内容正文:
第四章 地球上的大气
第11讲 大气的组成与垂直分层
大气受热过程
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第四章 地球上的大气
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必备知识梳理
01
核心考点突破
02
知能达标训练
03
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干洁空气
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生物体
生命活动
分解
光合作用
保温
紫外线
紫外线
杀菌治病
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陆地
干旱
减少
红外线辐射
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时间
海上
夏季
能见度
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温度
运动
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水汽
10~12
厚
薄
递减
地面
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冷
热
成云致雨
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对流层
上升
紫外线
热
冷
水平
高空
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低
电离层
太阳紫外线
无线电波
无线电通信
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太阳辐射
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地面长波辐射
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散射
尘埃
相对低
太阳辐射
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水汽
二氧化碳
可见光
选择性
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地面辐射
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递减
平直
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海洋
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高
较高
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暖流
寒流
较小
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核心考点突破
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第四章 地球上的大气
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核心素养
考情研判
1.区域认知:结合图文材料,掌握不同地区对流层厚度的特点及其成因。
2.综合思维:结合图文材料,综合分析大气各垂直分层的特点、成因及对人类的影响;运用地理原理分析温室效应、北方防霜冻、春播覆地膜的原因。
3.地理实践力:结合生产生活实践,验证地理知识的应用。
1.命题特点:(1)结合实例,考查大气圈的结构及其与人类的关系。(2)以人类生产活动的变化为背景,考查大气的受热过程及其影响。
2.考查方式:近年来在选择题和非选择题中出现频率较高。
一、大气的组成与垂直分层
(一)大气组成
低层大气主要由____________、水汽和杂质三部分组成。
1.干洁空气
成分
体积比
作用
氮气
78%
地球上__________的基本成分
氧气
21%
人类和其他好氧生物维持____________必需的物质;并参与有机物的燃烧、腐败和________过程
二氧化碳
较少
绿色植物____________的基本原料;对地面有________作用
臭氧
很少
强烈吸收太阳________,保护生物免受过量_________的伤害;适量到达地面的紫外线,又具有____________的作用
2.水汽
(1)分布不均
①水平方向上:海洋上空高于________上空,湿润地区上空高于________地区上空。
②在垂直方向上:自地面向高空逐渐________。
(2)作用:是成云致雨的必要条件;吸收______________;水汽可发生固、液、气三态转化,产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。
3.杂质
(1)影响因素:大气中杂质的含量,随_______、地点、天气条件而变化。
