内容正文:
第二章 地球上的大气
第二节 大气受热过程和大气运动
目 标 素 养
1.通过对大气的受热过程及大气保温作用的学习,理解大气的受热过程及大气对地面的保温效应,并能够根据此原理解析一些常见的地理现象,培养地理实践力
2.通过对大气热力环流的分析,理解大气热力环流形成的基本原理,培养综合思维
3.通过对大气水平运动的学习,理解大气运动的受力状况,能够在等压线图上判断风力的大小及风向,培养综合思维
知 识 概 览
课前·基础认知
一、大气的受热过程
1.能量来源
(1)大气最重要的能量来源: 太阳辐射 。
(2)近地面大气主要的、直接的热源: 地面长波辐射 。
2.受热过程
3.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。
微思考1 雾霾曾严重影响我国华北地区人民的生活,雾霾笼罩时,到达地面的太阳辐射会增多还是减少?
提示:减少。
二、大气对地面的保温作用
1.对流层中吸收地面辐射的物质: 水汽 、二氧化碳。
2.保温作用
微思考2 为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚?
提示:晴朗的夜晚,大气逆辐射弱,大气对地面的保温作用弱。
微点拨1 太阳辐射、地面辐射和大气逆辐射的关系
地面辐射是近地面大气(对流层)主要的、直接的热量来源,而地面辐射的主要能量来源是太阳辐射,所以说,太阳辐射是地球上(地面和大气)的根本能量来源。对地面直接起保温作用的是大气逆辐射。它们之间的关系如下图所示。
三、大气热力环流
1.概念
由于地面 冷热不均 而形成的空气环流。是大气运动的一种最简单的形式。
2.形成过程
(1)垂直运动。
(2)水平运动。
微点拨2 对热力环流原理的理解可用“一个关键、四个步骤”来记忆
“一个关键”:确定地面两地区的冷热。比热容大的地球表面,白天气温较低,夜晚气温较高;比热容小的地球表面,白天气温较高,夜晚气温较低。
“四个步骤”:(1)热上升、冷下沉——地面受热,空气上升;地面冷却,空气下沉。
(2)热低压、冷高压——地面冷的地方形成高气压,地面热的地方形成低气压。
(3)近地面和高空气压性质相反——近地面为高气压,其高空为低气压;近地面为低气压,其高空为高气压。
(4)水平气流由高气压流向低气压。
四、大气的水平运动——风
1.风形成的过程
气压梯度→ 水平气压梯度 力→大气从高压区向低压区作水平运动→风。
2.风形成的直接原因: 水平气压梯度力 。
3.高空中的风和近地面的风比较
微思考3 在水平气压梯度力相同的情况下,为什么海洋上的风力要比陆地上的风力大?
提示:海洋上的摩擦力小。
微拓展 风向和风力随海拔的变化原理
随着海拔升高,空气运动所受的摩擦力变小,风速增大;风向受地转偏向力的影响增大,北半球风向逐渐向右偏转(如下图),南半球逐渐向左偏转。在高空风向与等压线平行。
课堂·重难突破
一 大气的受热过程和保温作用
重难归纳
1.大气对太阳辐射的削弱作用
(1)吸收作用:大气对能量最强的可见光吸收得很少,如下图。
(2)反射作用:云层和大气中的杂质,对太阳辐射的反射作用较明显,且云层的反射作用最显著,如下图。
2.大气的受热过程
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。具体图解如下。
3.大气保温作用原理的应用
(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响。
温室气体排放增多→大气吸收地面辐射增多→大气逆辐射
增强,保温作用增强→气温升高,全球变暖
(2)分析农业实践中的一些现象。
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
②深秋农民燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
④干旱、半干旱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等。
阳光房也称为玻璃房,是采用
玻璃与金属框架搭建的全明非
传统建筑,以达到享受阳光、
亲近自然的目的。阳光房为人
们创造了一个舒适的氛围,即使在严寒的天气和雨季也能享受到春天的舒适,不会感受到一丝的寒冷。
(1)请在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。
(2)寒冷冬季的白天,阳光房内温度较高的原因是什么?
