内容正文:
第二章 地球上的大气
课程标准
核心素养
1.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。
2.运用示意图等,说明大气受热过程与热力环流原理,并解释相关现象。
3.运用示意图、分析锋、低压(气旋)、高压(反气旋)等天气系统,并运用简易天气图,解释常见天气现象的成因。
4.运用示意图,说明气压带、风带的分布,并分析气压带、风带对气候形成的作用,以及气候对自然地理景观形成的影响。
1.学会运用大气受热过程原理,解释常见的地理现象。(综合思维)
2.理解气压带和风带的形成,分析气候的形成原因。(综合思维)
3.理解天气现象的形成原因。(地理实践力)
第一节 大气受热过程 大气运动
一、大气圈的组成和结构
1.大气圈的组成
低层大
气成分
作用
干洁空气
氮
地球生物体内蛋白质的重要组成部分
氧
人类和动物维持生命活动必需的物质
二氧
化碳
是绿色植物进行光合作用的原料,也是调节地表温度的重要气体
臭氧
能够吸收对人类和动植物有伤害的紫外线,被誉为“地球生命的保护伞”
水汽
成云致雨的必要条件
固体
杂质
①影响人的呼吸系统
②反射太阳辐射,降低地面温度
③可作为凝结核,促进云雨的形成
2.大气圈的结构——垂直分层
(1)依据:大气在垂直方向上的温度、密度和运动状况的差异。
(2)垂直分层
垂直分层
气温变化
大气运
动状况
与人类
的关系
A对流层
随高度增加而降低
对流运动显著
天气现象复杂多变,与人类关系最密切
B平流层
随高度增加而增加
水平运动为主
有利于高空飞行,臭氧层削弱紫外线
C高层
大气
随高度增加先降低后增加
—
80~500千米高空有若干电离层,对无线电通信有重要作用
二、大气的受热过程
1.大气热源
(1)大气最重要的能量来源:太阳辐射。
(2)近地面大气的直接热源:地面辐射。
2.受热过程
过程
具体过程
过程1
太阳辐射经大气削弱到达地球表面,地面吸收后增温
过程2
地面增温后以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气、低层大气中的水汽,二氧化碳吸收地面长波辐射,使大气增温
过程3
大气增温向外辐射长波辐射,其中大部分向下射向地面,称为大气逆辐射,弥补地面热量损失,起到保温作用
3.大气的热力作用
类型
原理
削弱
作用
大气吸收、反射、散射太阳辐射
保温
作用
大气逆辐射对地面具有保温作用
特别提醒 (1)物体温度越低,辐射中最强部分的波长越长,太阳辐射、地面辐射、大气辐射温度越来越低,因此波长越来越长。
(2)地面长波辐射,除少部分透过大气射向宇宙空间外,绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收,使大气增温。
三、大气运动
1.热力环流
(1)成因:由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为大气热力环流。热力环流是大气运动最简单的形式。
(2)形成过程
(3)常见的热力环流形式:海陆风、山谷风、城市热岛环流。
2.大气的水平运动(风)
(1)形成风的直接原因:水平气压梯度力。
(2)风的受力状况与风向
类型
高空风
近地面风
图示
(北半球)
受力
F1(水平气压梯度力)和F2(地转偏向力)共同影响
F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3(摩擦力)
共同影响
风向
与等压线平行
与等压线斜交
特别提醒 ①水平气压梯度力与等压线垂直,由高压指向低压→影响风向和风力大小;②地转偏向力与风向垂直→只影响风向。
考向一 大气的受热过程
1.大气受热过程和保温作用原理的应用
(1)利用大气受热过程中的削弱作用和保温作用解释自然现象
①昼夜温差的大小
②太阳能的多寡
a.高海拔地区:空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,太阳能丰富;
b.内陆地区:晴天多,阴雨天少,大气对太阳辐射的削弱作用弱,太阳能丰富。
③大气的保温作用由大气逆辐射来实现,常用其强弱解释夜晚的自然现象。
④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,气温低
