内容正文:
—— 高三一轮复习 第7讲 ——
大气组成和垂直分层与大气受热过程
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课标要求
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。
区域认知:不同纬度对流层高度的差异,不同区域气温差异
综合思维:说明对流层大气的受热过程,分析“温室效应”原理
地理实践力:观察身边的自然现象和生产、生活实例,知晓其蕴含的大气热力状况原理。
人地协调观:能够从人地关系的角度,理解大气环境与人类活动的相互影响。
2
知识点
Knowledge points
大气的组成和垂直分层
1
大气的受热过程
2
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3
大气的组成和垂直分层
考点一
(一)大气的组成
大气组成 主要作用
干
洁
空
气 主要成分
微量成分
水汽
固体杂质
N2
O2
CO2
O3
生物体的基本成分,有减弱氧化的作用
维持生物活动的必要物质,具有氧化作用
植物光合作用的原料、吸收长波(地面)辐射,对地面保温
吸收紫外线,保护地球生物;影响大气温度
水汽的相变,产生了一系列天气现象、对地面保温
作为凝结核,是成云致雨的必要条件
低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。
(二)大气的垂直分层
1.分层依据
根据地球大气的温度、密度和运动状况,可将其划分为对流层、平流层和高层大气。
(二)大气的垂直分层
2. 大气垂直分层
观察教材P31大气的垂直分层图,完成下列表格。
垂直分层 高度 主要特点 成因
对流层
平流层
高层大气
低纬17~18千米
中纬10~12千米
高纬8~9千米
对流层顶
到50~55千米
平流层顶到大气上界(高度约2000~3000千米)
气温随高度的增加而递减
空气对流运动显著
天气现象复杂多变
下层气温随高度变化小;
30千米以上随高度增加而迅速上升
气流以平流运动为主
有利于高空飞行
气压很低,密度很小
80~500千米高空有若干电离层,能反射无线电短波
地面是对流层大气的直接热源
该层上部冷、下部热
几乎全部水汽、固体杂质集中在该层
对流运动显著,易成云致雨
该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线
该层大气上热下冷,大气稳定
水汽、杂质极少,气流平稳
离地面远,引力小
电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下,处于高度电离状态
对点演练
对流层是地球大气最靠近地面的一层,对流层高度与近地面的受热程度有关。下图为“1979~2008年华北某地区对流层高度变化趋势图”。据此,完成1~2题。
C
1.1979~2008年,华北某地区
A.空气的对流运动减弱( )
B.对流层顶高度年际变化明显减小
C.对流层高度呈波动上升趋势
D.对流层传向高层大气的能量增大
对点演练
对流层是地球大气最靠近地面的一层,对流层高度与近地面的受热程度有关。下图为“1979~2008年华北某地区对流层高度变化趋势图”。据此,完成1~2题。
D
2.下列关于华北某地区对流层高度变化趋 势的成因及影响,叙述正确的是( )
A.对流层高度总体变化趋势反映气候变冷
B.利于生物繁育,生物多样性增加
C.导致华北地区变得湿润,利于农业增产
D.矿物燃料的使用和植被破坏等是其变化的主要成因
大气的受热过程
考点二
(一) 大气的受热过程
1.热量来源(根本)--太阳辐射
不同物体对太阳辐射的吸收不同。O3,主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。H2O和CO2等,主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。
物体的温度越高,辐射的波长越短;物体的温度越低,辐射的波长越长
50%
7%
43%
11
(一) 大气的受热过程
2.大气的受热过程
大气层上界
大气层
地面
B
G
H
I
J
K
太阳辐射
地面吸收
云层反射
地面反射
大气散射、吸收
地面辐射
大气吸收
大气辐射
大气逆辐射
①“太阳暖大地”
②“大地暖大气”
③“大气还大地”
(一) 大气的受热过程
3. 大气的两大作用
大气对太阳辐射的削弱作用
地面
大气反射(与云层厚度、尘埃有关)
太阳辐射100%
O3、 氧原子吸收紫外线
CO2、水汽吸收红外线
散射(波长较短的蓝紫光容易被散射)
大气上界
吸收
(一) 大气的受热过程
削弱形式 参与作用的大气成分 被削弱的光线 作用特点
吸收 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
反射 云层、尘埃 无选择性;各种波长同样被反射 云层越厚
反射能力越强
散射 空气分子、微小尘埃 有选择性可见光中
波长较短的蓝紫光 晴朗的天空
呈蔚蓝色
红橙色的朝霞
火红色的晚霞
较大颗粒的尘埃等 无选择性各种
波长的太阳辐射 阴天的天空
呈灰白色
大气对太阳辐射的削弱作用
阴雨天天空昏暗
反射作用
晨昏蒙影
散射
判断下列现象是哪种大气削弱形式而成的?
