2.1 大气的组成和垂直分层（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中地理必修第一册（人教版2019）

第二章　地球上的大气 第一节　大气的组成和垂直分层 课程标准 任务目标 学科素养 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 1.了解低层大气的组成及主要成分的作用。 2．理解人类活动对大气成分的影响。 3．理解大气垂直分层的划分及各层的特征 1.综合思维：运用图表资料，说明低层大气的组成及主要成分的作用；说明大气垂直分层的划分及各层的主要特征。 2．人地协调观：了解人类活动对大气环境的影响，树立保护地球大气、保护环境的意识。 3．地理实践力：结合实例，说明大气的组成和垂直分层与生产和生活的关系 一、大气的组成 1．低层大气的组成：干洁空气、水汽和杂质。　 2．大气的成分及作用 组成成分 作用 干洁 空气 氧气 21% 人类和其他生物维持生命活动所必需的物质 氮气 78% 地球上生物体的基本元素 二氧 化碳 0.038% (变动) 绿色植物进行光合作用的基本原料，对地面有保温作用 臭氧 0.000 06% (变动) 吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用 水汽 很少，因时 因地而异 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 杂质 很少，因时 因地而异 作为凝结核，是成云致雨的必要条件，影响天气变化 3.人类活动对大气成分的影响：人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利影响。 二、大气的垂直分层 1．划分依据：大气垂直方向上的温度、运动状况和密度差异。 2．各层特征 高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系 对 流 层 因纬度而异。低纬度地区为17—18千米，高纬度地区为8—9千米 气温随高度的升高而递减 地面是对流层大气的主要的直接热源 人类生活在对流层底部，与人类关系最密切 大气的对流运动显著 上部冷、下部热 云、雨、雾、雪等天气现象发生在这一层 几乎全部的水汽、杂质集中在该层，对流运动显著，易成云致雨 平 流 层 从对流层顶部至50—55千米高空 气温随高度升高而升高 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障；气流水平运动利于航空飞行 以平流运动为主 上热下冷，大气稳定 无云雨现象，能见度好 大气中水汽和杂质含量很少 高 层 大 气 从平流层顶部到3 000千米的高空 气 温 下层下降 没有吸收紫外线的臭氧 电离层大气能反射无线电波，对无线电通信有重要作用 上层持续上升 大气吸收了更短波长的太阳紫外线 密度：很小，在2 000—3 000千米的高空与星际空间的密度相近 距地面远，受到的引力小 在80—120千米的高空，流星体会燃烧；在80—500千米的高空，有若干电离层 1．(判断)氧气是大气中含量最多、最重要的气体。(×) 2．(判断)高层大气中的电离层的存在影响人类的无线电通信。(√) 3．(判断)对流层的高度在高纬度地区最高。(×) 4．(判断)对流层的气温随着海拔高度的增加而降低。(√) 5．(单选)大气中强烈吸收太阳辐射中的紫外线，被誉为“地球生命的保护伞”的成分是(B) A．氧气　　　　　　　　　 B．臭氧 C．二氧化碳 D．水汽和固体尘埃 解析　平流层中含有臭氧层，臭氧层使地球上的生命免受过多紫外线的伤害，被称为“地球生命的保护伞”。 技法巧记 图示法记忆对流层、平流层的天气特点及成因 拓展延伸 影响对流层厚度的因素 影响对流层厚度的主要因素是地面温度，地面温度越高，对流层越厚。故对流层的厚度低纬厚，高纬薄；夏季厚，冬季薄；白天厚，夜晚薄。 误区防错 大气成分不是固定不变的 (1)从地质作用看，原始大气成分和现代大气成分不同。 (2)从当前来看，不同区域地理环境的变化，会导致大气成分的变化。 (3)现代生产、生活排放大量废气，导致有害气体增加，加剧大气环境的污染。 (4)干洁空气中各种气体所占比例在自然状态下基本不变；大气中水汽和杂质的含量却是因时因地而异。大气中的水汽含量随时间、地点和气象条件而变化。水汽主要聚集在大气的底层，一般是夏季多于冬季，低纬多于高纬。杂质也多集中于大气的底层，随地区、时间和天气条件而变化。杂质一般是陆上比海上多，城市比乡村多，早晨和夜间比午后多，冬季比夏季多。 [教材P30活动] 1．