23《大气环境》

1、第2章 自然环境中的物质运动和能量交换第三节大气环境第一部分 冷热不均引起大气运动【教学目标】一 知识与技能1 明确大气的热量来源，即导致大气运动的能量来源，使学生能运用图示说明大气的受热过程。2 能阐述大气温室效应及其作用、大气热力环流等基本原理。3 理解水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力对风向的影响，能运用图示解释风的形成，培养学生理论联系实际并且能用理论知识指导实践的能力。二过程与方法1通过探讨学生理解“太阳暖地面、地面暖大气、大气还地面”的原理。2利用图表分析归纳“温室效应”。3通过实验活动理解热力环流的原理。4理论联系实际，促进对“风的形成”的理解，学会在等压线图上判断某一地的风向。

2、三情感、态度与价值观 树立辨证唯物主义观念，增强大气环境保护意识。【教学重点】1 地面是大气的直接热源。2 分析热力环流形成的过程与方法。3 近地面风向确定方法。【教学难点】1 大气受热过程。2 热力环流。3 地转偏向力对大气运动方向的影响。【教学设计】（引入）通过第一章，我们了解了地球所处的宇宙环境。从第二章开始，我们将缩小研究范围，从茫茫的宇宙回到地球上来，重点研究人类赖以生存的地理环境，首先学的是“大气”。补充：（讲述）大气圈的作用：它影响着地球上生物的生存、水的循环、地貌的形成以及人类的生存和发展，是人类地理环境的重要组成部分。一 大气的组成1 低层大气和干洁空气的组成大气是多种气体的

3、机械混合物。低层大气是由干洁空气、水汽和固体杂质组成的。其中干洁空气是不含水汽和固体杂质的空气，也是由多种气体组成的混合物。其主要成分是N和O，二者共占干洁空气体积分数的99。2大气各组成成分对生命活动和地理环境的影响气体成分体积分数（）质量分数（）作用干洁空气氮78097552地球上生物体的基本成分氧20952315人类和一切生物维持生命活动所必须的物质氩093128二氧化碳003（变动）005光合作用的基本原料对地面有保温作用臭氧000006（变动）能大量吸收太阳紫外线，保护地球上的生物免受伤害水汽水汽的相变产生了云、雨、雾、雪等天气现象伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度固体

4、杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件3人类活动对大气成分的影响 由于人类活动造成的大气污染，已导致大气成分比例的变化，并造成了全球性的大气环境问题。（1） 燃烧矿物燃料，使得大气中二氧化碳含量增加（2） 广泛使用电冰箱、冰柜，使得大气中的氟氯烃化合物含量增加。二大气的垂直分层 地球大气从地面向上可延伸到数千千米高空，根据温度、密度和大气运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气。各层基本情况如下：大气分层高度气温垂直变化空气运动天气现象与人类关系规律原因高层大气自平流层顶以上到大气上界20003000千米80500千米高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用平流层自对流层顶

5、至5055千米下层随高度变化很小，30千米以上气温随高度增加而迅速上升该气温基本上不受地面影响，而靠臭氧大量吸收太阳紫外线而增温平流运动为主天气晴朗臭氧大量吸收紫外线，为人类生存环境的天然屏障；大气稳定，利于高空飞行对流层低纬1718千米，1012千米，高纬89千米气温随高度增加而递减地面是对流层大气的主要的直接热源，离地面越高，气温越低对流运动显著复杂多变人类生活在对流层底部，与人类关系最密切三大气的热力作用1太阳辐射光谱（提问）太阳辐射光谱中包括哪些电磁波？电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线等。（提问）太阳辐射的主要波长范围怎样？0.154um（提问）可见光区、紫外线区、红外线区的

6、波长范围分别是多少？其辐射能量占太阳辐射总量的百分比是多少？可见光区： 0.4um0.76um，50 紫外线区： 0.76um,432 大气的热力作用假设到达大气上界（20003000KM）的太阳辐射为100的话，那么最后到达地球表面的太阳辐射却不到大气的一半（约47），另外53的太阳辐射到哪里去了？这就是由于地球大气对太阳辐射的削弱作用。投射到地球上的太阳辐射要穿过厚厚的大气层，才能到达地球表面，由于大气对太阳辐射具有吸收、反射、散射作用，从而削弱了到达地面的太阳辐射。(一)削弱作用削弱形式选择性大气成分易被削弱辐射形成的常见自然现象吸收作用平流层大气中的臭氧吸收紫外线；对流层大气中的水汽和

