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文档简介
第一讲冷热不均引起大气运动
………三年6考高考指数:★★★大气受热过程。1.低层大气的主要成分
、
和固体杂质。2.干洁空气的成分及作用(1)氮:含量最多,生物体内
的重要组成部分。(2)
:维持生命活动必需的物质。(3)二氧化碳:绿色植物
的原料,调节地表温度。(4)
:强烈吸收太阳紫外线,被誉为“地球生命的保护伞”。干洁空气水汽蛋白质氧光合作用臭氧
3.垂直分层
(1)依据:根据大气在垂直方向上的
、
及运动状况的差异。
(2)分层:温度密度对流层平流层高层大气电离层大气的垂直分层及其特点分层高度范围主要特点及成因与人类的关系对流层低纬:17~18km中纬:10~12km高纬:8~9km①气温随高度增加而递减(每升100m高,气温大约降低0.6℃)
②地面是对流层大气的直接热源人类生活在对流层底部,与人类关系最密切①空气对流运动显著②该层上部冷、下部热①天气现象复杂多变②几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层,对流运动易成云致雨分层高度范围主要特点及成因与人类的关系平流层从对流层顶至50~55km①气温随高度增加呈递增趋势②该层中的臭氧吸收太阳紫外线人类生存环境的天然屏障,利于高空飞行①以平流运动为主②该层大气上热下冷,大气稳定①天气晴朗单一②水汽、杂质少,气流平稳高层大气从平流层顶到3000km的高空①大气密度极小②距地面远,受到的引力小80~500km高空有若干电离层,对无线电通信有重要作用对流层温度的异常变化正常情况下,对流层气温随高度增加而递减,但在特殊的气象、地形等因素影响下,会发生一些变化。对流层温度变化体现在以下两个方面:
1.气温垂直递减率的变化正常情况下,对流层内平均海拔每升高100m,气温下降0.6℃,但在不同的地点和不同的时间,可能会小于0.6℃或者大于0.6℃,下图表现为曲线变陡或变缓。在②情况下,大气的对流运动减弱,大气比较稳定;在①情况下,大气对流运动更加强烈。2.
逆温(1)对流层气温有时候出现下列情况:①海拔上升,气温升高;②海拔上升1000m,气温下降幅度小于6℃。这就是逆温现象。如图所示:图中甲属情况②,其余属情况①。(2)逆温出现的时间往往出现在近地面气温较低的时候,如冬季的早晨。(3)逆温存在的判断出现逆温现象时,高层气温偏高,地面气温偏低。(4)逆温现象对人类生产、生活的影响:①出现多雾和晴朗干燥天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系,它使能见度降低,给人们的出行带来不便,甚至引发交通事故。②加剧大气污染。由于逆温的存在,空气垂直对流受阻,就会造成近地面污染物不能及时扩散,从而危害人体健康。如果位于盆地内,将会更加严重。③对航空造成影响。逆温现象如果出现在低空,多雾天气对飞机起降带来麻烦。而逆温现象如果出现在高空,对飞机飞行极为有利。因为逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展,飞机在飞行中不会有大的颠簸,飞行平稳;同时,万里晴空提高了能见度,使飞行更加安全。
[例1]
北京时间2012年1月9日11时17分,我国首颗高精度立体测绘卫星“资源三号”在太原卫星发射中心发射成功。据此回答(1)~(2)题。
(1)下列与“资源三号”发射有关的叙述,正确的是(
)A.“资源三号”穿越对流层、平流层、高层大气,最后到达电离层
B.“资源三号”发射地对流层厚度约8~9千米
C.“资源三号”在穿越高层大气过程中,运动方向发生偏右现象
D.“资源三号”在穿越大气过程中,大气密度由大到小
(2)“资源三号”自地面上升到某一高度的过程中,气温和大气运动状况依次变化最可能为
(
)①温度递增
②温度递减③水平运动为主 ④对流运动显著A.②④—①③ B.①③—②④C.②③—①④ D.①④—②③[解析]
