内容正文:
第12课时 大气受热过程
课标要求
教考要点
学科素养
运用示意图等,说明大气受热过程,并解释相关现象。
大气对太阳辐射的削弱作用、大气对地面的保温作用。
1.[区域认知]依据材料分析某区域气温的时空变化及影响因素。
2.[综合思维]运用大气受热原理分析相关自然现象。
3.[人地协调观]依据图文信息,分析大气受热过程与人类活动的关系。
一、大气的受热过程
1.两个来源
(1)地球大气最重要的能量来源:太阳辐射。
(2)近地面大气主要的、直接的热源:地面长波辐射。
2.两个过程
名称
具体过程
结果
地面增
温过程
大部分A太阳辐射能够透过大气到达地球表面
使地面增温
大气增
温过程
地面增温后又以B地面长波辐射的形式向近地面大气传递热量
使大气增温
二、大气对地面的保温作用
1.大气长波辐射
对流层中的水汽、二氧化碳等强烈吸收地面长波辐射而增温,产生大气长波辐射。
2.大气逆辐射:大气辐射中向下射向地面的部分。
3.保温作用:大气逆辐射把热量传给地面,补偿地面辐射损失的热量。
“阳伞效应”原理
大气中的颗粒物将部分太阳辐射反射回宇宙空间,削弱了到达地面的太阳辐射;同时大气中的颗粒物之一——烟尘作为凝结核,加速了水汽的凝结,使云、雾增多。类似于遮阳伞,故称“阳伞效应”。
题源► 必修第一册P35
大气逆辐射把热量传给地面,这就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。天空有云,特别是浓密的低云时,大气逆辐射更强。
考向► 大气保温作用产生的自然现象
(经典真题上海卷)“霜重见晴天”说的是清晨地表覆盖白霜,往往预示白天天气晴好。据此完成下题。
白霜的形成原因主要是( )
A.地面吸收热量多,空气水汽含量高
B.地面辐射较弱,地表温度下降慢
C.大气吸收热量多,大气保温作用强
D.大气逆辐射弱,地面损失热量多
答案:D
命题点一 大气对太阳辐射的削弱作用
1.影响大气削弱作用的因素
(1)太阳高度角(纬度位置、时间,如下图):
太阳辐射经过大气的路程越短,被大气削弱得越少,到达地面的太阳辐射越多;反之则少。
(2)大气成分(大气透明度):大气中水汽、二氧化碳、臭氧和尘埃颗粒等物质的含量。
(3)天气状况:晴朗的天气、多云的天气。
(4)海拔:地形变化会影响大气密度和尘埃含量。
2.大气削弱作用原理的应用→分析某地区太阳能的多少
(1)高海拔地区(如青藏高原地区)
(2)内陆地区(如我国西北地区)
(3)湿润内陆盆地(如四川盆地)
(2022·浙江卷)大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。下图为我国某城市大气散射辐射日变化图。据此完成1~2题。
1.有关该城市大气散射辐射强弱的叙述,正确的是( )
①夏季大于冬季 ②郊区大于城区 ③冬季大于夏季 ④城区大于郊区
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
2.下列现象与大气散射作用密切相关的是( )
①晴天天空多呈蔚蓝色 ②朝霞和晚霞往往呈红色 ③深秋晴天夜里多霜冻 ④雪后天晴阳光特别耀眼
A.①② B.①④ C.②③ D.③④
1.B 2.A 解析:第1题,根据题意可知大气散射辐射的强弱与太阳高度、大气透明度有关。太阳高度角增大时,到达近地面的太阳辐射增强,大气散射辐射也相应增强;相反,太阳高度角减小时,大气散射辐射也减弱。大气透明度较低时,参与散射作用的质点增多,大气散射辐射增强;反之,则减弱。云也影响大气散射辐射,阴天的大气散射辐射值比晴天大得多。夏季太阳高度角大于冬季,因此夏季大气散射辐射作用强于冬季;城区空气中尘埃物质多,大气散射辐射作用强于郊区。故选B。第2题,晴天天空多呈蔚蓝色,朝霞和晚霞往往呈红色,均属于散射现象的表现,①②正确。深秋晴天夜里多霜冻与大气逆辐射有关,雪后天晴阳光特别耀眼与大气反射作用有关,③④错误。故选A。
(2024·甘肃白银模拟)气象研究专家通过1961~2009年云贵高原太阳辐射观测站观测资料,将逐月太阳总辐射量累加得出当地太阳辐射季总量。下表示意1961~2009年云贵高原6个太阳辐射观测站不同季节太阳总辐射量(单位:MJ/m2)。据此完成1~2题。
