内容正文:
第11讲 大气受热过程
课标要求
依标看考
依考定教
运用示意图等,说明大气受热过程原理,并解释相关现象。
(2024·安徽卷·T9~11)运用4种辐射通量数据统计图(下图),说明大气受热过程原理,并解释其与天气变化间的联系。
①运用图示,说明大气受热过程原理。
②结合具体地理现象,分析大气受热过程原理的实践运用。
———[真题探源·扣教材]———
(2024·浙江1月卷)南美洲赤道附近的钦博拉索峰海拔6 310米。1802年该峰植被分布上限是4 600米,2012年上升到5 185米。研究表明植被上限上升段的土壤温度有所升高。据此完成下题。
从受热过程看,引起植被分布上限上升段土壤温度升高的主要原因是( )
A.地面辐射减少 B.大气辐射减少
C.太阳辐射增加 D.地面吸收增加
D 解析:由大气受热过程的相关知识可知,土壤(地面)因吸收太阳辐射而升温。1802年至2012年,该山地植被分布上限上升585米,说明该山地气温升高,植被分布上限上升段地表积雪退缩。由于地面裸露,地面吸收的太阳辐射增加,因此土壤温度上升,D正确。
(1)探源教材:必修第一册教材P48
地球表面吸收太阳辐射增温的同时,也向外辐射能量。
(2)教考连线
【教】运用教材“地面辐射”形成原理⇨【考】解释钦博拉索峰植被上限上升段土壤温度升高现象。
———[情境命题·挖教材]———
阅读教材必修第一册P46“探索:某地沥青路面、草地和近地面空气的温度对比”,挖掘教材情境,完成下面问题。
1.与近地面气温相比,草地的温度( )
①总体较高 ②总体较低 ③日较差小
④日较差大
A.①② B.③④
C.①④ D.②③
2.沥青路面和草地的温度具有差异,主要影响因素是( )
A.太阳辐射 B.比热容
C.日照时长 D.天气状况
3.三条温度变化曲线的一致性,说明近地面大气( )
A.直接热源是地面 B.对地面有保温作用
C.昼夜温度变化小 D.对太阳有削弱作用
1.C 2.B 3.A 解析:第1题,读图可知,与近地面气温相比,草地的温度总体较高,且气温曲线的起伏略大,温度的日较差更大,①④正确,故选C。第2题,与草地相比,沥青路面温度较高,温差较大,主要原因在于沥青路面比热容低,升温快,降温快,B正确。同一地区,太阳辐射、日照时长以及天气状况等相同。故选B。第3题,三条温度变化曲线具有一致性,表明沥青路面和草地温度升高,地面辐射增强,近地面大气大量吸收地面辐射,气温升高,说明近地面大气直接热源是地面,A 正确。这种一致性的变化难以直接反映近地面大气对地面有保温作用,也不能反映近地面大气对太阳辐射的削弱作用,B、D错误。近地面大气昼夜温度变化小,但沥青路面和草地的昼夜温差变化较大,温差变化角度没有很好体现三条温度变化曲线的一致性,C错误。故选A。
1.大气对太阳辐射的削弱作用
削弱方式
参与的物质
作用特点
A反射
大气中的云层和较大颗粒的尘埃
云层愈厚,云量愈多,反射作用愈强(无选择性)
B散射
大气中的空气分子、尘粒、云滴等
蓝光、紫光最容易被空气分子散射(有选择性);颗粒较大的尘埃可散射可见光所有波段(无选择性)
C吸收
对流层大气中的水汽和二氧化碳等
水汽和二氧化碳等吸收红外线
平流层大气中的臭氧
臭氧吸收紫外线(有选择性)
2.大气对地面的保温作用
(1)物体辐射规律:物体温度愈高,辐射中最强部分的波长愈短;物体温度愈低,辐射中最强部分的波长愈长。
(2)在下图中填出三种辐射的名称。
答案:
(3)读上图,完成下列内容。
辐射名称
辐射类型
辐射方向
作用
太阳辐射
短波辐射
射向地面
地面的直接热源
地面辐射
长波辐射
射向大气和宇宙空间
对流层大气主要的直接热源
大气逆辐射
射向地面
对地面起到保温作用
考向(一) 三类辐射及其影响分析
(2024·安徽卷)下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,该地面观测站所示经纬度为我国新疆地区,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,A、C错误;大气逆辐射是大气通过吸收地面辐射增温后辐射的,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,B正确,C错误。第(2)题,图示期间,第1天出现大气逆辐射,因此有云层出现,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,从图中可以看出,四天中太阳辐射大于0的时间每一天均明显超过一半,说明此时该地昼长夜短,为北半球夏半年。因此最可能为6月1日前后。故选B。
1.到达地面的太阳辐射的相关分析思路
2.地面辐射的相关分析思路
3.大气逆辐射的相关分析思路
(2024·江苏徐州模拟)塔克拉玛干沙漠南缘属典型的温带荒漠性气候,年降水量约45毫米,蒸发量约2 612毫米,全年沙尘天气频发。下图为该区域四季太阳辐射平均日变化示意图。据此完成(1)~(3)题。
(1)影响该地太阳辐射日变化的主要因素是( )
