业常用9个方位的风：东、南、西、北、 东北、西北、东南、西南和静风。上风向为城市规划中居民区，下风向为工业区。农大 地处西北郊 气质量好 速度m也对应有风级。风向风速是随时空变化的，气流的湍流性造成风的脉动和 库性（持续时问<2分钟） 在一个地点的分布状况常用玫瑰图表示。 0~12级风等级表如下： 等级名 陆上地物征 范围 均速(m) 0 无风 静，烟直上 0.0-0.20 软风 烟能表示风向，树枝路摇 03-15 轻风 树叶微响，人而感觉有风 1.633 微风 树叶、 高草和小枝动不息，旗展开 3454 和风 能吹起地而灰尘和纸张，树枝摇动，高草呈波浪起伏5.5一7.97 清劲风有叶小树摇摆。内陆水面有水波 80-10.79 撑伞困，高草不时倾伏于地 108-13812 疾 ,迎风步感 13.917.116 大风 可折毁小树枝，人迎风进困难 17.2-20.719 列风 草房被被坏，尽瓦被批起，大树持可折断 20824423 10狂风 木可被吹。一船律物理重坏 245-28.426 大树可被吹倒，建筑物严重破坏 28.5~32.6 12喝风 陆上少见，其摧毁力极大 >32.6 >33 在强风暴或热带气旋中，地面上个别连风的风速可达100ms。记录到的最大瞬时风 桌出现在Wsh ton193441211032m 海拔1010m 处在对流层上部急流中，风速可达150-200m5,垂直风速几cms~10m =Vo0.233+0.656g(h+4.75刃V为h米(m)高处风速，V。为10m处风速 (5)用云量、云状描述云的状况 云量的观测：对云度蔽天空的成数讲行估计，将天空分为10份，其中为云遮蓝的 份数称为云 量 般日. 也有用红外辐射计对全天扫描测量是否有云 云量的多少 云形状不同预示着未来天气变化趋势不同： “鱼鳞天不雨也风颠”、“瓦块云，晒死人 2.天气和气候既有联系又有区别。 这些表征大气状态（气温，温度，压强等）和大气性质（风、云、雾、降水等）的 物理量称为气象要素。各种气象要素相互联系，相互影响，并日在不同地点和时间出现 不同组合，构成了各地的天气和气候。 天气是指某地区某 一瞬间或某一时间内大气状态和大气现象的综合。 “今天很热” “中午下雨了”，“下午刮大风 “。天气过程是大气中的短期过程。气候是在太阳辐 射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程 的综合。包括常年平均状况和极端状况。如北京春季气候特点是气温回升快、多风、少 雨，几平年年如此。除了地风气候外，还有温宝小气候等 气候与天气相比具有相对的稳定性，天气是气候的基础，气候是天气的背景 ,天气 的时间尺度最长只有10多天，而气候的时间尺度从1月、1年至上千年甚至几万年。我 们平时说“南方高温高湿，西北干燥，东北寒冷”等都是气候特点。 天气变化快，变化周期短。天气过程的时间分段一般以分为：5天以下（短期天气 过程)，5一10天（中期天气过程），10天一3个月（长期天气过程）。气候有明显的年周
风向指风的来向，有 16 个方位的风，农业常用 9 个方位的风：东、南、西、北、 东北、西北、东南、西南和静风。上风向为城市规划中居民区，下风向为工业区。农大 地处西北郊，空气质量好。 速度 m/s 也对应有风级。风向风速是随时空变化的，气流的湍流性造成风的脉动和 阵性(持续时间＜2 分钟)。 在一个地点的分布状况常用玫瑰图表示。 