2025版新教材高考地理一轮复习第3单元大气变化的效应第1节大气圈与大气运动学案鲁教版

PAGE19-第一节大气圈与大气运动[课标内容要求]1．运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。2．运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并说明相关现象。[学科核心素养]综合思维：能结合图表分析大气垂直分层特点、分析热量在太阳、地面与大气之间的传递过程。地理实践力：学会说明大气的主要成分及其与生产、生活的联系，运用大气保温作用的原理说明有关自然现象。[学问体系导图]一、大气圈的组成与结构1．大气圈的组成(1)低层大气的组成：干洁空气、少量水汽和固体杂质。❶(2)主要成分及其作用①氮：地球上生物体内蛋白质的重要组成部分。②氧：是人类和动物维持生命活动必需的物质。③二氧化碳：绿色植物进行光合作用的原料，也是调整地表温度的重要气体。④水汽：是成云致雨的必要条件。❷⑤尘埃：反射太阳辐射，降低地面温度；作为凝聚核促进云雨的形成；但也会给人体健康带来肯定的损害。❶地球大气中氮、氧约占空气体积的99%，故又称为“氮氧大气”。❷降水条件(1)空气中含有足够的水汽。(2)有凝聚核。(3)空气温度下降到水汽能以凝聚核为中心凝聚成小水滴。(4)水滴增大到能着陆到地面。2．大气圈的分层❸(1)划分依据：大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。(2)垂直分层①A对流层：约占整个大气质量的3/4和集中了几乎全部的水汽与固体杂质，气温随高度的增高而降低，大气对流运动显著，天气现象困难多变。②B平流层：主要靠臭氧汲取紫外线增温，气温随高度上升而上升，大气以水平运动为主。❹平流层中有一臭氧层，被誉为“地球生命的爱护伞”。平流层能见度高，气流稳定，是航空的志向空域。③C高层大气：空气密度很小，有若干电离层，对无线电通信有重要作用。太阳活动剧烈或出现雷电现象时，会扰动电离层结构，导致通信质量下降甚至中断。❸对流层厚度因纬度差异的不同对流层在不同纬度厚度不同，低纬度为17～18千米；中纬度为10～12千米；高纬度为8～9千米。❹对流层和平流层的温度垂直分布及运动对流层大气的干脆热源是地面，因此温度随高度增加而降低；因下部热上部冷，所以对流运动显著。平流层因所含的臭氧层汲取太阳紫外线而使其增温，因此温度随高度增加而上升；因下部冷上部热，所以大气以水平运动为主。二、大气的受热过程1．两个来源(1)地球表层最主要的能量来源：A太阳辐射。(2)低层大气热量的主要来源：B地面辐射。2．两大过程(1)地面增温：地面汲取太阳辐射而增温。❺(2)大气增温：地面放出的长波辐射被对流层中的水汽和二氧化碳汲取，使大气增温。3．两大作用(1)减弱作用：大气层中水汽、云层、尘埃等对太阳辐射的汲取、反射和散射作用。❻(2)保温作用：C大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。❼❺太阳辐射强≠温度肯定高青藏高原所处的纬度较低，海拔较高，空气淡薄，大气透亮度高，大气对太阳辐射的减弱作用弱，因此太阳辐射强。但大气汲取地面辐射热量的实力小，通过大气逆辐射返还地面的热量少，造成青藏高原地表热量散失多，温度较低。❻大气的减弱作用表现(1)汲取作用：具有选择性，臭氧主要汲取紫外线，二氧化碳和水汽主要汲取红外线。(2)反射作用：没有选择性，与云层厚度有关。(3)散射作用：波长较短的蓝紫色光简洁被散射。❼大气逆辐射是大气辐射的一部分，是始终存在的，并非只有晚上存在。大气逆辐射最强时为大气温度最高时，即午后两小时左右，并不是在夜晚。三、大气的运动1．热力环流(1)概念：是由于地面冷热不均而形成的空气环流，它是大气运动最基本的形式。