埃塞俄比亚和肯尼亚地形均以高原为主，海拔高，大气稀薄，大气中含氧量低，有利于激发运动员的运动潜力。 2．略。 3．表中所列的榆中、多巴、海埂、兴隆、呈贡等高原训练基地海拔均位于1 800—2 400米范围内。结合表2.2可知，海拔越高，与海平面的含氧量比越小，说明含氧量越低，因此在更高海拔训练会危及运动员的身体健康，反而达不到理想成绩。 [教材P31思考] 1．①平流层中水汽、杂质等极少，天气比较晴朗，光线比较好，能见度很高，便于飞机飞行；②平流层的大气上热下冷，大气不对流，以平流运动为主，飞机在其中受力比较稳定，便于飞行员操纵驾驶；③平流层距地面较高(12—50千米)，飞机绝大部分时间在其中飞行，对地面的噪声污染相对较小；④飞鸟飞行的高度一般达不到平流层，飞机在平流层中飞行安全系数高。 2．高层大气。在80—500千米的高空，有若干电离层。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，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用。无线电通信利用了高层大气中电离层的特性。 探究点1　大气成分的变化与人类活动 空气是混合物，它的成分复杂。空气的成分以氮气、氧气为主，是长期以来自然界里各种变化造成的。在原始的绿色植物出现以前，原始大气是以一氧化碳、二氧化碳、甲烷和氨为主的。在绿色植物出现以后，植物在光合作用中放出的游离氧，使原始大气里的一氧化碳转化为二氧化碳，甲烷氧化成为水蒸气和二氧化碳，氨氧化成为水蒸气和氮气。由于植物的光合作用持续进行，空气里的二氧化碳在发生光合作用的过程中被吸收了大部分，并使空气里氧气越来越多，终于形成了以氮气和氧气为主的现代空气。 1．(综合思维)现代空气成分以氮气、氧气为主的特点，与人类活动关系大吗？ 提示　没有关系。是长期以来自然界里各种变化造成的。 2．(综合思维)对原始大气成分改造影响最大的是哪一种活动？ 提示　绿色植物的光合作用。 3．(综合思维)与原始大气成分的变化相比，现代大气成分变化的表现速度和原因有什么不同？ 提示　成分变化明显有两个：二氧化碳含量增多；大气污染物增多。现代大气成分变化速度快。现代大气成分的变化，主要是人类活动导致的。 1．大气成分的变化及对人类的影响 (1)二氧化碳含量增加对人类的影响：二氧化碳含量增加会增强温室效应，使全球气候变暖，两极冰川融化，海平面上升，世界人口最集中的沿海大城市面临被淹没的危险，全球数千万人的生活将会面临生存空间危机，导致全球发生大规模的迁移和冲突。 (2)氧含量变化对人类的影响 ①适当缺氧能激发运动员的运动潜能，世界大部分国家有高原训练基地。 ②缺氧过度会危害人体健康，甚至危及生命。 (3)臭氧空洞对人类的影响：臭氧空洞会导致到达地面的紫外线增多，紫外线对生物细胞具有很强的杀伤作用，对人体会产生不利的影响，容易使人体患皮肤癌等疾病。 2．人类活动对大气成分的影响 低层大气的组成分为三部分：干洁空气、水汽和杂质，其中氮气和氧气为主要成分。随着社会的发展，人类也在改变着大气的成分，进而引发了环境问题。据此完成1—2题。 1．近些年来，“霾”天气现象出现频率越来越高，空气质量逐渐恶化。霾出现频率增加是由于人类活动改变了大气组成中的(　　) A．干洁空气成分 B．水汽比重 C．杂质含量 D．有害气体成分 2．关于大气中的水汽和固体杂质的叙述，正确的是(　　) ①水汽全部集中在对流层　②不同季节，不同地区空气的水汽含量是一样的　③杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件　④海洋上空气中的水汽含量高于陆地 A．①② B．③④ C．②③ D．②④ 答案　1．C　2. B 解析　第1题，霾的核心物质是空气中悬浮的细颗粒物，属于杂质，C项正确。第2题，据所学知识可知，受重力影响，水汽主要集中在离地面近的对流层，但并非全部，①错误；大气中的水汽含量因下垫面、大气运动、天气变化等因素则因时因地而异，②错误；空气中的固体杂质可以作为凝结核，是成云致雨的必要条件，③正确；海洋中水源丰富，因此海洋上空气中的水汽含量高于陆地，④正确。综上所述，B项正确。 地球大气又称“氮氧大气”，下表示意地球大气圈25千米以下干洁空气的主要成分。据此完成3—4题。 气体成分 体积分数/% 质量分数/% 氮气(N2) 78.09 75.52 氧气(O2) 20.95 23.15 氩气(Ar) 0.93 1.28 二氧化碳(CO2) 0.03(变动) 0.05 3.地球大气称为“氮氧大气”是因为二者(　　) A．占干洁空气成分的99% B．占大气成分的99% C．是生命活动必不可少的物质 D．