天气状况
晴天白天光照强,气温高
日照时间
夏季白昼长,气温高
续表
角度
因素
具体表现
大气对地
面辐射的
吸收能力
大气密度
海拔高,空气稀薄,吸收效果差,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
⑤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)大气受热过程和保温作用原理在生产、生活实践中的应用
①夏季园林绿化中在新栽花木上覆黑色遮阳网,目的是削弱太阳辐射。
②采用塑料大棚发展反季节农业,利用玻璃温室育苗等。太阳短波辐射可以透过塑料薄膜或玻璃进入棚内或室内,被地面吸收,而地面长波辐射却不能穿透塑料薄膜或玻璃把热量传递出去,塑料薄膜或玻璃还阻止了空气对流、热传导,从而使热量保留在塑料大棚或玻璃温室内。
③人造烟雾、浇水防冻。秋冬季节,我国北方地区常用人造烟雾来增强大气逆辐射,使地里的农作物免遭冻害。浇水可加大土壤的比热容,减小降温幅度,减轻冻害;可以增加空气湿度,增强大气逆辐射;水汽凝结释放热量。
④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。
2.逆温及其影响
[典型例题]
(2024·广东高考)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
【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,这表明热带季节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,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。故选D。
【答案】 (1)B (2)D
选择题应对技法3 比较法
[技法领悟] 比较法往往用于选项的比较,在选项中,往往对题干信息分成两种判断,对两种判断再进行的不同表述。经过比较找出选项之间的共同点和不同点。主要考查学生对地理事物原理和规律的理解深度、广度和准确度,通过横向或纵向比较,考查学生对比较法的掌握程度。若在选项中出现两个或两个以上选项表达意思相近时,可用比较法,该方法的一般步骤如下:
第一步:对各个独立的选项进行分析,寻找出共性与个性,初步确定符合题意的选项。
第二步:结合所学地理知识,运用对比、综合等思维方式进行分析,再次确认符合题意的选项。
【对点练习】
(2025·湖南岳阳一模)地表反照率是指地面反射辐射量与入射辐射量之比,表示地面对太阳辐射的吸收和反射能力。下图为我国辽宁省某地地表反照率的日变化曲线。读图,完成1~2题。
1.有关地表反照率的叙述合理的是( )
A.一天中,同一下垫面反照率不变
B.一般来说,清晨和傍晚反照率高
C.一天中,太阳高度越大,反照率越低
D.反照率越高,地面吸收的热量越多
2.关于该地12月份反照率与8月份反照率差异的原因,描述合理的是( )
A.12月份地表有积雪,反照率低
B.12月份昼短夜长,反照率高
C.8月份地表植被覆盖率高,反照率低
D.8月份降水多,土壤湿度较高,反照率高
解析:1.B 2.C 第1题,结合图中地表反照率的日变化曲线可知,一天中,同一下垫面反照率在清晨和傍晚高,B正确,A错误;由地表反照率的日变化曲线可知,下垫面反照率在清晨和傍晚高,因而不是随太阳高度的增大而降低,C错误;结合地表反照率的概念可知,反照率越高,地面吸收的热量越少,D错误。第2题,结合图中地表反照率的日变化曲线可知,12月份反照率高,A错误;12月份地表有积雪,反照率高,B错误;植被的反射率低,因而8月份地表植被覆盖率高,反照率低,C正确,D错误。
考向二 热力环流
1.热力环流的形成及常见形式
(1)理解热力环流形成过程
①理清形成过程:两地冷热不均→产生气流的垂直运动→同一水平面上的气压差异→大气的水平运动→形成热力环流。
②抓住根本原因:两地冷热不均。
③明确垂直气压分布特点:垂直方向上,总是近地面气压高于高空气压。
(2)常见的热力环流及其影响
①海陆风:使滨海地区气温日较差减小,降水增多。
②山谷风:在山谷和盆地,夜间的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,阻碍了空气的垂直运动,易造成大气污染。