7、二氧化碳吸收红外线臭氧水汽二氧化碳紫外线辐射红外线辐射反射作用无选择性特征云层较大尘埃太阳辐射多云的白天气温不太高散射作用空气分子或微小尘埃发生散射时具有选择性（颗粒较大的尘埃散射时无选择性）空气分子微小尘埃可见光中的蓝、紫色光（1）晴朗的天空蔚蓝色，阴沉的天空灰白色（2）日出天已亮，日落天不黑（提问）1.为什么晴朗的天空呈蔚蓝色，而阴天则是灰白色？3 为什么日出前的黎明和日落后的黄昏，天空是明亮的？4 为什么在夏天，多云的白天比晴天气温低？（二）大气的温室效应 由于大气对太阳辐射有削弱作用，使得到达地面的太阳辐射只有到达大气上界总量的47，这47的太阳辐射将被地面吸收，但是地面吸收了这些太阳

8、辐射后，又要对外进行辐射，我们将地面产生的辐射称为地面辐射。（提问）太阳辐射与地面辐射有什么区别？人们发现，物体的温度越高，辐射的波长就越短，反之则越长。所以相对于太阳短波辐射来说，地面为长波辐射。（讲述）对流层大气中的水汽和二氧化碳，吸收长波辐射的能力很强，所以除了一小部分长波辐射可以射到宇宙空间外，绝大部分大气吸收了，大气因此增温，所以说地面是对流层大气主要的直接热源。 大气在吸收了长波辐射，温度升高以后，也会向外释放出长波辐射。这一长波辐射的方向与刚才的地面辐射相反，所以就被称为大气逆辐射。通过这一逆辐射，热量又被还给了地面。所以，这一过程对地面起到了保温作用。太地大阳面气辐辐逆 射射辐

9、射我们把大气的这种作用，称为大气的保温效应。（大气层的这一作用与我们建造的温室中那层玻璃的作用类似），所以也叫做大气的温室效应。三全球的热量平衡1全球的热量平衡 就整个地球多年平均状况看，地球（地面和大气）收入的热量与支出的热量是相等的，即热量收支平衡。2全球热量平衡与人类生存发展的关系（1）全球每年平均气温比较稳定，有利于人类的生存与活动。（2）人类活动使大气中的二氧化碳浓度不断增高，可能导致全球变暖。二热力环流（讲述）宇宙中一切物质都处于不断的运动之中，地球上的大气同样也在不断的运动。（提问）大气运动的能量来源是什么？太阳辐射。由于各纬度获得太阳辐射能量多少不均，造成高低纬度间的温度的差异

10、，从而引起大气运动。（提问）大气运动有哪些类型？垂直运动和水平运动。（讲述）认识大气运动，我们从最简单的形式（热力环流）入手。 （1）近地面有A、B、C三点，温度相同，处于同一个等压面上。 （2）A地受热，近地面空气受热后膨胀上升，越来越多的堆积在A地上空，于是A地上空的空气密度就变大，形成高气压。而B、C两地则相反，它们受热少，空气冷却收缩下沉，结果B、C两地上空的空气密度减小，形成低气压。 等压面的变化：A地高空为G，B、C两地高空为D,使得等压面向上弯曲。A地近地面为D，B、C两地为G，使得等压面向下弯曲。（3）高空空气就从气压高的A地向气压低的B、C两地扩散，近地面的空气又从B、C两地

11、流回A地。 于是就形成了两个热力环流圈。这就是热力环流形成的过程。（总结）热力环流的形成过程： 冷热不均空气垂直运动同一水平气压差异水平运动（讲述）热力环流是一种最简单的大气运动形式，海陆热力性质不同、山谷山坡冷热不均及人类活动都有可能导致热力环流的形成。海陆风山谷风城市风三大气的水平运动1大气水平运动受到的作用力作用力概念对风速风向的影响水平气压梯度力促使大气由高气压区流向低气压区的力大气水平运动的原动力，是形成风的直接原因，既影响风向（风向垂直于等压线并指向低压），又影响风速（水平气压梯度越大风速越大）地转偏向力促使物体水平运动方向产生偏转的力只影响风向（使风向逐渐偏离气压梯度力的方向，北

12、半球右偏，南半球左偏），不影响风速摩擦力运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力既影响风速（降低风速），又影响风向风是这三种作用力共同作用的结果：一力作用，风向垂直于等压线大气水平运动受到的力三力共同作用，风向斜穿等压线地转偏向力地面摩擦力水平气压梯度力二力平衡时，风向平行于等压线2高空大气中的风向 高空大气中的风向，是水平气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果，风向与等压线平行。3.近地面大气中的风向 近地面大气中的风向，是气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果，风向与等压线之间成一夹角。4实际大气中的风向 在海陆热力性质差异的影响下，形成一个个的低压中心和高压中心。在气压梯度力、地

