内容正文:
突破核心专题
专题2 依据受热原理 分析大气运动
★ ★★ ★★★
大气的垂直分层 17(1)(2) 17(3)
大气受热过程 1 2,3,4,6,18(1)(2) 5,7,18(3)(4)
热力环流 11 8,9,12,19(1) 10,13,19(2)(3)(4)
大气的水平运动——风 14,15,16
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(2024·河南郑州一模)右图为我国不同景观带多年平均能量平衡示意图。据此完成1~2题。
1.冰雪景观带单位面积接受的太阳短波辐射最少,主要原因是其( )
A.海拔高 B.反射率高
C.云量小 D.植被少
一、选择题(共16小题,每小题3分,共48分。每小题只有一个选项符合题目要求)
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解析:冰雪是由无数小冰晶组成的,这些冰晶表面非常光滑,类似于镜子。因此,当阳光照射到冰雪上时大部分光线会被直接反射,而不是被吸收或者散射,B项正确;海拔高,大气稀薄,到达地面的太阳辐射较多,A项错误;云量小,削弱作用弱,到达地面的太阳辐射较多,C项错误;植被越多,地面吸收的太阳辐射越少,反之越多,D项错误。
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(2024·河南郑州一模)右图为我国不同景观带多年平均能量平衡示意图。据此完成1~2题。
2.导致城市与农田单位面积潜热传输能量大小存在差异的主要原因是( )
A.城市地面多硬化
B.城市地面比热容小
C.农田上空云量小
D.农田附近气温高
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解析:读图可知,城市单位面积潜热传输能量比较小,农田单位面积潜热传输能量比较大。由于地面硬化,地表径流多,实际蒸发量较少,单位面积潜热传输能量较少,A项正确;城市地面比热容小不是影响单位面积潜热传输能量差异的主要原因,B项错误;从材料中无法判断农田上空云量的情况,C项错误;一般情况农田附近气温低,D项错误。
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3.影响该地观测期日均向上短波辐射变化的主要因素是( )
A.太阳辐射量
B.冰面覆盖物
C.地面辐射量
D.湖冰层厚度
(2024·湖北武汉江岸调考)我国青海省某大型湖泊,湖面海拔约3 200米。2022年2月6—24日,该地平均气温为-10.2 ℃且气温均低于0 ℃,湖泊冰面覆盖物状况及覆盖物表面的日均短波辐射变化如下图所示。据此完成3~5题。
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解析:据图可知,该地区观测期间日均向上短波辐射变化在不同覆盖物情况下略有不同,裸冰情况下向上短波辐射最少,积雪覆盖较厚时向上短波辐射较强,因此,日均向上短波辐射变化的主要影响因素是冰面覆盖物,B项正确。
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4.积雪和沙尘覆盖状态下,湖冰上界面接收到的短波辐射基本相同,是因为沙尘对太阳辐射具有( )
A.高反射性、高吸收性
B.高反射性、低吸收性
C.低反射性、低吸收性
D.低反射性、高吸收性
(2024·湖北武汉江岸调考)我国青海省某大型湖泊,湖面海拔约3 200米。2022年2月6—24日,该地平均气温为-10.2 ℃且气温均低于0 ℃,湖泊冰面覆盖物状况及覆盖物表面的日均短波辐射变化如下图所示。据此完成3~5题。
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解析:根据题干信息可知,积雪和沙尘覆盖状态下,湖冰上界面接收到的短波辐射基本相同,主要在于沙尘与积雪类似,孔隙较大,对太阳辐射具有较高的吸收作用,但沙尘反射作用较小,使得湖冰上界面吸收较多,D项正确。
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5.研究发现,湖冰温度差异主要是由于湖冰上界面入射辐射差异导致。推测积雪覆盖、沙尘覆盖、裸冰状态下该湖泊冰面温度的日变化( )
A.较小、较小、较大
B.较小、较大、较大
C.较大、较大、较小
D.较大、较小、较小