0～12 级风等级表如下： 等级 名称 陆上地物征象 范围 均速(m/s) 0 无风 静，烟直上 0.0～0.2 0 1 软风 烟能表示风向，树枝略摇 0.3～1.5 1 2 轻风 树叶微响，人面感觉有风 1.6～3.3 2 3 微风 树叶、高草和小枝摇动不息，旗展开 3.4～5.4 4 4 和风 能吹起地面灰尘和纸张，树枝摇动，高草呈波浪起伏 5.5～7.9 7 5 清劲风 有叶小树摇摆，内陆水面有水波 8.0～10.7 9 6 强风 撑伞困难，高草不时倾伏于地 10.8～13.8 12 7 疾风 全树摇，迎风步感觉不便 13.9～17.1 16 8 大风 可折毁小树枝，人迎风进困难 17.2～20.7 19 9 烈风 草房被破坏，屋瓦被掀起，大树枝可折断 20.8～24.4 23 10 狂风 树木可被吹倒，一般建筑物严重破坏 24.5～28.4 26 11 暴风 大树可被吹倒，建筑物严重破坏 28.5～32.6 31 12 飓风 陆上少见，其摧毁力极大 ＞32.6 ＞33 在强风暴或热带气旋中，地面上个别阵风的风速可达 100m/s。记录到的最大瞬时风 速出现在 Wshington(1934.4.12)103.2m/s。 海拔 1010m 处在对流层上部急流中，风速可达 150-200m/s，垂直风速几 cm/s～10m/s。 0.233 0.656lg( 4.75) Vh =V10 + h + Vh 为 h 米(m)高处风速， V10 为 10m 处风速。 （5）用云量、云状描述云的状况 云量的观测：对云遮蔽天空的成数进行估计，将天空分为 10 份，其中为云遮蔽的 份数称为云量，一般目测，也有用红外辐射计对全天扫描测量是否有云，云量的多少。 云形状不同预示着未来天气变化趋势不同。“鱼鳞天不雨也风颠”、“瓦块云，晒死人”。 2. 天气和气候既有联系又有区别。 这些表征大气状态（气温，温度，压强等）和大气性质（风、云、雾、降水等）的 物理量称为气象要素。各种气象要素相互联系，相互影响，并且在不同地点和时间出现 不同组合，构成了各地的天气和气候。 天气是指某地区某一瞬间或某一时间内大气状态和大气现象的综合。“今天很热”， “中午下雨了”，“下午刮大风”.。天气过程是大气中的短期过程。气候是在太阳辐 射、大气环流、下垫面性质和人类活动长时间相互作用下，在某一时段内大量天气过程 的综合。包括常年平均状况和极端状况。如北京春季气候特点是气温回升快、多风、少 雨，几乎年年如此。除了地区气候外，还有温室小气候等。 气候与天气相比具有相对的稳定性，天气是气候的基础，气候是天气的背景，天气 的时间尺度最长只有 10 多天，而气候的时间尺度从 1 月、1 年至上千年甚至几万年。我 们平时说“南方高温高湿，西北干燥，东北寒冷”等都是气候特点。 天气变化快，变化周期短。天气过程的时间分段一般以分为：5 天以下（短期天气 过程），5～10 天（中期天气过程），10 天～3 个月（长期天气过程）。气候有明显的年周
期变化，所以严格地说气候的时间尺度应当是1年以上时期的大气状态。“今天的天 气”“今年的气候，.” WM0规定把30年作为描述气候的标准时段，即用30年（最短年限）内各种气象 要素和气象现象的统计特征来描述气候，30年内各年份之间的气候差异称为气候变率 气候所包含的内容比天气复杂很多。例如：对农作物来说，气候的干早与否不仅决定于 大气状况（降水量、空气湿度等），还取决于土壤状况和作物本身的耐早性等。这时气 候就不能以天气的总和来概括。气候系统句括大气围，水围，冰香圈，陆地表面和生物 圈5大系统。而天气系统可看作是单纯天 反气 气候与特定时段利 地区相联系，带有地方特点。如：北京的气候，美国的气候，古气候，近代气候，现代 气候。 气候既是相对稳定的，又是发展变化的。人类研究气象学和气候学就是为了探寻其 规律。充分利用气候资源，减少人类活动对气候的不利影响，防御或减少气候灾害，为 有关的生产建设服务 农业气候相似在引种中运间用，加拿大银狐→北京山区海拔2000m。湖南短日照水 稻品种引种安徽只长苗而不结果。 美国农业带的划分，我国棉花种植西北移的战略。气象战争是高层次的，德俄战争， 偷袭珍珠港、海港战争、“火烧赤壁”、“火攻”围困司马父子时大雨相救，这些都是胜 方得到有利天气形热的帮助。