③城市热岛环流:一般将绿化带布局在气流下沉处或下沉距离以内,将卫星城或污染较重的工业布局于气流下沉距离之外。
④“穿堂风”:是在热力环流原理基础上形成、流动于建筑物内部空间的风,有助于改善室内的空气质量和降低室内温度。我国许多地区民居设计都充分考虑了穿堂风。
2.图解影响风速的因素
3.风的影响
[典型例题]
(2024·湖南高考)2019年9月17—18日西藏林芝地区出现了两次强降雨。研究表明,深入谷地的季风为该地降雨提供了充足的水汽,山谷风影响了降雨的时空变化,使降雨呈现明显的时段特征。下图示意两次强降雨时距地面10米处的风向与风速。据此完成(1)~(2)题。
(1)第一次和第二次强降雨可能出现的时段分别为( )
A.17日00:00—01:00 18日12:00—13:00
B.17日07:00—08:00 18日12:00—13:00
C.17日22:00—23:00 18日01:00—02:00
D.17日13:00—14:00 18日00:00—01:00
(2)两次强降雨时谷地风速差异显著,主要原因是( )
A.地形阻挡 B.东南风影响
C.气温变化 D.摩擦力作用
【解析】 第(1)题,结合所学知识,阅读图文材料可知,西藏林芝发生第一次强降雨时段,该区域主要是季风的影响,距地面十米处的近地面风向由山谷吹向山顶,属于谷风,根据热力循环的原理,应该属于白天时间,故A、C错误;右图中显示第二天强降雨,近地面风向发生了变化,风向主要由山峰吹向山谷,根据热力环流属于山风,应发生在晚上,故B错误,D正确。答案选择D。第(2)题,结合所学知识,材料显示该区域谷地主要受季风影响,且左图中显示受东南风影响导致风速较快,右图中显示第二天风速减弱,没有受到东南风的影响,因此两次强降雨时谷地风速差异主要是受东南风的影响,故B正确;左图和右图中显示的同一区域,风速在河谷区域有较大差异,因此主要不是受地形阻挡和摩擦力作用,故A、D错误;西藏地区海拔高,气温较低,位于河谷地区温差更小,因此主要不是受到气温变化影响,故C 错误。答案选择B。
【答案】 (1)D (2)B
【对点练习】
广州市从化区地形以山地、丘陵为主。某大学地理课题小组在某年10月15日—11月16日,对从化区山谷风进行了观测研究,发现当大尺度风小于1.5 m/s时,山谷风明显。如图示意从化区某观测点山谷风风频平均日变化。完成3~5题。
3.谷风转为山风的时间出现在( )
A.9—10时 B.15—16时
C.18—19时 D.7—8时
4.该课题小组设置的观测点最可能位于( )
5.推测图示偏南风风频比偏北风风频大的主要原因是( )
A.北坡日照时间较长
B.白天阳坡与同高度山谷温差大
C.南坡受夏季风影响小
D.夜晚山谷降温速度快
解析:3.C 4.A 5.B 第3题,据所学知识可知白天山谷地区盛行谷风,夜间盛行山风,据图示时间段判断在白天主要盛行西南风,在夜间主要盛行东北风,谷风转为山风的时间即为由西南风转为东北风的时间,读图可知在18—19时是谷风转为山风的时间,C正确,A、B、D错误。第4题,据图示时间段判断,在白天谷风主要是西南风,在夜间山风主要是东北风,谷风是由山谷向山坡吹的风,由低海拔向高海拔吹,气压梯度力方向也是由低海拔向高海拔方向,结合北半球地转偏向力右偏从而形成西南风,所以判断较高海拔处在偏北侧,较低海拔的山谷在偏南侧,夜间盛行山风东北风也能说明山坡在山谷的偏北方向,A正确,B、C、D错误。第5题,广州市从化区在北回归线附近,年内光照多从偏南侧照射而来,南坡是阳坡,光照时间较长,A错误;白天阳坡接收太阳光照时间较长,增温幅度较大,而山谷地区由于地形阻挡接收太阳光照时间较短,造成白天南坡阳坡与同高度山谷温差大,而白天盛行偏南风,所以偏南风风频比偏北风风频大,B正确;广州市的夏季风是以偏南风为主,南坡是夏季风的迎风坡,受夏季风影响大,C错误;夜间山谷降温速度小于山坡,D错误。
(2024·安徽高考)下图为我国某地面观测站(47°06′N,87°58′E,海拔561 m)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
