内容正文:
第三章 大气圈与大气变化
第1讲 大气分层和受热过程
基础知识必备
01
目
录
课堂要点诠释
02
基础知识必备
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蛋白质
生命活动
紫外线
成云致雨
凝结核
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对流
降低
对流
平流
升高
水平
最密切
臭氧
航空
电离
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紫外线
二氧化碳
选择
性
可见光
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太阳辐射
红外
长波
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大气
水气
二氧化碳
地面长波辐射
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长波
补偿
保温
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日出
1
7
小
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考点呈现
知识线索
1.大气成分的作用及各层的特点。
2.大气的受热过程原理及影响。
3.大气的削弱作用与保温作用。
←←→→
一、大气圈的组成与结构
1.低层大气的组成
成分
作用
干洁空气
氮
地球生物体内__________的重要组成部分
氧
人类和动物维持____________必需的物质
二氧化碳
光合作用的原料,可以调节地表温度
臭氧
能够吸收太阳辐射中的________,保护地球上的生命
水汽
____________的必要条件,提高人类生活的舒适度
固体杂质
反射太阳辐射、降低地面温度;作为__________,促进云雨的形成
2.大气的垂直分层
分层
气温变化
大气运动
与人类的关系
A______层
随高度增
加而________
________运动显著
多风、云、雨、雾、雪等天气现象,与人类关系__________
B______层
随高度升
高而________
________运动为主
________层吸收紫外线;能见度高,气流稳定,是________的理想空域
C高层大气
随高度升高
先降后升
80~500千米的高空有若干________层,能反射无线电短波,对无线电通信有重要作用
二、大气的受热过程
1.地面的增温过程
2.大气的增温过程
(1)地面辐射
①地面辐射:地面吸收____________而增温,同时向外辐射热量。
②特征:与太阳辐射相比,地面辐射能量集中在________波段,为________辐射。
(2)大气增温
3.大气逆辐射的保温作用
(1)大气逆辐射:大气向外放出________辐射,其中朝向地面的部分。
(2)作用:大气逆辐射把热量还给地面,在一定程度上________了地面辐射损失的热量,对地面起到________作用。
三、陆地气温的时间变化规律
最高气温出现时间
最低气温出现时间
变化差异
日变化
约14时
________前后
内陆地区较大,沿海地区较______
年变化
北半球7月
北半球 ______月
南半球1月
南半球 ______月
要点1 大气组成与垂直分层
1.大气的组成:由干洁空气、水汽和固体杂质组成。
2.垂直分层:
分层
气温垂直变化
大气运动状况
与人类的关系
C高层
大气
随海拔增加先降低后升高
下部对流运动上部水平运动
80千米~500千米有若干电离层,对无线电通信有重要作用
B平
流层
随海拔增加而增加
水平运动为主
有利于高空飞行,臭氧层具有保护作用
A对
流层
随海拔增加而降低
对流运动显著
与人类关系最密切,天气现象复杂多变
3.逆温
(1)概念:一般情况下,气温随海拔升高而降低,每升高1 000米,气温下降约6 ℃,但有时会出现气温随海拔升高而上升的现象,即出现了逆温,根据其成因分为辐射逆温、锋面逆温、平流逆温和地形逆温等。
(2)辐射逆温的产生、消失过程分析
