2.2 大气受热过程和大气运动 课件 2024-2025学年高一上学期 地理 人教版（2019）必修一

第二节 大气受热过程和大气运动 第二章 地球上的大气 一 大气的受热过程 阅读教材34-35页，完成优化设计22页自主预习和23页探究一问题引领，并思考下列问题： 1、什么是地面辐射、大气辐射和大气逆辐射? 为什么它们是长波辐射而太阳辐射是短波辐射？ 2、近地面大气的根本热源？ 3、近地面大气主要的、直接的热源？ 4、太阳辐射的能量如何传递到大气？ 5、思考：太阳辐射最强、地表和近地面大气温度最高分别为几点？ 6、大气的保温作用的过程描述 1．从时空综合的角度认识大气运动的规律，从要素综合的角度分析近地面风和高空风 的受力情况。（综合思维） 2．观察生活中的热力环流现象，尝试设计小实验来验证。（地理实践力） 3．通过温室效应、城市热岛等地理现象认识人类对地理环境的作用。（人地协调观） 1 一 大气的受热过程 50% 7% 43% 太阳辐射的能量主要集中在可见光区 1.太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源 物体的温度越高，它辐射的能量最强的部分波长越短 太阳表面温度 约5500°C 太阳辐射 短波辐射 太阳表面温度约5500°C 地球固体表面平均温度约22°C 近地面大气平均温度约22°C 太阳辐射 地面辐射 大气辐射 短波辐射 长波辐射 长波辐射 太阳短波辐射 反射 大气吸收19％ 散射 地面吸收47％ 地面 大气上界 34％ 选择性吸收 无选择反射 选择性散射 0 紫外线 紫外线 红外线 一 大气的受热过程 2.大气对太阳辐射的削弱作用 作用 形式 参与作用的大气成分 被削弱的光线 作用特点 吸收 反射 散射 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 云层、尘埃 各种波长同样被反射 无选择性 空气分子、微小尘埃 较大颗粒的尘埃等 有选择性可见光中 波长较短的蓝紫光 无选择性各种 波长的太阳辐射 阴天的天空 呈灰白色 晴朗的天空 呈蔚蓝色 云层越厚 反射能力越强 一 大气的受热过程 利用大气对太阳辐射的削弱作用原理，解释现象： (1)“蓝蓝的天上白云飘”，为什么晴空呈蓝色，云为白色； （2）交通信号“红灯停”的科学依据。； （3）阴天的白天气温通常比较低； （4）日出前的黎明，日落后的黄昏，天空为什么是亮的； 太阳光中的蓝紫光波长较短，容易被空气分子散射，所以天空呈现蓝色；白云是因为水汽对太阳辐射具有反射作用。 红色光的波长较长，不易被散射，穿透力强。即使是雨雾天也能很远地看见以确保交通安全。 因为阴天云层厚，对太阳辐射的反射作用较强，到达地面的太阳辐射少，所以气温低。 散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天空仍很明亮。 （5）大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡 朝霞和晚霞往往呈红色； 早晚阳光斜射，穿过路程长，短波各色光皆被散射，剩下红光投射地面，阳光红似火，地平线附近的天空呈红色霞光。 为什么青藏高原太阳辐射量大，紫外线强？ 高原地区，空气稀薄，大气层对紫外线的吸收少，所以射向地面的紫外线就多 4 太阳短波辐射 反射 散射 地面 大气上界 地面长波辐射 大气吸收(CO2、H2O) 75％-95％ 大气吸收 19％ 地面吸收47％ 34％ 太阳暖大地 大地暖大气 一 大气的受热过程 太阳辐射加热地面，使地面增温； 地面辐射加热大气，使大气增温 大气对太阳辐射的吸收具有选择性,水汽和二氧化碳吸收一部分红外线,臭氧吸收一部分紫外线,对可见光不吸收,而太阳辐射的能量主要集中在可见光部分,可见光能透过大气到达地面,所以,大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的. 5 说一说大气对地面的保温原理？ 大气上界 “大气还大地” “大地暖大气” ⑧ ⑦ 75%-95% 水汽 二氧化碳 ①对流层中的水汽、二氧化碳等，吸收长波辐射的能力很强。地面的长波辐射极少部分穿过大气，绝大部分被吸收。 ②大气辐射大部分向下射向地面，称为大气逆辐射。大气逆辐射把热量传给地面，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。 二、大气对地面的保温作用 ①解释温室气体大量排放对全球变暖的影响 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，全球变暖 → 烟雾防冻：新疆哈密地区冬天最低气温常降至零下，正处发芽期的葡萄、枣树和棉花受霜冻影响。当地农民正采用点火造烟的方法抗霜冻。其主要原因是？ 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。 ②在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？ 晚秋和寒冬晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，夜晚地面气温很低，容易出现霜冻 应对措施 保温作用应用的基本原理就是增加对地面长波辐射的吸收，从而增强大气逆辐射，给地面进行保温 二、大气对地面的保温作用 ①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。 ②深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。 ③华北地区早春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，不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。 7 案例分析 白天，由于没有大气对太阳辐射的削弱作用，升温快，气温很高。 夜间由于没有大气的保温作用，月球表面温度骤降，气温很低 月球表面，白天在太阳直射的地方，温度可达 1270C，夜晚则降到-1830C。为什么月球表面昼夜温差比地球大得多？请用大气的受热过程解释。 新疆地处内陆，气候干旱，晴天多，云量少。白天大气的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高，出现“午穿纱”的现象； 晚上大气的保温作用弱，地面损失热量多，至清晨近地面气温达到最低，故有“早穿皮袄”的现象。 学以致用 请运用大气的热力作用原理解释“早穿皮袄午穿纱，围者火炉吃西瓜”现象 ⑤ ⑥ 太阳辐射(短波)、地面辐射和大气逆辐射和大气辐射(长波) ①太阳暖大地→②大地暖大气→③大气还大地 ①主要直接热源（地面长波辐射）②根本热源（太阳辐射） ①大气对太阳辐射的削弱作用 ②大气对地面的保温作用 四种辐射： 三个过程： 两个热源： 两种作用： 大气受热过程—小结 太阳辐射 地面辐射 地面辐射 大气逆辐射 大气对太阳辐射的削弱作用 大气对地面的保温作用 大气辐射 二、热力环流 阅读课本36-38页，说明热力环流的形成过程，并完成思考和活动题 1.气压：单位面积上向上延伸到大气上界的空气柱的重量。单位：百帕（hpa） 规律： 同一垂直方向上，海拔越高，气压越低 A B PB PA 大气上界 1.掌握热力环流的形成过程、2.从空间尺度认识热力环流的类型以及3.热力环流不同运动形式产生的地理影响。 气压：指单位面积上空气柱的质量 热力环流是大气运动最简单的形式，由于地面的冷热不均而形成的空气环流。由于纬度、下垫面等的差异，形成不同空间尺度的环流模式。热力环流的运动形式主要包括水平运动和垂直运动，对天气、气候的形成及变化以及气压变化影响较大。水平运动形成风，其受多个力的作用而形成，对地理环境影响深刻。 大气环流是大尺度的大气运动。从热力环流到三圈环流再到季风环流以及气压带风带的季节性移动，认识大气运动的运动规律及分布规律。 本讲主要考察学生对热力环流和大气水平运动的掌握。能够运用热力环流的原理过程分析局部大气运动及其影响。本知识点既有基础知识的考察，也有对考生综合能力提升的要求。尤其是高考考察中侧重等压线与天气系统融合进行考察局部的大气运动。 纵观近五年各地区的高考命题内容和趋向，热力环流与大气的水平运动是考察的重点。热力环流的考察主要考察它的形式并进行原理过程的引申。