(3)北半球中纬度地区的植物园可采取什么措施使热带植物安全越冬?
提示:(1)
(2)玻璃对太阳短波辐射几乎是透明体,大部分太阳辐射能够透过玻璃射到地面上,使地面增温;玻璃阻隔了阳光房内(暖)外(冷)空气的热交换,使得阳光房内温度高于阳光房外。
(3)建造阳光房(玻璃温室),并在适宜的时间将植物移入其中,或者是加盖薄膜、草帘等,建造温室大棚等。
典例剖析
(2024·安徽卷)如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。据此完成下列各题。
(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
B
D
(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
B
解析:第(1)题,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,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。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。
第(2)题,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。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。
第(3)题,结合上题结论,四天内可能经历降水过程,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。
易错警示 大气逆辐射只存在于夜晚
这种说法是错误的。大气逆辐射是大气辐射的一部分,是始终存在的,白天辐射更强。只是白天由于太阳辐射的影响,考虑问题时主要侧重于大气对太阳辐射的削弱作用;夜晚,由于没有太阳辐射,近地面气温主要受大气逆辐射的影响,因而容易产生大气逆辐射只有晚上存在的误解。
学以致用
读图,完成下列各题。
(1)图中①②③三个箭头
所表示的辐射依次是( )
A.大气逆辐射、地面辐射、
太阳辐射
B.太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射
C.地面辐射、大气逆辐射、太阳辐射
D.太阳辐射、大气逆辐射、地面辐射
(2)大气对地面的保温作用以及它在图中对应数码的组合,正确的是( )
A.到达地面的太阳辐射——①
B.大气的反射作用——④
C.大气的吸收作用——②
D.大气逆辐射作用——③
答案:(1)B (2)D
解析:由图可以看出,①是太阳射向地面的辐射,是太阳辐射;②是地面射向大气的辐射,为地面辐射;③是大气射向地面的辐射,为大气逆辐射,大气逆辐射将热量返还给地面,对地面具有保温作用。
二 大气热力环流
重难归纳
1.成因分析
2.形成过程
3.几种常见的热力环流
(1)海陆风。
(2)山谷风。
(3)城市热岛环流。
城市中心区居民生活、工业和交通工具释放大量的人为热,使城市中心区气温高于郊区,形成城市热岛效应,导致空气在中心区上升,在郊区下沉,近地面风由郊区吹向中心区,在中心区与郊区之间形成城市热岛环流
孔明灯是一种古老的手工艺品,在古代多做军事用途。现代人放孔明灯多作为祈福之用。
(1)观察孔明灯,点燃后灯罩内的空气会
如何运动?
(2)孔明灯蕴含着怎样的大气原理?
提示:(1)会受热膨胀上升。
(2)热力环流原理。
典例剖析
(2024·海南卷)在水平大气分布均匀的甲、乙两地,各选取一个空气柱(图)。两地由于地面受热不均产生空气运动,图中箭头指示其运动方向。据此完成下列各题。
(1)假设空气柱内气流没有水平位移,则图中气压( )
A.①>② B.②>④
C.①=② D.③=④
(2)实际情况下,空气在近地面和上空某高度产生辐合或辐散,图中气流在( )
A.①处辐散 B.②处辐散
C.③处辐合 D.④处辐散
D
B
解析:第(1)题,根据图示信息可知,甲空气柱为下沉气流,①处气压变低,乙气压柱为上升气流,②处气压变高,①<②;同一地点近地面气压高于高空,②<④;气流没有发生水平位移,则甲空气柱的重力和乙空气柱的重力没有发生变化,③④两地的气压没有发生变化,③=④。