美国现研究利用人工控制系统干扰天气，扰乱信息接收： 盛花期降冰雹而使农业大幅减产，消弱战斗力：细菌和疾病在相应的气象条件下延 危害生命和健康 气象学与气候学发展简史（书P3-7) 早在3000年前代，殷代（殷都为今河南安阳）甲骨文中就有关于风、云、雨、雪、 龙卷、舌暴等文字记载，可卜问未来10天的天气，称卜旬。春秋战国时代已能根据风、 云、物候的观测记录，确定24节气，指导黄河流域的农业生产。春秋《左传》有春秋 分、夏冬至的记载（太阳直射点、回归线）。国外最早的气象学是古希腊哲学家亚里期 多德（公元前350年）著的。 气象观测仪器也是我国最早发明，西汉时（公元前104年），利用羽毛、木炭的吸 湿特性来测量空气湿度，利用相风铜鸟观测风，《后汉书》记载降水的记录，而欧洲到 20世纪才有候风鸟测风的记载。汉、唐、宋“气象”发展很快，直到明朝便停，由于封 建封闭的结果.直到1743年法国的哥比Gaubil到北京建立测候室，1755~1760年，Am 北京对温、湿和风观测，到1830年俄英法为了掌握我国第 手气象资料（为各自的军 事、航行和商船服务)而建立了气象观测台站。直到1958年，我国才系统地建立自己 的观测台站（全国气象观测网站，省市都有）。 国家级 一地区级（西北区以兰州为中心 省级 一县级 乡级。 常规4次观测，按世界统一观测时间800am)~800 a.m.). 格陵0时正是北京时8 时。航线每小时1次， 军事每天24小时全天时观测。地面观测是各级都要观测记录的 包括：温、压、风、湿、降水等。高空观测则省级及其以上要观测，包括(1)探空器 观测，探空气球带若深测器每天早700升空。(2)雷达观测(3)卫星观测。（见附图 11气象观测图，在Microsoft Word文件中.) 将记录集中到天气图上，动态分析，进行天气预报。我国的天气预报已较先进和准 确，是国际水平中的上等水平的下级。天气预报能达到50%的准确率很难，我国目前准 确率只有40%。其中，降水最难预报，采用概率预报。者、帝、县三级色象部门伯发布
期变化，所以严格地说气候的时间尺度应当是 1 年以上时期的大气状态。“今天的天 气.”“今年的气候.”。 WMO 规定把 30 年作为描述气候的标准时段，即用 30 年（最短年限）内各种气象 要素和气象现象的统计特征来描述气候，30 年内各年份之间的气候差异称为气候变率。 气候所包含的内容比天气复杂很多。例如：对农作物来说，气候的干旱与否不仅决定于 大气状况（降水量、空气湿度等），还取决于土壤状况和作物本身的耐旱性等。这时气 候就不能以天气的总和来概括。气候系统包括大气圈，水圈，冰雪圈，陆地表面和生物 圈 5 大系统。而天气系统可看作是单纯天气系统（气旋，反气旋）。气候与特定时段和 地区相联系，带有地方特点。如：北京的气候，美国的气候，古气候，近代气候，现代 气候。 气候既是相对稳定的，又是发展变化的。人类研究气象学和气候学就是为了探寻其 规律。充分利用气候资源，减少人类活动对气候的不利影响，防御或减少气候灾害，为 有关的生产建设服务。 农业气候相似在引种中运间用，加拿大银狐→北京山区海拔 2000m。湖南短日照水 稻品种引种安徽只长苗而不结果。 美国农业带的划分，我国棉花种植西北移的战略。气象战争是高层次的，德俄战争， 偷袭珍珠港、海港战争、“火烧赤壁”、“火攻”围困司马父子时大雨相救，这些都是胜 方得到有利天气形势的帮助。美国现研究利用人工控制系统干扰天气，扰乱信息接收； 盛花期降冰雹而使农业大幅减产，消弱战斗力；细菌和疾病在相应的气象条件下蔓延， 危害生命和健康.。 二、气象学与气候学发展简史（书 P3-7） 早在 3000 年前代，殷代（殷都为今河南安阳）甲骨文中就有关于风、云、雨、雪、 龙卷、雷暴等文字记载，可卜问未来 10 天的天气，称卜旬。