第1部分 大单元4 第11课时 大气的组成和垂直分层（Word教参）-【优化指导】2026年高考地理一轮复习高中总复习·第1轮（人教版）

第11课时　大气的组成和垂直分层 课标要求 教考要点 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。 大气成分的作用、大气垂直分层的特征及与人类活动的关系。 1.[区域认知]依据材料分析大气不同分层的特征、某区域气温的时空变化及影响因素。 2．[人地协调观]依据图文信息，分析大气的成分、大气垂直分层与人类活动的关系。 1.大气的组成 (1)大气组成成分及其主要作用 组成成分 在地理环境中的作用 干洁 空气 氮 地球上生物体的基本元素 氧 人类和其他生物维持生命活动必需的物质 二氧化碳 绿色植物进行光合作用的基本原料，可以吸收地面辐射 臭氧 能吸收太阳光中的紫外线，对生物具有保护作用 水汽 直接影响地面和大气的温度，是成云致雨的必要条件 杂质 (2)人类活动对大气的影响 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。 2．大气的垂直分层 (1)依据：大气从地面向上，根据温度、运动状况和密度的差异。 (2)各层特点及与人类活动的关系 垂直分层 气温特点 大气运动状况 与人类的关系 A对流层 随高度升高而递减 对流运动显著 最为密切，天气现象复杂多变 B平流层 随高度升高而升高 平流运动为主 适合飞机飞行 C高层大气 随高度升高先降低后升高 自下而上先对流后平流 有电离层，能反射无线电波 1．气压和氧气浓度随海拔的变化 气压和氧气浓度随着海拔的升高会逐渐降低，当人们到达高海拔区特别是海拔4 000米以上地区，容易产生高原反应。进入高海拔区时，采取循序渐进的方式，让身体有个适应过程，会降低高原反应发生的概率。 2．对流层高度的纬度差异 低纬度地区，地面受热多，对流运动旺盛，对流层高；高纬度地区，地面受热较少，对流运动较弱，对流层低；中纬度地区则适中。 3．对流层高度的季节变化 低纬度地区和高纬度地区季节变化小，中纬度地区季节变化大。 同一地区，夏季对流层高，冬季对流层低。 题源► 必修第一册P32 对流层的高度因纬度而异，在低纬度地区为17～18千米，在高纬度地区仅为8～9千米。 考向► 对流层厚度的纬度变化 (经典真题上海卷)探空气球可直接测量并实时传回30千米高空的气象数据。据此完成下题。 假设在下列各地同时释放探空气球，并以同样的速度上升，最先测得平流层数据的气球位于(　　) A.海口(20°N) B．广州(23°N) C.上海(31°N) D．哈尔滨(45°N) 答案：D 2023年5月28日，C919完成首个商业航班飞行，此次飞行从上海到北京，飞机在扬州上空开始进入巡航阶段，巡航高度为10 393米。 从飞行安全性的角度说明C919在此高度巡航飞行的理由。 答案：此巡航高度，对流运动较弱，大气较平稳；此巡航高度处，空气稀薄，对飞机飞行的阻力小，避免发生安全事故；由于高海拔处大气的气压低、温度低，对机载设备影响较大，在此巡航高度航行可保证机载设备的安全。 命题点一　大气的组成 一、利用大气的组成解析地理现象 1．二氧化碳 二氧化碳→吸收长波辐射(地面辐射)升温→同时释放热能→热量射向地面(大气逆辐射)→保温作用。 2．氧原子和臭氧 (1)高层大气中的氧原子→吸收波长较短的紫外线升温→使大气电离→形成电离层。 (2)平流层中的臭氧→吸收波长较长的紫外线升温→同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上的生物免受紫外线伤害。 3．水汽 (1)近地面水汽吸收地面热量→大气升温。 (2)水汽温度变化→吸热或放热→水的相变→云、雨、雾、雪等天气现象的发生。 4．杂质 (1)尘埃物质→吸附水汽→雾或降水。 (2)尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低。 二、人类活动影响大气成分 人类活动排放的污染物影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类造成不利影响。 