灰白色天空
无选择性散射
蔚蓝色天空
有选择性散射
朝霞、晚霞
长距离散射
黑色尼龙网
吸收
(一) 大气的受热过程
CO2,水汽
大气逆辐射
大气逆辐射把热量还给地面,在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,对地面起到了保温作用。
①天气—阴雨天气,云雾多,大气保温作用强;
②大气的洁净度—大气杂质越多,空气越浑浊,大气保温作用越强;
③干燥度—大气湿度越大,所吸收和辐射的热量越多,大气保温作用越强。
保温作用的影响因素:
② 大气对地面的保温作用
(一) 大气的受热过程
(1)四种辐射——太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射
(2)两种能量来源——根本来源是太阳辐射;近地面大气直接热源是地面辐射
(3)两种作用——对太阳辐射有削弱作用(水汽、云层、尘埃);对地面有保温作用(水汽、二氧化碳)
(4)三大过程——大气暖大地,大地暖大气、大气还大地
小结
(一) 大气的受热过程
由于月球表面昼夜温差非常大,白昼时温度高达127 ℃,黑夜时低至-183 ℃。为适应极端环境,“玉兔号”月球车不得不遵守“日出而作,日落而息”的作息规律。专家这样形容它:肩插“太阳翼”,脚踩“风火轮”,身披“黄金甲”,腹中“秘器多”。图1示意“玉兔号”月球车沉睡了一个月夜后首次醒来,图2为地球表面大气热量交换过程示意图。据此回答1~2题。
对点演练
D
1.材料中提到的“太阳翼”接收到的辐射对应图2中的( )
A.① B.③ C.⑤ D.⑦
2.月球表面昼夜温差超过300 ℃,主要原因是其表面( )
A.①强,②强 B.②强,③弱
C.④强,⑤强 D.①强,③弱
D
解析:1.D 2.D 第1题,月球表面没有大气层,不会有大气削弱太阳辐射,“太阳翼”接收到的辐射应是未被削弱的太阳辐射,对应图2中的⑦。第2题,月球表面没有大气层,白天没有大气对太阳辐射的削弱作用,到达月球表面的太阳辐射多,①强;而夜晚月球表面辐射强,没有大气逆辐射,③弱,也就没有大气的保温作用,因此昼夜温差大。
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知识拓展
逆温现象
(1)概念:在一定条件下,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升高的现象,实际气温高于理论气温,称为逆温。
气温随高度
升高而递减
气温
高度
气温随高度
升高而递增
气温
高度
逆温的重要特征判断——“ 上暖下冷”
知识拓展
逆温现象
(2)逆温的形成与消亡过程
逆温的生消过程——近地面先发生,后逐步向上发展,近地面先结束。无论其形成还是结束都是从近地面开始的。
知识拓展
逆温现象
(3)逆温的类型
①辐射逆温
降温快
冷
降温慢
热
地面冷却降温
这种逆温现象黎明前最强,日出后逆温层自下而上消失。这种逆温在中高纬地区大陆上都能发生,尤以冬季最强,特别是在沙漠地区经常出现。
知识拓展
逆温现象
冷 空 气
暖 空 气
暖空气平流到冷的地面或冷的水面上,会发生接触冷却的作用,越接近地面降温越多,形成下冷上暖的逆温现象。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
冷 地 面
②平流逆温
知识拓展
逆温现象
③ 地形逆温
常发生在山地、盆地和谷地中。夜晚,由于山坡散热快,山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底,谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升,从而出现温度的倒置现象,称为地形逆温。
知识拓展
逆温现象
冷气团
锋面附近,暖而轻的暖气团沿着锋面爬升至冷而重的冷气团上方,形成下冷上暖的逆温现象。
锋面
气温
高度
逆
温
层
暖气团
④ 锋面逆温
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逆温的类型
知识拓展
(4)逆温的影响
逆温现象
影响
有利
不利
①逆温的出现阻碍了空气对流,因此可以抑制沙尘暴的发生。