春秋战国时代已能根据风、 云、物候的观测记录，确定 24 节气，指导黄河流域的农业生产。春秋《左传》有春秋 分、夏冬至的记载（太阳直射点、回归线）。国外最早的气象学是古希腊哲学家亚里斯 多德（公元前 350 年）著的。 气象观测仪器也是我国最早发明，西汉时（公元前 104 年），利用羽毛、木炭的吸 湿特性来测量空气湿度，利用相风铜鸟观测风，《后汉书》记载降水的记录，而欧洲到 20 世纪才有候风鸟测风的记载。汉、唐、宋“气象”发展很快，直到明朝便停，由于封 建封闭的结果。直到1743 年法国的哥比Gaubil到北京建立测候室，1755～1760 年，Amiot 北京对温、湿和风观测，到 1830 年俄英法为了掌握我国第一手气象资料（为各自的军 事、航行和商船服务）而建立了气象观测台站。直到 1958 年，我国才系统地建立自己 的观测台站（全国气象观测网站，省市都有）。 国家级 地区级（西北区以兰州为中心） 省级 县级 乡级。 常规 4 次观测，按世界统一观测时间 8:00(a.m.)～8:00(a.m.)。格陵 0 时正是北京时 8 时。航线每小时 1 次，军事每天 24 小时全天时观测。地面观测是各级都要观测记录的， 包括：温、压、风、湿、降水等。高空观测则省级及其以上要观测，包括（1）探空器 观测，探空气球带着探测器每天早 7:00 升空。（2）雷达观测（3）卫星观测。（见附图 1.1 气象观测图，在 Microsoft Word 文件中。） 将记录集中到天气图上，动态分析，进行天气预报。我国的天气预报已较先进和准 确，是国际水平中的上等水平的下级。天气预报能达到 50%的准确率很难，我国目前准 确率只有 40%。其中，降水最难预报，采用概率预报。省、市、县三级气象部门均发布
长、中、短朗天先预框：者、希两级送发布短时天无隔帽。短时隔根(3-6h)和短期隔超12-48h 具有高的准率：中预3-10)具有一定的参考价值：长预（一个月以上，跑短宅 候预测)是世界上尚来完全攻克的难题，其分析意见只能供领导和有关部门内雾不对外 发布。 §1.2气候系统概述 大气图 大气组成 原生 ·次生大气 ”现代大气 46亿年前， CO2,C0,H,O,CH为主， 千洁大气(N,0,C02以 复气云团以 没有O。H,0竖外速H2↑+O2↑ 水汽、气溶胶三部分。 氢氨包为主 H,0+CO2叶绿素，(CH,O)n+O21 火山爆发产生大景N 没有层 光 (1)0的形成过程：0，紫外线一0十0， 02+0→0 闪电 生命从海底到地面，大气中O↑，到达地面的紫外线！。 温室气体C02、CH、O,的温室效应及其作用原理异同？ C0,和CH吸收太阳长波辐射，透过短波辐射，使地表升温，吸收地球长波辐射 使它不进入太空，对地球起保 作用 同时向地球发射长波辐射 O吸收太阳短波紫外线，使O层升温，向大气、地球发射长波辐射，对地球起保 温、增暖作用。 实际上O,只占大气成分的百万分之一(1ppm),如压缩只占3mm大气厚，最大浓 度中在20一20km平克厚.斤h面，20一20km品多60 n就几乎没有了。0，有强 氧化性，可直接氧化细胞组分，使细胞膜磷脂，蛋白质等大分 化合物 生有机自由基 使脂肪酸氧化形成有毒的过氧化物，从而损害膜的功能和结构，导致组织损伤。O,不能 直接呼吸，随着“0，空洞”的出现，地面紫外线增多，白内障，皮肤癌患者增多。20 世纪80年代，科学家首先发现南极上空臭氧层在冬季出现严重的损耗，形成所谓空洞。 2000年9月，空洞面积达到2830km2,深度有点马拉雅山那么高，最近北极也发现空洞 据研究，这与制冷工业中氟利昂，C℉C一氟氯烃排放有关，CFC破坏O,层。