大气成分的变化 原因 危害 对策 二氧化 碳增多 人类燃烧矿物燃料；砍伐森林 加剧温室效应，使全球气候变暖 改变能源消费结构，减少矿物燃料的使用量；植树造林 臭氧 减少 制冷设备大量排放氟氯碳化物等化合物，破坏臭氧层 紫外线增多，对人体健康造成危害 限制氟氯碳化物等化合物的使用，积极使用绿色制冷剂等 (经典真题浙江卷)氧化亚氮(N2O)在百年尺度内的增温效应是等量二氧化碳的近300倍。农田是氧化亚氮的第一大排放源。据此完成1～2题。 1．氧化亚氮具有增温效应，主要是因为(　　) A．大气辐射总量增加 B．大气吸收作用增强 C．地面辐射总量增加 D．地面反射作用增强 2．农田排放的氧化亚氮，主要来源于(　　) A．作物生长时的排放 B．大气中氮气的转化 C．秸秆燃烧 D．生产中氮肥的施用 1．B　2.D　解析：第1题，氧化亚氮是最主要的温室气体之一，氧化亚氮能够强烈吸收地面反射的太阳辐射，使大气吸收作用增强，并且重新发射辐射，从而具有增温效应。氧化亚氮并不能使地面辐射总量增加；也不能使地面反射作用增强。故选B。第2题，我国是农业大国，由农业产生的氧化亚氮量约占全球总排放量的1.0%～1.5%，这其中约72%来自农田排放。而农田生态系统中大部分的氧化亚氮源于土壤的排放，主要是农业生产中氮肥的大量施用造成。作物生长时的排放、大气中氮气的转化和秸秆燃烧均不是农田排放的氧化亚氮的主要来源。故选D。 大气中氧气含量对人体健康至关重要。表1为中国运动员部分训练基地的位置。表2为不同海拔的含氧量比。据此完成1～2题。 表1 地点 榆中 多巴 海埂 兴隆 呈贡 海拔/m 1 996 2 366 1 888 2 118 1 906 经度 104°02′E 101°31′E 102°41′E 117°22′E 102°48′E 纬度 35°52′N 36°40′N 25°01′N 40°36′N 24°53′N 表2 海拔/m 0 1 000 2 000 3 000 4 000 含氧量比/% 100 89 78 70 61 1.表中五个地点被选为中国运动员训练基地的主要条件是(　　) A．海拔高，空气质量好，环境优美 B．远离东部地区，集训期间受外界干扰少 C．体育基础设施比较完善 D．海拔高，含氧量比较低 2．表中不同海拔，含氧量不同，其原因是(　　) A．氧气分子量大，密度大，集中在大气层底部 B．受地球引力影响，底层大气密度大 C．氧气为植物光合作用而成，因此集中在大气底层 D．大气底层气压高，氧气在空气中的比率增大 1．D　2.B　解析：第1题，适当的缺氧环境有利于激发运动员的运动潜力。根据材料信息可推知，运动员训练基地的选择与当地大气中的含氧量有关。表1中五个地点海拔均在2 000米左右，这些训练基地的含氧量比在80%左右，有助于运动员提高体能，在比赛中取得更好成绩，D正确。空气质量好，环境优美、受外界干扰少、体育基础设施比较完善均与适当的缺氧环境无关，A、B、C错误。第2题，海拔越高，地表到地心的距离越大，使得地球对大气的引力越小，从而使得大气密度和大气压强越小，空气变得稀薄。气压会影响空气的密度和空气中的含氧量，所以空气中的含氧量与海拔关系密切，B正确。 命题点二　大气的垂直分层 1．图解大气垂直分层 2．利用大气垂直分层的特点解释地理现象 (1)对流层中的天气多变、飞机颠簸 (2)平流层为天气稳定的飞机航空空域 (3)电离层与无线电通信 (经典真题全国卷)积云为常见的一类云，其形成受下垫面影响强烈。空气在对流过程中，气流挟带来自下垫面的水汽上升，温度不断下降，至凝结温度时，水汽凝结成云。水汽开始凝结的高度即为积云的云底高度。据此完成1～3题。 1．大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布，因此积云常常呈(　　) A．连续层片状 B．鱼鳞状 C．间隔团块状 D．条带状 2．积云出现频率最高的地带是(　　) A．寒温带针叶林地带 B．温带落叶阔叶林地带 C．亚热带常绿阔叶林地带 D．热带雨林地带 3．在下垫面温度决定水汽凝结高度的区域，积云的云底高度低值多出现在(　　) A．日出前后 B．正午 C．日落前后 D．午夜 1．C　2.D　3.A　解析：第1题，大气对流过程中，温度较高、受热的地区空气膨胀上升，温度较低、冷却的地区空气收缩下沉，上升气流与下沉气流在不同的地区相间分布；气流上升，随海拔升高，气温降低，水汽渐渐冷却凝结形成积云；气流下沉，随海拔降低，气温升高，水汽难以冷却凝结，云层少。