2.2大气的组成和垂直分层教学课件-2024--2025学年高中地理中图版（2019）必修一

大气的组成与垂直分层 民航客机的飞行分为起飞、巡航和降落三个阶段。航程主要为巡航，也就是平飞阶段，其飞行高度以舒适、经济为原则。 我国民航规定，中型以上的民航客机都在海拔 7 000 ～ 12 000 米的高空飞行，其中大型民航客机一般在 11 000 米上下的高空飞行。 这个空间大气垂直运动较少，以水平运动为主，飞机在其中受力比较稳定；水汽和尘埃含量少，能见度大；对地面产生的噪声污染相对较小；飞鸟飞行一般达不到此高度，可以避免机鸟相撞的事故。 1 大气的组成 大气=干洁空气+水汽+杂质 低层大气的组成 0.93%的氩 0.036%的CO2 微量气体 学 科 创原家独 低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体称为干洁空气。 水汽不是气体，是液态的小水滴。水蒸气是气-液二相态，所有从液态向气态转化的水都可以称为水蒸气。 6 干洁空气 水汽 杂质 [VALUE] [VALUE] 氧气 氮气 其他 0.21 0.78 0.01 干洁空气是指大气中除去水汽、液体和固体微粒以外的整个混合气体，简称干空气。它的主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳等，其容积含量占全部干洁空气的99.99%以上。 其余还有少量的氢、氖、氪、氙、臭氧等。 水汽在大气中含量很少，但变化很大，其变化范围在0-4%之间，水汽绝大部分集中在低层，有一半的水汽集中在2公里以下，四分之三的水汽集中在4公里以下，10-12公里高度以下的水汽约占全部水汽总量的99%。 大气中的水汽来源于下垫面，包括水面、潮湿物体表面、植物叶面的蒸发。 由于大气温度远低于水面的沸点，因而水在大气中有相变效应。水汽含量在大气中 变化很大，是天气变化的主要角色，云、雾、雨、雪、霜、露等都是水汽的各种形态。 水汽能强烈地吸收地表发出的长波辐射，也能放出长波辐射，水汽的蒸发和凝结又能吸收和放出潜热，这都直接影响到地面和空气的温度，影响到大气的运动和变化。 氮气—构成生命体的基本元素 氧气—维持生命活动的基本物质 1.大气组成—干洁空气 主要吸收地面辐射的能量，对太阳辐射吸收的很少 大气中二氧化碳和臭氧含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要的作用 二氧化碳—光合作用原料、对地面有保温作用 臭氧—吸收紫外线，保护生物 雨的形成过程 1.大气组成—水汽与杂质 大气中水汽和杂质含量很少，但却在天气变化中扮演着重要角色。 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 蒸发吸热 凝结散热 水有固、液、气三种状态，这三种状态有称为水的三相，在一定温度和压力条件下，水的存在状态可以发生改变，称之为相变 1.大气组成—水汽与杂质 大气中水汽和杂质含量很少，但却在天气变化中扮演着重要角色。 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度。 大气中的杂质作为凝结核是成云致雨的必要条件 蒸发吸热 凝结散热 雨的形成过程 1水汽主要聚集在大气圈的低层大气中的水汽含量随时间、地点和气象条件而变化。一般是夏季多于冬季，低纬多于高纬 2固体杂质也多集中于大气圈的低层，随地区、时间和天气条件而变化，一般是陆上比海上多，城市比乡村多，冬季比夏季多 2.人类活动影响大气 人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利的影响。 优良天气 重污染天气 2.人类活动影响大气 观察右图，回答下列问题： 1.二氧化碳浓度在1740-2000年之间产生了怎样的变化？ 2.二氧化碳浓度产生变化的原因有哪些？请结合生活实例加以分析。 地球大气上空臭氧层的臭氧从1970年代开始以每年10%的速度递减，在春季时连对流层的臭氧也在减少。形成所谓臭氧层空洞 臭氧被消耗的主要原因是人类使用的冰箱，冰柜释放大量的氟氯氢，商品名称为氟利昂，氯化物和溴化物对臭氧分解的催化作用引起的。 人类活动与大气组成 成分比例的变化（本来有，只是含量发生了变化）：主要表现为C02比例的增加。加剧了温室效应 成分的变化（本来没有，后来出现的）：主要是氟氯烃化合物的出现及其比例的增加，破坏了臭氧层。还有排放的酸性气体增加产生了酸雨现象。 