A.太阳高度 B.昼夜长短
C.云量多少 D.大气环流
(2)据图推测该地太阳辐射日变化受沙尘天气影响最为显著的季节是( )
A.春季 B.夏季 C.秋季 D.冬季
(3)下列各图示意该地有显著降水天气的是( )
A.① B.② C.③ D.④
(1)A (2)B (3)C 解析:第(1)题,由图可知,该地四季的太阳辐射都呈现单峰状,正午时太阳辐射最强,太阳高度是主要影响因素,A正确;日变化表现为白天有、夜间无,正午时最强,说明与昼夜长短变化关系不大,B错误;该地晴天多,全年降水少,云量少,C错误;大气环流对太阳辐射影响较小,D错误,故选A。第(2)题,由图可知,夏季午后的太阳辐射最低,说明此段时间对流强烈,风沙活跃,受沙尘天气影响较大,沙尘对太阳辐射的削弱作用最强,B正确;春季、秋季太阳辐射量最大,受影响小,A、C错误;冬季的太阳辐射量总体小,主要与太阳高度有关,D错误,故选B。第(3)题,图①②④白天的地面辐射远大于大气逆辐射,说明太阳辐射强,地面吸收热量多,地面辐射强,降水可能性小,A、B、D错误;图③的15时前,地面辐射和大气逆辐射基本持平,说明此段时间内可能出现降水,白天太阳辐射较弱,C正确。故选C。
考向(二) 运用大气受热原理解释地理现象
(2024·广东卷)有效辐射为下垫面向上长波辐射与大气逆辐射的差值。下图表示2003~2012年云南省西双版纳热带季雨林林冠层向上长波辐射(L↑)及其上大气逆辐射(L↓)的月平均变化。据此完成(1)~(2)题。
(1)与7~9月相比,2~4月西双版纳热带季雨林林冠层之上的大气逆辐射值较低,主要是因为2~4月期间( )
A.降水较多
B.云雾较少
C.地表植被覆盖度较低
D.正午太阳高度角较大
(2)根据有效辐射变化可知,一年中该地热带季雨林的林冠层( )
A.表面的温度保持恒定
B.热量主要来自大气层
C.各月都是其上表层大气的冷源
D.夏季对大气加热效果小于冬季
(1)B (2)D 解析:第(1)题,云南省西双版纳热带季雨林植被带对应热带季风气候,7~9月降水量远大于2~4月,2~4月由于降水较少,云雾日数少,天气以晴朗为主,故此林冠层之上的大气逆辐射较弱,B正确,A错误;热带季雨林的植被覆盖度没有明显的季节变化,C错误;2~4月相比于7~9月,西双版纳离太阳直射点更远,对应的正午太阳高度角较小,D错误。第(2)题,受太阳辐射的季节变化影响,当地热带季雨林林冠层表面温度也会出现季节变化,夏季高于冬季,A错误;林冠向上的长波辐射在不同时间尺度上总是高于大气逆辐射,因此林冠层有效辐射在不同时间尺度上均是正值,这表明热带季雨林林冠层始终是大气的一个热源,是林冠层向大气提供热源,B、C错误;据图示信息可知,林冠层的长波辐射与大气逆辐射差值在夏季较冬季小,说明林冠层有效辐射夏季小于冬季,林冠层对大气的加热效果夏季小于冬季,D正确。
1.运用大气受热原理解释自然现象
(1)气温的高低
角度
因素
具体表现
到达地面的
太阳辐射的多少
纬度
纬度低,太阳高度大,气温高
地势
海拔高,大气稀薄,光照强,白天气温高
到达地面的
太阳辐射的多少
天气状况
晴朗的白天光照强,气温高
日照时间
夏季白昼长,气温高
大气对地面辐射的吸收能力
大气密度
海拔高,空气稀薄,保温效果差,气温低
大气成分
大气中水汽、二氧化碳含量多,吸收的地面辐射多,气温高
(2)影响气温变化(日变化、年变化)的因素
(3)地面温度的高低
主要看地面吸收太阳辐射的多少,主要考虑因素见下表:
因素
具体表现
反射率
反射率大(冰雪>裸地>草地>林地>湿地、水域),吸热少
比热容
比热容大,升温慢,白天气温低(水域>砂石)
2.大气受热原理在农业生产中的应用分析
(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(1)~(3)题。
(1)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
(2)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
(3)观测期最可能是( )
A.6月 B.8月
C.10月 D.12月
(1)B (2)C (3)C 解析:第(1)题,据图示信息可知,在0~8时沙垄低点比沙垄高点气温低,在8~17时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(2)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强于沙垄低点,因此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(3)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。
[课时作业(十一)见P451]
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