(2)分布差异:近地面大气中,陆上多于________,城市多于乡村,冬季多于________。
(3)作用:杂质使大气__________变差;但作为__________,是成云致雨的必要条件。
(二)大气的垂直分层
1.根据:大气的________、密度、________状况在垂直方向上的差异,自下而上分为对流层、平流层、高层大气。
2.分层
(1)对流层(A层)——贴近地面的大气最底层,占整体大气质量的3/4,含有几乎全部的________、杂质。
①厚度:随纬度、季节而变化。低纬度地区对流层高度17~18千米;中纬度地区高度_________千米,高纬度地区仅高8~9千米。夏季较______,冬季较______,中纬度地区尤为明显。
②气温垂直变化:对流层气温随高度的增加而________。(原因:________是对流层大气主要的直接热源)
③垂直向空气运动:对流层上部______下部______,空气产生对流,容易____________。
④与人类关系最为密切:对流层天气现象复杂多变,多产生云、雾、雨、雪现象。
(2)平流层(B层)
①范围:自__________顶向上至50~55千米的高度范围。
②气温变化:随高度的增加而________。臭氧吸收的太阳__________是主要热量来源。
③空气运动:平流层上部______下部______,大气稳定,不易形成对流,以________运动为主,天气晴朗,有利于________飞行。
④臭氧层:集中于15~35千米的气层中。
(3)高层大气(C层)
①范围:平流层顶以上的大气。
②特点:高层大气气压很______,密度很小。
③电离层:在60~500千米的高空,有若干__________。这是______________和宇宙射线的作用下形成的。电离层能反射____________,对远距离的______________有重要作用。
二、大气的受热过程
1.两个热量来源
(1)大气的最根本的热量来源:A____________。
(2)近地面大气热量主要、直接热源:B____________。
2.两大过程
(1)地面的增温:大部分太阳辐射透过大气射到地面,使________增温。
(2)大气的增温:地面以________________的形式向大气传递热量,使大气增温。
3.两大作用
(1)削弱作用
由于大气对太阳辐射的________、________和吸收作用,投射到大气上界的太阳辐射不能完全到达地表。
①反射作用:大气中的云层和较大颗粒的________,能将投射在其上的太阳辐射的一部分,又反射回宇宙。云层越低、越厚,云量越多,反射越强。夏季阴雨天的气温__________,是由于云的反射减少了到达地面的____________。
②散射作用:当太阳辐射在大气中遇到空气分子或____________时,太阳辐射的一部分便以这些质点为中心,向四面八方弥散的现象。可见光中波长较短的蓝光、紫光容易被散射,晴朗的天空呈蔚蓝色、早上太阳未升到地平线时东方会发亮等现象,都是由于大气的________作用。
③吸收作用:平流层大气中的臭氧,主要吸收太阳辐射中波长较短的__________。对流层大气中的________和____________等,主要吸收太阳辐射中的波长较长的红外线。大气对太阳辐射中能量最强的__________吸收得很少,太阳辐射不是对流层大气主要热源,综上,大气对太阳辐射的吸收具有__________。
(2)大气对地面的保温作用
①对流层大气对地面辐射的截留作用:对流层大气中的水汽和二氧化碳等,可强烈地吸收____________,使大气增温,所以,________是对流层大气主要的直接热源。
②大气逆辐射补偿作用:射向地面的大气辐射把热量返还给地面,在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,起到保温作用。多云、浓雾等天气,大气逆辐射则增强。
4.大气的热力作用与气温日较差的关系
削弱作用________了白天的最高气温;保温作用________了夜间的最低气温;从而减小了气温__________。
三、气温的分布及变化规律
(一)气温的分布规律
1.在南北半球上,无论7月或1月,气温都是从低纬向两极________。
这是因为低纬地区,获得的太阳辐射能量多,气温就高;高纬度地区,获得太阳辐射能量少,气温就低。
2.南半球的等温线比北半球________。
这是因为表面物理性质比较均一的海洋,在南半球要比北半球广阔得多。
3.北半球,1月份大陆上的等温线向南(低纬)凸出,海洋上则向北(高纬)凸出;7月份正好相反。
原因是在同一纬度上,冬季大陆比海洋______,夏季大陆比海洋______。
4.7月份,世界上最热的地方是北纬20~30度大陆上的沙漠地区。
这是因为7月份太阳直射北纬20度附近;沙漠地区少________,太阳辐射强度大;沙漠对太阳辐射吸收强,增温快。撒哈拉沙漠是全球的炎热中心。
1月份,西伯利亚形成北半球的寒冷中心。世界极端最低气温出现在冰雪覆盖的南极洲大陆上。
(二)变化规律
同一地点气温夏季高、冬季低;白天高、夜晚低;白天晴天高、阴天低。
(三)影响气温的因素
1.位置
(1)纬度因素:气温由低纬向高纬________(如热、温、寒等五带的划分)。
(2)海陆分布:由于海陆热力性质差异,受________影响大的地区,温差小;受________影响大的地区,温差大(如温带海洋性气候、温带大陆性气候特征)。