因此气流上升地区天空形成积云，而下沉地区天空无云(云量极少)，上升气流与下沉气流在不同的地区相间分布，使积云的分布被无云天空分割，分布呈间隔的团块状，没有连续分布，A错误，C正确；鱼鳞状、条带状都不是间隔分布的，B、D错误。故选C。第2题，积云由气流上升运动(对流运动)产生，而气流上升运动与下垫面气温相关，近地面气温越高，空气越容易受热膨胀上升从而使空气中的水汽冷却凝结成云，即积云出现的频率越高；寒温带针叶林地带处于高纬寒带地区，全年气温较低，上升气流弱，积云极少出现，A错误；温带落叶阔叶林地带和亚热带常绿阔叶林地带处于中低纬温带地区，夏季气温高，容易出现积云，但冬半年气温较低，积云出现频率小，B、C错误；热带雨林地带处于低纬热带地区，全年气温高，盛行上升气流，积云出现的频率高，D正确。故选D。第3题，积云云底高度为“水汽开始凝结的高度”，当水汽的凝结高度由下垫面温度决定时，则下垫面温度越低，水汽开始冷却凝结的高度越低，积云云底的高度值也就越低。一天中，通常正午太阳高度角大，获得的太阳辐射较多，下垫面温度较高；日落前后，太阳辐射减弱、消失，下垫面温度较低，从日落到半夜再到日出前后，因没有太阳辐射(或极微弱)，下垫面温度一直呈下降趋势，直到日出后太阳辐射逐渐增强，下垫面温度才开始慢慢回升。因此一天中，下垫面温度最低的时间多在日出前后，即积云的云底高度低值多出现在日出前后。故选A。 (2024·福建宁德一模)雨幡洞云是一种奇特的天气现象(下图)，薄薄的云层出现一个空洞，一缕缕“云丝”似乎从洞中心部分落下，犹如“空中水母”。专家解释，这是由于大气层中存在低于0 ℃而仍然保持液态的过冷液滴，受飞机飞行产生扰动而产生云洞。据此完成1～2题。 1．雨幡洞云位于大气垂直分层中的(　　) A．平流层 B．对流层 C．中间层 D．逸散层 2．发生雨幡洞云的云层温度较低，是由于(　　) A．距离太阳较远 B．距离地面较远 C．距离臭氧层较远 D．距离电离层较远 1．B　2.B　解析：第1题，根据材料可知，雨幡洞云是云的一种，云主要分布在水汽和尘埃较多、垂直运动明显的对流层。故选B。第2题，雨幡洞云现象发生于对流层，对流层的直接热量来源是地面辐射，雨幡洞云的云层温度较低说明距离热量来源较远，故可判断其距离地面较远，B正确；太阳不是对流层大气热量的直接热源，A错误；臭氧层分布于平流层，电离层分布于高层大气，而雨幡洞云分布于对流层，与高层大气中的电离层和平流层中的臭氧层无关，C、D错误。故选B。 为减少近地轨道的报废卫星对正常工作卫星的影响，科学家研制了离轨帆。卫星报废后，离轨帆展开(下图)，增加了卫星受到的阻力，加快了卫星减速降轨，使其在距地面数百千米的大气层中开始销毁。据此完成3～5题。 3．报废卫星对正常工作卫星造成的最大影响是(　　) A．影响其他卫星轨道安全 B．干扰无线电短波通信 C．影响其他卫星对地观测 D．遮挡其他卫星获取光照 4．加快报废卫星减速降轨的动力主要来源于离轨帆受到的(　　) A．自身动力 B．地球引力 C．太阳辐射 D．空气阻力 5．报废卫星开始销毁的大气层(　　) ①云、雨、雾、雪多发　②适合航空飞行　③极光现象多发　④存在电离层 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 3．A　4.D　5.D　解析：第3题，卫星报废后，速度减慢，轨道发生变化，可能对其他轨道卫星的安全造成威胁；强烈太阳活动会干扰无线电短波通信，报废卫星不会；由于卫星体积一般较小，因此报废卫星对其他卫星对地观测、获取光照影响较小。故选A。第4题，离轨帆张开后，受到的空气阻力加大，进一步减速降轨，D正确；卫星报废后，自身动力已经消失，A错误；与地球引力、太阳辐射关系不大，B、C错误。故选D。第5题，报废卫星离轨帆张开的高度在几百千米，属于高层大气，极光现象多发、存在电离层，③④正确。云、雨、雾、雪多发生在对流层，①错误；适合航空飞行的大气层是平流层，②错误。故选D。 阅读图文材料，完成下列要求。 永康市是浙江省金华市代管县级市，位于浙江省中部的低山丘陵地区。冻害是永康市柑橘生长的主要限制因子。