解析:1.B 2.D 3.B 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,故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,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,B正确,C错误。答案选择B。 第2题,结合所学知识,阅读图文材料和上题结论可知,图中显示期间,第一天出现大气逆辐射,因此有云层出现,不是晴朗无云,故①错误;第2天是四天中太阳辐射最弱一天,因此地面吸收的太阳辐射量小,故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,故③正确;四天中,第2、3两天太阳能辐射弱,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,故④正确。正确的有③和④,答案选择D。 第3题,结合第二小题结论,四天内区域可能经历降雨过程,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,故B正确;4月气温尚未回升,阴雨天气可能性较小,故A错误;冬半年新疆地区气温低,且太阳辐射弱,故C、D错误。答案选择B。
(2023·全国乙卷)位于日本海附近的珲春与内陆的辽源各日最高气温时刻(北京时间)的月均值不同(如表)。规定各日最高气温时刻与月均值相差超过1小时为偏离。据此完成4~5题。
气象
台站
经度
纬度
1月各日最高
气温时刻均值
1月偏离
天数/天
7月各日最高
气温时刻均值
7月偏离
天数/天
珲春
130.35°E
42.86°N
约14时00分
20.8
约14时40分
19.6
辽源
125.15°E
42.90°N
约13时20分
14.4
约13时50分
17.2
4.珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源,原因是珲春( )
A.降水多 B.受海洋影响强
C.风力强 D.受山地影响强
5.辽源冬季偏离天数少,说明辽源冬季多( )
A.雨雪天气 B.温带气旋
C.晴朗天气 D.冷锋过境
解析:4.B 5.C 第4题,本题考查海陆位置及热力性质对气温的影响。与珲春相比,辽源更靠近内陆,海陆位置不同,受海洋影响的程度不同;水体比热容大,升温较慢,珲春受海洋影响较强,最高气温出现的时间晚于辽源,B正确,D错误;最高气温时刻月均值滞后与该地降水、风力关系不大,排除A、C。故选B。第5题,本题考查影响气温的因素。辽源冬季各日最高气温时刻与月均值偏离较少,说明此时段大气较稳定,多晴天,故C正确;应雨雪天气、温带气旋、冷锋过境影响下,天气变化较大,气温不稳定,偏离的天数较多,排除A、B、D选项。故选C。
(2025·浙江1月选考)下图为北半球某地某时刻海平面等压线图(单位:hPa)。据此完成6~7题。
6.图中等压距和P地气压值(单位:hPa)可能是( )
A.5.0 1 012 B.7.5 1 008
C.5.0 1 027 D.7.5 1 030
7.甲、乙、丙、丁四地气象要素的垂直变化,可能出现的是( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
解析:6.B 7.B 第6题,本题主要考查等值线判读。读图可知,1 002.2 hPa与1 023.5 hPa之间有三条等压线,故2<(1 023.5-1 002.2)/等压距<4,等压距为7.5,A、C错误;锋线分布于低压槽处,从图中锋线分布可以判断出P点也是低压中心,P点气压应小于1 023.5 hPa,故P点的气压值可能是1 008,不可能是1 030,B正确、D错误。第7题,本题主要考查锋面气旋判读。由图可知,D选项中丁处锋面倾向错误,排除D。一般情况下,温度和气压会随高度升高而逐渐降低。而当冷气团切换为暖气团时,温度、相对湿度骤升,气压骤降;暖气团切换为冷气团时,温度、相对湿度骤降,气压骤升。甲位于暖锋锋后,不受冷气团影响,温度随高度增加而逐渐降低,A错误;乙位于暖锋锋前,近地面为冷气团,高空为暖气团,随着高度增加,气团性质变得温暖湿润,相对湿度会出现骤升现象,B正确;丙位于冷锋锋后,近地面为冷气团,高空为暖气团,随着高度升高,气压会出现骤降现象,C错误。
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