13、转偏向力和摩擦力的共同作用下，低气压和高气压运动状况如下表：气压中心气流状况北半球南半球低气压按逆时针方向旋转辐合按顺时针方向旋转辐合高气压按顺时针方向旋转辐散按逆时针方向旋转辐散第二部分 气压带和风带【教学目标】一 知识与技能1 指导学生绘制气压带和风带分布示意图，从中分析大气运动的规律性，并培养和提高学生绘制原理形成示意图的地理技能。2 运用海陆热力性质差异原理进行解释，加强学生对北半球冬夏季气压中心的形成和分布的理解。3 使学生理解气压带和风带对气候的影响。二 过程与方法1 通过三圈环流模拟演示，培养学生的空间思维能力。2 通过对海陆分布对大气环流影响的两图示的对比分析，让学生读图思考气

14、压带、风带的分布规律和原因。3 利用成因分析法引导学生探究气压带和风带对气候的影响机制。三 情感、态度与价值观1 培养学生辨证唯物主义观点。2 培养学生理论联系实际的能力。【教学重点】1 气压带和风带的分布。2 北半球气压中心冬夏季分布及对气候的影响。3 气压带和风带对气候的影响。【教学难点】1 三圈环流示意图的绘制与理解，特别是低纬环流圈中高空气流在30的纬度处的运动规律，极地东风与中纬西风相遇时气流运动规律，内容较抽象，一般学生较难理解。2 北半球气压中心冬夏季变化规律。3 亚欧大陆东岸受季风环流影响而西岸受气压带、风带影响的原因。4 气压带、风带对降水的影响。【教学设计】（讲述）前边学习

15、了大气运动，太阳辐射对地表加热是不均匀的，造成高低纬度间温度差异，这种热量上的差异会使全球大气有规律地运动起来。一 气压带和风带的形成1 大气环流（1）概念：全球性的有规律的大气运动，通称为大气环流，它反映了大气运动长时期的平均状态。（2）成因：高低纬度间因太阳辐射的不同而产生的热量差异。（3）意义：输送热量和水汽，影响天气和气候。(讲述)全球大气是如何运动的？我们假设大气是在均匀的地球表面上运动的，引起大气运动的因素是高低纬之间受热不均和地转偏向力。我们以 北半球为例来看大气的运动。2 三圈环流和气压带、风带（1） 前提条件和形成因素：假设地球表面是均匀的，引起大气运动的因素是高低纬之间的受

16、热不均和地转偏向力。（2） 形成过程（以北半球为例，结合下图） 低纬环流（提问）赤道与极地附近的热量存在极其显著的差异，两地气流是怎样垂直运动的？赤道近地面空气受热上升，所以地面形成低压，高空形成高压；极地地面气温低，空气收缩下沉，使地面形成高压，高空形成低压。所以高空的空气水平方向上由赤道向极地运动，而近地面的空气则由极地向赤道运动。 我们将赤道近地面形成的低压带称为赤道低压带；而在极地近地面形成的高压带称为极地高压带。（转折）但是水平运动的大气不可能由赤道运动到极地，或者由极地到达赤道，因为大气在运动过程中，时刻都要受到地转偏向力的影响，运动方向不断发生变化。 所以，从赤道上空向北极运动的

17、气流，在地转偏向力的作用下，由南风逐渐向右偏转成西南风，到北纬30附近气流已经转变为西风，于是这些气流便不能继续北进，而是变成自西向东运动。随着赤道上空的气体源源不断地流过来，在北纬30上空不断堆积，于是在重力作用下下沉，使地面（北纬30附近）形成高气压，我们把这个高压带称为副热带高气压带。 在近地面，自副热带高压带流出地气流分为南北两支。向南流向赤道的一支，在地转偏向力作用下，向右偏，逐渐转变为东北风，称为东北信风。它刚好补充了赤道近地面的上升气流，构成一个环流圈，称为低纬环流。 G DD G 0 90赤道 极地低气 高气压带 压带赤道上升气流赤道高空南北分流中的北支气流，在地转偏向力影响下

