内容正文:
01
03
02
04
学习目标
重点难点
课堂导入
大气的受热过程
05
大气对地面的保温作用
06
大气热力环流
07
大气的水平运动—风
08
课堂练习
目录
09
课后作业
10
板书设计
01学习目标
学习目标
综合思维:结合热力环流示意图,理解大气热力环流的成因,概述大气热力环流过程
1
区域认知:结合不同区域图,以及大气热力环流的具体案例,利用大气热力环流原理,分析影响大气热力环流形成的因素
2
地理实践力:结合大气热力环流原理,解释日常生活中相关的地理现象
3
人地协调观:分析人类活动影响大气热力环流的主要方式,理解人地协调发展的重要性,提出人类减轻城市污染的措施
4
02重点难点
重点难点
教学重点
1. 大气受热过程及其对地面的保温作用。
2. 大气热力环流的形成过程及其应用。
3. 大气水平运动—风的形成机制。
教学难点
1. 大气对地面的保温作用机制。
2. 大气热力环流的形成过程及其应用。
3. 水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的综合影响。
03课堂导入
课堂导入
清代黄叔璥在《台海使槎录》中,记述了台湾海峡两岸的风向差异:“内地之风,早西晚东,惟台地早东风,午西风……四时皆然。”这里的“内地”指福建,“台地”指台湾。为什么台湾海峡两岸风向的日变化相反呢?这里的风是怎样形成的?
课堂导入
课堂导入
04大气的受热过程
大气的受热过程
大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换。太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。
投射到地球上的太阳辐射,要穿过厚厚的大气才能到达地球表面。太阳辐射在传播过程中,小部分被大气吸收或反射,大部分到达地球表面。
大气的受热过程
到达地球表面的太阳辐射,被地面吸收和反射。地面因吸收太阳辐射而增温,同时又以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气。近地面大气吸收地面长波辐射以后,又以对流、传导等方式层层向上传递能量。
大气的受热过程
从大气的受热过程看,大气对太阳短波辐射吸收较少,太阳短波辐射能够透过大气到达地面;大气对地面长波辐射吸收较多,绝大部分地面长波辐射被大气截留。所以,地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源,对流层大气的热量主要也是来源于此。
大气的受热过程
近地面大气主要的、直接的热源是:地面长波辐射
近地面大气的根本热源是:太阳短波辐射
大气通过对太阳短波辐射和地面长波辐射的吸收,实现了受热过程,而大气对地面的保温作用是大气受热过程的延续。
05大气对地面的保温作用
大气对地面的保温作用
对流层中的水汽、二氧化碳等,吸收长波辐射的能力很强。因此,地面辐射的长波辐射除极少部分穿过大气,到达宇宙空间外,绝大部分(75%—95%)被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收。大气在吸收地面长波辐射后会增温。
大气对地面的保温作用
大气在增温的同时,也向外辐射长波辐射。大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间外,大部分向下射向地面,其方向与地面辐射方向相反,故称大气逆辐射。
大气对地面的保温作用
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。
大气对地面的保温作用
地球和月球表面辐射过程示意图
大气对地面的保温作用
1.观察地球和月球表面辐射过程示意图,找出地球比月球多了哪些辐射途径。
大气对太阳辐射的反射、吸收:地球有大气层,太阳辐射到达地球时,会被大气反射回太空,还会被大气吸收一部分能量 ,月球无大气,无此过程。