非洲埃塞俄比亚、肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异 活动探究—氧气含量变化对人体的影响 活动探究—评价分析当地的空气质量 18 空气质量指数（AQI）是定量描述空气质量状况的数值。 空气质量评价采用的主要污染物包括二氧化硫、二氧化氮、细颗粒物（PM 10，PM 为颗粒物的英文缩写）、可吸入颗粒物（PM 2.5，指大气中直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物）、一氧化碳和臭氧等 6 种。 空气质量指数分为六级：0 ～ 50、51 ～ 100、101 ～ 150、151 ～ 200、201 ～ 300 和大于 300，对应的空气质量分别为优、良、轻度污染、中度污染、重度污染和严重污染。雾霾天气是一种大气污染状态。雾霾主要由二氧化硫、氮氧化物和可吸入颗粒物等组成。 雾霾中的可吸入颗粒物颗粒小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响大。我国部分地区已把雾霾天气列入灾害性天气进行预警预报。 ■ 查出你所在地区当天的空气质量指数，分析空气质量属于哪一级。 ■ 哪些人类活动会造成大气污染？探讨并列举出你所在地区减少大气污染的三项措施。 19 2 大气的垂直分层 地球内部是可以分层的那外部大气是否也可以分层呢？依据是什么呢？ 二、大气的垂直分层 地球大气从地面向上可延伸到数千米高空，根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以分为对流层、平流层和高层大气。 二、大气的垂直分层 1.对流层 对流层集中了整个大气质量的3/4，几乎全部水汽和尘埃，它具有以下三个基本特征： （1）气温随高度的增加而递减，平均每升高100米，气温降低0.65℃，在顶部降至-60℃ 其原因是太阳辐射首先主要加热地面，再由地面把热量传给大气，因而愈近地面的空气受热愈多，气温愈高，远离地面则气温逐渐降低。 上冷下热 地面是对流层大气的直接热源 二、大气的垂直分层 1.对流层 对流层集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽，它具有以下三个基本特征： （2）空气有强烈的对流运动 对流运动使高层和低层空气得以交换，促进热量和水分传输，对成云致雨有重要作用。 对流层的高度因纬度而异，在低纬地区为17到18千米 在高纬度地区仅为8到9千米。冬季薄，夏季厚 二、大气的垂直分层 1.对流层 对流层集中了整个大气质量的3/4和几乎全部水汽，它具有以下三个基本特征： （3）天气的复杂多变 对流层集中了75%大气质量和90%的水汽，因此伴随强烈的对流运动，产生水相变化，形成云、雨、雪等复杂的天气现象。 对流层与地表自然界和人类关系最为密切。 二、大气的垂直分层 2.平流层 （1）温度随高度增加而增加 22到27千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层，臭氧能吸收大量太阳紫外线，从而使气温升高，并大致在50公里高空形成一个暖区。 上热下冷 二、大气的垂直分层 2.平流层 （2）垂直气流显著减弱 平流层中空气以水平运动为主，空气垂直混合明显减弱，整个平流层比较平稳。 （3）水汽、尘埃含量极少 平流层天气晴朗，大气透明度好。 二、大气的垂直分层 2.平流层 平流层的大气上部热、下部冷，不易形成对流，以平流运动为主 水汽和杂质含量很少，无云雨现象，天气晴朗，能见度好 情境激趣 2012年10月14日，奥地利”坠落人“鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空。约3小时候，他上升至39km高空。随后他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为第一个自由落体速度超音速的人。他配备的特制宇航服外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中有温度调节器。 氧气稀薄，气温低 二、大气的垂直分层 3.高层大气 由于没有吸收紫外线的臭氧，高层大气自平流层顶部开始气温会下降。 随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升。在300千米的高空，温度可达1000℃以上 二、大气的垂直分层 3.高层大气 在80-120km的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，产生流星现象。 