18、，右偏为西风30N附近下沉气流东北信风中纬环流和高纬环流 从副高流出的北支气流，在向极地的运动过程中不断右偏，逐渐变成西风，被称为盛行西风带。同理，从极地高压带向南运动的气流也会发生偏转，右偏为东北风，称为极地东风。于是极地东风和盛行西风在60N附近相遇，一支是从赤道来的暖气流，一支是来自极地的冷气流，冷暖气流交汇，就形成一个锋面，这个锋面被称为极锋。在锋面上，暖而轻的气流会爬升到冷重的气流之上，在副极地形成上升气流，地面形成低气压，称为副极地低气压带。在高层，气流又分向南北流出，这样就形成了中纬环流圈和高纬环流圈。 气压带、风带 全球共形成七个气压带、六个风带气压带分布成因特征气流影响气候极

19、地高气压带 （2个）南北纬90附近热力原因冷高压下沉冷干副极地低气压带（2个）南北纬60附近动力原因冷低压上升温湿副热带高气压带（2个）南北纬30附近动力原因热高压下沉干热赤道低气压带（1个）0附近热力原因热低压上升湿热风带分布风向属性（影响气候）北半球南半球极地东风带（2个）副极地低气压带和极地高气压带之间东北风东南风冷干中纬西风带（2个）副热带高气压带和副极地低气压带之间西南风西北风温湿低纬信风带（2个）赤道低气压带和副热带高气压带之间东北风东南风干燥 气压带、风带的季节移动A.季节移动的原因：太阳直射点随季节变化而南北移动引起的。B.季节移动的规律：北半球（夏季）：向高纬移动北移南半球（

20、冬季）：向低纬移动 北半球（冬季）：向低纬移动南移南半球（夏季）：向高纬移动二北半球冬、夏季气压中心1冬、夏季气压中心形成的原因 由于海陆热力性质的差异，大陆增温和冷却的速度快于海洋。因此，冬季大陆强烈冷却，气温比海上低，形成高压区；夏季大陆升温快，气温比海上高，形成低压区，从而使呈带状分布的气压带被分裂成一个个高、低压中心。2北半球冬、夏季高、低气压活动中心的分布(1)1月份海平面气压分布：1月份，北半球正是寒冬，亚欧大陆和北美大陆强烈冷却，形成了冷高压，尤其是亚洲大陆的亚洲高压（又叫蒙古、西伯利亚高压）势力最强，将副极地低气压带切断，使其只保留在海洋上，形成北太平洋上的阿留申低压和北大西洋

21、上的冰岛低压。（2）7月海平面气压分布：7月份，北半球正是盛夏，亚欧大陆和北美大陆增温强烈，形成了热低压，尤其是亚洲大陆的亚洲低压（又叫印度低压）最为突出，将副热带高压带切断，使其只保留在海洋上，形成北太平洋上的夏威夷高压和北大西洋上的亚速尔高压。气压中心分布成因特征存在季节亚洲低压亚欧大陆热力原因热低压夏季夏威夷高压北太平洋动力原因热高压全年存在，夏季势力强亚速尔高压北大西洋亚洲高压亚欧大陆热力原因冷高压冬季阿留申低压北太平洋动力原因冷低压全年存在，冬季势力强冰岛低压北大西洋（补充）三季风概念：一般把海陆热力性质差异所引起的，在大范围地区内盛行风向随季节有显著改变的现象称为季风。有时把起因于

22、气压带和风带的季节移动所造成的，并随季节有显著改变的盛行风现象，也叫季风。季风环流也是大气环流的一个组成部分。1东亚季风（1）成因：海陆热力性质差异。（2）风向：冬季吹西北风，夏季吹东南风。（3）冬、夏季风性质差异：冬季风从陆地吹向海洋，寒冷干燥；夏季风从海洋吹向陆地，温暖湿热。夏季风从海洋吹向陆地（偏南风）夏季陆地气压低、海洋气压高夏季陆地气温高于海洋季风冬季风从陆地吹向海洋（偏北风）冬季陆地气压高、海洋气压低冬季陆地气温低于海洋冬夏季风向相反冬夏海陆气压差异冬夏海陆气温差异海陆热力性质差异（提问）为什么亚洲东部的季风环流最为典型？亚洲东部背靠世界最大的陆地亚欧大陆，面临世界上最大的大洋太平

23、洋，海陆热力性质差异最为显著，冬夏海陆气压差异最为明显，因而季风环流最为典型。2南亚季风（1）成因：气压带和风带的季节移动。我国西南地区及印度一带的西南季风，就是由于气压带和风带的季节移动而形成的，即南半球的东南信风夏季随着赤道低压带北移而向北越过赤道，在地转偏向力影响下，向右偏转而成的。（2）风向：夏季西南风，冬季东北风四气压带风带对气候的影响（讲述）大气环流对气候的形成起直接的控制作用，是各地天气变化和气候形成的重要因素。一方面，大气环流调整着全球的水热分布；另一方面，大气环流本身也是一种气候现象，在不同的环流形式下气候不同。 气压带和风带是气候形成的一个重要因素，但不是唯一因素。一个地方

