大气的组成成分

Python与开源GIS

大气的组成成分

2016-11-08 作者: xuzhiping 浏览: 4235 次

摘要: 地球大气是由多种不同气体、水汽和固态、液态微粒组成。 (一)干洁大气的组成 如果将大气中的水汽和固态、液态微粒除去,这样的气体称为理想的干洁空气,简称干洁空气。由地面伸展到25km高的空气样品分析结果证明,干洁空气的主要成分是氮、氧、氩,此外还有少量二氧化碳、...

地球大气是由多种不同气体、水汽和固态、液态微粒组成。

(一)干洁大气的组成

如果将大气中的水汽和固态、液态微粒除去,这样的气体称为理想的干洁空气,简称干洁空气。由地面伸展到25km高的空气样品分析结果证明,干洁空气的主要成分是氮、氧、氩,此外还有少量二氧化碳、氢、氖、氪、氙、氦、臭氧等气体。干洁空气的成分除二氧化碳和臭氧稍有变动外,其他都是比较稳定,而且混合得相当均匀。干洁大气的组成,按容积百分比和质量百分比如下表所列。氮、氧和氩,约占大气总容积的99.97%,是低层大气的主要成分。二氧化碳等其他气体总共不到0.03%。而且组成干洁大气的各种气体的沸点都很低,在自然条件下永无液化的可能,所以干洁大气是永久气体。

气体种类 体积分数/% 临界温度
氮气(N2) 78.00 -147.2
氧气(O2) 20.95 -118.9
氩气(Ar) 0.93 -122.0
二氧化碳(CO2) 0.03 31.0
臭氧(O3) 1.0X1CT16 -5.0
干洁空气 100 -140.7

(二)二氧化碳和臭氧在气象学上的意义

大气中二氧化碳主要来源于海洋和土壤中有机质与碳酸盐的分解、矿物质燃烧以及动植物的呼吸,这些作用都发生在大气的底层,因此二氧化碳集中于大气底部20km的气层内。

二氧化碳和水是绿色植物进行光合作用、制造有机物质不可缺少的原料。大气中二氧化碳浓度的增加,直接影响地面和大气的温度。由于二氧化碳等温室气体(如CH4、N2O、O3等)强烈吸收长波辐射,同时又向外放射长波辐射,使空气和地面温度增加,具有温室效应(greenhouse effect)。

大气中二氧化碳的浓度随季节、天气、地区而变化很大,其变化与二氧化碳的产生与消耗(绿色植物的光合作用)有关。在一般情况下,冬季多,夏季少;阴天多,晴天少;城市多,农村少。由于人类活动的影响,工业化进程的加快,大气中二氧化碳含量与日俱增。据观测:大气中CO2浓度1800年为260〜285pL/L。1984年上升至345pL/L。目前已达到350JLIL/L,大约2025年大气中CO2浓度将上升至425 HL/L。CO2等温室气体浓度的增加将使气候变暖,近百年来全球平均气温升髙已证明了这一点,全球气候变暖将对气候带、水资源、海平面、陆地生态系统等都会产生很大影响。

臭氧在大气中的含量很少。主要分布在10〜50 km的气层中,形成臭氧层。另外,在城市上空,受污染的空气中也有极少量臭氧存在。大气中的臭氧对太阳辐射的紫外线部分有很强的吸收能力,这使得在40〜50 km高度上的气温显著增高,同时也对地面生物起着保护作用。这些年来,科学家发现,高空臭氧层有不断减少趋势,在南极上空甚至出现“臭氧层空洞”,臭氧空洞其实不是真正的“洞”,而只是臭氧含量稀少的区域。臭氧空洞对地球上的生命是一种威胁,已引起人们的关注。

我国科学工作者发现青藏高原6—9月形成大气臭氧低值中心,拉萨地区上空臭氧总量比同纬度地区低11%,且1979—1991年间臭氧总量平均年递减率达0. 35%。青藏高原上空夏季形成的臭氧层低谷现象引起了世界关注。国际保护臭氧层专家警告:如果任其发展下去,世界屋脊的上空将继南北两极之后,出现世界第3个臭氧层空洞,将给人类带来极大危害。

(三)固态和液态微粒与大气污染

固态和液态微粒是低层大气的重要组成部分。微粒主要是指大气中的烟粒、尘埃、盐粒、花 粉、细菌、孢子,以及水滴、冰晶等,这些大都集中在低层大气中。大气中这些微粒的增多,使空气的能见度降低;同时也使凝结核增多,对云、降水的形成起着重要的催化作用。

由于自然过程和人类活动的结果,直接或间接地把大气正常成分之外的一些物质和能量输入大气中,其数量和强度超出了大气的净化能力,以致造成伤害生物、影响人类健康的现象称大气污染。大气污染物中,对人类环境威胁较大的主要是煤粉尘、二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、碳化氢、氯化氢等。直径在10fxm以上的粉尘称落尘,直径在10m以下的称为飘尘。空气受到污染,对人类健康和动植物的生长发育将带来严重危害。随着工业的发展,这个问题在近代气象科学中已占有不可忽视的地位,许多工业发达国家的大气污染已成为公害。1930年比利时马斯河谷事件、1948年美国多诺拉事件、1952年英国伦敦烟雾事件、1955年日本的四日市事件、1984年印度博帕尔事件……这些大气污染事件的发生造成生命财产的严重损失。

大气污染物大体上分为两大类:第一类是固态或液态微粒,统称气溶胶粒子;第二类是气态化合物,统称化学污染物。空气污染物在气象条件的影响下在大气中扩散和运送,会发生合成、分解、冲洗、吸收等一系列物理、化学过程。例如,汽车尾气中的氮氧化物、碳氢化物,在强烈阳光 作用下,发生光化学反应,生成光化学烟雾。大气中的二氧化硫及氮氧化物等遇到水可转化为酸类,若有降水可能会形成酸雨。

由于大气污染物的增加,还会使大气辐射性质发生改变,从而影响大气热状况和相应的运动状况,从长远看,也会影响到天气和气候的变化。所以大气污染问题正引起气象专家和环保专家的密切注意。目前各国家、地区已对大气污染展开监测,以便采取相应的防治措施。

关注“开源集思”公众号
获取免费资源

随机推荐


Copyright © from 2014. 开源地理空间基金会中文分会 吉ICP备05002032号

Powered by TorCMS

OSGeo 中国中心 邮件列表

问题讨论 : 要订阅或者退订列表,请点击 订阅

发言 : 请写信给: osgeo-china@lists.osgeo.org