(2024·湖北武汉江岸调考)我国青海省某大型湖泊,湖面海拔约3 200米。2022年2月6—24日,该地平均气温为-10.2 ℃且气温均低于0 ℃,湖泊冰面覆盖物状况及覆盖物表面的日均短波辐射变化如下图所示。据此完成3~5题。
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解析:据题干信息可知,湖冰温度差异主要是由于湖冰上界面入射辐射差异导致,不同覆盖物的表面辐射差异略有不同,积雪覆盖向下短波辐射和向上短波辐射的差值较小,即反射太阳辐射较多,吸收较少,因此积雪覆盖表面整体温度较低,
日变化较小;而裸冰地区向下短波辐射和向上短波辐射差值较大,即吸收太阳辐射较多,反射较少,夜晚无太阳辐射,因此该地区一天中太阳辐射获得量差异较为明显,湖泊冰面温度日变化较大;沙尘覆盖向上短波辐射较少,但多被沙尘吸收,因而沙尘覆盖状态下湖泊冰面温度日变化相对较小。A项正确。
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(2024·北京延庆一模)单位时间和单位面积的地表吸收的辐射能与损失的辐射能之差,称为地面净辐射。感热通量是由地温与气温差产生的热输送量。感热通量是地气热交换量的重要参数。准确测量地表感热通量对于了解大气运动以及局地气候特征的形成机制十分重要。下图为我国某城镇感热通量和净辐射量日变化图。据此完成6~7题。
6.感热通量与净辐射量( )
A.变化趋势阴天与晴天不一致
B.白天大于夜间
C.晴天最大值出现时间一致
D.夜间净辐射量晴天高于阴天
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解析:结合图中信息可知,感热通量和净辐射量变化趋势阴天和晴天一致,在正午前后较高;白天大于夜间;晴天时最大值出现的时间并不一致;夜间净辐射量晴天低于阴天,B项正确。
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(2024·北京延庆一模)单位时间和单位面积的地表吸收的辐射能与损失的辐射能之差,称为地面净辐射。感热通量是由地温与气温差产生的热输送量。感热通量是地气热交换量的重要参数。准确测量地表感热通量对于了解大气运动以及局地气候特征的形成机制十分重要。下图为我国某城镇感热通量和净辐射量日变化图。据此完成6~7题。
7.图像表明( )
A.晴天对流比阴天旺盛
B.白天大气吸收地面辐射少
C.阴天昼夜温差比晴天更大
D.夜间大气逆辐射比白天更强
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解析:读图可知,晴天比阴天感热通量更高,因此对流活动更强,A项正确;白天感热通量较多,因此大气吸收的地面辐射较多,B项错误;阴天昼夜温差比晴天更小,C项错误;白天大气吸收地面辐射较多,因此白天大气逆辐射比夜晚要强,D项错误。
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(2024·四川成都联考)近地面大气臭氧浓度与氮氧化物、碳氢化物含量、气温以及紫外线强度呈正相关,与空气湿度呈负相关。研究发现,我国北方某城市臭氧浓度受海陆风影响显著。下图示意该市春季有无海陆风影响的两天中臭氧浓度日变化及海陆风影响当日风向和风速变化。据此完成8~10题。
8.据海陆风影响当日风向和风速变化
信息,可推测( )
A.海洋位于城市东南方向
B.海风风力较陆风风力弱
C.13时前后海风转为陆风
D.20时前后陆风转为海风
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解析:读图并结合图示信息可知,白天风从海洋吹向陆地,该地午后出现海风,根据图示风速和风向的箭头可知,13—23时为海风,海风的风向为东南风,说明海洋位于城市东南方向,A项正确,C、D两项错误;陆风出现在中午之前,海风出现在中午之后,对比风向和风力的箭头显示,海风风力较陆风强,B项错误。
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(2024·四川成都联考)近地面大气臭氧浓度与氮氧化物、碳氢化物含量、气温以及紫外线强度呈正相关,与空气湿度呈负相关。研究发现,我国北方某城市臭氧浓度受海陆风影响显著。下图示意该市春季有无海陆风影响的两天中臭氧浓度日变化及海陆风影响当日风向和风速变化。据此完成8~10题。
9.海陆风对该城市臭氧浓度影响显著
的主要原因是受( )
A.陆风影响,污染物难扩散
B.海风影响,污染物回流多
C.陆风影响,空气湿度较小