大气的水平运动单独考察较少，常见于与等压线相结合，融入到天气系统中进行综合判断与分析。 地面 海 拔 1000hpa 800hpa 600hpa 当地表性质均一，受热均匀时等压面与地面 2.等压线：同一高度上气压相等的点组成的线； 等压面：空间中气压相等的点组成的面。 平行 二、热力环流 阅读课本36-38页，说明热力环流的形成过程，并完成思考和活动题 12 用箭头标出墨水流动方向，思考其流动的原因。 近地面 高空 1100hpa 1060hpa 1020hpa 冷却 冷却 受热 高压 低压 低压 低压 高压 高压 A B C 1.热力环流的形成过程分析 二、热力环流 注意： 气温与气压 近地面：热低压，冷高压 高　空：热高压，冷低压 气温与气流 热：上升　冷：下沉 气压与气流 水平方向：高气压→低气压 受热不均 是热力环流形成的根本原因。 14 ①在同一地点不同海拔高度上，海拔越高，气压越低。 ②近地面，气温越高气压越低；气温越低气压越高。 ③同一水平面上，高压区等压面都向高空凸起，低压区等压面都向低空凹陷，即“凸高凹低” ④同一垂直方向上，近地面和高空的气压区类型相反，即近地面为高压，高空则为低压。 860hpa 980hpa 1100hpa 地面 受热 冷却 冷却 低压 高压 低压 低压 高压 高压 二、热力环流复习归纳 （1）A地受热，空气__________，近地面空气的密度_____，形成______；B处空气聚积，密度_____，形成________。 （2）E、F地冷却，空气________，近地面空气密度_______，形成_______，C、D处空气密度_______，形成_______。 膨胀上升 减小 低压 增大 高压 收缩下沉 增大 高压 减小 低压 A E F B C D 2.不同空间尺度下的热力环流形式 二、热力环流 实例（1）城市热岛 气流上升 市 区 由郊区流向市区 由郊区流向市区 郊 区 郊 区 热 影响与应用：一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。 由于市区居民生活、工业和交通工具释放大量的人为热量，导致市区气温高于郊区，形成“城市热岛”，引起空气在市区上升，在郊区下沉，近地面风由郊区吹向市区，在市区与郊区之间形成热力环流。（白天黑夜一样，无昼夜变化） 16 2.不同空间尺度下的热力环流形式 二、热力环流 陆 地 海 洋 白天：陆地增温快，海洋增温慢 夜晚：陆地降温快，海洋降温慢 陆 地 海 洋 T高：低压 T低：高压 高压 低压 实例（2）海陆风 海边：白天吹海风，夜晚吹陆风 白天来自海洋的风比较凉爽湿润，对海滨地区能够起到降温的作用；夏季气温低,空气较湿润,是避暑的好地方。 17 山顶 山谷 山顶 山谷 山风 热 冷 ① ② ③ ④ 夜晚，山坡比同高度的山谷降温快，气流下沉，气压高，冷空气沿山坡下滑，形成山风 2.不同空间尺度下的热力环流形式 二、热力环流 实例（3）山谷风 白天，山坡比同高度的山谷增温快，气流上升，气压低，暖空气沿山坡爬升，形成谷风 （1）谷地空气上升降温，水汽凝结成云致雨。例：巴山夜雨涨秋池 （2）地形逆温：冷而重的空气沿山坡下沉到谷底，使谷底气温较高的暖空气被抬升到上空阻碍空气垂直运动，易加重大气污染 优化设计26页 典型例题 影响与应用：①夜间谷地气流上升易产生降水 ②山谷(小盆地)常因夜间冷的山风吹向谷底(盆地)，使谷底(小盆地)内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。所以，山谷(小盆地)地区不宜布局产生污染的工业。 18 (1)形成风的原因是什么？ A B 冷 热 低压 高压 低压 高压 地面冷 热不均 大气的 垂直运动 同一水平面 气压差异 大气的 水平运动 根本原因 直接原因 水平气压梯度力 1.气压梯度和气压梯度力 三、大气的水平运动-风 1030 1020 1010 （hPa） （2）气压梯度： 单位距离间的气压差。 1010hpa 1008 1006 1004 A B C D 1.气压梯度和气压梯度力 三、大气的水平运动-风 （3）根据教材p39,结合图2.14、2.15、2.16，比较风的三种作用力的方向，以及各作用力对风向、风速的影响。 