1987年 在Canada召开全球会议， 规定 发达国家2000年停用，发展中国家2010年 当时 我国刚改革开放不久从国外购进了大量被淘汰的制冷设备，所以没有在协议上签字。到 90年才签字同意逐渐过渡停用，90年代后我国市场上出现了无氟冰箱。 (2)C0,:：是光合作用的原料，呼吸作用的物。C0,集中在地表20km以下的大气 层，占大气成分的万分之三(300ppm),是温室气体。 C02+H,0 CH,0).+O21 叶经素 1800年 1980年 2000年 CO2浓度 260~285ppm340~350ppm355~360ppm CO,↑，（气肥），提高水分利用率和产量，但促进气候变暖，所以控制CO,排放。除工 业排放C0,外，农业种植制度和耕作措施都影响C02,连作、休闲（轮作）比较，休闲 田C0,产生多 ,有机质分解，CO1 (3)水汽：含量0.01~4%，随高度1而，集中在100~200m对流层，在1.5~-2km 高度上水汽含量为地面的50%，5km高度为地面的10%。水有三态变化(change phase 相变)，是天气变化的主角Gue)。固（← →液大一汽
长、中、短期天气预报;省、市两级还发布短时天气预报。短时预报(3-6h)和短期预报(12-48h ) 具有较高的准确率;中期预报(3-10d)具有一定的参考价值;长期预报(一个月以上,现称短期气 候预测 )是世界上尚未完全攻克的难题,其分析意见只能供领导和有关部门内部掌握,不对外 发布。 §1.2 气候系统概述 一、大气圈 （一）大气组成 原生大气 次生大气 现代大气 46 亿年前， CO2，CO，H2O，CH4为主， 干洁大气(N2,O2,CO2)、 氢气云团以 没有 O3。H2O 紫外线索 H2↑+O2↑ 水汽、气溶胶三部分。 氢氦氖为主 H2O+CO2 叶绿素 (CH2O)n+O2↑ 火山爆发产生大量 N2 没有层次 光 （1）O3 的形成过程：O2紫外线 O＋O ， O2＋O → O3 闪电 生命从海底到地面，大气中 O3↑，到达地面的紫外线↓。 温室气体 CO2、CH4、O3的温室效应及其作用原理异同？ CO2 和 CH4 吸收太阳长波辐射，透过短波辐射，使地表升温，吸收地球长波辐射， 使它不进入太空，对地球起保温作用，同时向地球发射长波辐射。 O3吸收太阳短波紫外线，使 O3 层升温，向大气、地球发射长波辐射，对地球起保 温、增暖作用。 实际上 O3只占大气成分的百万分之一（1ppm），如压缩只占 3mm 大气厚，最大浓 度集中在 20～30km 平流层，近地面少→20～30km 最多→60km 就几乎没有了。O3有强 氧化性，可直接氧化细胞组分，使细胞膜磷脂，蛋白质等大分子化合物产生有机自由基， 使脂肪酸氧化形成有毒的过氧化物，从而损害膜的功能和结构，导致组织损伤。O3不能 直接呼吸，随着“O3 空洞”的出现，地面紫外线增多，白内障，皮肤癌患者增多。20 世纪 80 年代，科学家首先发现南极上空臭氧层在冬季出现严重的损耗，形成所谓空洞。 2000 年 9 月，空洞面积达到 2830km2，深度有喜马拉雅山那么高，最近北极也发现空洞。 据研究，这与制冷工业中氟利昂，CFC—氟氯烃排放有关，CFC 破坏 O3层。1987 年， 在 Canada 召开全球会议，规定发达国家 2000 年停用，发展中国家 2010 年停用。当时， 我国刚改革开放不久,从国外购进了大量被淘汰的制冷设备，所以没有在协议上签字。到 90 年才签字同意逐渐过渡停用，90 年代后我国市场上出现了无氟冰箱。 （2）CO2：是光合作用的原料，呼吸作用的产物。CO2 集中在地表 20km 以下的大气 层，占大气成分的万分之三（300ppm），是温室气体。 CO2＋H2O 光 （CH2O）n＋O2↑ 叶绿素 1800 年 1980 年 2000 年 CO2 浓度 260～285ppm 340～350ppm 355～360ppm CO2↑,(气肥)， 提高水分利用率和产量，但促进气候变暖，所以控制 CO2排放。