大气圈

本套书是北京大学地空学院和中国地震学会联合组织编写的科普丛书。本丛书作为面向中学生的地球科学科普读物，既有关于行星与地球科学的科学普及内容，同时为了更好与大学地球科学专业知识体系相衔接，也设置了大学低年级基础地学知识以及当前国家前沿科研领域有关内容，有利于中学生建立大学联系。 本书系统地介绍了大气圈，共八章，主要介绍了大气的基本知识、大气的物理学描述、地面与大气的辐射过程、大气动力学基础、大气热力学基础、云物理学基础、中高层大气和大气化学等方面的基础知识和主要研究成果。 本书适合作为中学生科学素质教育普及读物。

范兰 ---------------------------- 范兰，北京一零一中学地理高级教师，海淀区兼职教研员，中国科学院地理科学与资源研究所博士后，研究方向：气候变化、生态环境变化与粮食安全。任职期间承担公开课 37节，市级4节，区级13节。主持北京市级课题2项，海淀区重点课题2项，以第一作者发表论文共9篇，作为主编出版书籍2册，作为编委出版书籍3本。

第1章　大气的基本知识 　1.1　大气组成 2 　　　 1.1.1　干洁空气 3 　　　 1.1.2　水汽、杂质和大气污染物 6 　1.2　大气垂直分层 7 　　　 1.2.1　对流层 8 　　　 1.2.2　平流层 9 　　　 1.2.3　中间层 10 　　　 1.2.4　热层与外层 10 第2章　大气的物理学描述 　2.1　大气的状态参数 14 　　　 2.1.1　气温 14 　　　 2.1.2　空气湿度 17 　2.2　空气的状态方程 21 　2.3　大气静力学方程 23 　　　 2.3.1　大气静力学方程 23 　　　 2.3.2　压高方程 25 　2.4　气压场的时空分布 26 　　　 2.4.1　等压线和等压面 26 　　　 2.4.2　气压随高度的变化 28 　　　 2.4.3　气压随时间的变化 29 　　　 2.4.4　气压系统的基本类型 31 　　　 2.4.5　影响大气水平运动的力 33 第3章　地面与大气的辐射过程 　3.1　辐射的基本概念 40 　　　 3.1.1　热辐射基本定律 41 　3.2　大气对太阳辐射的吸收、反射和散射 43 　　　 3.2.1　吸收 44 　　　 3.2.2　反射 44 　　　 3.2.3　散射 45 　3.3　太阳辐射及其在大气中的传输 45 　3.4　地球和大气的长波辐射 46 第4章　大气动力学基础 　4.1　大气运动基本方程 50 　　　 4.1.1　运动方程 50 　　　 4.1.2　连续性方程 51 　4.2　大气中的平衡运动 53 　　　 4.2.1　地转风 53 　　　 4.2.2　梯度风 53 　　　 4.2.3　热成风 54 　4.3　自由大气中风随高度的变化 55 　4.4　行星边界层中的风 56 　　　 4.4.1　摩擦力对空气水平运动的影响 56 　　　 4.4.2　摩擦层中风随高度的变化 57 　4.5　局地环流风 58 　　　 4.5.1　海陆风 58 　　　 4.5.2　山谷风 60 第5章　大气热力学基础 　5.1　热力学定律在大气中的应用 62 　　　 5.1.1　可逆干绝热过程 64 　　　 5.1.2　可逆湿绝热过程 65 　　　 5.1.3　不可逆假绝热过程 65 　5.2　热力学图解 67 　5.3　等压过程及绝热混合过程 72 　5.4　大气静力稳定度 74 　5.5　气层的不稳定能量 76 　5.6　气层整层升降对稳定度的影响 77 第6章　云物理学基础 　6.1　云的分类与形成条件 80 　6.2　主要云属的宏观和微观特征 84 　　　 6.2.1　三种基本云型：卷云、积云和层云 87 　　　 6.2.2　高云、中云、低云 87 　6.3　云滴的凝结增长 93 　　　 6.3.1　暖云碰并增长过程 94 　　　 6.3.2　冷云贝吉龙过程 96 　6.4　冰雹的增长 99 　6.5　自然降水过程 102 　　　 6.5.1　雨、毛毛雨和薄雾 103 　　　 6.5.2　雨夹雪和冻雨 104 　　　 6.5.3　雾凇 104 　　　 6.5.4　雪 105 　　　 6.5.5　冰雹 106 　6.6　人工影响天气基础 107 　6.7　大气中的光、电、声现象 109 　　　 6.7.1　大气中的光现象 110 　　　 6.7.2　大气中的电现象 124 　　　 6.7.3　大气中的声现象 137 第7章　中高层大气简介 　7.1　中高层大气结构 144 　　　 7.1.1　电离层 146 　　　 7.1.2　磁层 147 　7.2　中高层大气光电现象 149 　　　 7.2.1　极光 149 　　　 7.2.2　气辉 150 　　　 7.2.3　磁暴 151 　　　 7.2.4　电离层暴 152 第8章　大气化学 　8.1　大气成分浓度和停留时间的表示方法 154 　　　 8.1.1　浓度及其表示方法 154 　　　 8.1.2　平均停留时间 156 　8.2　大气各组成成分的源 158 　　　 8.2.1　生物源 158 　　　 8.2.2　非生物源 159 　8.3　汇和循环 160 　　　 8.3.1　大气化学成分的汇 160 　　　 8.3.2　大气化学成分的循环 161 　8.4　大气中重要微量气体 165 　　　 8.4.1　平流层中的臭氧 165 　　　 8.4.2　对流层中的臭氧 169 　8.5　大气气溶胶 170 　　　 8.5.1　大气气溶胶概述 170 　　　 8.5.2　气溶胶的产生过程 171 　8.6　大气污染 173 　　　 8.6.1　大气污染的危害 173 　　　 8.6.2　大气污染源 175 　　　 8.6.3　影响污染事件发生的条件 177 　　　 8.6.4　大气污染的防治 179