站名
春季
夏季
秋季
冬季
昆明
1 714
1 340
1 123
1 249
丽江
1 853
1 570
1 376
1 409
腾冲
1 576
1 246
1 342
1 354
景洪
1 631
1 440
1 326
1 234
蒙自
1 684
1 470
1 248
1 229
贵阳
1 047
1 307
839
517
全部站点平均
1 584
1 396
1 209
1 165
1.下列研究城市中,与北半球大部分地区四季太阳辐射的特征最符合的是( )
A.昆明 B.腾冲
C.蒙自 D.贵阳
2.研究发现,云贵高原大多数地区3~5月的太阳辐射量远大于6~8月,其主要影响因素是( )
A.太阳高度 B.天气
C.地形地势 D.昼长
1.D 2.B 解析:第1题,北半球大部分地区一年四季中,夏季太阳辐射量最多,春秋季次之,冬季最少。由材料可知,整体来说,云贵高原季平均太阳辐射量春季最多,夏季次之,景洪、蒙自、贵阳三个观测站季太阳辐射量秋季>冬季,而昆明、丽江、腾冲三个观测站季太阳辐射量冬季>秋季。只有贵阳站的季太阳辐射量夏季>春季>秋季>冬季,大致符合北半球大部分地区太阳辐射的季节分布规律。故选D。第2题,整体来说,云贵高原季平均太阳辐射量春季最多,夏季比春季少。这与季风影响有关,云贵高原春季晴天多、湿度小,夏季云雨天气多,湿度大,大气削弱显著,B正确。3~5月和6~8月都是北半球的春夏季节,太阳直射点都在北半球,这两个时间段的正午太阳高度角差距不大,A错误。云贵高原整体地形地势没有变化,对太阳辐射的影响是稳定的,C错误。3~5月和6~8月相比,6~8月昼长较长,理论上太阳辐射量应该更多,D错误。
命题点二 大气的保温作用原理
1.图解大气的受热过程
2.影响大气保温作用的因素
(1)天气状况:天气晴朗,云量少,空气能见度高,大气对太阳辐射的削弱量少,到达地面的太阳辐射多,地面辐射强;反之,阴天多,则到达地面的太阳辐射量少。
(2)下垫面因素:下垫面表面光滑则反射率高,地面辐射量少,吸收少;地面粗糙,则反射率低,吸收量多。(深色、潮湿、粗糙的地表反射率低)
(3)纬度位置:纬度越低,太阳高度角越大,穿过大气路径短,太阳辐射被大气削弱少,到达地面辐射量多;反之,纬度高,到达地面辐射量少。
(4)海拔高度:海拔高,空气稀薄,对太阳辐射削弱少,到达地面的太阳辐射多;反之,海拔低,则到达地面的太阳辐射量少。
3.大气保温作用原理的应用
(1)解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
(2)分析农业实践中的一些现象
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。
(3)大气受热过程原理的综合应用——昼夜温差大小的分析
分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理,主要从地势高低、天气状况、下垫面性质等方面分析。
①地势高低:地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
②天气状况:晴朗的天气条件下,白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
③下垫面性质:下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小,如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
考向一 大气的保温作用过程
(2024·安徽卷)如图为我国某地面观测站(47°06′N,87°58′E)(海拔561米)某月1日前后连续4天太阳辐射、地面反射太阳辐射、地面长波辐射和大气逆辐射的通量逐小时观测结果。据此完成1~3题。
1.图中甲、乙、丙三条曲线依次表示( )
A.地面长波辐射、地面反射太阳辐射、大气逆辐射