❽(2)形成过程详细如下图所示(在图中填出近地面的冷热状况和气压凹凸)。❾❽大气运动的形式(1)垂直运动：上升或下沉。(2)水平运动：风。❾“高压”和“低压”是针对同一水平面上的气压差异而言，在垂直方向上气压恒久随着高度的上升而降低。2．大气的水平运动(1)水平气压梯度：水平方向上单位距离间的气压差。(2)风形成的干脆缘由是F1水平气压梯度力，它促使大气由高压区流向低压区。(3)主要作用力及特征字母作用力特征F1水平气压梯度力垂直于等压线，并指向低压F2摩擦力始终与风向相反，使风速降低F3地转偏向力始终与风向垂直(4)风向①高空：风向与等压线平行。②近地面：风向与等压线斜交。对于风向的两点相识(1)风向是指风吹来的方向，如西北风是从西北吹向东南的风，北风是从北向南吹的风。(2)常见的四种表示风向的方法风压定律在北半球高空，背风而立，低压在左，高压在右；在南半球则相反。在近地面摩擦层中，由于风向斜穿等压线流向低压，故在北半球，背风而立，低压在左前方，高压在右后方；南半球则相反。考点一大气的受热过程(2024·浙江7月选考)氧化亚氮(N2O)在百年尺度内的增温效应是等量二氧化碳的近300倍。农田是氧化亚氮的第一大排放源。完成下题。氧化亚氮具有增温效应，主要是因为()A．大气辐射总量增加B．大气汲取作用增加C．地面辐射总量增加D．地面反射作用增加【获得信息】由材料可知，氧化亚氮的增温效应是二氧化碳的近300倍。【尝试解答】B解析：依据以上信息和所学学问可知，大气增温效应主要是因为大气汲取太阳辐射和地面辐射，所以氧化亚氮具有增温效应主要是因为大气汲取作用增加。图解大气的受热过程大气两种作用的实践应用1．大气减弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡(1)高海拔地区(如青藏高原地区)(2)内陆地区(如我国西北地区)(3)潮湿内陆盆地(如四川盆地)2．大气保温作用原理应用→分析生产、生活现象(1)说明温室气体大量排放对全球气候变暖的影响：(2)分析农业实践中的一些现象①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。②深秋农夫利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。③干旱半干旱地区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。3．昼夜温差大小的分析天气状况晴朗的天气条件下，白天大气的减弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大地势凹凸地势高→大气淡薄→白天大气的减弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大下垫面性质下垫面的比热容大→增温柔降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地逆温现象的形成及其影响在肯定条件下，对流层的某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至是气温随高度的增加而上升的现象，称为逆温。1．逆温现象的形成及消逝过程如下图所示：2．逆温对自然环境的主要影响成雾早晨多雾的天气大多与逆温有亲密关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故大气污染由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会使近地面污染物不能刚好扩散，从而危害人体健康对航空造成影响逆温多出现在低空，多雾天气给飞机起降带来不便。假如出现在高空，对飞机飞行极为有利，因为大气以平流运动为主，飞行中不会有较大颠簸早春季节常发生霜冻天气，严峻影响名优茶的产量和质量。