若能摸清山地逆温层(对流层中出现的气温随高度增加而升高的现象)的时空分布特征和规律，充分利用“逆温效应”这一廉价的气候资源，将为柑橘安全越冬从而获得稳定产量开拓新前景，为合理布局柑橘生产提供科学依据。方岩镇独松村和象珠镇黄岗村，代表着永康市两种不同的地貌类型。下表1为独松村和黄岗村的地形数据统计表，下表2为某年冬季独松村和黄岗村逆温层分布特征差异比较表。 表1 地名 地貌类型 坡脚海拔 (m) 坡顶海拔 (m) 坡脚至坡顶相对高度(m) 独松村 峡谷陡坡 180 380 200 黄岗村 高丘缓坡 120 250 130 表2 地名 逆温层 厚度 (m) 逆温层 下限 (m) 逆温层 上限 (m) 逆温层 强度 (℃) 最强逆 温层 (m) 独松村 50～80 260 340 0.8～1.6 300～320 黄岗村 40～50 150 200 0.8～1.2 170～180 (1)分析冬季独松村和黄岗村逆温层形成的自然原因。 (2)比较独松村和黄岗村逆温层特征，并从地形角度分析原因。 (3)独松村和黄岗村都将柑橘园布局在逆温层的下部而非上部，就此作出合理解释。 答案：(1)冬季夜晚山坡降温快，山谷降温慢，同海拔相比，山坡气温偏低，山谷气温偏高，风从山坡吹向山谷，给山谷带来大量冷空气。原来较暖的空气受挤抬升，形成了下层气温低，上层气温高的逆温层。 (2)特征比较：独松村逆温层厚度大，分布海拔高、强度大；黄岗村逆温层厚度小，分布海拔低、强度小。 原因：独松村峡谷闭塞，山与谷的相对高度较大，山坡陡峻，逆温效应较强；黄岗村地势比较开阔，山与谷的相对高度较小，山坡较缓，逆温效应较弱。 (3)逆温层上部虽然气温条件较好，但因海拔较高，坡度较陡，土壤发育比较浅薄，且距离村落较远，管理不便，故而两村庄将柑橘园布局在逆温层的下部。 解析：第(1)题，由材料可知，独松村和黄岗村均位于丘陵地区的谷地中，逆温的成因可以从山谷风的角度进行分析。第(2)题，根据表格信息分析两村的逆温特征，并从地形角度分析两村特征差异产生的原因。第(3)题，两村将柑橘园布局在逆温层下部，说明考虑的并不是热量因素。逆温层上部位于山坡上部，海拔较高，坡度较陡，水土流失较强，土壤被侵蚀更严重，且远离村落，不便于管理。 1．逆温现象产生的原理 在对流层中气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，海拔大约每升高100米，气温降低约0.6 ℃，这主要是由于对流层大气的主要热源是地面，离地面越高，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。逆温层至地面的距离下限称为逆温高度，上、下限的温度差称为逆温强度。 2．逆温的类型、成因及特点 类型 成因 特点 辐射 逆温 地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快 大陆上常年均可出现，尤以冬季最强 平流 逆温 暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用 愈近地表，降温愈快 锋面 逆温 冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部 出现于锋面附近 地形 逆温 冷空气沿斜坡向低谷和盆地流动 出现于山谷或盆地 3.逆温的形成及消失过程 4．逆温的影响 (1)有利方面 ①逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生。 ②逆温出现在高空，有利于飞机的飞行。 ③和其他天气现象一样，逆温可当成一种气候资源加以利用。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，可以使多年生果树越冬免受冻害等。 (2)不利方面 ①逆温时大气结构比较稳定，容易加重大气污染。 ②对天气的影响：容易产生大雾等不利天气。 ③对交通的影响：能见度降低，地面湿滑。 (2024·山东威海一模)在某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，气象学上称之为逆温，发生逆温现象的大气层被称为逆温层。下图为蒙古地区为防止枇杷树冻害采用的直升机气流扰动措施示意图。据此完成1～2题。 1．