D.海风影响,气温相对偏高
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解析:据图可知,该地中午之前为陆风。当受陆风影响时,污染物含量较低,说明陆风使污染物容易扩散,A项错误;午后出现海风,将海洋上空的污染物带到城市上空,污染物回流,使污染物含量较高,臭氧浓度较大,B项正确;据材料可知,
近地面大气臭氧浓度与空气湿度呈负相关,受陆风影响时,臭氧的浓度较低,但空气湿度较大,C项错误;午后受海风影响,气温偏低,D项错误。
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(2024·四川成都联考)近地面大气臭氧浓度与氮氧化物、碳氢化物含量、气温以及紫外线强度呈正相关,与空气湿度呈负相关。研究发现,我国北方某城市臭氧浓度受海陆风影响显著。下图示意该市春季有无海陆风影响的两天中臭氧浓度日变化及海陆风影响当日风向和风速变化。据此完成8~10题。
10.与晴天比较,阴天臭氧浓度( )
①峰值时间提前 ②峰值时间滞后
③峰值更高 ④峰值更低
A.①③ B.②③
C.①④ D.②④
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解析:阴天时,由于海洋和陆地之间的温度差异减小,陆风转为海风的时间滞后,阴天臭氧浓度的峰值时间滞后,①错误,②正确;阴天时,海风比较弱,污染物回流较少,导致臭氧浓度的峰值更低,③错误,④正确。故选D项。
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(2024·广东二模)祁连山西段北坡疏勒河流域老虎沟某冰川积累区(39°25′N,96°33′E),海拔5 040 m,全年日平均风速波动较大,春夏季节,该区域有山谷风出现。研究人员利用自动气象站进行了为期一年的数据采集。图一、图二分别示意该区域四季风向、风速逐时变化。据此完成11~13题。
11.春季风向、风速较稳定的时段是北京时间( )
A.6—8时 B.10—12时
C.13—15时 D.18—20时
解析:读图可知,春季时北京时间6—8时风向、风速变化曲线较平直,较为稳定,A项正确。
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(2024·广东二模)祁连山西段北坡疏勒河流域老虎沟某冰川积累区(39°25′N,96°33′E),海拔5 040 m,全年日平均风速波动较大,春夏季节,该区域有山谷风出现。研究人员利用自动气象站进行了为期一年的数据采集。图一、图二分别示意该区域四季风向、风速逐时变化。据此完成11~13题。
12.观测发现,该沟谷冬季易发生逆温现象,其主要原因是( )
A.锋面气旋影响 B.下沉气流较强
C.热力对流强盛 D.冰川移动影响
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解析:该沟谷所处地带海拔高,冬季寒冷,地表常年有冰川积累,由图可知,该地冬季风速大、势力强,使得冷气流不断下沉集聚,气流集聚后沿地表向冰川前方运动,迫使冰缘地区较暖的空气上升,形成逆温现象,B项正确;该区域海拔较高,冬季多寒冷气流,不易产生锋面气旋,不易产生强烈的对流运动,A、C两项错误;该地为冰川积累区,冬季气候寒冷,对冰川移动具有抑制作用,且冰川移动与冬季逆温关系不大,D项错误。
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(2024·广东二模)祁连山西段北坡疏勒河流域老虎沟某冰川积累区(39°25′N,96°33′E),海拔5 040 m,全年日平均风速波动较大,春夏季节,该区域有山谷风出现。研究人员利用自动气象站进行了为期一年的数据采集。图一、图二分别示意该区域四季风向、风速逐时变化。据此完成11~13题。
13.该地夏季( )
A.谷风较强,以东北风为主
B.谷风较弱,以西北风为主
C.山风较强,以西南风为主
D.山风较弱,以东南风为主
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解析:沟谷地带一般白天吹谷风,夜间吹山风。图中是北京时间,该地地处96°33′E,日出、日落时间比北京时间晚大约1.5个小时,夏季白昼较长,当地于地方时6:00(北京时间约7:30)前日出,18:00(北京时间约19:30)后日落。结合图示信息可知,该沟谷夏季白天谷风稍强,夜间山风稍弱,B、C两项错误;夏季白天谷风风向多介于180°到270°之间,该风向角度范围对应西南风,夜间山风风向多介于140°到180°之间,该风向角度范围对应东南风,A项错误,D项正确。