B.地面长波辐射、大气逆辐射、地面反射太阳辐射
C.大气逆辐射、地面反射太阳辐射、地面长波辐射
D.大气逆辐射、地面长波辐射、地面反射太阳辐射
2.观测期间该地( )
①第1天晴朗无云
②第2天地面吸收的太阳辐射量最大
③第3天比第4天大气透明度低
④可能经历了降水过程
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
3.该时段可能为( )
A.4月1日前后 B.6月1日前后
C.10月1日前后 D.11月1日前后
1.B 2.D 3.B 解析:第1题,结合所学知识,阅读图文材料可知,该地面观测站所示经纬度显示为我国新疆地区,图中显示太阳辐射在四天中白天出现,夜晚几乎为0,而地面反射太阳辐射需要太阳辐射,夜晚也不会出现,因此图中丙为地面反射太阳辐射;大气逆辐射是大气通过吸收地面辐射增温后辐射的,地面长波辐射≈大气逆辐射+射向宇宙空间的地面辐射,推测大气逆辐射小于地面长波辐射,从图中可以看出,甲大于乙,因此甲为地面长波辐射,乙为大气逆辐射。故选B。第2题,结合所学知识,阅读图文材料和上题结论可知,图示期间,第1天大气逆辐射较强,且太阳辐射出现两个峰值,说明有云层遮挡阳光,所以不是晴朗无云,①错误;第2天是四天中太阳辐射最弱的一天,因此地面吸收的太阳辐射量小,②错误;第3天太阳辐射小于第4天,说明第3天云层较厚,大气削弱作用强,大气透明度低,而第4天太阳辐射强烈,说明云层薄,大气透明度高,③正确;四天中,第2、3两天太阳辐射弱,说明大气削弱作用强,云层较厚,可能为阴雨天气,因此可能经历降水过程,④正确。故选D。第3题,该区域为我国新疆地区,降水集中在5~6月,主要是5月气温回升快,冰雪融化,蒸发量大,阴雨天气较多,因此可能出现在6月1日前后,B正确;4月气温尚未回升,阴雨天气可能性较小,A错误;冬半年新疆地区气温低,且太阳辐射弱,C、D错误。故选B。
考向二 大气保温作用的应用
(经典真题浙江卷)秀珍菇生产需避光遮阳。浙江某地在秀珍菇生产大棚上搭建光伏发电系统,实现了棚内种菇、棚顶发电,形成了“农业+新能源”生态高效生产方式。据此完成4~5题。
4.该生产方式会使棚内( )
A.太阳辐射减弱 B.地面辐射增加
C.大气吸收增加 D.地面反射增加
5.与原秀珍菇生产方式相比,该生产方式的优势有( )
①增加经济效益 ②增加土壤肥力 ③减少土壤污染 ④提高土地利用率
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
4.A 5.C 解析:第4题,大棚顶部搭建光伏发电系统(有光伏板),会使到达棚内的太阳辐射进一步减弱,从而使棚内的地面辐射、大气吸收、地面反射等也随之减弱。故选A。第5题,与原秀珍菇生产方式相比,该生产方式在几乎同样的土地面积上既种植了秀珍菇,还实现了光伏发电,增加了经济效益,提高了土地利用率,①④正确。对土壤肥力和污染没有影响,②③错误。故选C。
(2024·江苏泰州一模)下图为南疆沙漠腹地夏季晴天与沙尘日的地表温度与气温日变化示意图。据此完成1~3题。
1.图中表示晴天地表温度变化的曲线是( )
A.① B.② C.③ D.④
2.据图信息可知( )
A.地温高于气温
B.地气温差夜晚小于白天
C.沙尘日地温变化幅度小于晴天气温变化幅度
D.地气温差沙尘日大于晴天
3.沙尘日的最低气温高于晴天,是因为沙尘日大气( )
A.大气逆辐射作用强
B.白天时吸收太阳辐射作用强
C.反射作用强
D.透明度差,地面辐射强
1.A 2.B 3.A 解析:第1题,结合所学知识,大气的受热过程为太阳暖大地,大地暖大气,大气还大地。因此地面温度的变化幅度较气温大(即地面白天接受太阳辐射,温度高;夜晚辐射冷却,温度低)。晴天时,大气削弱作用和保温作用均弱,昼夜温差大;沙尘日昼夜温差较小。由图可知,①的日温差最大,其代表晴天的地表温度;②的整体温度较高,且日温差较大,因此其代表沙尘日的地表温度;③的温度变化幅度最小,其应该代表沙尘日的气温;④的温度变化较③大,其代表的应该是晴天的气温日变化。故选A。第2题,结合上题可知,①为晴天的地表温度,②是沙尘日的地表温度,③是沙尘日的气温,④是晴天的气温。结合图中信息,地温在夜晚时低于气温,A错误;地气温差夜晚小于白天,B正确;沙尘日地温变化幅度大于晴天气温变化幅度,C错误;地气温差沙尘日小于晴天,D错误。故选B。第3题,结合所学知识,沙尘日空气中的杂质沙尘较多,其对太阳辐射的削弱作用(吸收、反射、散射)较强,同时保温作用在晚上更明显,大气逆辐射作用强,因此沙尘日的最低气温高于晴天,A正确;白天时吸收太阳辐射作用强,主要影响白天最高气温,B错误;反射作用强和透明度差对于最低气温影响较小,C、D错误。故选A。