①图a为正常气温垂直分布情况。在晴朗无云或少云的夜晚,地面很快冷却,贴近地面的大气层也随之降温。离地面越近降温越快,离地面越远降温越慢,因而形成了自地面开始的逆温(图b)。
②随着地面冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展,黎明时达到最强(图c)。
③日出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温层便逐渐自下而上消失(图d、e)。
(3)逆温现象的影响分析
成雾
早晨易出现多雾天气,降低大气能见度,影响人们的出行,甚至出现交通事故
大气
污染
逆温使空气垂直对流受阻,造成近地面污染物不能及时扩散,从而危害人体健康;如果位于盆地内,污染将会更加严重
沙尘暴
逆温时不利于沙尘扬起
航空
低空逆温造成的多雾天气给飞机起降带来麻烦
[考题例析]
例1 (2025·河南卷)窗墙比是指建筑某一个立面窗户面积与该立面总面积之比,是影响建筑内采暖、制冷和照明等能耗的重要因素。不同地区基于全年建筑能耗最小来确定最优窗墙比。下图为奥斯陆(59°57′N,10°45′E)、法兰克福(50°07′N,8°37′E)、罗马(41°54′N,12°30′E)南向墙面最优窗墙比下的全年建筑能耗情况。据此完成1~2题。
1.甲、乙分别代表的城市是( )
A.罗马、奥斯陆 B.法兰克福、罗马
C.罗马、法兰克福 D.法兰克福、奥斯陆
2.甲、丙城市南向墙面的最优窗墙比分别为0.27和0.56。甲城市最优窗墙比小于丙城市的原因是甲城市( )
A.夏季白昼时间较长,照明能耗较小
B.夏季正午太阳高度较大,制冷能耗较大
C.冬季降水较多,采暖能耗较小
D.年平均气温较低,全年建筑能耗较小
【解析】 第1题,可根据三城市纬度差异,结合气候、建筑能耗特点判断。纬度越高,冬季越寒冷,采暖能耗越高;纬度越低,夏季气温相对高,制冷能耗可能越高。奥斯陆(59°57′N)纬度最高,冬季寒冷漫长,采暖需求大,采暖能耗应最高;法兰克福(50°07′N)纬度次之,气候相对温和,各项能耗相对适中;罗马(41°54′N)纬度最低,夏季炎热,制冷能耗相对高,采暖能耗低。观察图表,丙采暖能耗最高,对应奥斯陆;甲制冷能耗相对高,对应罗马;乙各项能耗适中,对应法兰克福,所以甲是罗马,乙是法兰克福,C正确,ABD错误。故选C。
第2题,窗墙比影响建筑采光、制冷和采暖能耗,甲是罗马(纬度低),丙是奥斯陆(纬度高)。罗马纬度低于奥斯陆,夏季白昼时间罗马更短,A错误。罗马纬度低,距太阳直射点更近,夏季正午太阳高度大,窗户面积大(窗墙比大)会使更多太阳辐射进入室内,增加制冷能耗,为降低制冷能耗,最优窗墙比小,B正确。采暖能耗与冬季气温关联更大,不是降水,C错误。罗马纬度低,年平均气温高于奥斯陆,D错误。故选B。
【答案】 1.C 2.B
[对点练习]
(2025·浙江专题练习)无动力翼装飞行是指运动员穿戴着拥有双翼的飞行服装和降落伞设备,运动员从高处一跃而下,用肢体动作来掌控滑翔方向,用身体进行无动力空中飞行的运动,在到达安全极限的高度,运动员将打开降落伞平稳着落。无动力翼装飞行进入理想飞行状态后,飞行时速通常可达到200公里/小时左右,翼装飞行的滑降比约3∶1,即在每下降一米的同时前进约三米。据此完成1~3题。
1.假如当运动员在中纬度30千米高空下降时,下降到对流层,滑行的水平距离约( )
A.18千米 B.33千米
C.44千米 D.54千米
2.运动员在下滑过程中,感觉到水平滑行距离比理论值偏大,可能位于( )
A.高层大气 B.平流层
C.电离层 D.对流层
3.运动员在滑行过程中,与A、B层相比,C层最需要准备的是( )
A.防辐射衣 B.御寒服
C.氧气瓶 D.雨衣
【解析】 第1题,据图可知,对流层的高度约为12千米。根据材料“翼装飞行的滑降比约3∶1,即在每下降一米的同时前进约三米”可知,假如当运动员在中纬度30千米高空下降时,下降到对流层,需要下降的垂直距离约为18千米,所以滑行的水平距离约18×3=54千米,D正确,ABC错误。故选D。
第2题,运动员在下滑的过程中,感觉到水平滑行的距离比理论值偏大,表明空气水平阻力相对较小,空气以平流运动为主,最可能进入平流层,B正确,ACD错,故选B。
