2.2 大气的组成与垂直分层 课件 2024-2025学年高一上学期 中图版（2019）地理 必修一

2.2大气的 组成和垂直分层 一、课程标准 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。 二、学习目标 1.运用图表等资料，说明大气的组成成分及其主要作用； 2.结合图表资料分析人类活动对大气环境带来的影响； 3.归纳大气垂直分层的特点，并举例说明其对生产生活的影响； 4.结合示意图说明辐射逆温现象产生的原理； 学习目标 1 大气的组成成分 2 大气的垂直分层 3 逆温原理及影响 目录 飞行的梦想 4 1 大气的组成 Part one 5 阅读教材P39-42，完成下列问题。 自主学习 1、低层大气的组成？ 2、干洁空气的组成？ 3、大气的成分是稳定不变的吗？ 哪些成分分别会有什么样的变化？造成变化的原因是什么？会带来什么影响？ 1.大气的组成成分 包围地球的空气称为大气。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要条件。大气是多种气体的混合物。低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。 低层大气 干洁空气 水汽、杂质 = + 思考：干洁空气中最主要的气体分别是什么？含量较少的气体有哪些？ 氮气、氧气等 一、大气的组成 干洁大气---氮气（N2） 氮气是大气中含量最多的气体，占总体积的78%。 氮元素是生物体组成部分，地球上生物体的基本元素. 氮气还有工业原料、防腐防氧化的填充剂等用途。 干洁大气---氧气（O2） 大气中含量仅次于氮气的气体，占空气总体积的21%。 人类和众多其他生物维持生命活动所必需的物质,在航空航天、动物呼吸、燃烧和一切氧化过程（包括有机物腐烂）都消耗氧气 干洁大气---二氧化碳（CO2） 很少（0.038%左右），主要来自火山喷发、动植物的呼吸以及人类活动。 绿色植物进行光合作用的基本原料。 重要的温室气体，吸收地面辐射的能力强，对地面具有保温作用。 臭氧层 距离地面22-27千米是臭氧浓度最高的区域，称为臭氧层。 臭氧能吸收太阳辐射中的紫外线，减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用。 在低层大气中，臭氧浓度增高会对人体的健康造成不利的影响。 臭氧层的保护 大气中臭氧浓度随高度的变化 新课讲解 干洁大气---臭氧（O3）极少 是地球生命的“保护伞” 水汽——影响天气变化的重要因素 大气中的水汽含量随着时间和地点的不同而变化。 表现为云、雨、雪、雾、露、霜等不同的天气现象。 降水形成的条件： 充足的水汽； 冷却降温的过程； 固体杂质（凝结核）。 思考：成云致雨的必要条件有哪些？ 水汽含量随空间的变化 在水平方向上 海洋上空高于陆地上空 湿润地区上空高于干旱地区上空 在垂直方向上 一般 自地面向高空逐渐减少 新课讲授 39004 39004 大气中杂质的含量，随时间、地点、天气条件而变化，通常，在近地面大气中，陆地多于海上，城市多于农村，冬季多于夏季。 北京CBD雾霾和蓝天对比图 沙尘暴现象 固体杂质——成云致雨的必要条件 根据课本知识和生活经验，将大气主要成分与其作用连线。 氮气 氧气 二氧化碳 臭氧 水汽 杂质 维持生命活动的必要物质 植物光合作用的原料，对地面有保温作用 生物体的基本成分 成云致雨的必要条件 吸收太阳紫外线 凝结核，成云致雨的必要条件 小 结 1 大气成分 主要作用 干洁 空气 N2 地球生物体的基本成分 O2 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质 CO2 绿色植物光合作用的原料；调节地表温度（温室气体） O3 能吸收太阳紫外线，使大气增温，保护地球生物 固体杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件 水汽 成云致雨的必要条件，影响地面和大气温度 大气的成分和含量是一成不变的吗？ 人类不合理的活动， 正在改变着大气的成分和含量…… 图2.4 二氧化碳体积分数的变化 环境问题1：大气中二氧化碳含量变化与人类活动 在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年时间，二氧化碳体积分数增加40%多（图2.4）二氧化碳体积分数的增加，基本上都来自化石燃料的燃烧和土地利用的变化（主要是毁林）。化石燃料的燃烧，会释放二氧化碳；森林面积的缩小，会减少森林对二氧化碳的吸收量。 1.读图2.4，描述1740年到2000年，二氧化碳体积分数变化特点？ ①.二氧化碳体积分数持续升高； ②.1960年至2011年，二氧化碳体积分数增长速度最快。 环境问题1：人类活动对大气中二氧化碳含量变化的影响 CO2含量变化 缓慢增长 加速增长 飞速增长 2.是什么原因导致了这种变化呢？ 3.会造成什么影响？ 4.主要应对措施有哪些？ 