(3)下垫面性质:植被覆盖率高、水域面积广的地区温差______,裸露地区温差______。
2.大气
(1)锋面活动:主要是指冷(暖)锋过境前、过境时、过境后对气温的影响(如冷锋过境前,气温较高;过境时,大风降温;过境后,气温较低)。
(2)天气状况:白天多云,气温较低;夜晚多云,气温较高;全天多云,昼夜温差较小;全天晴天,昼夜温差大(大气对太阳辐射的削弱作用、大气的保温作用)。
3.地形
(1)海拔越______,气温越低(垂直递减率-0.6 ℃/100米)。
(2)山间盆地、河谷气温________(同一热量带内,地形对冷空气起屏障作用)。
(3)山地阳坡比阴坡气温高。
4.洋流:________增温增湿,________降温减湿。
5.植被:植被覆盖率高,温差________(对太阳辐射的屏蔽作用和蒸发量的影响)。
6.水文:湖区、库区、沼泽、湿地等温差________(热容量大,对太阳的反射率低)。
7.人类活动:城市热岛效应、大气温室效应、人类营林与毁林、____________、围湖造田等活动对气温的影响。
[提示]
大气成分适量或过量产生的影响
二氧化碳适量可为植物光合作用提供原料,同时对地表还有保温作用,但过量会导致全球变暖、气候异常等;杂质是成云致雨的必要条件,但过量会导致大气污染。
[拓展]
黑障现象
黑障现象是指飞船返回地球时,会与大气层发生剧烈摩擦,温度剧增,导致气体分子与飞船表面被烧蚀的材料均发生电离。这些不断产生的电离气体包裹在飞船周围,形成等离子体鞘套,对电磁波产生吸收衰减、折射、反射、散射等效应,导致飞船内部与外界的无线电通信异常乃至中断。
[提示] 对流层气温的垂直递减率是每上升100米,气温下降约0.6 ℃。
[点拨] 不同纬度地区的对流层厚度差异,是因为不同纬度地区气温不同,对流运动强弱差异导致的。从整体看对流层的厚度从低纬度向高纬度递减。
[拓展]
温室效应
温室效应,又称“花房效应”,是大气效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,故名温室效应。自工业革命以来,人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加,大气的温室效应也随之增强。
[提示]
太阳辐射强不等于温度一定高
青藏高原所处的纬度较低,海拔较高,空气稀薄,大气透明度好,大气对太阳辐射的削弱作用弱,因此太阳辐射强。但大气吸收地面辐射热量的能力小,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。
[拓展] 奥伊米亚康成为北半球寒冷中心的原因
奥伊米亚康纬度高,冬季太阳高度角较小,白昼时间较短,获得太阳辐射少;距离亚欧大陆冬季风源地近,受其影响冬季寒冷;盆地地形且南高北低,利于寒冷气流侵入堆积;海拔较高,山地夜间冷却快,冷空气沿山坡下沉至盆地底部,加剧低温;积雪时间长,雪地反射率高,地面吸收太阳辐射少。
[拓展] “阳伞效应”原理
考点一 近地面大气逆温现象
一、逆温现象
一般情况下,对流层温度上冷下暖,海拔每上升100米气温下降0.6 ℃,这主要是由于对流层大气的主要直接热源是地面,离地面越高,受热越少,气温就越低。但在一定条件下,对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象,这种气温逆转的现象称为“逆温”现象。
气温垂直递减率的变化
正常情况下,海拔每升高100米,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 ℃,如右下图表现为曲线变陡或变缓。在①情况下,大气对流运动更加强烈;在②情况下,大气的对流运动减弱,大气比较稳定。
二、逆温的形成、过程及其影响
1.形成条件
类型
发生的条件、成因
出现的地区
辐射逆温
地面辐射冷却,经常发生在晴朗无云的夜间,由于地面有效辐射很强,近地面大气层气温迅速下降,而高处大气层降温较慢
中高纬度大陆冬季黎明前
平流逆温
暖空气水平移动到冷的地面或气团上,而发生的冷接触作用
中纬度沿海地区,愈近地表,降温越快
地形逆温
主要由地形造成,由于山坡散热快,冷空气沿山坡下沉到谷底,谷底原来较暖空气被较冷的空气抬挤上升
盆地和谷地中夜间
锋面逆温
锋面之上的暖空气与锋面之下的冷空气之间温度差异显著
锋面附近地区
2.辐射逆温的形成及消失过程图解
3.逆温的影响
(1)有利影响
①逆温的出现阻碍了空气对流,可以抑制沙尘暴的发生。
②如果出现在高空,对飞机飞行极为有利,因为大气以平流运动为主,飞行中不会有较大的颠簸。
③逆温也是一种气候资源。例如,在我国新疆伊犁河谷,逆温出现在10月至次年3月,长达半年之久,有效地提高了冬季谷地的温度,多年生果树越冬可以免受冻害等。
(2)不利影响
①逆温时出现多雾天气。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,从而给人们的出行带来不便,甚至出现交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在,空气垂直对流受阻,会造成近地面污染物不能及时扩散,从而危害人体健康。
③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。