在80-500km的高空，若干电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。 二、大气的垂直分层 3.高层大气 高层大气空气密度很小，在2000-3000km的高空，高速运动的空气质点经常逸散到宇宙空间，这个高度可以看做是地球大气的上界。 逆 温 在对流层中，正常情况下气温是随着高度的增加而降低的。但是，有些时候气温会随着高度的增加而升高。一般来说，近地面的空气冷却较快时，或者有一股较暖的空气移来时，上层空气温度就会高于近地面空气，这时就出现逆温了。逆温的出现就不利于空气的上升运动，如果有污染物的话，污染物就会长期停留在原处而造成污染。 学 科 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 逆温造成局部上热下冷，大气层结构稳定，使大量烟尘水汽凝结物等聚集在它的下部，易产生大雾天气，使能见度变坏，甚至造成严重大气污染 夜间地面迅速降温，离地面愈近降温愈快，形成逆温，黎明达最强 暖空气水平移动到冷的地面上，底层空气受地面影响而迅速降温 山坡上的冷空气沿斜坡下沉到谷底积聚并把较暖的空气抬挤上升 冷暖空气相遇形成锋面，其上方为暖空气，下方为冷空气 平流雾 炊烟平流 创原家独 逆温 阻碍了空气的对流运动，妨碍烟尘、污染物和水汽凝结物的扩散，有利于雾的形成并使大气能见度变低，使大气污染更为严重 但逆温也能带来一些好处： 抑制沙尘暴发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动 逆温若出现在高空，对飞机的飞行极为有利，使飞机在飞行中不会有大的颠簸，同时也提高了能见度，使飞行更加安全 对流层 平流层 高层大气 厚 度 现 象 气温特点 直接热源 高纬8~9千米，低纬17~18千米 大气对流，天气多变 海拔越高气温越低（上冷下热） 地面 对流层 平流层 高层大气 现 象 气温特点 受热过程 人类活动 大气水平运动，天气晴朗 海拔越高气温越高 臭氧吸收阳光中的紫外线 飞机飞行 对流层 平流层 高层大气 高度分布 气压特点 现象 人类活动 平流层顶到大气上界 气压低，空气密度小 有若干电离层，能反射无线电波 对无线电通讯有重要作用 对流层 高层大气 平流层 全球气候变暖是一种和自然有关的现象，是由于温室效应不断积累，导致地气系统吸收与发射的能量不平衡，能量不断在地气系统累积，从而导致温度上升，造成全球气候变暖。 由于人们焚烧化石燃料，如石油，煤炭等，或砍伐森林并将其焚烧时会产生大量的二氧化碳，即温室气体，这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度透过性，而对地球发射出来的长波辐射具有高度吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线，导致地球温度上升，即温室效应。全球变暖会使全球降水量重新分配、冰川和冻土消融、海平面上升等，不仅危害自然生态系统的平衡，还影响人类健康甚至威胁人类的生存。 另一方面，由于陆地温室气体排放造成大陆气温升高，与海洋温差变小，进而造成了空气流动减慢，雾霾无法短时间被吹散，造成很多城市雾霾天气增多，影响人类健康。汽车限行，暂停生产等措施只有短期和局部效果，并不能从根本上改变气候变暖和雾霾污染。 某同学乘坐飞机去青海旅行，出发当天小雨。飞机起飞后，迅速爬升，经历了一段颠簸后，进入平稳状态。到达青海省会西宁（东经101°77′、北纬36°62′）时正值中午，感觉阳光比天津强烈。据此完成下面小题。 1.飞机起飞后经历颠簸的原因是( ) A.在对流层，大气水平运动剧烈 B.在平流层，天气现象复杂 C.在对流层，大气对流运动剧烈 D.在平流层，大气运动平稳 2.西宁阳光强烈主要是因为( ) A.地面反射太阳辐射强烈 B.天气晴朗，大气反射作用强 C.低纬度，太阳高度角大，太阳辐射强烈 D.高海拔，大气对太阳辐射的削弱作用弱 C D 翼装飞行是指运动员穿戴着拥有双翼的飞行服装和降落伞设备，从飞机、热气球、悬崖绝壁、高楼大厦等高处一跃而下，飞行者运用肢体动作来掌控滑翔方向，用身体进行无动力空中飞行的运动，在到达安全极限的高度，运动员将打开降落伞平稳着落。下图为张家界天门山某次翼装飞行图，据此完成下面小题。 3.从5千米高空下降的运动员，会感觉到( ) A.气压降低 B.气温升高 C.湿度增大 D.速度减慢 4.张家界天门市作为理想的翼装飞行基地，得益于其( ) A.气候 B.河流 C.地形 D.植被 B C 谢谢观看 $$