(2025·河南高考综合改革适应性演练)塔克拉玛干沙漠腹地沙垄广泛发育。下图表示观测期高大沙垄高点和低点的气温日变化,沙垄高点和低点相对高差49米。据此完成4~6题。
4.与沙垄高点相比,沙垄低点( )
A.全天气温均较低 B.日平均气温较低
C.气温日较差较小 D.夜晚降温较慢
5.观测期间( )
A.6时,因高差较大,沙垄高点和低点温差大
B.上午,因太阳辐射逐渐增强,沙垄低点增温加快
C.15时,因地面辐射较强,沙垄区气温高
D.夜晚,因大气逆辐射强,沙垄高点气温较高
6.观测期最可能是( )
A.6月 B.8月 C.10月 D.12月
4.B 5.C 6.C 解析:第4题,据图示信息可知,在0~8时之间沙垄低点比沙垄高点气温低,在8~17时左右沙垄低点比沙垄高点气温略高,在17~24时沙垄低点比沙垄高点气温低,A错误;沙垄低点与沙垄高点一天中的最高气温相近,但沙垄低点一天中的最低气温远低于沙垄高点,说明沙垄低点的日平均气温较低,且气温日较差较大,B正确,C错误;夜间气温曲线沙垄低点的下降幅度更大,说明沙垄低点的夜间降温较快,D错误。故选B。第5题,沙垄高点和低点相对高差49米,一般来说对流层每上升1 000米气温下降6℃,而仅49米的高差不可能使得6时沙垄高点与低点温差近9℃,A错误;上午沙垄低点增温较快的原因并不是太阳辐射增强,因为沙垄高点接受的太阳辐射要强于沙垄低点,主要原因是日出后沙垄低点接受更多的地面辐射,导致增温较快,B错误;地面辐射最强时一般是在14时左右,而大气热量的主要来源是地面辐射,据图示信息可知沙垄整体都在14~15时达到最高,所以推断15时是因地面辐射较强,沙垄区气温高,C正确;沙垄所在的塔克拉玛干沙漠腹地气候极其干旱,天气以晴朗为主,夜间的大气逆辐射弱,D错误。故选C。第6题,塔克拉玛干沙漠腹地气候干旱,降水极少,天气以晴朗为主,太阳辐射充足,沙漠比热容小,所以夏季增温幅度极大,在6~8月气温很高,不可能一天中最高气温不到20℃,排除A、B;塔克拉玛干沙漠属于典型的温带大陆性气候,冬季寒冷,冬季12月时一天中的气温多在0℃以下,排除D;10月秋季时当地气温由夏季转冷,日平均气温下降,气温既不可能是夏季的炎热,也不可能是冬季的寒冷,符合观测期的气温特征,C正确。故选C。
1.等温线图的判读方法
等温线特征
判读内容
数值大小
及变化
可判断区域所在半球:向北递减——北半球,向南递减——南半球。可判断不同区域温差大小
延伸方向
与纬线平行(受太阳辐射影响);与海岸线平行(受海陆位置影响);与等高线平行(受地形、地势影响)
疏密程度
判断温差大小:密大疏小;冬季密,夏季疏;温带密,热带疏;陆地密,海洋疏;平原、高原内部疏,山地和高原边缘密;寒暖流交汇处等温线密集,锋面天气系统中锋线附近等温线密集
弯曲状况
向高纬凸:夏季的陆地、冬季的海洋、暖流流经地、地势低处;向低纬凸:冬季的陆地、夏季的海洋、寒流流经地、地势高处。凸高则低,凸低则高——等温线向高值方向凸,气温低;反之,气温高
局部闭合
等温线
表示局部区域内气温出现特殊值,如山峰(低温)、盆地(高温)、城市(热岛效应),判读原则:大于大的、小于小的
2.等温线图判读的应用
(1)判断南、北半球位置
①南半球:自北向南等温线的数值逐渐减小或自南向北等温线的数值逐渐增大。
②北半球:自北向南等温线的数值逐渐增大或自南向北等温线的数值逐渐减小。
(2)判断陆地、海洋位置
①冬季:陆地上的等温线向低纬弯曲(表示冬季的陆地比同纬度的海洋气温低),海洋上的等温线向高纬弯曲(表示冬季的海洋比同纬度的陆地气温高)。