安徽九华山(30.5°N,118°E)地处长江南岸,最高峰1 342米。科研人员对九华山北坡持续观测发现,在气温回升期间,气温随地形高度的垂直分布常出现“逆温”现象,“逆温”结束前后多成为山区天气转变的“前兆”,这种现象九华山北坡表现非常典型。下图示意九华山北坡四个测点高度及对应测点的气温随高度变化,甲、乙、丙、丁四曲线分别表示该地春季某日先后四个时段气温随高度变化情况。据此完成1~2题。
1.甲、乙、丙、丁四个时段中,九华街-百岁宫一带逆温最明显的是( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
2.人们发现,在气温回升期间晴朗的夜晚,山顶附近日最低气温实际值比理论值(按垂直递减率计算值)偏高,其最主要的影响因素是( )
A.太阳辐射的强弱
B.云雾的保温作用
C.风力大小的差异
D.人类活动的影响
◎思维激活
思维
流程
第1题,山地垂直气温变化表现为海拔高,气温低→“逆温”现象不明显;只有丙时段的气温随海拔升高而升高→“逆温”现象最明显
第2题,因为在气温回升期间→北风势力弱,风力小→晴朗的夜晚,山坡附近空气冷却下沉,中部空气上升,水蒸气易在山顶附近凝结,形成云雾→对山顶附近地面起到保温作用→使山顶附近日最低气温实际值比理论值(按垂直递减率计算值)偏高→其最主要的影响因素是云雾的保温作用。夜晚没有太阳辐射→气温回升期间风力较小→人类活动对山顶的影响较小
思维
方式
本题的思维流程主要利用了逻辑思维,如第2题中影响气温的因素判断,同时也利用了综合思维
[自主解答] 1.________ 2.________
[答案] 1.C 2.B
考查点1 锋面逆温
下图为我国某月7日21时某种天气系统向东推进过程中气温的垂直变化剖面图。天气系统推进速度为110千米/日。据此完成1~2题。
1.与7日比较,8日水库的气温变化情况是( )
A.气温升高,且气温日较差变小
B.气温升高,且气温日较差变大
C.气温降低,且气温日较差不变
D.气温降低,且气温日较差变小
2.图中城市7日比6日大气污染重,其主要原因是7日( )
A.出现锋面逆温,空气下沉受到抑制
B.空气辐散
C.出现锋面逆温,空气上升受到抑制
D.空气辐合
解析 第1题,该图示天气系统为冷锋。7日水库位于锋前面,为单一暖气团控制,气温较高,天气晴朗;8日冷锋向东移动,水库位于锋后而多阴雨天气,气温降低,气温日较差变小。故选D。第2题,由天气系统移动速度可判断,6日该地还没有受到冷锋影响。气温较高而空气对流较强,7日受冷锋影响,出现了逆温层,阻碍了近地面污染物扩散,故大气污染严重,故选C。
答案 1.D 2.C
考查点2 地形逆温
“冷湖”是山谷或盆地中形成的大气逆温现象。山谷或盆地中的“冷湖”会给农业生产带来一定影响。下图示意我国某山谷气温随海拔的变化。据此完成3~4题。
3.4—5日该山谷“冷湖”形成的时间大约是( )
A.4日17:00
B.4日19:00
C.5日08:00
D.5日10:00
4.利于该山谷“冷湖”形成的天气系统主要是( )
A.暖性反气旋
B.锋面气旋
C.冷性反气旋
D.暖性气旋
解析 第3题,4日19:00,海拔1 800~2 300米之间,海拔越高,气温越高,出现了上热下冷的逆温层,冷空气汇集于山谷底部,形成“冷湖”;B正确,A、C、D错误。故选B。第4题,由图可知,该山谷气温均为零下,故不可能为暖性反气旋,A错误;气旋会增强对流运动,不利于逆温结构形成,B、D错误;冷性反气旋即冷高压控制;在冷高压控制下,大气静稳,风力微弱,山谷中的大气与外界交换较差,利于“冷湖”的形成,C正确。故选C。
答案 3.B 4.C
考点二 大气的受热原理及其实践应用
1.图解法理解大气的受热过程
2.利用大气的削弱作用原理分析某地区太阳能的强弱
(1)高海拔地区:(如青藏高原地区)
eq \x(地势高)→eq \x(空气稀薄)→eq \x(\a\al(大气的削,弱作用弱))→eq \x(太阳能丰富)
(2)内陆地区:(如我国西北地区)
eq \x(气候较为干旱)→eq \x(晴天多、阴雨天气少)
↓
eq \x(太阳能丰富)←eq \x(大气的削弱作用弱)
(3)湿润内陆盆地:(如四川盆地)
3.大气的保温作用的应用
(1)解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
eq \x(\a\al(温室气体,大量排放))→eq \x(\a\al(大气吸收地,面辐射增多))→eq \x(\a\al(大气逆辐射增强,,保温作用增强))→eq \x(\a\al(气温升高,,全球变暖))
(2)农业实践
①深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
②北方地区冬季利用温室大棚生产反季节蔬菜。
③北方地区春季农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
④干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石,不仅能防止土壤水分蒸发,还能增大昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
4.影响气温日较差大小的因素
