3.1 大气的组成与垂直分层（教学课件）地理湘教版必修第一册

该高中地理课件围绕“大气的组成与垂直分层”展开，通过“坠落人”鲍姆加特纳案例及视频导向问题导入，结合干洁空气体积分数图、气温变化图等图表，搭配填图连线等基础落实题，构建从大气组成到垂直分层的学习支架。 其亮点在于融合人地协调观（如二氧化碳增加、臭氧空洞与人类活动的关系）、综合思维（分析各分层温度运动等要素）和地理实践力（雾与霾区分活动），通过案例分析和图表应用，帮助学生系统掌握知识，培养核心素养，也为教师提供丰富教学素材。

大气的组成 与垂直分层 第三章 地球上的大气 第一节 湘教版高中地理必修一 本节框架 大气的组成与垂直分层 大气的组成 干结空气 水汽 杂质 大气的垂直分层 对流层 下热上冷 对流显著 天气多变 逆温现象 平流层 下冷上热 平流为主 天气晴朗，适合航空飞行 高层大气 气温先降后升 气压低，密度小 极光 电离层 从浩渺的宇宙中看地球，它的表面好像被一层薄纱所包裹着，这层薄纱就是大气 大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要条件 人类生活在大气圈底部 大气的物理状态和组成成分的变化，时刻影响着我们 原始大气从何而来？现代大气与原始大气有何不同？氧气的产生得益于什么？ 3 一 大气的组成 视频导问 1、大气的主要成分有哪些?分别有什么作用？ 2、大气组成是否稳定不变? 3、大气组成的改变会带来哪些影响? 一、大气的组成——干洁空气 低层大气(25千米以下)主要由干洁空气、水汽和杂质组成。 图2.2 干洁空气成分的体积分数(25千米以下) 氮氧大气 生物维持生命活动的必需物质 地球上生物体的基本元素 N2 O2 （低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体） 一、大气的组成——干洁空气 低层大气(25千米以下)主要由干洁空气、水汽和杂质组成。 图2.2 干洁空气成分的体积分数(25千米以下) 生物维持生命活动的必需物质 地球上生物体的基本元素 N2 O2 （低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体） co2 o3 光合作用的原料；调节地表温度 吸收紫外线，保护地球生命 一、大气的组成——水汽和杂质 低层大气(25千米以下)主要由干洁空气、水汽和杂质组成。 水汽和 固体杂质 含量很少，却在天气变化中扮演重要的角色 水的相变，产生云、雨、雾、雪等一系列的天气现象 大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件 小结：大气的成分 1．填图：在下图中填写低层大气的主要组成成分。 干洁 氮 氧 2．连线： 一、大气的组成——大气成分的变化及影响 地球大气是多种物质的混合物，距地表85千米以下的各种气体成分一般分两类 定常成分 各成分之间大致保持固定比例，主要有氮、氧、氩和微量惰性气体氖、氪、氙、氦等。 可变成分 在大气中的比例因时因地变化，包括水汽、二氧化碳、臭氧和碳、硫、氮的化合物。 大气组成是否稳定不变? 一、大气的组成——大气成分的变化及影响 水汽的变化 全球大气水汽平均值分布图 热带雨林水汽多，沙漠和极地水汽少 一、大气的组成——大气成分的变化及影响 图2.4 二氧化碳体积分数的变化 在过去80万年的绝大多数时间里，大气中二氧化碳体积分数的变化相对平缓。然而，从1740年到2011年，短短不到300年的时间里，二氧化碳体积分数增加了40%多。 砍伐森林 燃烧化石能源 大气二氧化碳含量增加 全球气候变暖 两极冰川融化 海平面上升 淹没岛屿与沿海低地 二氧化碳的变化 一、大气的组成——大气成分的变化及影响 臭氧的变化 氟氯烃（制冷剂）是臭氧层空洞的元凶！ 臭氧层空洞 使用冰箱、空调等制冷设备所释放出大量的氟利昂 臭氧浓度下降，臭氧空洞 射向地面的紫外线增多 危害人体健康，增加皮肤癌、增加白内障患者，削弱免疫力 破坏生物生长繁殖，农产品减产及品质下降 影响气候变化 由于自然和人为原因，大气中增加了许多新的组成成分，主要包括气溶胶和污染气体。它们留存于大气中，构成大气的临时组成成分。 一、大气的组成——大气成分的变化及影响 新增成分 雾霾，是雾和霾的组合词。我国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象行预警预报，统称“雾霾天气”。其实，雾和霾是两种截然不同的天气现象。阅读下列材料，结合生活体验，认识雾和霾的区别，并举例说明霾天气对我们生活的影响。 当空气中所含的水汽多于一定温度条件下大气饱和水汽量，并且有足够的凝结核存在时，多余的水汽便会凝结出来，变成小水滴或冰晶。大气中因悬浮的水汽凝结，水平能见度低于 1 千米时，气象学上称之为雾。 