第3题,与A、B层相比,C层高度更高,大气更稀薄,太阳辐射更强烈,所以最需要准备防辐射衣,A正确;A层中上部和B层气温均较低,氧气含量也较低,也需要御寒服和氧气瓶,BC错误;降水属于对流层的天气现象,在C层,不需要准备雨衣,D错误。故选A。
【答案】 1.D 2.B 3.A
要点2 大气的受热过程
1.大气受热过程原理
2.大气受热原理的应用
(1)大气对太阳辐射的削弱作用的应用
①分析某地太阳辐射能分布的多寡
Ⅰ.高海拔地区(如青藏高原地区)
→→→
Ⅱ.内陆地区(如我国西北地区)
→→→
Ⅲ.湿润内陆盆地(如四川盆地)
②分析白天气温的高低
(2)大气保温作用的应用——主要看大气逆辐射的强弱
①解释常在夜晚出现的一些自然现象
②解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
→→→
③分析农业实践中的一些现象
Ⅰ.我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
Ⅱ.深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
Ⅲ.华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
Ⅳ.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。
[考题例析]
例2 (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。如图表示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
【解析】 第1题,云南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,排除C;2—4月相比于7—9月西双版纳更远离太阳直射点,对应的正午太阳高度角较小,D错误。故选B。
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始终是大气的一个热源,是林冠层向大气提供热源,BC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。故选D。
【答案】 1.B 2.D
[对点练习]
(2025·河北沧州市二模)大兴安岭北部为典型的永久冻土区,也是我国三大稳定积雪区之一,雪下地面温度和年均积雪深度呈较好的线性关系。下图示意1974~2020年大兴安岭北部多年冻土区平均积雪深度及日数年内分布。据此完成1~2题。
1.影响该区域冬季积雪深度的关键因子是( )
A.植被类型 B.降水量
C.地表坡度 D.气温
2.随着积雪深度的增加,雪下地面温度呈现的变化及其主要原因是( )
A.温度升高,积雪对地面的保温效应增强
B.温度升高,积雪反射的太阳辐射减少
C.温度降低,积雪对地面的保温效应减弱
D.温度降低,积雪反射的太阳辐射增多
【解析】 第1题,大兴安岭北部的植被类型主要是针叶林,且冬季大部分植被凋零,对积雪深度的影响较小,因此植被类型不是影响冬季积雪深度的关键因子,A错误;虽然降水量是影响积雪深度的重要因素之一,但在冬季,特别是大兴安岭北部这样的地区,气温往往成为限制积雪形成的更为关键的因素。因为即使有足够的降水,如果气温过高,降雪也会很快融化,无法形成深厚的积雪,B错误;地表坡度主要影响积雪的积累和分布,但在大兴安岭北部这样相对平坦的地区,地表坡度对积雪深度的影响较小,C错误;大兴安岭北部位于高纬度地区,冬季气温低,降雪不易融化,容易形成深厚的积雪。因此,气温是影响该区域冬季积雪深度的关键因子,D正确。
第2题,虽然积雪确实具有一定的保温效应,可以减缓地面温度的降低,但并不会使地面温度升高,A错误;随着积雪深度的增加,地面接受到的太阳辐射逐渐减少,会使温度逐渐降低,B错误;随着积雪深度的增加,积雪对地面的保温效应是增强的,因为更厚的积雪层可以更好地隔离地面与外界的热量交换,从而减缓地面温度的降低,C错误;随着积雪深度的增加,雪下地面与外部环境之间的热交换减少,因积雪反射,使得雪下地面接受到的太阳辐射也逐渐减少,会使温度逐渐降低,D正确。
【答案】 1.D 2.D
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