在其他天体上不存在 4．目前，导致二氧化碳浓度升高的主要因素是(　　) ①植树造林　②大量燃烧化石燃料　③新能源公交车的逐渐普及　④森林、草原开垦成农田 A．①③ B．③④ C．①② D．②④ 答案　3．A　4. D 解析　第3题，氮气和氧气是大气的主要成分，占干洁空气成分的99%，故又称地球大气为“氮氧大气”，A项正确。第4题，目前，大气中的二氧化碳浓度逐渐升高，一是因为森林破坏，二是因为大量燃烧化石燃料，②④正确，D项正确。 探究点2　对流层气温变化规律 由于“逆温层”的存在，大气很稳定，对流作用减弱，空气中水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，只能滞留在近地面。张华居住在某重工业城市，他习惯于在清晨的林荫道上跑步。 (综合思维、地理实践力)根据下图说明张华选择的锻炼时间是否科学。请你帮他分析原因，并说出他在什么时候锻炼身体最适宜。 　　 提示　不科学。清晨，大气存在逆温层，大气对流运动微弱，城市空气中的水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散，近地面大气污染物质浓度较高。日出前绿色植物以呼吸作用释放CO2为主，使清晨林荫道上空气中CO2含量较高。他应该把锻炼时间改为下午。 1．一般规律 一般情况下，对流层气温随海拔升高而逐渐降低，海拔每升高100米，气温约下降0.6℃。 2．特殊规律——逆温现象 (1)逆温的含义：在一定条件下，对流层中出现的气温随高度增加而升高，或者随高度增加降温变化率小于0.6℃/100米的现象。 (2)逆温的类型 类型 发生的条件和过程 出现的地区 辐射 逆温 在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。离地面越近降温越快，离地面越远降温越慢，因而形成了自地面开始的逆温 中高纬度地区，黎明前最强 平流 逆温 当暖空气运动到冷的地面上空时，暖空气与冷地面之间不断进行热量交换，暖空气下层受冷地面影响大，气温降低较快，上层降温较慢，从而形成逆温 中纬度沿海地区 锋面 逆温 锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带，暖气团位于锋面上部，冷气团在下部，会形成逆温 冷暖气团之间的过渡带 地形 逆温 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，即地形逆温 山地、盆地和谷地 (3)逆温的影响 ①有利方面 a．逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生。 b．逆温出现在高空，有利于飞机的飞行。 c．和其他天气现象一样，逆温可当成一种气候资源加以利用。 ②不利方面 a．加剧大气污染。逆温使逆温层以下的空气垂直对流受阻，不利于空气中污染物的扩散，从而加重大气污染。 b．出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，使得能见度降低，给人们出行带来不便，甚至造成交通事故。 c．对航空造成影响。逆温现象如果出现在低空，多雾天气会给飞机起降带来不利影响。 下图是12月22日我国某地午夜时所测得的地面到空中某高度的气温垂直变化图。据此完成1—3题。 1．图中①—④段中发生逆温现象的是(　　) A．①②④ B．①②③ C．②③④ D．①③④ 2．该地可能为(　　) A．杭州 B．天津 C．广州 D．海口 3．该地冬季常出现逆温，原因主要是(　　) A．大气保温作用弱 B．沿海海陆温差大 C．受准静止锋影响 D．夜长地面散热快 答案　1．B　2.A　3. B 解析　第1题，读图可知，①②两段气温随海拔升高而升高，③段随海拔升高降温变化率小于0.6℃/100米，所以这三段有逆温现象；④段降温幅度较大，未出现逆温。故选B项。第2题，该地12月22日午夜时分地面温度为3℃。天津纬度较高，此时地面温度应远低于3℃；广州、海口位置偏南，冬季受冷空气影响小，气温较高；杭州位于30°N左右，离秦岭—淮河一线较近，此时气温应略高于0℃，故此地应为杭州，A项正确。第3题，由上题分析可知，该地大致为30°N的杭州附近，位于沿海地区。冬季，在中纬度的沿海地区，因海陆温差大，当海上暖湿空气流到大陆上时，常出现较强的平流逆温，B项正确。 下图为某地某时刻对流层气温垂直分布状况示意图。据此完成4—6题。 4．下列关于图中①②③层的叙述，正确的是(　　) A．①层海拔越高受地面影响越小，气温越低 B．②层因臭氧吸收紫外线，出现逆温现象 C．③层中有电离层可反射无线电波 D．