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位势米,一般情况下,位势米数值越大,对应的海拔越高)。据此完成14~16题。
14.500 hPa等压面上甲处的风向是( )
A.东南风 B.东北风 C.西北风 D.西南风
(2024·湖北联考)东北冷涡是产生在东北地区的一个从近地面到6 000 m高空的气旋式涡旋,其中心附近的气温明显低于四周。东北冷涡是造成东北地区低温冷害、持续降雨、冰雹和雷雨等突发性天气现象的重要天气系统,对东北地区的天气、气候有重大影响。右图为某年5月某时刻500 hPa等压面高度分布图(单位:
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解析:在等压面高度分布图中,等压面在不同海拔的分布的高度与该高度范围内某一平面的等压线分布相近,故可将图中的等高线近似为等压线,图中甲地在北半球,西部中心为低压,受由外向内的水平气压梯度力和地转偏向力
共同作用,向右偏转90度,与等压线平行,即与甲处的等高线重合,因此为西南风,D项正确。
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15.冷涡控制区的气流运动状况是( )
①中心气流作上升运动 ②中心气流作下沉运动 ③四周气流逆时针辐合 ④四周气流顺时针辐散
A.①③ B.①④
C.②③ D.②④
解析:据材料可知,东北冷涡是一个深厚的高空气旋式涡旋,因此其中心气流作上升运动,四周气流逆时针辐合,①③正确。故选A项。
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16.此时( )
A.甲处受暖气团影响,柔风细雨
B.乙处受偏北风影响,风和日丽
C.丙处受强对流影响,狂风暴雨
D.丁处受高压脊控制,天气晴朗
解析:据图可知,乙处受偏北风影响,受干冷的冷气团控制,风和日丽,B项正确;甲处受单一暖湿气团的控制,可能带来降水,等压线密集,形成大风天气,A项错误;在冷涡控制下,大气处于下热上冷的不稳定状态,可能会出现暴雨,但丙处位于低压中心,不会出现狂风,C项错误;丁处受低压槽控制,D项错误。
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二、综合题(共3题,共52分)
17.(2024·湖南衡阳期末)阅读图文材料,完成下列要求。(18分)
地球大气的对流层是最接近地球表面的一层大气,集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。对流层由于受到地面森林、湖泊、草原、海滩、山岭等不同下垫面的影响,再加上冷热不均,出现垂直方向和水平方向上的大气流动,形成对流现象,故被称为对流层。不同区域及同一区域不同季节对流层的厚度存在着巨大的差异。右图示意北半球7月和1月对流层顶、平流层顶、中间层顶的海拔变化及大气不同分层纬度的变化。
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(1)阐述北半球对流层厚度随纬度的空间变化特点,并分析原因。(6分)
答案:赤道地区最厚,自赤道向北极地区厚度呈下降趋势。原因:受纬度因素影响,下垫面热量自赤道向北极地区递减;下垫面热量的变化,导致对流减弱,进而影响对流层的厚度。
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(2)据图说出平流层厚度最薄的地区,并分析该现象的形成原因。(6分)
答案:赤道地区。原因:对流层大气厚度受下垫面的影响,赤道地区最厚;平流层顶部气温在水平方向上差异较小,导致赤道地区平流层厚度最小。
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(3)推测我国青藏高原对流层厚度最薄的季节,并说出判断理由。(6分)
答案:冬季。理由:冬季我国整体气温偏低,青藏高原大气对流运动减弱;冬季在热力作用下,整体大气厚度变小,对流层厚度较小。
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解析:第(1)题,读图可知,以赤道为中心,左侧表示北半球7月份,右侧表示北半球1月份,对流层的厚度在图中均为赤道最厚,往北极方向递减。下垫面是对流层大气的直接热源,赤道附近纬度低,太阳辐射强,下垫面获得的热量多,对流强烈,对流层厚度大,随着纬度增加,太阳辐射逐渐减