24、气候的形成是太阳辐射、大气环流、海陆分布、地形、洋流等因素综合影响的结果。1低纬度热带地区（1）赤道低压带与热带雨林气候的形成 赤道地区终年在赤道低压带控制下，盛行上升气流，形成全年高温多雨的热带雨林气候。主要分布在亚马孙平原、刚果盆地、马来群岛。（2） 赤道低压带和信风带的交替控制与热带草原气候的形成 热带雨林气候区的两侧，夏季受赤道低压带控制，高温多雨，冬季受信风带控制，炎热干燥，形成干湿季明显的热带草原气候。主要分布在非洲中部、南美巴西、澳大利亚大陆北部和南部等地。（3）副热带高压带与热带沙漠气候的形成 在常年受副热带高压带或信风带控制的地区，形成全年炎热干燥的热带沙漠气候。主要分布在撒

25、哈拉、阿拉伯半岛、澳大利亚中西部等地。2中纬度亚热带地区 副热带高压带和西风带的交替控制与地中海气候的形成。南北纬3040之间的大陆西岸地区，夏季受副热带高压控制，气流下沉，干旱少雨；冬季受西风带控制，温暖湿润，形成地中海气候。主要分布在地中海沿岸、北美洲的加利福尼亚沿海、南美的智利中部、非洲南部的好望角等地。3中高纬度的温带地区 西风带与温带海洋性气候的形成。4060之间的大陆西岸地区，全年盛行西风，受海洋暖湿气流的影响，全年温和多雨，形成温带海洋性气候。主要分布在欧洲大西洋沿岸、美洲太平洋沿岸等地。判断气候类型：热带草原气候和热带季风气候的异同点气温：全年各月均高温相似点降水：有明显的干季

26、和湿季 热带季风气候降水量较多降水量多少不同 热带草原气候降水量较少不同点 热带草原气候雨季集中在69月雨量集中程度不同 热带草原气候雨季大致在510月 亚热带季风气候和温带季风气候的异同点 相似点夏季高温多雨，冬季低温少雨亚热带季风气候在0以上 最冷月均温不同点温带季风气候在0以下亚热带季风气候雨季长雨季长短温带季风气候雨季短温带海洋性气候与温带大陆性气候的区别温带海洋性气候在0以上 最冷月均温不同点温带大陆性气候在0以下温带海洋性气候各月降水分配较均匀雨季长短温带大陆性气候降水集中在夏季第三部分 常见天气系统【教学目标】一知识与技能1了解气团（冷气团、暖气团）的概念；理解锋的概念与分类；理

27、解低压（气旋）、高压（反气旋）、高压脊、低压槽的概念。2从气温、气压、湿度、降水、风等几个方面分析各种天气系统的形成及其气流特点，并综合出各种天气系统控制下的天气状况。3能运用简易天气图，说明天气系统的活动特点。二过程与方法1让学生能阅读和简单分析天气图，解释天气变化现象。2用案例说明气象灾害发生的原因和危害。3结合我国常见的天气系统说明其对人们生产和生活的影响。三情感、态度与价值观1激发学生探究科学的兴趣和动机。2培养学生唯物主义的认识观，培养求真、求实的科学态度。3提高地理审美情趣。【教学重点】1 冷锋的形成及其天气过程。2 气旋和反气旋的形成，气流特征及其天气特点。【教学难点】1 冷锋与暖锋的判断，理解冷锋天气与暖锋天气。2 气旋与反气旋在南北半球不同的旋转方向。3 天气系统图的分析，特别是理解锋面气旋。【教学设计】一锋与天气1气团、锋面、锋线、锋的概念（1）气团：水平方向上温度、湿度等物理性质分布比较均一的大范围空气，叫做气团。（2）锋面：当冷暖两个性质不同的气团在移动过程中相遇时，它们之间就会出现一个倾斜的交界面，叫锋面。（3）锋线：锋面与地面相交的线，叫做锋线。（4）锋：一般把锋面和锋线统称为锋。2锋的分类（1）分类标准：在锋面移动过程中，冷暖气团所占的主次地位。（2）划分类型：冷锋、暖锋、准静止锋。其区别如下表： 冷锋暖锋准静止锋天气特征过境前单一暖气团控