逆温层存在时，枇杷树冻害严重的原因是(　　) A．冷空气在地表集聚 B．地表反射太阳辐射多 C．太阳辐射强度较弱 D．大气保温作用较弱 2．直升机扰流后(　　) A．冷空气快速上升 B．地面辐射增强 C．暖空气垂直下沉 D．大气逆辐射增强 1．A　2.C　解析：第1题，根据所学知识，逆温层的存在，使得冷空气在近地面集聚，从而加重了枇杷树的冻害；逆温层对地表反射太阳辐射的多少、太阳辐射强度、大气保温作用无直接影响。故选A。第2题，根据所学知识，逆温层的出现，使得暖空气在上部，通过直升机扰流，促进暖空气垂直下沉，从而提升近地面的温度，减轻冻害；直升机扰流并不会使冷空气快速上升，也不会增强地面辐射和大气逆辐射。故选C。 (2024·广东广州一模)逆温是指对流层大气中气温随高度增加而上升的现象，从地面开始的逆温称为接地逆温，从离地面一定高度处开始的逆温称为悬浮逆温。逆温厚度是指出现逆温现象上、下限的高度差。下图反映甘肃省酒泉市某年8时和20时平均逆温厚度的年内变化。据此完成3～5题。 3．逆温厚度年内变化最小的是(　　) A．8时悬浮逆温 B．8时接地逆温 C．20时悬浮逆温 D．20时接地逆温 4．8时接地逆温厚度比20时接地逆温厚度大，原因是8时(　　) A．地面温度较低 B．大气的对流较强 C．太阳辐射较弱 D．大气逆辐射较强 5．影响夏季与冬季逆温厚度差异的最重要因素是(　　) A．风速 B．降水 C．昼夜长短 D．气温日较差 3．C　4.A　5.C　解析：第3题，据图可知，8时悬浮逆温与8时接地逆温厚度年内变化均大于200米，A、B错误；20时悬浮逆温厚度年内变化小于200米，年内变化最小，C正确；20时接地逆温厚度年内变化大于200米，D错误。第4题，由于逆温是指对流层大气中气温随高度增加而上升的现象，所以逆温层下冷上热，近地面的温度低，会导致近地面大气温度低，有利于接地逆温层的形成，会导致接地逆温层较厚，因此8时地面温度较低会导致8时接地逆温厚度比20时接地逆温厚度大，A正确；逆温形成时，大气较为稳定，大气对流强会导致逆温厚度较低，B错误；8时是白天，有太阳光照，太阳辐射较强，20时是夜晚，太阳辐射较弱，C错误；大气逆辐射较强会导致地面温度较高，不利于逆温的形成，所以会导致逆温厚度降低，D错误。第5题，由于逆温是指对流层大气中气温随高度增加而上升的现象，所以逆温层下冷上热，近地面的温度低，会导致近地面大气温度低，有利于接地逆温层的形成，所以主要是由季节的温度差异造成的。夏季太阳直射北半球，北半球越往北，白昼时间长，接受太阳辐射多，温度高；冬季太阳直射南半球，北半球昼短夜长，白昼时间短，接受的太阳辐射少，温度低；与风速、降水、气温日较差关系较小。故选C。 逆温是在一定条件下出现的气温随高度上升而升高的现象。某校气象兴趣小组在10月下旬晴朗的夜晚对我国南方山区谷地进行逆温测定。下图为该小组多次观测所得的逆温时空变化平均结果。据此完成6～7题。 6．下列关于该地逆温特征的描述，正确的是(　　) A．逆温强度近地面较大，向上减小 B．逆温强度午夜达到最大，后减弱 C．逆温现象日落前出现，日出前消失 D．强逆温前半夜增速慢，后半夜降速快 7．造成逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值的主要原因是(　　) A．大气吸收地面辐射存在昼夜差异 B．大气散射反射在高度上存在差异 C．空气上下热量传递存在时间差异 D．下垫面反射率在时间上存在差异 6．A　7.C　解析：第6题，读图，根据图中曲线，虚线代表逆温层上界，实线代表强逆温层上界，判断逆温强度接近地面较大，向上减小，A正确；一天中气温最低时在日出前，所以逆温强度日出前达到最大，后减弱，B错误；逆温现象日落后出现，日出后一般逐渐消失，C错误；读图，根据曲线，强逆温前半夜增速快，后半夜降速慢，D错误。第7题，造成逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值的主要原因是地面辐射是大气的主要的直接的热源，空气上下热量传递存在时间差异，C正确；与大气吸收地面辐射存在昼夜差异，大气散射反射在高度上存在差异，下垫面反射率在时间上存在差异无关，A、B、D错误。 [课时训练11见P481] 学科网（北京）股份有限公司 $$