化石燃料燃烧 土地利用变化（毁林） 二氧化碳含量增加 全球变暖→冰川融化→海平面上升 节能减排 植树造林 全球合作 环境问题2：人类过多地使用氯氟碳类化学物质导致臭氧层被破坏 臭氧层的破坏会使过量的紫外辐射到达地面，造成健康危害; 使平流层温度发生变化，导致地球气候异常，影响植物生长、生态的平衡等后果。 南极上空臭氧空洞 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。 发展工业、燃烧化石燃料、汽车尾气排放等都会造成大气污染 环境问题3.大气污染--雾霾 1.导致土壤酸化，影响植物正常发育，诱发植物病虫害，使农作物大幅度减产 2.腐蚀非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖），出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而损坏建筑物。建筑材料变脏，变黑，影响城市市容质量和城市景观, 被人们称之为 “黑壳”效应。 3.危害人体健康，使儿童免疫功能下降，慢性咽炎、支气管哮喘发病率增加，同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加。 环境问题4：化石燃料燃烧使二氧化硫排放增加，导致酸雨 大气的 垂直分层 Vertical stratification of the atmosphere 1.大气分层依据是什么呢？ 2.大气自下而上可以分为哪几层？ 23 温度（℃） 高度 （km） 20 0 140 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 高 层 大 气 大气的垂直分层 温度、运动状况和密度 对流层 平流层 中间层 电离层(热层) 逸散层 24 特点：气温随高度的增加而递减 整个大气质量3/4和几乎全部的水汽、杂质，都集中在这一层。 气流上升过程中气温降低，水汽凝结，易成云致雨。云雾雨雪都发生在对流层。 （1）大气分层——对流层 二、大气的垂直分层 对流层厚度： 低纬度:17~18km 中纬度:10~12km 高纬度:仅为8~9km 随季节变化：夏季厚、冬季薄 随纬度变化 不同纬度大气对流层厚度 思考：同地区不同的季节对流层高度为什么会发生变化？ 二.大气的垂直分层 （1）大气分层——对流层 思考：同地区不同的季节对流层高度为什么会发生变化？ 对流层厚度： 低纬度:17~18km 中纬度:10~12km 高纬度:仅为8~9km 随季节变化：夏季厚、冬季薄 不同纬度大气对流层厚度 随纬度变化 二.大气的垂直分层 太阳加热 热力 抬升 凝结高度 对流 对流 冷空气 冷空气 暖空气 暖空气 地球表面的加热产生气流热力抬升而把热量和水汽向上输送 上升冷空气冷却并达到凝结高度后形成云。上升的暖空气和下沉的冷空气形成对流环流。 地表气温差异导致对流强度不同，对流强度不同对流层厚度也不同 （1）大气分层——对流层 地表气流差异导致对流强度不同 二.大气的垂直分层 特点： 气温随着高度的增加而上升 平流层上部热下部冷，不易对流，大气以水平运动为主（平流） 高度：对流层顶到50~55km高度 （2）大气分层——平流层 思考：平流层上热下冷的原因是什么？ 平流层的臭氧（集中在15—35千米气层中）吸收大量紫外线使得大气增温。 二.大气的垂直分层 （2）大气分层——平流层 思考：平流层为什么适合航空飞行？ 该层中水汽、杂质含量稀少，天气现象少见。平流层大气稳定、天气晴朗，有利于航空飞行。 二.大气的垂直分层 （3）大气分层——高层大气 特点：气温随高度先下降后上升 高层大气的气压很低，空气密度很小； 在60~500千米的高空，有若干电离层。在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，大气分子被分解为离子，大气处于高度电离状态。 高度：平流层顶部至2000-3000千米的高空（大气上界） 与人类的关系:电离层能够反射无线电波，对远距离无线电通信具有重要影响。 分层 高度范围 主要特点 特点成因 与人类的关系 对 流 层 低纬：17～18千米 中纬：10～12千米 高纬：8～9千米 气温随高度的增加而降低(每升高100米，气温降低0.6℃) 地面是对流层大气的直接热源（后面详细了解） 人类生活在对流层底部，与人类关系最密切 空气对流运动显著 该层上部冷，下部热 天气现象复杂多变 几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层，对流运动易成云致雨 平 流 层 从对流层顶至50～55千米 气温随高度增加而增加 该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线 人类生存环境的天然屏障，利于高空飞行 以水平运动为主 该层大气上热下冷，大气稳定 天气晴朗 水汽、杂质少，气流平稳 高层 大气 从平流层顶到3 000千米的高空 大气密度极小 距地面远，受到引力小 电离层能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用；人造卫星、宇宙火箭、极光、流星 根据刚才所学，填写下表中空缺的内容。 