作用力 力的方向 对风向的影响 对风速的影响 水平气压梯度力 地转偏向力 摩擦力 对风向的影响 若没有其他外力的作用，风向应与水平 气压梯度力的方向一致，即：风向垂直于等压线，指向低压 对风速的影响 形成风的直接原因，是最基本的力 水平气压梯度力越大，风速（风力）越大 力的方向 ①水平气压梯度力 垂直于等压线，由高压指向低压 等压线越密集，气压梯度越大，风速越大； 反之越小。 促使大气由高气压区流向低气压区的力。 21 ②地转偏向力 始终垂直于风向 对风向的影响 ①使风向逐渐偏离水平气压梯度力的方向 对风速的影响 只改变风向，不改变风速 力的方向 北半球：向右偏转 南半球：向左偏转 ②在不受摩擦力作用的情况下，风向最终与等压线平行 北半球高空 高空的风 由于地球自转，在地球上作水平运动的物体，其运动方向会发生偏转 名词链接：地转偏向力（科里奥利效应） 在北半球向右偏转 在南半球向左偏转 在赤道上没有偏转 原运动方向 偏转的方向 ③摩擦力 在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力 的共同作用下，风向与等压线斜交 与地表粗糙度、地势起伏状况有关 对风向的影响 对风速的影响 力的方向 与风向相反 北半球近地面 近地面风 海上的风力往往比陆地上大 高空的风力往往比近地面大 总结：风的受力状况与风向(以北半球为例) 类型 受力 最终风向 图示 理想 状态 高空 中的风 近地 面的风 只受水平气压梯度力 垂直于等压线，指向低压 水平气压梯度力和地转偏向力 与等压线平行 水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力 与等压线斜交 检测·整合 读下图，完成下列内容。 （1）图中A、B、C分别代表的力及对风的影响： A. ，影响风向和风速；B. ，影响风向和风速；C. ，影响风向。 水平气压梯度力 摩擦力 地转偏向力 （2）甲、乙、丙三条等压线气压大小关系是 ，判断理由是 。 （3）图示地区位于 （南或北）半球，判断理由是 ；是 （高空或近地面）风，判断理由是 。 甲＞乙＞丙 水平气压梯度力由高压指向低压 北 风向向右偏转 近地面 风向与等压线存在一定夹角 26 1、确定高压、低压（高→低） 2、确定南、北半球（南偏左北偏右） 3、确定高空、近地面（有无摩擦力） 1、画出水平气压梯度力（虚线） 2、画出风向（实线） 1010 1000 990 例：北半球近地面 单位：hPa 2.画风向 三、大气的水平运动-风 “左右手法则”南左北右 水平气压梯度力 风向 风向 南半球 北半球 1008 1006 1004 1002 气压/hPa 水平气压梯度力 伸出右(左)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是气流偏转方向，即风向。 28 活动：根据等压线确定风向和风速 1.比较甲、乙两地的气压梯度大小，并说明理由。 2.比较甲、乙两地风速的大小，并说明理由。 3.在图上画出甲、乙两地的风向。 甲>乙，‌因为甲地的等压线密集，乙地的等压线稀疏。 甲>乙，‌因为与乙地比较甲地的水平气压梯度大，水平气压梯度力大，风速大。 西北风 偏东风 风的表示和判定 材料分析：清代黄叔璥在《台海使槎录》中，记述了台湾海峡两岸的风向差异：“内地（福建）之风，早西晚（傍晚）东，惟台地（台湾）早东风，午西风……四时皆然。” (1)“内地之风，早西晚东”,福建早晨吹西风傍晚吹东风的原因是什么? 福建和台湾海峡之间由于海陆热力性质差异，早晨福建气温较低，形成高气压，台湾海峡气温相对较高，形成低气压，风由福建吹向台湾海峡，为西风。傍晚则相反。 (2)“台地早东风,午西风”,台湾早晨吹东风中午吹西风的原因是什么? 台湾和台湾海峡之间由于海陆热力性质差异，早晨台湾气温较低，形成高气压，台湾海峡气温相对较高，形成低气压，风由台湾吹向台湾海峡，为东风。中午则相反。 (3)为什么台湾海峡两岸风向的日变化相反呢? 由于台湾海续位于福建和台湾之间，在福建与台湾海峡、台湾海峡与台湾之间形成了两个不同的热力环流，导致台湾海峡两岸风向日变化相反。 $$