本题以“资源三号”成功发射为背景,考查了大气垂直分布的规律以及发射地的位置、地球自转的意义等有关知识。第(1)题,电离层是高层大气中呈电离状态的气体层。在距地面80千米~500km的高空,A项错误;“资源三号”发射地地处中纬度地区,对流层厚度10~12km,B项错误;沿地表水平运动的物体会发生偏向,C项描述错误;随着高度的增加,空气的密度越来越小,只有D项正确。第(2)题,考查对流层、平流层气温垂直变化及大气运动特征。[答案]
(1)D
(2)A1.下列叙述,正确的是
(
)A.低层大气是由氮和氧等气体组成的B.大气中的水汽和固体杂质的含量很少,但却是成云
致雨的必要条件C.大气中的CO2对地面起保温作用,被誉为“地球生命
的保护伞”D.人类活动不会导致大气成分比例的变化解析:低层大气由干洁空气和固体杂质组成,大气中的O3可吸收紫外线,被誉为“地球生命的保护伞”。人类活动排放的废气及CO2等,会导致大气成分比例的变化。答案:B2.下列关于大气各层与人类关系的叙述,正确的是(
)A.对流层大气对流运动显著,利于飞机飞行B.对流层天气现象复杂多变,不利于人类生存C.平流层因臭氧吸收太阳紫外线,成为人类生存环境的
天然屏障D.高层大气水汽、杂质极少,利于高空飞行解析:对流层不利于飞机飞行,天气现象多变,但适宜的降水,利于人类生存,高层大气密度极低,不利于飞行。答案:C一、大气的受热过程地面增温地面射向宇宙空间大气吸收A地面吸收C大气吸收B1.两个来源(1)大气最重要的能量来源:A___________。(2)近地面大气热量的主要直接来源:B___________。2.两大过程(1)地面的增温:____________________________________________。(2)大气的增温:___________________________________。太阳辐射地面辐射大部分太阳辐射透过大气射到地面,使地面增温地面以长波辐射的形式向大气传递热量3.两大作用(1)削弱作用:大气层中水汽、云层、尘埃等对太阳辐射的_____________和散射作用。(2)保温作用:C___________对近地面大气热量的补偿作用。【点睛】大气保温作用主要通过大气吸收地面辐射增温和大气逆辐射补偿地面热量损失两大过程而实现。吸收、反射大气逆辐射作用形式参与作用的大气成分波长范围作用特点吸收
反射散射臭氧(平流层)水汽、二氧化碳(对流层)紫外线红外线吸收强烈,有选择性,大部分可见光可穿透云层、尘埃各种波长同样被反射无选择性,反射光呈白色空气分子、微小尘埃蓝色光最易被散射向四面八方散射,有选择性大气对太阳辐射的吸收、反射、散射作用二、热力环流1.成因:_______________。2.形成过程地面受热不均高高低冷热冷(1)填图:填出近地面的冷热状况和气压高低。(2)画图:用箭头标出气流的运动方向。(3)完成热力环流的形成过程:空气的垂直运动大气的水平运动BAC等压线冷却冷却受热高气压低气压低气压高气压高气压低气压3.热力环流是大气运动最简单的形式,大气运动的根本原因是什么_____________________。高低纬度间的热量差异三、大气的水平运动1.形成的直接原因:_________________。2.近地面风与高空风的比较水平气压梯度力类型受力情况风向图示(北半球)高空风水平气压梯度力和地转偏向力①______________近地面风水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力②______________________与等压线平行与等压线之间成一夹角【点睛】高空风与近地面风风向的差异主要是因摩擦力的有无而造成的。地面冷热不均水平气压削弱保温大气的受热过程【问题导引】1.为什么同一纬度的地方“高处不胜寒”?2.大气逆辐射与大气辐射的关系是什么?3.地面的热量来源主要有哪些?理解大气的保温作用原理,需要把握以下三个关键过程:1.过程1——“太阳暖大地”太阳辐射穿过厚厚的大气层,除少部分被大气成分吸收(臭氧和氧原子吸收紫外线,水汽和二氧化碳吸收红外线)外,绝大部分被地面吸收,使地面增温。2.