小结2 高度范围 气温垂直变化 空气运动 与人类关系 特点 原因 特点 原因 对流层 平流层 高层大气 平均12千米，因纬度而不同 对流层顶部至50-55千米高空 平流层以上的大气 气温随海拔升高而递减 气温随高度升高而升高。 先下降，后升高 热量来自地面 有臭氧吸收大量太阳紫外线，使大气增温。 低处缺臭氧吸收紫外线，气温下降；高处吸收更短波长紫外线，温度持续上升。 对流运动显著 平流运动为主 上部冷、下部热 上部热、下部冷 集中大气圈质量的3/4和几乎全部水汽、杂质，污染物多集中在这一层。多云、雨、雾、雪等天气现象。与人类关系最为密切。 有臭氧层使地球上的生命免受过多紫外线的伤害。水汽和杂质含量很少，无云雨现象，能见度好，适合航空飞行。 有电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用 流星现象 拓展：逆温原理及影响 逆温现象——对流层有时可能出现温度随高度上升而增高现象，称为气温逆温，简称逆温。 出现逆温的大气有一定的厚度，这层大气称为逆温层。 对流层大气的热量主要直接来自地面。在对流层，海拔每上升100米，气温下降约0.6℃，称为气温垂直递减率，为0.6℃／100米。 温度℃ 高度m 正常现象 温度℃ 高度m 逆温现象 辐射逆温原理 日落后：地面逐渐冷却，贴近地面的大气层也随之降温 离地面愈近，降温愈多 离地面愈远，降温愈少 日出前后：随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，日出前后达到最强 自地面开始的逆温 日出后：太阳辐射逐渐增强，地面很快增温 逆温便逐渐自下而上消失 离地面愈近，升温愈多 离地面愈远，升温愈少 拓展：逆温原理及影响 日落逐渐出现 加厚 日出前后最厚 地面升温 日出后， 开始消失 白天 正午 辐射逆温——温度垂直变化示意图 思考：辐射逆温为什么容易出现在晴朗少云，无风或微风的夜晚？ 晴朗无云、无风或微风的夜晚地面冷却速度较快，容易出现辐射逆温现象 拓展：逆温原理及影响 成雾 大气污染 影响航空 早晨多雾的天气大多与逆温有密切关系，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 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及时扩散，从而危害人体健康 逆温多出现在低空，多雾天气给飞机起降带来不便；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，飞行中不会有较大颠簸 拓展：逆温原理及影响 拓展：逆温原理及影响 有利影响： 阻碍了空气对流，可以抑制沙尘暴的发生 高空逆温利于飞机的飞行 谷地逆温，谷地冷空气堆积不利于作物果树生长，山坡温度较高利于作物果树生产。 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 课堂小结 大气的组成和垂直分层 大气的组成成分 大气的垂直分层 低层大气=干洁空气+水汽+杂质 干洁空气：氮气、氧气、臭氧、二氧化碳 对流层：下热上冷 大气垂直运动-对流运动 平流层：下冷上热 大气水平运动-平流运动 地球保护伞——臭氧层 适合航空飞行 高层大气：电离层 逆温原理及影响 辐射逆温原理 影响：雾霾 大气的环境变化 二氧化碳含量增加、臭氧层破坏 1.大气的组成物质及作用是（ ） A.氮气和臭氧吸收太阳紫外线 B.二氧化碳只吸收太阳辐射 C.水汽和固体尘埃可成云致雨 D.氧气和氮气供植物呼吸 C 2.飞机在万米高空飞行，高度保持不变，由南极飞往赤道，途中穿过的大气层是（ ） A.始终在对流层 B.始终在平流层 C.从对流层进入平流层 D.从平流层进入对流层 D 当堂检测 39004 39004 大气各成分的含量并不是一成不变的。人类活动会改变大气的成分和含量。据此完成下列题。 3.大气中二氧化碳含量与日俱增的原因主要是（ ） ①臭氧的大量减少                    ②变暖越来越严重 ③大量使用煤炭、石油 ④森林大肆破坏 A. ①② B. ①③ C. ①④ D. ③④ 4.下列各地中，对流层厚度最大的是（ ） A、上海 B、莫斯科 C、新加坡 D、北京 D C 当堂检测 39004 39004 臭氧层是大气层中臭氧浓度较高的区域，主要位于距离地面约20～30千米的高空，它能有效吸收紫外线，保护人类健康。下图为“大气垂直分层示意图”。读图，完成下列小题。 5. 臭氧层主要分布在大气垂直分层中的（ ） A. 对流层 B. 平流层 C. 中间层 D. 热层 6. 对流层的主要特点是（ ） A. 位于地球大气的最外层 B. 极光现象出现在该层 C. 天气现象复杂多变 D. 空气以水平运动为主 B C 当堂检测 39004 39004 $$