③层空气稀薄，无云雨现象 5．对流层出现逆温时，空气中污染物不易扩散的主要原因是(　　) A．人类污染物排放量增多 B．抑制了①层空气的对流上升 C．增强了③层空气的对流上升 D．阻挡了①层空气的水平运动 6．一天当中容易出现逆温现象的时刻是(　　) A．日出前后 B．正午前后 C．午后2时左右 D．半夜时分 答案　4．A　5.B　6. A 解析　第4题，由图可知，①层随着海拔升高，受地面影响越小，气温越低，A项正确。由图示高度可知，①②③层均在对流层中，云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层。臭氧位于平流层。电离层位于高层大气。第5题，空气中污染物不易扩散与逆温有关，不是因为人类污染物排放量增多。读图可知，当逆温现象出现时，②层空气温度上热下冷，大气层结构稳定，抑制了①层空气的对流上升，空气中的污染物得不到及时扩散，B项正确。近地面污染物主要在①层，②层出现逆温对污染物扩散影响大，③层空气运动对污染物扩散影响不大。逆温阻挡了空气的对流运动，不会阻挡空气的水平运动。第6题，日出前后地面气温最低，对流作用较差，容易出现逆温，A项正确。 1．人地协调观——南极臭氧空洞的反思 【素养培优】 1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧空洞。南极洲一年中的臭氧空洞大约在9—10月前后达到最大值，约2 000万平方千米。大气臭氧层的损耗是当前世界又一个受普遍关注的大气环境问题，它同样直接关系到生物圈的安危和人类的生存。由于臭氧层中臭氧减少，照射到地面的紫外线增强，其中波长在0.24—0.33 μm的紫外线对生物细胞有很强的杀伤作用，对生物圈中的生态系统和各种生物，包括人类都会产生不利影响。 (1)简述臭氧空洞出现的原因。 (2)臭氧空洞的出现可能带来哪些危害？请提出缓解臭氧层破坏的可行措施。 提示　(1)人类的活动，特别是大量使用作为制冷剂和雾化剂的氟氯烃，是产生臭氧空洞的重要原因。人类在生产和生活中泄漏到大气中的氟氯烃经紫外线分解成氯原子，氯原子使臭氧分解。 (2)生态方面危害：农产品减产且品质下降；渔业减产；破坏森林。 对人类危害：患皮肤癌的可能性增加，还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击；若臭氧层全部遭到破坏，太阳紫外线就会杀死所有陆地生命，人类也将遭到“灭顶之灾”，地球将会成为没有任何生命的不毛之地。 可行措施：减少并逐步禁止氟氯烃等消耗臭氧物质的气体排放；积极研制新型制冷系统；各国共同行动，加强国际合作。 【热点解读】 南极的臭氧空洞促使联合国各成员国很快通过了《蒙特利尔协定书》，在全球范围内禁止使用造成臭氧层破坏的罪魁祸首氟氯烃。南极臭氧空洞在2006年达到峰值后开始逐步缩小。预计到21世纪中叶，南极臭氧空洞将恢复到1980年的水平。 2．综合思维——探究农业生产中对逆温的利用 【素养培优】 在对流层大气中，气温随海拔高度增加而升高的现象称为逆温。由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温称为辐射逆温。逆温现象在我国大陆上常年可出现，对生产、生活都会造成一定影响。 (1)高空逆温利于飞机飞行。试分析其主要原因。 (2)为提高肥效，农民对农作物叶面喷洒营养液多选择清晨逆温环境。请作出合理解释。 提示　(1)高空逆温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。 (2)清晨出现逆温现象，大气对流非常弱，空气湿度大，农民对农作物叶面喷洒营养液，营养液在叶面停留时间长，不易蒸发，有利于农作物吸收营养液。 【热点解读】 逆温和其他天气现象一样，也有有利的一面。把逆温现象看作一种气候资源而加以利用主要是在一些山坡或河谷地区。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。1月份的坡地逆温层厚达400米，逆温强度达5℃。逆温带有效地提高了谷地在冬季的温度水平，多年生果树越冬可不必埋土，冻害得以避免或减轻，而且果实硬度高，品质好；在这里发展蔬菜，可减少热能投入，提高经济效益；逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所。 从逆温资源开发利用的角度来说：逆温带的下部光热条件适中，一般以发展喜温凉的作物和蔬菜为主；逆温带的中部逆温现象强烈，冬暖夏凉，一般以发展果树和冬季蔬菜基地为主；逆温带上部降水充裕，以发展林、草和药材为宜。 学科网（北京）股份有限公司 $$