除工 业排放 CO2 外，农业种植制度和耕作措施都影响 CO2，连作、休闲（轮作）比较，休闲 田 CO2产生多，有机质分解，CO2↑。 （3）水汽：含量 0.01～4%，随高度↑而↓，集中在 100～200m 对流层，在 1.5～2km 高度上水汽含量为地面的 50%，5km 高度为地面的 10% 。水有三态变化（change phase 相变）,是天气变化的主角(jue)。 固放热⎯⎯ ⎯吸热⎯→液⎯吸热⎯→放热⎯⎯汽
防霜冻的原理，利用相变的能量转换，果园喷灌浇水。夏天室内放盆水降温，发烧 时额头上放温水湿毛巾降温。 (4)气溶胶粒子， 大气中悬浮着的固态或液态微粒，半径10*~10m10几十μm。 气溶胶多集中于大气底层 大陆多与海洋，城市多于农村，冬季多于夏季。 气溶胶是形成雨的凝结核，对云雾的形成起重要作用。云雾是指漂浮于大气中的水 滴或（和）冰晶微粒的可见聚集体。云是离开地表的、不接地的、高空中：雾是接地的、 贴近地面的。雾出现时，水平能见度（视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背 景中看到和辨别标物的最大水平距离，单位 或km) 冬季多， 阳出来逐渐散开。云中 所含微粒的直径 月儿微米 、凝 或碰并而增长变耳 并以降水形式从云中降下。人工降雨：飞机喷Ag和干冰，增加空气中凝结核，使水附 着并不断增大而形成雨滴。 海水飞扬入大气后被蒸发的盐料粒： 饱子花粉，流星 和宇宙尘埃)：人工 颗粒物是大气中的主要污染物，按颗粒物自身重力作用、按自然沉降特性分为降尘和飘尘，降尘是指 空气介质中的颗粒物：可吸入颗粒物是指粒径<10m能进入人体呼吸道的颗粒物.粒径小的颗粒在大气 0 的入体 不同粒径颗粒物可达到肺部无纤毛区的尘粒：10m为0,54m为25%、35m为50%、25m为 100%可达到 (5)0,N:前者占20.95%，动植物呼吸离不研0，后者占78.08%，它冲淡氧.体 氧化不过于激烈。大量的从可通过豆科植物根瘤菌固定到土壤中，成为植物体不可缺 少的原料，是组成蛋白质的主要成分。 (二)大气的结构（书P10~12,®12大先垂直传构）或（见附1.2）】 空气密度随高度↑而，大气总质量50%集中在5.5km以下大气底层，在离地36~ 1000km处的大气层只占大气总质量的1%，P-Pgh所以，大气质量、密度、压力都 随h↑而！的特点。 气在垂直方向上的物理性质有显著差异，同时考虑大气的垂直运动，将大气分为 5层 1.对流层：是大气最低层，云雨雾雪等主要大气现象都出现在此层，是对人类生产 生活影响最大的一层。对流层有三个主要特点： ①气温随高度增加而降低。(“高处不胜寒”，“山高水冷”，白居易的“大林寺桃花”)。 气温垂直递减率Y=△T1△Z-0.65℃/100m,“-”表示方向，而不是数值，温度随高度 增加而增大则为 反之为 衣示 气温随高度升而降一递减层结一大气密度上大下小，空气下沉，产生 对流，有利于污染物扩散： Y<0,表示气温随升而升→逆温层结一大气密度上小下大，层结稳定，不利于 污染物扩散。阴天和早晨易产生逆温。 ②垂直对流运动。由于地表面的不均匀加热，产生垂直对流运动。对流运动的强度主要 ,对流运动强度，低纬度较强，高纬度较弱 夏季较 家季纹弱.对流层度：赤通1718km冲和02m极地89m片夏季， 薄。同大气总厚度1200km或2000~3000km相比，对流层很薄，但由于地球引力作用， 这一层集中了整个大气34的质量和几乎全部水汽。空气通过对流和湍流运动，使高低