过程2——“大地暖大气”地面吸收太阳辐射增温的同时,也不断向外辐射红外线长波辐射,绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收,使大气增温。地面是大气的主要、直接的热源,所以才会出现“高处不胜寒”的现象。3.过程3——“大气还大地”大气在增温的同时,通过大气逆辐射把热量还给大地,在一定程度上补偿了地面损失的热量,对地面起到了保温作用。因此,地面的热量来源除了来自太阳短波辐射外,还有大气逆辐射。【误区点拨台】(1)大气能够吸收大部分地面长波辐射,也可吸收少量太阳短波辐射。(2)大气逆辐射是大气辐射的一部分,主要是指射向地面的那部分,它是大气对地面产生保温效应的主要原因。大气上界地面地面增温地面辐射射向宇宙空间大气吸收“太阳暖大地”“大气还大地”“大地暖大气”太阳辐射大气吸收地面吸收大气辐射大气逆辐射由上图可知,大气的受热过程可归纳如下表:
受热过程具体过程热量来源Ⅰ太阳暖大地太阳辐射到达地面,地面吸收后增温太阳辐射Ⅱ大地暖大气地面增温后形成地面辐射,大气吸收后增温地面辐射Ⅲ大气还大地大气增温后形成大气辐射,其中向下的部分称为大气逆辐射,它将大部分热量还给地面大气逆辐射大气受热过程原理的应用【问题导引】1.温室气体的大量排放为什么会导致全球变暖?2.大气的保温作用原理是如何应用于农业生产实践的?3.你会解释我国西北地区太阳能丰富的原因吗?1.解释温室气体大量排放对全球变暖的影响2.应用于农业生产实践,提高生产效益利用温室大棚生产反季节蔬菜;利用烟雾防霜冻;果园中铺沙或鹅卵石不但能防止土壤水分蒸发,还能增加昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。太阳辐射地面辐射玻璃温室大气作用----保温作用3.利用大气的削弱作用原理分析某地区太阳能的多寡。如:高海拔地区——空气稀薄,大气的削弱作用弱,太阳能丰富。内陆地区——晴天多、阴雨天少,大气的削弱作用弱,太阳能丰富。1.青藏高原气温比同纬度四川盆地低的主要原因是(
) A.①和②较小B.②和③较小
C.③和④较小
D.③和⑤较小下图为“大气受热过程示意图”。读图回答1~2题。2.与青藏高原小麦产量高、质量好有关的是(
) A.①小②大
B.①大③小
C.③小⑦大
D.④大⑥小
【解析】由图可知⑦①②为太阳辐射,⑤⑥为地面辐射,③为大气逆辐射,④为大气辐射射向宇宙空间的部分,青藏高原地势高、空气稀薄,③、⑤较小使得其气温比同纬度的四川盆地低,同时由于①大,③小导致当地太阳辐射强、气温日较差大而使得小麦产量高,质量好。
【答案】
1.D
2.B【变式备选】读大气受热过程,完成(1)、(2)题。(1)我国青藏高原的纬度比云贵高原高,但年太阳辐射总量比云贵高原大,其原因主要与图中的哪个因素数值大小有关()A.① B.② C.③ D.④(2)四川盆地与同纬度的青藏高原相比年均温高,其原因主要与图中的哪个因素数值大小有关()A.① B.② C.③ D.④【解析】(1)选A,(2)选D。第(1)题,从图中可看出①是大气对太阳辐射的削弱作用、②是太阳辐射、③是地面辐射、④是大气逆辐射。青藏高原地势高,空气稀薄,则大气削弱作用较小,从而使到达地面的太阳辐射较多。第(2)题,四川盆地是盆地地形,地势较低,冷空气不易进入,暖空气与外界交换慢,则气温较高;与青藏高原相比主要是海拔不同导致大气密度、水汽含量不同,大气对地面的保温作用不同,即大气逆辐射的差异导致两地气温差异。【对点演练1】(2012·广州模拟)读大气对地面辐射的吸收光谱图,大气对地面辐射吸收最弱的波段是()A.6~8μmB.10~12μmC.14~16μmD.20~22μm【解题指南】解答本题的关键是要明确大气的受热过程。然后根据图示提供的信息判断大气对地面辐射吸收的强弱波段分布。【解析】选B。地面辐射为长波辐射,主要由大气中的CO2和H2O吸收,透射率高的波段就是大气对地面辐射吸收最弱的波段。常见的热力环流形式【问题导引】1.居住在海边的人们感受到的风,白天与夜晚有何不同?2.污染大气的工厂能否布局在大城市的近郊地区?为什么?陆地海洋白天陆地:增温快海洋:增温慢海陆风夜晚陆地:降温快海洋:降温慢陆地海洋1.海陆风(1)形成分析——海陆热力差异是前提和关键。海风:白天陆地比海洋增温快,近地面陆地气压低于海洋,风从海洋吹向陆地陆风:夜晚陆地比海洋降温快,近地面陆地气压高于海洋,风从陆地吹向海洋(2)影响与应用。海陆风使滨海地区气温日较差减小,夏天气温较低,空气较湿润,是避暑的好地方。(3).山谷风