霾，又称“灰霾”，是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等的集合体，使空气浑浊，水平能见度降低到10千米以下的一种天气现象。组成霾的粒子极小，不能用肉眼分辨，可在一天中的任何时候出现。霾天气是一种大气污染状态，表明大气中各种悬浮颗粒物含量超过一定标准，其中PM2.5（直径小于或等于2.5微米的颗粒物）被认为是造成霾天气的“元凶”。 活动 活动 雾与霾的异同 异：雾是悬浮于近地面空气中的水滴或冰晶。霾是悬浮于大气中的微小尘粒、烟粒等杂质。 同：均能降低大气能见度，易引发交通事故。 雾 霾 雾霾天气的影响：危害人体健康；影响生活出行；影响交通通行 拓展延伸：大气主要成分的时空分布规律 成分 时空变化特点 水汽 水平方向：海洋上空>陆地上空；湿润地区上空>干旱地区上空 垂直方向：低海拔> 高海拔； 固体杂质 空间上：陆地>海洋；城市>乡村；低空>高空； 时间上：冬春季节>夏秋季节 CO2 空间上：城市>乡村；低空>高空； 时间上：冬春季节>夏秋季节 “坠落人”鲍姆加特纳 2012年10月14日，奥地利“坠落人”鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空。约3小时后，他上升至39千米高空。随后，他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为第一个自由落体速度超音速的人。他配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。 图2.1 自由落体状态中的鲍姆加特纳 鲍姆加特纳为什么需要配备特制宇航服？ 39千米高空的大气与近地面大气有哪些不同？ 二 大气的垂直分层 二、大气的垂直分层——划分依据 地球大气从地面向上，可延伸到数千千米高空；根据温度、运动状况和密度，大气自下而上可以划分为 对流层 平流层 高层大气 对流层 平流层 高层大气 二、大气的垂直分层——划分依据 高度/km 20 0 140 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 温度（℃） C B A A 对流层 气温随高度升高而降低 B 平流层 气温随高度升高而升高 A 高层大气 气温随高度升高先降低后升高 大气垂直分层和气温变化图 大气圈的最底层，集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质，大气中的污染物也多集中在这一层。 与人类的关系最密切 二、大气的垂直分层——对流层 二、大气的垂直分层——对流层 对流层高度和气温变化图 高度（千米） 20 0 140 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 高层大气 平流层 温度 （摄氏度） 对流层的主要特点 1.气温随高度增加而减小（地面是对流层大气的主要直接热源） 2.空气对流运动显著（气温上冷下热） 3.天气现象复杂多变（①空气对流显著；②集中了大气中几乎全部水汽和杂质） 4.对流层下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化 二、大气的垂直分层——对流层 纬度 高纬度地区 8～9千米 中纬度地区 10～12千米 低纬度地区 17～18千米 季节 夏季较厚 冬季较薄 低纬度地区或同一地区的夏季太阳辐射强，地面受热多，空气垂直对流旺盛，对流运动达到的高度较高，因此对流层厚度大。 全球平均12千米 厚度变化 二、大气的垂直分层——对流层 逆温现象 正常情况下，对流层气温垂直分布为随高度增加而降低（每升高100米，气温降低约0.6°C） 在一定条件下，对流层某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至出现气温随高度的增加而升高的现象，这称之为逆温现象 发生逆温的大气层称为逆温层，逆温层至地面的距离下限称为逆温高度，上下限的温度差称为逆温强度。 温度℃ 高度m 逆温现象 逆温层 大气层结是否稳定，主要取决于气温直减率 大气层结：大气中温度和湿度随高度的分布状况，即垂直分布状况，称为大气层结。通常情况下，大气层结的温度分布特征，决定了大气内部空气块的垂直运动；大气层结中的湿度分布特征，决定了运动中的空气块是否会发生水相变化，进而产生云、雾、降水等各种天气现象。 气温直减率：在对流层中，每上升单位距离气温的降低值，称为气温直减率。它因时、因地、因高度而不同，对流层大气平均约为0.6 ℃/100 m。 不稳定层结的大气，气温直减率很大，垂直运动强烈，如强对流天气的产生。稳定层结的大气，气温直减率很小，甚至等于零或小于零，抑制垂直运动，容易出现大气污染。 