②逆温出现在高空,有利于飞机的飞行。
③和其他天气现象一样,逆温可作为一种气候资源加以利用。
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,越冬果树可以免受冻害等
①逆温时大气结构比较稳定,不利于污染物扩散,容易加重大气污染。
②对天气的影响:容易产生大雾等不利天气。
③对交通的影响:能见度降低,地面湿滑
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02
1.冬季易加强辐射逆温的地形是
A.山峰 B.平原 C.谷地 D.丘陵
2.黄河源地区辐射逆温出现的时间和天气状况是
A.日落前后,大风呼啸
B.正午时刻,雨雪交加
C.午夜时分,浓云密雾
D.日出之前,晴朗无风
3.黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于
A.锋面气旋多 B.下沉气流盛行
C.准静止锋强 D.热力对流强盛
对点演练
(2021·广东卷 )辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地,平均海拔4000多米,冬季辐射逆温现象多发。读图,完成下面小题。
C
D
B
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02
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对点演练
下图为塔克拉玛干沙漠2010年9月-2011年8月流沙前缘近地面0.5m和2.0m高度之间逆温逆湿特征(注:逆湿就是下湿上干的现象。温度差为2.0m高处的温度与0.5m高处的温度的差值,湿度差为2.0m高处的相对湿度与0.5m高处的相对湿度的差值)。读图完成下面小题。
4.在流沙前缘,逆温逆湿现象最严重的季节为( )
A. 春季 B. 夏季 C. 秋季 D. 冬季
5.流沙前缘的逆温逆湿现象会( )
A. 改善土壤墒情
B. 加剧流沙扩展
C. 增加区域降水
D. 加剧风力侵蚀
D
A
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知识拓展
大气受热过程原理的应用
(1)大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡
高海拔地区(如青藏高原地区)
地势高
空气稀薄
大气的削弱作用弱
太阳能丰富
内陆地区(如我国西北地区)
气候较为干旱
晴天多、阴雨天气少
大气的削弱作用弱
太阳能丰富
湿润内陆盆地(如四川盆地)
气候较湿润
阴雨天气多,污染物不易扩散,空气密度大
大气的削弱作用强
太阳能缺乏
盆地地形
知识拓展
大气受热过程原理的应用
温室效应
地
面
长
波
辐
射
太
阳
辐
射
短
波
大
气
逆
辐
射
温室的玻璃顶和玻璃窗,能让太阳短波辐射透射进来,使室内地面温度增高;地面放出的长波辐射却很少能穿透玻璃,从而把热量保留在温室中。人们把玻璃温室的这种作用,称为温室效应。
(2)利用大气保温作用原理→分析生产、生活现象
知识拓展
大气受热过程原理的应用
解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
温室气体排放增多
大气吸收地面辐射增多
大气逆辐射增强,保温作用增强
气温升高,全球气候变暖
(2)利用大气保温作用原理→分析生产、生活现象
知识拓展
大气受热过程原理的应用
② 分析某地昼夜温差
思考:左图是上海市一周昼夜温差趋势图,运用大气受热过程原理分析昼夜温差大小产生的差异?
晴天温差大,阴雨天温差小。
晴天,大气透明度好,大气稀薄,云层较薄,白天对太阳辐射的削弱较差,使得地表增温较快,晚上对地面辐射吸收较少,大气逆辐射弱,保温作用差,地表热量丧失明显。从而使得晴天温差大。
(2)利用大气保温作用原理→分析生产、生活现象
知识拓展
大气受热过程原理的应用
大气受热过程原理的应用
(2)利用大气保温作用原理→分析生产、生活现象
③ 分析农业实践中的一些现象
思考:秋冬季节,我国部分地区的农民经常会露天进行焚烧秸秆,运用大气受热过程原理分析原因?