2.山谷风(1)形成分析——山坡的热力变化是关键。(2)影响与应用。在山谷和盆地常因夜间冷的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,阻碍了空气的垂直运动,使污染物不易扩散。所以山谷不宜布局有污染的工业地区。3.城市热岛环流(1)形成分析——“城市热岛”的形成是突破口。(2)影响与应用。一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内,而将卫星城镇或大气污染较重的工厂布置于城市热岛环流之外。【师生互动】除了上面三种常见的热力环流形式外,你还能从生活中举出哪些热力环流的例子?【拓展延伸】生活中的其他热力环流形式除了海陆风、山谷风、城市热岛环流三种常见的热力环流形式外,生活中还常遇到如下几种热力环流形式:(1)湖泊与周围的裸地之间、沙漠与绿洲之间等形成的环流形式。(2)冬天房间里用取暖炉采暖时或在夏季用空调制冷时形成的环流。【对点演练2】(2012·吉林模拟)读图,回答(1)、(2)题。(1)下列叙述正确的是()A.一天中最高气温出现在山谷B.山顶气温日变化最小C.山顶冬季日温差大于夏季日温差D.山谷冬季日温差远大于夏季日温差(2)导致一天中最低温出现在山谷的主要原因是()A.山谷地形闭塞,降温快B.夜间吹谷风,谷地散热快C.夜间吹山风,冷空气沿山坡下沉积聚在谷地D.谷地多夜雨,降温快【解题指南】解答本题的突破口在于能从图示中分析出冬夏季节不同地形条件下气温的日变化规律,找出影响山谷气温高低的主要因素。【解析】(1)选B,(2)选C。第(1)题,冬季一天中最高气温出现在陡崖,故A错;山顶冬季日温差小于夏季日温差,故C错;山谷冬季日温差约为11℃,夏季日温差约为13℃,故D错。第(2)题,一天中最低温出现在山谷,约4时左右,此时吹山风,冷空气沿山坡下沉积聚在谷地。【变式备选】我国南方某地新建一小型水库,某日2点时测得水库及其东西两侧气温分布如下图所示,据此回答(1)~(3)题。(1)关于水库及其周围地区气温的描述正确的是()A.水库中心区的气温日变化最大B.水库中心区的气温日变化最小C.一天中水库中心区的气温始终高于东西两侧地区的气温D.一天中水库中心区的气温始终低于东西两侧地区的气温(2)由于水库与周围地区存在着气温差异,导致水库与周围地区之间形成了热力环流。关于该热力环流的描述正确的是()A.热力环流的方向不变 B.水库中心区始终存在上升气流C.白天风由水库吹向四周 D.晚上风由水库吹向四周(3)下图中与15点时水库东西方向的上空等压面的剖面线相符的示意图为()【解析】(1)选B,(2)选C,(3)选C。该题以水库周围气温的时空分布图为背景,综合考查热力环流的形成原理、等压面的判读以及从图中提取信息的能力。第(1)题,从图中看出,3点时水库中心区比东西两侧地区的气温高,15点时水库中心区比东西两侧气温低,因而气温日变化最小。第(2)题,一天中水库与周围地区热力差异在变化,热力环流的方向也要发生变化;白天水库气温低气压高,风由水库吹向四周;晚上风由四周吹向水库。第(3)题,15点时近地面水库中心气温低,形成的气压高;高空与近地面气压相反,气压低。【拓展延伸】逆温现象(1)含义:正常情况下,在对流层中海拔每升高100米,气温下降0.6℃。但在一定条件下,对流层气温的垂直变化会出现以下两种情况:①海拔增大,气温上升;②海拔上升100米,气温下降幅度小于0.6℃。这两种情况都称之为逆温现象。