第(2)题,实际情况下,①为高空低压,水平方向为辐合气流;②为高空高压,水平方向为辐散气流;③为近地面高压,水平方向为辐散气流;④为近地面低压,水平方向为辐合气流。
特别提醒 (1)通常所说的高压、低压是相对同一水平面气压状况而言的。在同一地点,气压随高度的增加而降低。
(2)热力环流中,近地面的高、低气压是热力作用形成的;高空中的高、低气压是动力作用形成的。
(3)空气垂直运动是地面冷热不均导致的;水平运动是同一水平面上的气压差异造成的。
学以致用
下图中箭头表示气流的运动方向,图中M点海拔为241米,N点海拔为480米。读甲、乙两幅图,完成下列各题。
(1)图中气流运动体现的地理现象是( )
A.海陆风 B.焚风 C.山谷风 D.季风
(2)下列关于图中地理现象的描述,正确的是( )
A.甲图发生在白天,乙图发生在夜晚
B.甲图发生在夜晚,乙图发生在白天
C.甲图发生在冬季,乙图发生在夏季
D.甲图发生在夏季,乙图发生在冬季
答案:(1)C (2)A
解析:甲图中气流由山谷吹向山顶,乙图中气流由山顶吹向山谷,属于山谷风;甲图发生在白天,乙图发生在夜晚。
三 大气的水平运动——风
重难归纳
1.形成风的三种作用力
风是水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力这三种作用力共同作用的结果。这三种作用力对风速和风向的影响如下表所示。
作用力 方向 对风的影响
风速 风向
水平气压
梯度力 始终垂直于等压线,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,由高压区指向低压区
地转
偏向力 始终与风向垂直 不影响风速大小 北半球使风向右偏
南半球使风向左偏
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
2.巧用左右手判别近地面风向
判别近地面的风向,观察者可以用“左、右手定则”,具体方法如下:
北半球用右手,掌心朝上,四指指向水平气压梯度力的方向(水平气压梯度力从高压指向低压,垂直于等压面或等压线),大拇指的指向即风向。(如下图所示,单位:hPa)
北半球近地面风向的判断
南半球用左手,掌心朝上,四指指向水平气压梯度力的方向(水平气压梯度力从高压指向低压,垂直于等压面或等压线),大拇指的指向即风向。(如下图所示,单位:hPa)
南半球近地面风向的判断
风
—(唐)李峤
解落三秋叶,能开二月花。
过江千尺浪,入竹万竿斜。
(1)风是如何形成的?
(2)结合日常,思考“过江千尺浪,入竹万竿斜”时风速有何变化。
提示:(1)由于水平方向上存在气压差异,产生了水平气压梯度力,促使空气由气压较高处向较低处运动,由此形成了风。
(2)当风过江时,风速较大,但当风吹过竹林时,风速会降低。
典例剖析
下图示意某一等高面。P1、P2为等压线,P1、P2之间的气压梯度相同。①—⑧是只考虑水平受力,不计空气垂直运动时,O点空气运动的可能方向。读图,完成下列各题。
(1)若图示为北半球,P1>P2,则O点风向为( )
A.④或⑤ B.③或④
C.⑥或⑦ D.⑤或⑥
(2)若图示为高空等高面,P1<P2,则O点风向为( )
A.③或⑦ B.①或⑧
C.⑦或⑧ D.②或③
答案:(1)B (2)A
解析:第(1)题,首先,根据水平气压梯度力由高压指向低压,并垂直于等压线的特点,判断O点的水平气压梯度力方向为⑤。其次,图示为北半球,受地转偏向力影响,风向应向右发生偏转,如果摩擦力为0,风向与等压线平行,与图中方向③相同;如果摩擦力不为0,风向向右斜穿等压线,与方向④相同。第(2)题,根据前提条件可知,图示为高空等高面,摩擦力可以看作0,风向应与等压线平行,只有③⑦符合条件。
学以致用
读北半球某区域等压线(单位:hPa)分布图,完成下列各题。
(1)图中①②③④四处的箭头中正确表示风向的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
(2)图中①②③④四处风
力最大的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
答案:(1)C (2)C
解析:第(1)题,该图是北半球等压线分布图,风由高压吹向低压,且向右偏,根据图中风向情况,由高压吹向低压且右偏的只有③箭头。第(2)题,从图中可以看出,③点附近的等压线最密集,水平气压梯度力最大,故其风力最大。
$