大气辐射(向太空和向地面):地球的大气会自身向外辐射能量,包括向太空的大气辐射,以及向地面的大气逆辐射 ,月球无大气,不存在大气辐射相关途径。
地面辐射被大气吸收:地球地面辐射出的能量,会有一部分被大气吸收,月球无大气,地面辐射直接射向太空,无被大气吸收这一途径。
大气对地面的保温作用
2.说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响。
白天:大气对太阳辐射的反射、吸收:削弱到达地面的太阳辐射,使地面升温幅度减小,避免白天温度过高 。
地面辐射被大气吸收:地面辐射能量部分被大气留存,延缓能量向太空散失,一定程度维持白天热量 。
夜间:大气逆辐射:大气向地面辐射能量(大气逆辐射 ),补偿地面因辐射损失的热量,减缓地面降温速度,让夜间温度不会过低 。
综上,这些辐射途径共同作用,缩小地球昼夜温差,使地球温度变化更和缓,利于生命生存与发展,对比月球(无大气调节,昼夜温差极大 ),体现大气对地球温度的 “调节伞” 作用。
大气对地面的保温作用
3. 从大气的角度,说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多的原因。
白天:地球:大气对太阳辐射有反射、吸收作用(如云层反射部分阳光,二氧化碳等吸收红外辐射 ),削弱到达地面的太阳辐射,使地面升温 “有缓冲”,温度不会急剧升高。月球:无大气,太阳辐射直接到达月面,月面毫无阻挡地吸收能量,快速升温,白天温度易飙升。
夜晚:地球:大气能发射逆辐射(大气逆辐射 ),像 “保温被”,把部分能量还给地面,补偿地面辐射损失的热量,减缓降温速度,让夜间温度不会降得过低。月球:无大气,月面辐射出的能量直接散向太空,没有大气逆辐射 “保温”,热量快速流失,夜间温度急剧下降 。
大气对地面的保温作用
对流层中的水气、二氧化碳等物质吸收地面长波辐射能力强,夜晚时大气逆辐射将白天吸收的热量返还给地面,从而补偿了地面辐射损失的热量,对地面起到了保温作用。
大气对地面的保温作用
这几天,某同学总能闻到秸秆堆燃烧的气味,但他并不喜欢这个气味,准备去暴打一顿烧秸秆堆的农民。试从大气受热过程的角度,考虑自古以来农民燃烧秸秆的作用,并以此劝此同学冷静。
燃烧后产生的烟雾可以更多地吸收和反射(散射)地面辐射,增加大气逆辐射,防止秋季产生霜冻。
06大气热力环流
大气热力环流
中元节有烧纸钱的习俗。人们发现:燃烧着的纸钱会随着跃动的火焰往上升腾,然后飞向别处,过不久,烧尽了的灰烬又会“悄悄”飞回火堆。迷信的老人告诉我们,这是无人祭祀的“鬼”在“抢钱”,那事实到底是怎样的呢?
不过是单纯由于地面冷热不均而引起的热力环流现象。热力环流是大气环流最简单的形式。
大气热力环流
大气中热量和水汽的输送,以及各种天气变化,都是通过大气运动实现的。大气运动有垂直运动和水平运动之分。大气的垂直运动表现为气流上升或气流下沉,大气的水平运动即是风。
大气热力环流
由于地面冷热不均而形成的空气环流,称为大气热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。
当地面受热均匀时,空气没有相对上升和相对下沉运动。
大气热力环流
左侧是热力环流的形成示意图,思考一下气温、气压、气流三者之间有什么关系?
大气热力环流
同一竖直方向上,海拔越高气压和气温越低;
同一水平方向上,空气总是由高压流向低压;
近地面:气温高处气压低(热低压),气温低处气压高(冷高压);
等压面弯曲:高压向上弯,低压向下弯;
同一竖直方向,高空中气压和近地面气压相反。
大气热力环流
高压
受热上升
冷却下沉
低压
高压
低压
近地面A空气膨胀上升,使上空空气密度增大,形成高气压。
C地空气冷却收缩下沉,使上空空气密度减小,形成低气压。
近地面空气上升后,使近地面空气密度减小,形成低气压。
上方空气收缩下沉,使近地面空气密度增大,形成高气压。
冷
热
D
A
C
B
1000hpa