浓烟可以吸收地面长波辐射,增加大气逆辐射,起到保温作用,提高地表温度。从而使得秋冬季节,农作物能够更好生长,避免低温冻害
知识拓展
大气受热过程原理的应用
大气受热过程原理的应用
(2)利用大气保温作用原理→分析生产、生活现象
③ 分析农业实践中的一些现象
思考:我国果树种植过程中,经常会覆盖一层沙石,分析其合理性?
覆盖沙石,白天对太阳辐射的吸收增强,提高地温,晚上热量丧失快,使得温差扩大,有利于有机质的积累。同时,能够较少土壤水分的蒸发。
知识拓展
大气受热过程原理的应用
大气受热过程原理的应用
(2)利用大气保温作用原理→分析生产、生活现象
思考:地膜覆盖是我国很多地区农业生产中的常见现象,试分析其作用?
冬季有利于提高地温;
夏季使用黑膜抑制土温;
减少水分蒸发,保湿;
减轻地表侵蚀,保土;
抑制杂草生长,减轻病虫害;
增加光效应,有利于果实着色;
地膜覆盖后,表土的水分蒸发少,减轻次生盐渍化。
黑地膜透光率低,抑制土温,减少水分蒸发,抑制杂草生长,减少病虫害
反光地膜,反光率高,增加光效,有利于果实着色
白地膜透光率高,利于增温,易生杂草
对点演练
云南是我国甘蔗主产区之一,近年来该省推广甘蔗全膜覆盖生产技术,即育苗前把生长期所需的肥料及防治病虫害的农药均匀施于植蔗沟底,之后用地膜全覆盖的技术。下图为“云南某地甘蔗全膜覆盖生产照片”。据此回答下面小题。
1.云南推广甘蔗全膜覆盖生产技术的主要目的是( )
A.排涝降渍 B.减轻水蚀
C.保水保肥 D.抵御风蚀
2.甘蔗全膜覆盖生产技术能提高经济效益,主要是因为( )
A.生产资料投入减少 B.劳动力成本降低
C.土地利用效率提高 D.农产品绿色环保
C
B
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【解析】9.全膜覆盖生产技术不能减轻涝渍,A错误;对减轻水蚀有一定作用,但不是主要目的,B错误;甘蔗全膜覆盖技术能够起到保水、保温、保肥、除灭和抑制杂草、显著提高甘蔗单产的作用,C正确;云南风蚀小,D错误,故选C。
10.由材料“即育苗前把生长期所需的肥料及防治病虫害的农药均匀施于植蔗沟底,之后用地膜全覆盖的技术”可知,该技术减少生长过程的施肥、除虫等人工成本,提高经济效益,B正确;生产资料投入比不覆盖地膜要多,A错误;土地利用率并没有改变,C错误;甘蔗施用化肥和农药,不是绿色产品,D错误;故选B。
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对点演练
全膜双垄沟播种技术是我国某地区发明的一项新型耕作技术,采用了大小垄相间的种植方式,全地面覆盖地膜,地膜采用透光地膜,作物种植于垄沟。覆膜时间在秋季作物收获后,覆膜前进行深耕耙地,大约十月下旬覆膜,并可以用秸秆覆盖在地膜之上。覆盖地膜一周后,在沟中间每隔50cm打一小孔。据此完成下面小题。
3.采用全膜双垄沟播种技术的田地,作物种植密度较低。该做法主要受制于( )
A.热量 B.光照 C.水分 D.地形
4.该地作物种植的时间在春季,但覆膜的时间却在前一年秋季。覆膜时间远早于作物种植时间是为了( )
A.充分降解地膜 B.防止野草生长
C.提高土壤肥力 D.改善土壤水分
C
D
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【解析】19.作物种植密度受热量条件的影响较小,A错误;作物种植于垄沟如果是光照影响显然作物不应种植于垄沟,种植于垄上光照相对会更理想,B错误;该地区气候干旱,说明收集的水分只能支持少量作物生长,C正确;图示田地较为平整因此地形不可能是导致作物密度低的原因,D错误。故选C。
20.地膜降解会产生土壤污染,A错误;该地区需要全地面覆盖地膜,显然冬季气温不高,野草难以生长,B错误;覆盖地膜之后,对土壤肥力没有影响,C错误;覆盖地膜后阻隔了水分的燕发,同时地膜的覆盖,使零星雨水尽可能地流人垄沟,改善了作物生长土壤的水分条件,D正确。故选D。
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