下图示意某年1月底某科研所对峨眉山市一灌木型茶园进行气温测量的结果(图中3m、1m表示距离地面高度的温度曲线)。据此完成1、2题。1．依图可知，该茶园()A．白天出现了逆温现象B．树冠层的日温差可达18℃C．冻害现象发生于白天D．夜晚时离地面越近，温度越低2．为提高茶树树冠层的温度，下列措施最可行的是()A．利用风扇，使上下层空气混合B．开拓水塘，增大上下层温差C．地膜覆盖，促进空气对流运动D．建防护林，阻挡外来气流涌入1．D2．A解析：第1题，读图可知，8时以前15时以后，茶园中距地面3m高度处气温高于距地面1m高度处气温，尤其是入夜以后，二者的气温差异更大，夜晚时离地面越近，气温越低，故D正确。白天基本上是海拔越高，气温越低，没有出现逆温现象；树冠层的日温差应当看3m高度处的日温差，达不到18℃；冻害现象发生于夜晚。故A、B、C错误。第2题，利用风扇扰动空气，将高空相对较暖的空气吹向茶丛，而且风扇的转动可以增加近地面对流运动强度，促进茶丛顶部暖空气与近地面冷空气的循环流淌，从而使茶树减轻或免受霜冻影响，故A正确。水的比热容大，开拓水塘会减小上下层温差；地膜覆盖不利于空气对流运动；建防护林可以阻挡外来气流涌入，但是对气温垂直分布影响小。故B、C、D错误。【备选题】某综艺节目曾在甘肃月牙泉(四周为沙丘)录制。读大气热力作用示意图和月牙泉地区景观图，完成1、2题。1．节目拍摄过程中，剧组人员感觉当地昼夜温差明显较大，其合理的说明是()A．②弱、③强B．①强、③弱C．②强、④强D．②强、④弱2．剧组人员还了解到这里深秋简洁出现霜冻，主要是因为()A．①的减弱B．③的增加C．④的减弱D．①的增加1．D2．C解析：第1题，甘肃月牙泉为温带大陆性气候，气候干燥，空气能见度高，白天大气对太阳辐射的减弱作用弱，太阳辐射强，即②强，气温高；夜晚间大气对地面的保温作用弱，大气逆辐射弱，即④弱，气温低，昼夜温差大。第2题，该地为温带大陆性气候，深秋冷高压势力越来越强大，天气晴朗，白天气温高，夜晚气温低，大气逆辐射越来越弱，即④不断减弱，简洁发生霜冻。考点二热力环流(2024·全国卷Ⅱ)积云为常见的一类云，其形成受下垫面影响剧烈。空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度不断下降，至凝聚温度时，水汽凝聚成云。水汽起先凝聚的高度即为积云的云底高度。据此完成(1)～(3)题。(1)大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布，因此积云经常呈()A．连续层片状 B．鱼鳞状C．间隔团块状 D．条带状(2)积云出现频率最高的地带是()A．寒温带针叶林地带B．温带落叶阔叶林地带C．亚热带常绿阔叶林地带D．热带雨林地带(3)在下垫面温度确定水汽凝聚高度的区域，积云的云底高度低值多出现在()A．日出前后 B．正午C．日落前后 D．午夜【获得信息】①积云的形成受下垫面影响剧烈。②来自下垫面的水汽随对流上升运动，温度下降而凝聚成云。③水汽起先凝聚的高度为积云的云底高度。④下垫面温度确定水汽凝聚高度的区域。【尝试解答】(1)C(2)D(3)A解析：第(1)题，由信息②可知，积云是大气对流上升运动使水汽凝聚而形成的，因此存在对流上升运动的区域多云，而对流下沉运动的区域云层较少，假如上升气流与下沉气流相间分布则形成的积云往往呈间隔团块状。第(2)题，由信息①②可知，常出现对流上升运动的区域，积云出现的频率较高，热带雨林地带处于低纬度地区，全年气温高，盛行上升气流，积云出现的频率高。第(3)题，由信息③可知，水汽起先凝聚的高度为积云的云底高度，结合信息④可知，有些区域下垫面温度确定水汽凝聚的高度，因此地面温度低的时段，形成的积云的云底高度较低，一天当中气温最低值往往出现在日出前后，因此这个时段形成的积云云底高度较低。热力环流的形成－－“一、二、三”1．