弱,对流运动减弱,对流层厚度减小;由材料可知,地面的森林、湖泊、草原、海滩、山岭等也会影响下垫面热量,下垫面热量变化导致对流减弱,影响对流层的厚度。
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第(2)题,对流层顶至平流层顶的垂直距离为平流层厚度。读图可知,平流层顶水平方向上等温线稀疏,说明水平方向上的温差小,平流层顶的高度在水平方向上的差异小;而对流层顶在赤道地区因太阳辐射强,受下垫面的影响,对流层最厚,二者的高度差在赤道地区最小,即赤道地区平流层最薄。
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第(3)题,由材料可知,对流层厚度主要受下垫面热量的影响。冬季我国太阳高度小,下垫面获得的热量少,气温偏低,青藏高原对流运动减弱;青藏高原是世界最高的高原,空气稀薄,大气的保温作用弱,冬季获得的太阳辐射更少,气温更低,整体大气厚度变小,对流层厚度较小。
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18.(2024·清华大学中学生标准学术能力诊断性测试)阅读图文材料,完成下列要求。(18分)
山体效应是由于山体隆起对于山体本身及其周围气候所带来的影响。研究表明,山体效应导致的青藏高原不同季节、不同气压面昼夜温差的变化,甚至
也是引起林线高度在高原地区升高的主要原因之一,这与海拔、太阳辐射等因素密切相关。图一为山体效应模型图(T1、T2分别表示海拔相同的山体内部及外部的气温)。图二为青藏高原及周边区域冬、夏季白天和夜晚不同气压面的气温分布图。
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(1)运用大气削弱作用原理,解释山体效应。(4分)
答案:地面辐射是近地面大气主要的、直接的热源;山体基面地势高,空气较稀薄,大气对太阳辐射的
削弱作用较小,地面接收的太阳辐射较多,地面辐射给大气的热量也较多;而在同一纬度山体外部因地势低,大气较厚,大气对太阳辐射的削弱作用强,地面接收的太阳辐射较少,地面热量传递到与山体内部海拔相同的上空的自由大气时热量已大为减少。因此,同等海拔,山体内部的白天气温高于山体外部的上空自由大气。
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(2)与周边区域相比,概括青藏高原区域昼夜温差突出特征,并说明原因。(6分)
答案:特征:与周边区域相比,青藏高原区域昼夜温差为正值(大于0 ℃),
且差值较大。原因:青藏高原白天地表吸收太阳辐射,释放长波辐射加热近地表层大气,气温较高;夜晚因大气逆辐射弱,地表快速冷却致使近地表层大气迅速冷却,气温较低,因此青藏高原区域昼夜温差为正值,且差值较大。
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(3)描述青藏高原区域大气昼夜温差的季节性差异与海拔的关系。(4分)
答案:冬季,青藏高原区域大气昼夜温差随海拔的增加而减小;夏季,青藏高原区域大气昼夜温差随海拔的升高先增大后减小。
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(4)分析青藏高原山体效应导致高原内部林线高度高的原因。(4分)
答案:青藏高原内部的山体效
应高于外部,使高原内部各月气温
高于周边地区,满足树木生长的热量条件,林线高度较高;白天气温较高,能够增强光合作用,促进植物生长;夜间气温较低,能够减少有机质消耗;青藏高原内部大气昼夜温差大可增加有机质积累,促进林木生长,使得森林在高原内部可以分布在更高海拔。
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解析:第(1)题,读图可知,山体内部由于海拔较高,大气层较薄,对太阳辐射的削弱作用较弱,到达地面的太阳辐射更多,地面吸收的太阳辐
射更多,传递给近地面大气的热量更多。山体外部海拔低,大气层较厚,对太阳辐射的削弱作用更强,到达地面的太阳辐射较少,地面吸收的太阳辐射更少,地面热量传递到与山体内部海拔相同的上空的自由大气时热量已大为减少。因此,相同海拔的两点,山体内部的气温更高。