500hpa
大气热力环流
大气中热力环流是一种常见的自然现象。在一定条件下,地表的冷、热差异会产生大气热力环流。台湾海峡两岸风向的日变化,反映了海陆间大气热力环流的日变化。
大气热力环流
城市热岛环流
城市中心区建筑密集,地面多硬化,吸收太阳辐射多,向大气传送的热量也多。此外,城市中心区人口聚集,产业发达,人们生活、生产向大气释放的废热较多。所以,在静风或微风时,城市中心区气温一般比周围郊区高,因此把城市中心区称为“热岛”。
大气热力环流
城市规划时,一般将大气污染严重的工厂布局在城市热岛环流范围之外,避免这些工厂排出的污染物,随城市热岛环流从近地面流向城市中心区。
在图2.13a上,按如下步骤完成白天海陆间的大气热力环流模式图。
(1)标出海洋和陆地温度的高低。
(2)根据海陆温度的高低,画出海洋与海洋上空、陆地与陆地上空气流垂直运动的方向。
(3)根据气流垂直运动的方向,标出海洋、陆地表面气压的高低,再标出海洋、陆地上空气压的高低。
(4)画出陆地和海洋之间的大气水平运动的方向,完成热力环流模式图。
大气热力环流
白天,陆地增温快,海洋增温慢;夜晚,陆地降温快,海洋降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流。
陆地
海洋
陆地
海洋
白天
夜晚
冷
热
冷
热
低
高
高
低
高
低
低
高
海风
陆风
大气热力环流
在图2.13a上,按如下步骤完成白天海陆间的大气热力环流模式图。
(1)标出海洋和陆地温度的高低。
(2)根据海陆温度的高低,画出海洋与海洋上空、陆地与陆地上空气流垂直运动的方向。
(3)根据气流垂直运动的方向,标出海洋、陆地表面气压的高低,再标出海洋、陆地上空气压的高低。
(4)画出陆地和海洋之间的大气水平运动的方向,完成热力环流模式图。
大气热力环流
名称 含义 成因 影响或对策
热岛
效应 城市气温高于郊区气温 城市人工建筑物热容量小,增温快;人口、产业集中,排放热量多;绿地、水域面积小,调节功能弱 对策:增大城区绿地、水域面积;控制城市人口密度、建筑物密度;减少人为热的释放
冷岛
效应 夏季绿洲、湖泊比其毗邻地区气温低 戈壁、沙漠热容量小,增温快;戈壁、沙漠热空气上升被带到绿洲、湖泊上空,形成上热下冷的逆温层,大气稳定 绿洲、湖泊调节气温,形成比较凉爽、湿润的局部小气候
雨岛
效应 城市降水比郊区降水多 受热岛效应的影响,上升气流增多;人类排放杂质多,使空气中凝结核多,利于形成降水;高楼林立,空气循环不畅 “雨岛效应”集中出现在汛期和暴雨之时,加重城市内涝
“岛”效应
大气热力环流
某剧组要拍摄一张女生面朝大海,头发飞扬的照片。是早上7:00拍摄好?还是中午12:00拍摄好?请你给出建议,并说明理由。
07大气的水平运动—风
大气的水平运动—风
地面受热不均,导致空气上升和下沉,进而使同一水平面上的气压产生了差异。单位距离间的气压差称为气压梯度。只要水平面上存在气压梯度,就产生了促使大气由高压区流向低压区的力,这个力称为水平气压梯度力。在水平气压梯度力的作用下,大气从高压区向低压区作水平运动,这就形成了风。可见,水平气压梯度力是形成风的直接原因。
大气的水平运动—风
水平气压梯度力的方向垂直于等压线,由高压指向低压。等压线是同一高度上气压相等的点的连线。如果没有其他外力的作用,风向应该与水平气压梯度力的方向一致,即风向也垂直于等压线。
在水平气压梯度力作用下的风向
大气的水平运动—风
但是,风一旦形成,马上就会受到地转偏向力的作用,使风向逐渐偏离气压梯度力的方向。在北半球,风向向右偏转;在南半球,风向向左偏转。在不受摩擦力作用的情况下,风向最终与等压线平行。地转偏向力只改变风向,不改变风速。
在水平气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风向(北半球高空)
;
大气的水平运动—风
原运动方向
偏转的方向
运动的物体,北半球向右偏,南半球向左偏,赤道无偏转;