(2)类型及成因类型成因特点辐射逆温地面辐射强烈冷却形成,常出现在晴朗无云或少云的夜晚大陆常年均可出现,尤以冬季最强类型成因特点平流逆温暖空气水平移到冷的地面或水面上,发生接触冷却形成越近地表,降温越快锋面逆温冷暖气团温度差异显著,暖空气位于锋面的上部出现在锋面附近地形逆温冷空气沿斜坡向低谷或盆地流动出现在山谷或盆地(3)影响:逆温层的存在使空气处于稳定状态,空气中的垂直运动受到抑制。工厂里烟煤燃烧排放的烟尘、汽车尾气和地面上扬起的尘埃等聚集在低空不易向上扩散和稀释,造成严重的空气污染。有逆温存在时空气质量差,晨练要特别注意避开这段时间,以免不清洁的污染物吸入体内,没有达到锻炼的目的,反而影响身体健康。热力环流的形成原理【问题导引】1.暖气片和壁挂式制冷空调在安装高度上有何不同?其包含的原理是什么?2.风的运行与气压的关系是什么?3.垂直方向上的气压分布特征是什么?理解热力环流的形成,关键要抓住以下两点关系:
1.温压关系:(如上图中甲、乙、丙三地所示)应用以上原理可以解释暖气片和壁挂式制冷空调安装高度不同的问题。2.风压关系:在水平方向上,风总是从高压吹向低压(如上图中①②③④处风向所示)【误区点拨台】(1)垂直方向上的气压随海拔升高而降低,而同一水平面上空气密度大的气压较高,空气密度小的气压较低。(2)气流不一定由高气压区流向低气压区。在同一水平面上,气流总是从高气压区流向低气压区;但在垂直方向上,气流则有可能由低气压区流向高气压区。
大气受热过程示意图的判读【典例】(2010·江苏地理改编)大气中二氧化碳含量增多导致全球气候变化,已成为全球关注的热点问题。下图为地球热量平衡示意图。二氧化碳含量增多,导致大气对地面保温作用增强。下列数字所示环节与大气保温作用直接相关的有()A.①② B.③④C.①③ D.②④【思路点拨】解答该题的关键是根据图中各种辐射的类型(短波辐射、长波辐射)和箭头的指向,判断热量平衡示意图中各环节的名称。即①为大气吸收,②为地面辐射,③为大气逆辐射,④为太阳辐射。大气的保温作用主要通过大气吸收地面长波辐射,并以大气逆辐射的方式返还地面而实现。【答案】C大气受热过程原理示意图作为示意图的一种,在进行解读分析时,可按以下思路从四个方面进行突破:1.提取热源信息:太阳、地面、大气。明确近地面大气的根本热源是太阳,直接热源是地面。2.明确热源关系:太阳→地面→大气→地面,也可利用“太阳暖地面”、“地面暖大气”、“大气还大地”来理解整个受热过程。3.把握传递过程:太阳短波辐射→地面(吸收升温)→地面长波辐射→近地面大气(吸收升温)→大气逆辐射(大气辐射中指向地面的部分)→地面(补偿地面辐射损失热量,起到保温作用)。如太阳辐射的部分被地面吸收、地面辐射的大部分被大气吸收。4.解决生活问题:根据判断出的各辐射名称及特点解决受热过程原理在生产和生活中的应用问题。如解释全球变暖问题、农业中的温室大棚生产和防霜冻等应用问题。1.(2012·东莞模拟)能正确解释“露重见晴天”的叙述是()A.天空云量少,大气保温作用强B.地面辐射强,地表降温慢C.大气逆辐射弱,地表降温快D.天气晴朗,水汽蒸发快【解析】选C。晴天大气逆辐射弱,地表降温快,水汽易凝结成露。2.我国华北地区在春播时进行地膜覆盖,可有效地提高地温,保障了农作物的正常发芽生长,其主要原理是()A.减弱了地面辐射B.增强了大气逆辐射C.增强了太阳辐射的总量D.增强了对太阳辐射的吸收【解析】选A。我国北方春播时地温较低,进行地膜覆盖,可有效地减弱地面辐射,从而减少地面热量的散失,起到保温的效应。(2012·长沙模拟)读下图回答3、4题。3.正确地反映沿海地区昼夜大气运动流向的是()A.①② B.②③ C.③④ D.①③4.引起图中沿海地区昼夜风向变化的根本原因是()A.海陆间的气压梯度 B.海陆间的热力差异C.地转偏向力 D.地球自转运动【解析】3选B,4选B。第3题,白天陆地受热快,气温高,空气上升,在近地面形成低压;海洋上气温低,形成高压,空气由海洋吹向陆地,因而图③正确。夜晚陆地放热快,气温低,空气下沉,在近地面形成高压,而在海洋上形成低压,空气由陆地
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