防霜冻的原理，利用相变的能量转换，果园喷灌浇水。夏天室内放盆水降温，发烧 时额头上放温水湿毛巾降温。 （4）气溶胶粒子：大气中悬浮着的固态或液态微粒，半径 10-9～10-5m=10-3～几十μm。 气溶胶多集中于大气底层，大陆多与海洋，城市多于农村，冬季多于夏季。 气溶胶是形成雨的凝结核，对云雾的形成起重要作用。云雾是指漂浮于大气中的水 滴或（和）冰晶微粒的可见聚集体。云是离开地表的、不接地的、高空中；雾是接地的、 贴近地面的。雾出现时，水平能见度(视力正常的人在当时天气条件下，能够从天空背 景中看到和辨别目标物的最大水平距离，单位 m 或 km)＜1km，常为晨雾，冬季多，太 阳出来逐渐散开。云中所含微粒的直径只有几微米，可因凝结、凝华或碰并而增长变重， 并以降水形式从云中降下。人工降雨：飞机喷 AgI 和干冰，增加空气中凝结核，使水附 着并不断增大而形成雨滴。 气溶胶来源：自然源（火山喷发的烟尘，风吹起的土壤微粒，海水飞溅扬入大气后被蒸发的盐料粒， 细菌，微生物，植物的孢子花粉，流星燃烧产生的细雨小微粒和宇宙尘埃）；人工源（燃烧排放的烟尘，原 子弹爆炸的烟尘.）。 颗粒物是大气中的主要污染物，按颗粒物自身重力作用、按自然沉降特性分为降尘和飘尘，降尘是指 颗粒＞10μm 的固体颗粒物，飘尘是指粒径＜10μm 的固体颗粒物。飘尘就是气溶胶。目前常用悬浮颗粒 物和可吸入颗粒物表示，悬浮颗粒物是指粒径＜100μm 的包括液体、固体或液体和固体结合存在并悬浮于 空气介质中的颗粒物；可吸入颗粒物是指粒径＜10μm 能进入人体呼吸道的颗粒物。粒径小的颗粒在大气 中稳定程度高，沉降速度慢，一般 10μm 粒径的颗粒物沉降到地面需要 4～9h，而 1μm 的颗粒物需 19～ 98d，0.4μm 需 120～140d，＜0.1μm 需 5～10 年，颗粒物在大气中停留时间愈长，被吸入人体的机率愈 高。不同粒径颗粒物可达到肺部无纤毛区的尘粒：10μm 为 0，5μm 为 25%、3.5μm 为 50%、2.5μm 为 75%、≤2μm 颗粒物 90%～100%可达到肺泡区。 （5）O2 ，N2：前者占 20.95%，动植物呼吸离不开 O2，后者占 78.08%，它冲淡氧，使 氧化不过于激烈。大量的 N2 可通过豆科植物根瘤菌固定到土壤中，成为植物体不可缺 少的原料，是组成蛋白质的主要成分。 （二）大气的结构（书 P10～12，图 1.2 大气垂直结构图）或（见附图 1.2） 空气密度随高度↑而↓，大气总质量 50%集中在 5.5km 以下大气底层，在离地 36～ 1000km 处的大气层只占大气总质量的 1%，P = gh 所以，大气质量、密度、压力都 随 h↑而↓的特点。 大气在垂直方向上的物理性质有显著差异，同时考虑大气的垂直运动，将大气分为 5 层。 1. 对流层：是大气最低层，云雨雾雪等主要大气现象都出现在此层，是对人类生产 生活影响最大的一层。对流层有三个主要特点： ①气温随高度增加而降低。（“高处不胜寒”，“山高水冷”，白居易的“大林寺桃花”）。 气温垂直递减率γ=-ΔT/ΔZ=0.65℃/100m ,“-”表示方向，而不是数值，温度随高度 增加而增大则为-，反之为+ 。 γ＞0，表示气温随高度升而降→递减层结→大气密度上大下小，空气下沉，产生 对流，有利于污染物扩散； γ＜0，表示气温随 h 升而升→逆温层结→大气密度上小下大，层结稳定，不利于 污染物扩散。阴天和早晨易产生逆温。 ②垂直对流运动。由于地表面的不均匀加热，产生垂直对流运动。对流运动的强度主要 随纬度和季节变化而异。一般地，对流运动强度，低纬度较强，高纬度较弱；夏季较强 冬季较弱。对流层厚度：赤道(17～18km)中纬(10～12km)极地(8～9km)；夏季厚，冬季 薄。同大气总厚度 1200km 或 2000～3000km 相比，对流层很薄，但由于地球引力作用， 这一层集中了整个大气 3/4 的质量和几乎全部水汽。空气通过对流和湍流运动，使高低