与物体运动方向始终垂直;
只改变物体运动方向,不改变物体运动速度。
地转偏向力
大气的水平运动—风
在近地面,风还会受到摩擦力的作用。摩擦力是指地面和空气之间,以及运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力。摩擦力对风有阻碍作用,可以减小风速。在近地面,风在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力的共同作用下,风向与等压线斜交。
在水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的风向(北半球近地面)
大气的水平运动—风
形成风的几种作用力的比较
作用力 方向 对风的影响
风速 风向
水平气压梯度力 始终与等压线垂直,由高压指向低压 水平气压梯度力越大,风速越大 垂直于等压线,由高压指向低压
地转偏向力 始终与风向垂直 不影响风速的大小 北半球使风右偏,南半球使风左偏
摩擦力 始终与风向相反 使风速减小 与其他两力共同作用,使风向斜穿等压线
大气的水平运动—风
500 498 496 494 492 490
气压/hPa
图. 在水平气压梯度力和地转偏
向力共同作用下的风向(S高空)
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
1010 1008 1006 1004 1002 1000
气压/hPa
图. 在水平气压梯度力、地转偏向力和摩
擦力共同作用下的风向(S近地面)
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
摩擦力
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
摩擦力
南半球、高空
南半球、近地面
大气的水平运动—风
风向:从哪里吹来的风便称什么
(如无方向标,遵循上北下南左西右东)
①根据风向标判断风向
风向标由风杆和风尾组成,风杆(长线段)上绘有风尾(短线段)的一方指示风向。
风尾上的横杠表示风速,一横表示风力二级,最多三横,就是六级,风力再大就用风旗表示,例如图中的“F”就表示西北风四级。
大气的水平运动—风
②根据风向玫瑰图判断风向
“风向玫瑰图”是一个给定地点一段时间内的风向分布图。
通过它可以得知当地的主导风向和最小风频。
最常见的风向玫瑰图是一个不规则的折线图,折线上不同的点的方位即为该地区的风向,与原点之间的距离越远,风力越强。
大气的水平运动—风
大气的水平运动—风
白天,山坡附近的气温比山谷上空同一水平面处的气温高,因此在山坡附近形成低气压,在山谷上空形成高气压,大气从山谷中心向山坡运动形成谷风。
谷风
a b
山坡降温快
相对为冷源
同一水平面空气降温慢
相对为热源
大气的水平运动—风
夜晚,山坡附近的气温比山谷上空同一水平面处的气温要低,因此在山坡附近形成高气压,山谷上空形成低气压,大气从山坡向山谷运动形成山风。
山风
谷风
大气的水平运动—风
大气的水平运动—风
手势判断风向的方法
大气的水平运动—风
(1)比较甲、乙两地的气压梯度大小,并说明理由
甲地气压梯度大于乙地,甲地等压线比乙地密集,气压梯度大
根据等压线确定风向和风速
图2.17 海平面气压分布( 2016年11月9日6时)
大气的水平运动—风
(2)在图上画出甲、乙两地的风向
(3)比较甲、乙两地风速的大小,并说明理由
图2.17 海平面气压分布( 2016年11月9日6时)
水平气压梯度力
地转偏向力
西北风
摩擦力
水平气压梯度力
地转偏向力
偏东风
摩擦力
甲地风速大于乙地,甲地等压线比乙地密集,气压梯度大,风速大
根据等压线确定风向和风速
大气的水平运动—风
百里风区是指兰新铁路红旗坎站-小草湖站-红台站-大步站-十三间房站-红层站-了墩站全长123公里的区间。这个区间一年有320天都在刮八级以上大风,12级的风说刮就刮,为什么呢?