分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理,主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几个方面分析。
(1)地势高低:地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
(2)天气状况:晴朗的天气条件下,白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
(3)下垫面性质:下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小,如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
(2023·全国乙卷)位于日本海附近的珲春与内陆的辽源各日最高气温时刻(北京时间)的月均值不同(如下表)。规定各日最高气温时刻与月均值相差超过1小时为偏离。据此完成1~2题。
气象
台站
经度
纬度
1月各日最高气温时刻均值
1月偏离天数/天
7月各日最高气温时刻均值
7月偏离
天数/天
珲春
130.35°E
42.86°N
约14时00分
20.8
约14时40分
19.6
辽源
125.15°E
42.90°N
约13时20分
14.4
约13时50分
17.2
1.珲春7月各日最高气温时刻均值滞后当地正午约( )
A.1小时40分钟
B.2小时00分钟
C.2小时40分钟
D.3小时20分钟
2.珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源,原因是珲春( )
A.降水多
B.受海洋影响强
C.风力强
D.受山地影响强
◎思维激活
思维
流程
第1题,根据珲春的经度→可知当地时间比北京时间早约40分钟→当地正午时,北京时间约为11时20分。已知当地午后2时(14时)出现最高气温→7月该地各日最高气温时刻均值约为14时40分,滞后当地正午约3小时20分钟
思维
流程
第2题,与珲春相比,辽源更靠近内陆→海陆位置不同→受海洋影响的程度不同;水体比热容大→升温较慢,珲春受海洋影响较强→最高气温出现的时间晚于辽源;最高气温时刻月均值滞后与该地降水、风力关系不大
思维
方式
本题的思维流程主要利用了综合思维与分析思维,如第2题中影响气温的因素
[自主解答] 1.________ 2.________
[答案] 1.D 2.B
考查点1 地面辐射、大气逆辐射
(2024·沧州模拟)下图示意某年10月31日18:00至11月1日14:00北京市的气象数据统计。据此完成1~2题。
1.由图中信息可分析出,北京市大气较稳定的是( )
A.10月31日18:00
B.11月1日1:00
C.10月31日21:00
D.11月1日14:00
2.与10月31日18:00—21:00相比,11月1日1:00—5:00北京市气温垂直变化较小,主要是因为11月1日1:00—5:00( )
A.大气逆辐射增强
B.相对湿度减少
C.降雨量持续增加
D.地面辐射增强
解析 第1题,据图可知,11月1日1:00北京市气温随海拔升高大致呈上升趋势,出现逆温现象,大气较稳定。B正确,A、C、D错误。故选B。第2题,据图可知,与10月31日18:00—21:00相比,11月1日1:00—5:00北京市相对湿度大,出现降雨,大气逆辐射增强,导致气温垂直变化较小。据图示可知,11月1日1:00—5:00北京市的降水量持续减小。相较10月31日18:00—21:00,11月1日1:00—5:00北京市温度呈下降趋势,说明地面辐射减弱。A正确,B、C、D错误。故选A。
答案 1.B 2.A
考查点2 气温日较差
(2023·汕头模拟)研究表明,水汽充足、微风及大气稳定有利于雾的形成。有雾时,海面能见度大大降低,对轮渡的运行影响很大。下图示意1975—2009年广东省南澳岛大雾出现次数与月份、气温的关系。据此完成3~4题。
3.南澳岛大雾( )
①季节变化明显 ②开始出现时气温一般在28℃左右 ③水汽多源于暖海面的水分蒸发 ④由强冷空气促成
A.①③
B.②④
C.①②
D.③④
4.连续多日的大雾,导致南澳岛( )
A.航行更加安全
B.作物光合作用效果好
C.生态环境更好
D.昼夜温差减小
解析 第3题,由材料可知,南澳岛大雾主要出现在2—4月,集中出现在春季和冬季,夏秋季节较少,季节变化较大,①正确;南澳岛大雾开始出现在14℃左右,集中出现在17℃~26℃,消散于28℃,②错误;南澳岛周围海域广阔,暖海水面的水分蒸发,不断扩散到冷空气层内,水汽受冷凝结,达到过饱和状态,最终形成大雾,③正确;当强冷空气过境时,近地面风力大,气压较高,不利于雾的形成,④错误。综上所述,A正确,B、C、D错误。故选A。
第4题,受大雾影响,白天大气对太阳辐射的削弱作用加大,气温下降;夜间大雾能够增强大气逆辐射,保温作用强,气温较高,昼夜温差减小,D正确;连续大雾天气,会影响航行安全,A错误;连续大雾天气,会极大减少日照时间,光照较弱,雾天低温、高湿,导致作物光合作用效果差,对作物生长危害很大,生态环境不一定会更好,B、C错误。故选D。
答案 3.A 4.D
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