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第(2)题,据图示信息可知,与周边区域相比,青藏高原区域昼夜温差为正值(大于0 ℃),且差值较大。青藏高原昼夜温差大应从白天气温高和夜
晚气温低两方面回答。青藏高原海拔高,空气稀薄,白天大气对太阳辐射削弱少,白天地表吸收太阳辐射,释放长波辐射,为近地表层大气所吸收,气温较高;夜间由于空气稀薄,大气逆辐射作用弱,地表快速冷却致使近地表层大气迅速冷却,气温较低,因此青藏高原区域昼夜温差为正值,且差值较大。
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第(3)题,青藏高原区域大气昼夜温差表现为相同季节实线(白天)与虚线(夜晚)两条线之间的高度差,从图中可以看出,夏季,大气昼夜温差随海拔升高先增大后减小;冬季,大气昼夜
温差随海拔增加而减小。第(4)题,山地的林线与气温关系密切,一般气温越高,林线海拔越高。青藏高原的山体效应使得内部各月气温比周边地区高,满足树木生长的热量条件,林线高度较高;青藏高原昼夜温差大,有利于林线处树木生长和有机质积累,青藏高原海拔高,空气稀薄,大气对太阳辐射削弱少,光照充足,增强光合作用,增加有机质积累,促进植物生长;较低的夜间温度,能够减少有机质消耗,使得森林在高原内部可以分布在更高海拔。
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19.(2024·河北一模)阅读图文材料,完成下列要求。(16分)
汾河谷地位于山西省中南部,面积47 611.2 km2,为黄土高原上的次一级地形区。受地形影响,山谷风在背景风(是大尺度区域内某种原因造成的大气水平运动,如风带或者季风等)较弱时表现明显。图一为汾河流域范围示意图,图二为某日在河谷西侧气象站测得的山谷风变化曲线图。
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(1)据图描述河谷西侧该气象站山谷风风向的日变化特征。(4分)
答案:白天为谷风,即偏东风,夜晚为山风,即偏西风;日出前后,由偏西的山风转为偏东的谷风;日落前后,由偏东的谷风转为偏西的山风。
(2)分析图二中20时该气象站风力最小的原因。(4分)
答案:日落后,山坡温度下降快,冷空气收缩下沉,顺坡流向谷底,山风开始增强,此时谷风开始减弱,20时正处于谷风与山风的转换期,故风力较小。
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(3)说明该气象站谷风转山风时,谷地天气的变化过程。(4分)
答案:谷风转山风时,山顶冷空气不断向谷底沉降;山谷中的暖空气被沉降的冷空气顶托,在上升过程中温度下降,易凝结成水滴,形成降水。
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(4)与夏季相比,推测冬季时该气象站山谷风的日变化状况。(4分)
答案:冬季,北半球昼短夜长,白天谷风开始晚,结束早,持续时间短;夜晚山风开始早,结束晚,持续时间长;冬季夜晚温度较低,冷气团势力强,山风风速大于谷风风速。
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解析:第(1)题,结合图示两山走向及山谷风变化曲线可知,8—20时风从谷地吹向山地,为偏东风;20时—次日8时风从山地吹向谷地,为偏西风;8时前后,由山风转为谷风;20时前后,由谷风转为山风。第(2)题,主要从温差、风力叠加(抵消)的角度展开分析。日落后,山坡得到的太阳辐射减少,山坡气温下降快,冷空气收缩下沉,风顺山坡吹向谷底,山风开始增强;而谷地气温下降较慢,谷风较弱,20时前后,正处于谷风与山风的转换期,两个不同风向的风相互抵消,导致风力较小。
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第(3)题,读图可知,20时前后该气象站谷风转山风,此时山顶的冷空气顺山坡不断向谷底沉降;山谷中的暖空气被沉降的冷空气顶托上升,暖空气在上升过程中温度降低,水汽凝结,易形成降水。第(4)题,主要从温差的角度展开分析。与夏季相比,冬季,北半球昼短夜长,该河谷白昼时间变短,白天谷风开始时间推迟,结束时间提前,谷风持续时间变短;夜晚时间变长,夜晚山风开始时间提前,结束时间推迟,山风持续时间变长;冬季夜晚山顶温度较低,冷气团势力较强,山风风速大于谷风风速。
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