大气的水平运动—风
狭管效应:当气流由开阔地流入峡谷时,由于空气质量不能大量堆积,于是加速流过峡谷,风速增大,但当流出峡谷时,空气流速又会减缓。
08课堂练习
课堂练习
某内陆城市气象站观测到,城区夏季平均气温比郊区高3~5℃,形成显著的热岛效应。夜间,城区近地面常出现从郊区吹向市区的微弱气流。下图为该城市热岛环流示意图。据此完成下列小题。
1.城区气温明显高于郊区的主要原因是
A. 城区大气吸收的太阳辐射更多
B. 城区地面辐射强且大气逆辐射作用显著
C. 郊区云层反射大量短波辐射
D. 郊区大气中二氧化碳浓度较高
2.为缓解城市热岛效应,下列措施最有效的是
A. 增加玻璃幕墙建筑提高太阳辐射反射B. 建设通风廊道引导海风深入城区
C. 扩大绿化面积增加地表水分蒸发D. 使用深色建材增强地面辐射散热
B
C
课堂练习
【解析】1. 本题考查城区气温明显高于郊区的主要原因,A.地面辐射是近地面大气主要、直接的热源,城区气温明显高于郊区并不是因为城区大气吸收的太阳辐射更多,故A错误。
B.城区硬化路面多,地面增温快,地面辐射强,同时城市上空污染物浓度较高,大气逆辐射作用更显著,对地面的保温作用强,因此城区气温明显高于郊区,故B正确。
C.郊区云层并不一定比城区多,C错误;城区人口和产业较密集,大气中二氧化碳浓度较高,故C错误。
2. 本题考查缓解本题城市热岛效应的措施,A.增加玻璃幕墙建筑提高太阳辐射反射,反射光容易被地面或其他建筑吸收,不能缓解城市热岛效应,故A错误。
B.该城市为内陆城市,距海较远,难以引导海风深入,故B错误。
C.扩大绿化面积可以增强植物的蒸腾作用,并起到遮阳降温效果,提高地表水分蒸发可以消耗热量,缓解城市热岛效应,故C正确。
D.使用深色建材升温更快,会加剧热岛效应,故D错误。
课堂练习
下图示意夏季某日塔里木盆地某绿洲与沙漠气温日变化情况,据此完成下面小题。
3.根据图示信息,判断北京时间15:00左右大气运动描述正确的是( )
A. 垂直方向上,绿洲盛行上升气流 B. 垂直方向上,沙漠盛行下沉气流
C. 近地面气体由沙漠流向绿洲 D. 近地面气体由绿洲流向沙漠
4.从图中信息可知( )
A. 白天太阳辐射强烈,使得绿洲温度较高 B. 绿洲的气温日较差大
C. 夜晚绿洲大气逆辐射强,使得温度较高 D. 沙漠的气温日较差小
D
C
课堂练习
【解析】1. 本题主要考查大气运动,旨在考查学生调用知识解决问题的能力。从图中获取信息是解题的关键。
从图中信息可知,北京时间15: 00左右,沙漠的温度比绿洲温度高,所以在垂直方向上沙漠盛行上升气流,绿洲盛行下沉气流。故AB不对;近地面是水平方向气流,从高压流向低压,绿洲温度低,气压大,气流从绿洲流向沙漠,D正确,C错误,故选D。
2. 本题主要考查大气的热状况,旨在考查学生调用知识解决问题的能力。调用基础知识是解题的关键。
白天,太阳辐射强烈,沙漠升温比绿洲快,使得沙漠温度较高,A错;读图看沙漠的气温日较差比绿洲大,BD错;夜晚绿洲大气逆辐射强,使得温度较高, C对;
课堂练习
有研究团队利用某观测站 5 月下旬至 6 月中旬期间的气象数据,分析珠穆朗玛峰北坡某河谷的局地环流日变化特征,发现该河谷主要受山谷风和冰川风的影响。山谷风、冰川风都是冷热不均引起的局地环流,冰川风影响主要集中在下午时段且强度大。图为某年 5 月 28 日风向、风速日变化图。完成下面小题。
注 :风向以正北为 0°,顺时针增大到 360°
5.该团队选择 5 月下旬至 6 月中旬期间的气象数据来分析局地环流是因为①大气环流影响弱 ②天气系统影响强 ③阴雨天气为主 ④晴朗天气为主( )
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
6.冰川位于河谷的方位及冰川风对山谷风的主要影响分别是( )
A. 南方削弱了山风 B. 南方削弱了谷风 C. 北方加强了山风 D. 北方加强了谷风