一个关键“一个关键”是确定近地面两地点的冷热。热容量大的地球表面，白天气温较低，夜晚气温较高；热容量小的地球表面，白天气温较高，夜晚气温较低。2．二种运动(1)垂直运动：近地面热，空气上升，近地面冷，空气下沉。(2)水平运动：空气水平运动从高压指向低压。3．三种关系(1)近地面和高空的气压类型相反关系(2)温压关系：热低压、冷高压(如上图中甲、乙、丙三地所示)(3)风压关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压(如上图中a、b、c、d处所示)常见热力环流形式1．海陆风(1)成因分析－－海陆热力性质差异是前提和关键。(2)影响与应用海陆风使海滨地区气温日较差减小，夏季气温低，空气较潮湿，是避暑的好地方。2．山谷风(1)成因分析－－山坡的热力改变是关键。(2)影响与应用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，大气稳定，易造成大气污染，所以，山谷地区不宜布局有污染的工业。3．城市风(1)成因分析－－“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，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。在天气晴朗时，珠峰顶常飘着形似旗帜的乳白色烟云，这就是珠峰旗云；旗云由对流性积云形成，其水平方向飘动主要受高空西风的影响，垂直方向飘动主要受上升气流的影响。登山运动员可依据其飘动的位置和高度，来推断峰顶风力的大小。结合珠峰旗云成因示意图和景观图，完成1、2题。1．关于峰顶旁边空气对流运动的表述，正确的是()A．其热源为阳坡的冰雪面B．其水汽来源为峰顶旁边的碎石面C．上升气流带来强大的高空西风D．其对流运动的上升气流类似谷风2．下列大气现象的干脆成因与珠峰旗云的成因不相同的是()A．盛行西风B．东亚季风C．湖陆风D．山谷风1．D2．A解析：第1题，如图所示，7500m以上气流上升，而此处为碎石面。白天，碎石面快速汲取太阳辐射升温，所以热源为阳坡的碎石面；而阳坡的冰雪面反射作用剧烈，汲取太阳辐射极少，温度低，A错误。水汽由高空西风输送而来，B错误。高空的西风为全球性的大气运动，与山地局部上升气流无关，C错误。白天太阳辐射强，碎石升温快，气流沿坡面上升，类似谷风，D正确。第2题，由上题分析可知，旗云是由对流性积云形成的，主要体现的是大气的热力作用。东亚季风、湖陆风、山谷风都是由下垫面的热力性质不同导致的热力环流，继而产生的现象，但是盛行西风是全球大气环流的组成部分，与热力环流无关，因此A正确，B、C、D错误。【备选题】(2024·海南高考)山谷风是山区昼夜间风向发生反向转变的风系。白天太阳辐射导致山坡上的空气增温剧烈，暖空气沿坡面上升，形成谷风；反之，则形成山风。祁连气象站位于祁连山中段的山谷中，山谷风环流较为强盛。下图示意2006年8月24日该气象站记录的山谷风风向、风速的改变。据此完成第1题。1．祁连气象站所在地谷风的风向是()A．偏南风 B．偏东风C．偏北风 D．偏西风C解析：祁连气象站经度位置约东经90度，图中所示当地时间约为晚上11时至上午11时(地方时、区时的推算)，此时风向以山风为主，风向为偏南风，谷风发生在白天，与山风风向相反。2024年1月某日三峡库区出现云海日稀奇观，图1为某记者拍摄的照片。图2为大气受热过程示意图。读图，完成第2题。2．三峡库区云海形成原理与下列大气热力环流模式相符的有()A．①④ B．①②C．②③ D．③④A解析：云层的本质是小水滴，云层是水在温度上升的条件下蒸发形成水蒸气并达到过饱和的状态，又吸附了空气中的凝聚核而产生的；三峡库区云海的形成过程是库区表层的水分受热膨胀上升，盛行上升气流，形成水蒸气，吸附凝聚核在高空形成了云海，而库区四周地方则盛行下沉气流；留意水的区域对应云海，盛行上升气流。