飞机飞行的高度 在20～25千米范围内， 臭氧含量达到最大值，形成臭氧层；臭氧层使地球上的生命免受过多紫外线的伤害，被称为“地球生命的保护伞”。 二、大气的垂直分层——平流层 平流层的范围？用上界和下界描述范围，上界是？50.下界是？对流层顶。赤道的平流层范围是？18-50.极地的平流层范围是？8-50.平流层中有什么物质呢？ 30 二、大气的垂直分层——平流层 平流层的主要特点 1.气温随高度升高而升高，底部气温随高度变化不大（臭氧层吸收大量太阳紫外线，使大气增温） 2.空气以水平运动为主（气温上热下冷） 3.天气晴朗，适合航空飞行（①以平流运动为主；②水汽和杂质含量少） 平流层高度和气温变化图 高度（千米） 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 高层大气 平流层 温度 （摄氏度） 地球大气的上界 二、大气的垂直分层——高层大气 二、大气的垂直分层——高层大气 高层大气的主要特点 1.气温随高度升高先降低后又持续上升 2.高层大气气压低，空气密度小 3.容易受太阳风影响出现极光 4.有若干电离层，能反射无线电波，适于无线电通信 高层大气高度和气温变化图 高度（千米） 20 0 120 60 100 80 40 -100 -50 0 50 100 对流层 高层大气 平流层 温度 （摄氏度） | 思考： 39千米高空的大气与地面有哪些不同？他为什么需要配备特制宇航服？ 鲍姆加特纳从空中跳下的高度就在平流层范围内； 那里氧气稀薄、气温低，必须配备特制的宇航服。 他配备的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中装有温度调节器。 课后练习 36 南极上空每年春季臭氧含量大幅降低的现象被称为“臭氧空洞”。下图示意南极上空大气臭氧总量最低值（每年10月份）卫星检测数据。据此完成下面小题。 1．臭氧集中分布在地球大气层中的（ ） A．对流层 B．平流层 C．高层大气 D．电离层 2．近年来南极臭氧总量最低值有所回升，得益于（ ） A．植树造林活动的开展 B．新能源的广泛使用 C．空间检测技术的进步 D．全球环保合作的开展 B D 37 2024年9月14日，在重庆沙坪坝区气象观测站，一只1600克探空气球携带CYDT—1型臭氧探空传感器平稳升上天空，用于准确获取臭氧在大气中的垂直分布特征及其变化趋势。下图为“大气垂直分层示意图”。据此完成下面小题。 3．探空气球从地面上升到30千米处，所经历的温度变化是（ ） A．一直升高 B．先降后升 C．持续降低 D．先升后降 4．假设在下列各地同时释放探空气球， 并以同样的速度上升，最先测得平流层数据的是（ ） A．海口（20°N） B．广州（23°N） C．上海（30°N） D．北京（40°N） 5．图中①、②、③、④各层（ ） A．①是对流层，大量臭氧吸收紫外线 B．②是平流层，大气能见度低 C．③是高层大气，天气变化剧烈 D．④有电离层，影响无线电通信 B D D 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 37 38 平流层独特的物理性质是影响民航客机飞行选择的重要因素。下图示意某民航客机在某次航班飞行中所处海拔的变化情况（此次航班主要在平流层底部飞行，整个飞行过程均在北半球完成）。据此完成下面小题。 6．平流层大气有利于民航客机飞行的条件有（ ） ①大气对流运动显著，天气晴朗 ②大气以水平运动为主，大气稳定 ③臭氧层吸收紫外线，温度高④几乎无水汽、杂质，大气能见度高 A．①② B．①③ C．③④ D．②④ 7．该客机的大致飞行方向是（ ） A．向北飞行 B．向西飞行 C．向东飞行 D．向南飞行 8．该客机飞行4小时后，其经过的大气层大气物理性质的变化是（ ） A．气温降低 B．水汽含量增多 C．臭氧含量增多 D．氧气含量降低 D A A 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 38 39 民航客机飞行分起飞阶段、巡航阶段、降落阶段，巡航阶段的巡航高度为12600米。北京时间2021年9月25日，孟晚舟女士乘坐的政府包机国航CA552航班从加拿大起飞，飞越北极上空，当晚顺利降落深圳宝安国际机场，在被加拿大非法拘押1028天后，终于回到祖国的怀抱。据此完成下面小题。 9．孟晚舟女士回国乘坐的包机，理论上其飞行经过的大气层依次是（ ） A．一直在平流层飞行 B．对流层——平流层——对流层 C．平流层——对流层——平流层 D．一直在对流层飞行 10．该航线所经地区大气对流层顶部高度的变化是（ ） A．高度递增 B．高度递减 C．先降后增 D．先增后降 B C 课前提问：宇宙有什么特点？如何判断天体？如何判断天体系统？ 39 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.76 $