B
B
课堂练习
【解析】1. 材料信息表明,山谷风、冰川风都是冷热不均引起的局地环流,这种局地环流容易受到大气环流的干扰,当地5月下旬至6月中旬期间大气环流影响弱,当地气象数据更能体现局地环流的特征,①符合题意;天气系统影响强,对局地环流干扰大,因此当地气候数据不能准确的反映局地环流特征,②不符合题意;当地的山谷风、冰川风等局地环流是冷热不均引起的,与阴雨天相比,晴朗天气时冷热不均更明显,因此晴朗天气时的气象数据更能反映当地局地环流特征,当地5月下旬至6月中旬期间应以晴朗天气为主,③不符合题意,④符合题意。综上所述,B符合题意,排除ACD。故选B。
2. 材料信息表明,冰川风影响主要集中在下午时段且强度大。图中显示,当地下午风速大,风向方位角接近180°,应为南风,该南风应为冰川风,冰川风由冰川吹向谷地,因此冰川位于河谷的南方,排除CD;冰川风由冰川吹向谷地,谷风由谷地吹向山坡,山风由山坡吹向谷地,冰川风与谷风风向大致相反,与山风风向大致相同,因此冰川风会削弱谷风、加强山风,B符合题意,排除A。故选B。
课堂练习
读下图,回答下面两题。
7.若此图为热力环流侧视图,则下列说法正确的是( )
A. c处等压面比d处的低 B. 气温:a>c>b>d
C. a处昼夜温差比b处大
D. 如果是白昼,则a为裸地、b为草地
8.若a为海洋,b为沿海一座城市,则下列说法正确的是( )
A. 此时可能是黑夜 B. 此时城区的高空为低压
C. 近地面风会加大a、b两地的温差 D. 近地面风能减弱城区的热岛效应
C
D
课堂练习
【解析】1. 本题考查热力环流,本题解答的关键是掌握热力环流的原理。
若此图为热力环流侧视图,b处空气上升,近地面气压较低(相比于同一水平面而言),高空的c处气压较高(相比于同一水平面而言),因此c处等压面向上凸起,比d处的等压面高,A错误; a处气流下沉,说明气温较低,b处空气上升,气温较高,因此气温b>a,高空中的气温整体低于近地面的气温,由于高空与近地面垂直高差一样,温差一样,近地面气温高,对应的高空气温也较高,故气温:b>a>c>d,B正确; a处气流下沉,多为晴朗天气,b空气上升,多为阴雨天气,故a处昼夜温差比b处大,C正确;如果是白昼,裸地升温比草地快,气温高,盛行上升气流,草地是下沉气流,D错误。
2. 本题考查热力环流,本题解答的关键是掌握热力环流的原理。若a为海洋,b为沿海一座城市,由于此时近地面吹海风,说明近地面海洋气压高,城区气压低,城区高空气压高,且应为白天,A错误,B错误;由于近地面风由海洋吹向城市,相比而言,此时海洋气温较低,城市气温较高,空气由气温低的地方吹向气温高的地方,故会缩小两地的温差,C错误;由于近地面风吹向城区,能使得城区的温度有所降低,故可以减弱城区的热岛效应,D正确。
09课后作业
课后拓展
材料: 略大一点透明的塑料盒,点燃的蚊香(或香烟),冰块(或冷冻肉块)等。
步骤 :
将略大透明的塑料盒横放在桌上,盒子开口面正对观察者;
关上门窗,在盒内一端放入点燃的蚊香(或香烟),另一端放上冰块(或冷冻肉块);
观察蚊香烟雾的上升、沿纸盒内顶面的运动、在冰块上方的下沉、在纸盒底面的运动;
用自己的语言描述热力环流的形成过程和原因。
课后作业
1. 阅读教材,复习本节课的内容。
2. 完成课后练习题,包括选择题、判断题和简答题。
3. 查阅资料,了解温室气体的基本情况。
10板书设计
板书设计
太阳辐射
地面辐射(近地面大气的主要直接热源)
大气受热过程
大气运动
大气逆辐射(保温作用)
大气辐射
大气热力环流
大气水平运动——风
形成风的力
风向
结束
Lavf58.29.100
Packed by Bilibili XCoder v2.0.2
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