考点三大气的水平运动(2024·天津等级考)读图，回答(1)、(2)题。(1)华北平原此时的天气状况最可能是()A．风和日丽 B．狂风暴雨C．阴雨连绵 D．大雪纷飞(2)下列城市中，此时风向偏南的是()A．乌鲁木齐B．贵阳C．上海D．福州【获得信息】①由图可知，华北平原受高压脊限制，等压线稀疏。②由图中等压线可画出四地风向。【尝试解答】(1)A(2)D解析：第(1)题，由信息①可知，华北平原受高压脊限制，气流呈辐散下沉趋势，且等压线稀疏，水平气压梯度力小，因而风和日丽。第(2)题，在海平面气压场分布图上，某地风向的画法如下：垂直于等压线并由高压指向低压，画出水平气压梯度力的箭头，然后遵循“南半球左偏，北半球右偏”的原则偏转30°～45°，即为该地实际风向。乌鲁木齐、上海、贵阳均为偏北风，只有福州为偏南风。影响大气水平运动的力大气的水平运动主要受三种力的影响：水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。水平气压梯度力是形成风的干脆缘由。三种力的特征及其对风的影响见下表。方向大小对风的影响风速风向水平气压梯度力始终与等压线垂直，由高压指向低压一般等压线越密集，水平气压梯度力越大水平气压梯度力越大，风速越大垂直于等压线，由高压指向低压地转偏向力始终与风向垂直随纬度上升而增大不影响风速的大小北半球风向右偏，南半球风向左偏，赤道上不偏转摩擦力始终与风向相反下垫面越粗糙，起伏越大，摩擦力越大；反之越小使风速减小与其他两力共同作用，使风向与等压线之间成一夹角风向的推断1．依据等压线图确定任一地点的风向第一步，画出水平气压梯度力。在等压线图中，按要求画出过该点的切线，并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压，但并非肯定指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向。其次步，画出风向。如在近地面，确定南、北半球后，沿水平气压梯度力的方向向右(北半球)或左(南半球)偏转30°～45°，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图所示(以北半球气压场为例)。如在高空，风向应沿水平气压梯度力向右(北半球)或向左(南半球)偏转90°。第三步，说出风向。风从哪里来就是什么风向，如画出的风向箭头为东北指向西南，即为东北风。2．依据风向标和风向玫瑰图推断风向风向标由风杆和风尾组成，风杆(长线段)上绘有风尾(短线段)的一方指示风向。风尾上的横杠表示风速，一横表示风力二级，最多三横，就是六级，风力再大就用风旗表示，例如“”就表示北风四级。“风向玫瑰图”是一个给定地点一段时间内的风向分布图。通过它可以得知当地的主导风向和最小风频。最常见的风向玫瑰图是一个不规则的折线图，折线上不同的点的方位即为该地区的风向，与原点之间的距离与这个方向的风频成正比。3．依据“左右手”法则推断风向在等压线图上推断风向时可用“左右手”法则，北半球用右手，南半球用左手。详细方法：伸出右(左)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是风向。高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面风向与水平气压梯度力方向成一锐角。如下图(以北半球近地面风为例)。风力大小判定1．同一等压线图上，等压线密集，风力大；等压线稀疏，风力小。如下图中甲处风力大于乙处。2．不同等压线图上，若比例尺相同，相邻两条等压线数值差越大，风力越大。如下图中B处风力大于A处。(2024·海南选择性考试)在热带气旋移动过程中，副热带高压是一个重要的牵引力。下图示意近地面风场与气压场的关系，图中等压距为5百帕。据此完成1、2题。1．