②夏季:陆地上的等温线向高纬弯曲(表示夏季的陆地比同纬度的海洋气温高),海洋上的等温线向低纬弯曲(表示夏季的海洋比同纬度的陆地气温低)。
(3)判断月份(1月或7月)
判断月份时,要注意南、北半球冬、夏季节的差异性。
①1月:北半球陆地上的等温线向南凸出,海洋上的等温线向北凸出;南半球陆地上的等温线向南凸出,海洋上的等温线向北凸出。(如图甲所示)
②7月:北半球陆地上的等温线向北凸出,海洋上的等温线向南凸出;南半球陆地上的等温线向北凸出,海洋上的等温线向南凸出。(如图乙所示)
(4)判断地势的高低起伏状况
①地势高:在非闭合等温线图上,地势高处等温线的数值要比同纬度的其他地区低。
②地势低:在非闭合等温线图上,地势低处等温线的数值要比同纬度的其他地区高。
(5)判断地形名称
①山地:在闭合等温线图上,越向中心处,等温线的数值越小。
②盆地:在闭合等温线图上,越向中心处,等温线的数值越大。
(6)判读等温线的疏密情况,比较温差的大小
一般情况下,等温线分布密集的地区温差较大,反之温差较小。从世界和我国等温线分布图上可以得出等温线的分布与温差大小的时空变化规律。
①冬密夏疏:冬季等温线分布比较密集,夏季等温线分布比较稀疏,这是因为冬季各地温差较大,夏季较小。
②温带密,热带疏:温带地区等温线分布比较密集,热带地区等温线分布比较稀疏,这是因为温带地区的气温差异大于终年高温的热带地区。
③陆密海疏:陆地上的等温线比较密集,海洋上的等温线比较稀疏,这是因为陆地表面形态较为复杂,海洋表面性质较为均一。
(2024·山西太原一模)下图为世界某大洲局部地区某月等温线分布示意图。据此完成1~2题。
1.图中M地气温最有可能是( )
A.15 ℃ B.18 ℃ C.22 ℃ D.26 ℃
2.导致甲、乙两地气温差异的主导因素是( )
A.地形 B.纬度位置
C.大气环流 D.海陆热力差异
1.B 2.D 解析:第1题,由图中信息可判定M地外围等值线未标数值的气温有两种可能性:25 ℃和20 ℃(该等温线与25 ℃和20 ℃相邻),但因为南美洲的西海岸是安第斯山,海拔越高,气温越低,M地应形成低温区,因此M地外围等值线应为20 ℃,根据等值线的“大于大值,小于小值”规律可推知M地气温应大于15 ℃而小于20 ℃,在此温度范围内的四个选项中只有18 ℃符合。故选B。第2题,读图,甲地气温在25 ℃~30 ℃,乙地气温在15 ℃~20 ℃,甲地的气温更高。图中25℃等温线在陆地上向南凸出,应为南半球夏季(根据口诀:“一陆南”:一月份在陆地上等温线向南凸出),甲地更靠近内陆,升温更快,乙地靠近海洋,受海洋的调节作用明显,升温较慢,所以导致两地气温差异的主导因素是海陆热力性质差异,D正确;两地均位于拉普拉塔平原,地形差异不大,A错误;两地纬度相当,B错误,此季节两地大气环流形式相同,C错误。故选D。
(2024·陕西安康期末)读我国某地某月等温线图,完成3~4题。
3.图中M地最有可能的气温及主要影响因素为( )
A.27 ℃、纬度位置 B.23 ℃、大气环流
C.25 ℃、地形地势 D.29 ℃、海陆位置
4.图中三条28 ℃等温线将图示地区划分为甲、乙、丙、丁四个区域,其中温度相对较高的区域是( )
A.甲、丙 B.丙、丁
C.甲、乙 D.乙、丁
3.C 4.A 解析:第3题,根据图中的河流分布看,M地是许多河流的源头地区,说明这里的地势高,属于山地地区。M地气温小于26 ℃,是因为海拔高于周围地区;M地的纬度位置、大气环流和海陆位置与周围地区相比,没有明显的不同。故选C。第4题,从图中气温数值分析,此季节为夏季,因海陆热力性质差异,海洋上夏季气温低于陆地,所以丁区域温度低于28 ℃;从河流的流向分析,乙地海拔高,乙地气温在26~28 ℃;而甲地的海拔低,其位于东南季风的背风坡,其温度高于28 ℃;丙地受海洋的影响比丁地小,其温度高于28 ℃。所以温度相对较高的区域是甲、丙两地。故选A。
[课时训练12见P484]
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