M线的气压值、N处的天气状况分别为()A．1000百帕晴朗B．1000百帕阴雨C．1010百帕晴朗D．1010百帕阴雨2．假如P是一个台风，它最有可能的行进方向是()A．偏东B．偏西C．偏南D．偏北1．C2．B解析：第1题，由图可知，M线旁边的风向为东北风，M线气压值比1005百帕大，再由材料中等值距为5百帕，得出M线气压值为1010百帕；由图可知，N处气压为高压，故为晴朗天气。第2题，依据材料“在热带气旋移动过程中，副热带高压是一个重要的牵引力”可知，台风的移动受到热带高气压的牵引。N为高气压中心，应隶属于副热带高气压，图中副热带高压的移动方向是偏西方向，因此P最可能被牵引的行进方向也是偏西方向。【备选题】洱海位于云南省大理市，是中国七大淡水湖之一。洱海四面环山，位于山谷盆地中，独特的地理条件使洱海地区形成湖陆风和山谷风叠加的局地环流。读洱海地区某时刻沿25°36′N上空的等温面示意图和洱海地区地形图，完成1、2题。1．图中洱海上空等温面的凹凸现象应当出现在()A．冬季晚上B．夏季晚上C．冬季白天D．夏季白天2．该时刻甲地吹()A．东北风 B．东南风C．西北风 D．西南风1．A2．D解析：第1题，读左图可知，近地面气温较低，应是冬季；湖区气温高于四周地区，冬季的夜晚由于湖泊降温慢，温度高于四周地区。第2题，读图分析，湖泊气温高于周边地区，空气膨胀上升，近地面形成低压区，风从湖岸吹向湖面。甲地水平气压梯度力自南向北指向湖区。加上北半球地转偏向力和摩擦力的影响，风向向右偏形成西南风。大气热力环流是最简洁的大气运动形式，在生活中、工业布局中，甚至一些动物的洞窟都很好地运用了大气热力环流，解决了不少问题。【探究思路】[探究思路一]穿堂风与大气热力环流穿堂风也叫过堂风，是气象学中一种空气流淌的现象，是流淌于建筑物内部空间的风。我国很多地区民居设计都充分考虑了穿堂风。在燥热的夏季，太阳高挂，不须要空调同样取得了纳凉的效果。下面左图为四川某山区的传统民居景观图，民居坐北朝南，房前一般为水泥或石子院坝，屋后种植林木；右图为该民居穿堂风示意图。[问题]1．为什么民居屋前铺设石子地面、屋后种植林木，可以明显增加夏季穿堂风？(地理实践力)提示：石子地面增温较快，林木增温较慢，增加了房前房后的温差，从而增加了房前房后的水平气压梯度力。2．冬季，白天为什么人们紧闭屋后窗户，开启前门？(综合思维)提示：(冬季)紧闭屋后窗户，可以阻挡来自北方的冷空气，同时切断穿堂风；开启前门，利于屋内与院坝之间对流，从而保持室内温度，同时使室内空气流通，削减疾病发生。[探究思路二]土拨鼠洞窟与大气热力环流土拨鼠白天活动，擅长挖掘洞窟。其洞窟有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆(如下图)，使地面上的风吹进了洞窟，形成了“穿堂风”，给土拨鼠带去了习习凉风。[问题]1．图中土拨鼠的洞口有什么特点？(区域认知)提示：土拨鼠的洞窟都有两个出口，一个是平的，而另一个则是隆起的土堆。2．土拨鼠洞窟是怎样运用大气热力环流原理的？(综合思维)提示：气流吹过平坦的甲洞口时空气速度小，洞口气压比乙洞口较高，为气流进口；水平气流经过土堆时，被抬升，形成上升气流，气压较低，加上来自洞内气温较高的气流，气流上升。因此，地面上的风吹进了土拨鼠的洞窟，给土拨鼠带去了习习凉风。【探讨结论】大气热力环流应用时要充分理解热力环流形成的过程，从热力作用分析气压凹凸形成，引起空气的水平运动－－风。【案例应用】湖陆风包括湖风(出湖风)和陆风(进湖风)，是在较大湖泊和陆地之间形成的以24小时为周期的地方性风。下图为8月某日我国鄱阳湖湖口站和进贤站南北方向风速与年平均风速逐时距平日改变曲线图(距平是某一系列数值中的某一个数值与平均值的差，分正距平和负距平)。据此完成1～3题。1．该日，湖口站的湖陆风转换及对应的时刻是()A．陆风转湖风－－07：00左右B．湖风