2.2 大气受热过程和大气运动 导学案 2026-2027学年高一上学期地理人教版必修第一册

高中地理一本通（第一册） 第二章 地球上的大气 第二节·大气受热过程和大气运动 【本节导引】 大气的受热与保温作用，让地球温度稳定在生命宜居区间，大气运动则驱动全球热量与水分交换，造就了多种多样的气候特征区。 太阳辐射穿越大气层时，先通过臭氧吸收紫外线、水汽吸收红外辐射、云层和尘埃反射部分能量完成削弱过程，剩余的可见光顺利抵达地面，让地面成为近地面大气最直接的热源。大气吸收地面长波辐射增温后，又以大气逆辐射的形式把热量返还地表，完成“太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地”的完整受热链条，大幅缩小昼夜温差。 地表受热不均催生气压差，水平气压梯度力成为风形成的直接动力。近地面风受水平气压梯度力、地转偏向力和地表摩擦力共同作用，风向斜穿等压线；高空风忽略摩擦力后，风向最终平行于等压线。这套热力驱动的大气运动，让全球热量水汽持续交换，塑造了多样的地表气候与自然景观。 【教材深读】 1.地理概念 短波辐射 （太阳辐射） 太阳表面温度约5700K，其辐射波长集中在0.15~4μm区间，能量峰值在0.5μm的可见光波段，远短于地面和大气辐射的波长范围，因此被习惯定义为短波辐射。 长波辐射 地面平均温度仅约15℃，辐射波长集中在3~120μm区间，峰值约10μm，完全属于长波辐射范畴。这一长短波差异，正是大气受热过程中“大气直接吸收太阳短波辐射少、强烈吸收地面长波辐射”的核心原理依据。 大气的削弱作用 指太阳辐射穿越大气层向地面传输时，被大气中的各类成分拦截、消耗，最终使到达地表的太阳总辐射显著减少的现象，也叫大气衰减作用。包含吸收、反射和散射作用。 吸收作用 具有严格选择性，平流层臭氧几乎全部拦截对生物有害的紫外线，对流层的水汽和二氧化碳主要吸收长波红外线，而对太阳辐射能量占比最高的可见光几乎不吸收，因此吸收削弱效果最弱。 反射作用 无选择性，云层和大颗粒尘埃会将各种波长的太阳辐射直接反射回宇宙空间，云层越厚、云量越多，反射作用越强，这也是夏季多云白天气温明显偏低的核心原因，同时它也是削弱效果最显著的一类。 散射作用 空气分子、微尘会将太阳辐射向四面八方散开，其中波长较短的蓝紫光最容易被选择性散射，这正是晴朗天空呈现蔚蓝色的原理；日出前、日落后天空依然明亮，阴天没有直射光却依然有光照，也都是散射作用的结果。 大气的保温作用 指大气通过截留地面长波辐射、以大气逆辐射返还热量的方式，减少地表热量散失，维持地表适宜温度的热力效应，也常被通俗称为“大气温室效应”。 大气的升温机制 地面吸收太阳短波辐射后释放的长波辐射，75%-95%会被对流层中的水汽、二氧化碳、甲烷等温室气体直接吸收，几乎不会直接散逸到宇宙空间，让大气获得热量完成增温。 大气逆辐射 大气增温后向外释放长波辐射，其中大部分方向指向地面的部分就是大气逆辐射，它直接把吸收的热量返还给地表，弥补地面辐射损失的能量，像一层无形的“保暖毯”包裹住地球。 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。 水平气压梯度力 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。 地转偏向力 地转偏向力是地球自转产生的惯性虚拟力，仅作用于地表水平运动的物体，只改变其运动方向、不改变运动速率，呈现北半球右偏、南半球左偏、赤道处无偏转的规律。 温室气体 温室气体是大气中自然或人为产生的，能吸收并重新放出地面长波红外辐射，通过截留热量产生温室效应、维持地表适宜温度的气态成分。主要包括水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧以及氟化物等人工温室气体。 2.地理现象与原理分析 （1）大气的受热过程及保温作用 ① “太阳照大地”：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，地面因吸收太阳辐射而增温。 ②“大地暖大气”：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。。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。 ③“大气还大地”：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。 （2）大气热力环流的形成 ①大气环流的表现形式及作用 a）表现形式 大气环流是全球性有规律的大气运动，高中地理核心考点可分为三类： 三圈环流‌：受地转偏向力影响形成的经典经向环流体系，包含低纬度哈得莱环流、中纬度费雷尔环流、高纬度极地环流，是全球气压带与风带的动力基础。 7个气压带+6个风带‌：三圈环流在近地面的直接产物，赤道低压带、副热带高压带、副极地低压带、极地高压带相间分布，南北半球对应分布信风带、西风带、极地东风带，随太阳直射点季节移动而南北偏移。 季风环流‌：受海陆热力性质差异和气压带风带季节移动驱动，以东亚季风、南亚季风为典型代表，是中低纬度大陆东岸最显著的大气环流形式。 局部小型热力环流：海陆风、山谷风、城市热岛环流、穿堂风。 b）大气环流的核心地理作用 ‌全球热量平衡‌：通过经向环流完成全球约80%的高低纬度热量输送，避免赤道持续过热、极地持续过冷。 ‌全球水分调配‌：引导海洋水汽向陆地输送，直接决定全球降水分布格局——赤道低压带多雨、副热带高压带干旱少雨，是全球沙漠与雨林分布的核心动力。 ‌塑造基础气候类型‌：不同气压带风带的长期控制或交替控制，直接形成热带雨林气候、热带沙漠气候、地中海气候等全球主流气候类型。 ‌调控日常天气变化‌：西太平洋副高的进退直接决定我国夏季雨带推移，西风带槽脊活动引导冷暖气团交汇，是我国旱涝、寒潮等天气事件的核心影响因素。 ②大气受热不均形成大气（空气）环流 （3）风的形成及风向的确定 ①风的形成： 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。 ②风向的确定： 风向的核心定义是‌风的来向‌，而非风的去向，这是所有判读方法的基础，高中地理中常用的标准化确定方法如下： （a）等压线图三步判读法（高考最常考） 这是地理试卷中最核心的风向确定方法，严格按三步操作即可： a) 画水平气压梯度力：垂直于等压线，由高压指向低压，这是空气运动的原始动力。 b) 叠加地转偏向力：北半球向右偏转、南半球向左偏转，高空无摩擦力时最终风向与等压线完全平行。 c) 近地面叠加摩擦力：风向与等压线呈30°-45°夹角，最后反向追溯气流的来向，确定最终风向。 （b）特殊图形快速判读 a) 风频玫瑰图‌：线段最长的方位就是主导风向，代表该方向的风出现频率最高，是城市工业布局题的核心判读依据。 b) 风向标/风矢符号‌：风向标箭头直接指向风的来向；风矢图中，风羽（横线/三角）所在的一端指向就是风的来向，比如风羽指向西北，代表吹西北风。 （c）场景规律直接判定 a) 全球行星风带‌：低纬信风带北半球为东北风、南半球为东南风；中纬西风带北半球为西南风、南半球为西北风。 b) 季风环流‌：东亚夏季东南风、冬季西北风；南亚夏季西南风、冬季东北风。 c) 局部热力环流‌：风始终由冷高压区吹向热低压区，白天海风、谷风，夜晚陆风、山风，城市近地面风常年由郊区吹向市区。 （d）自然景观辅助判定 a) 旗帜、烟雾的飘动方向的反方向就是风向；旗形树的树冠朝向是风的去向，反向即为风向。 b) 新月形沙丘的缓坡为迎风坡，缓坡指向的方位就是盛行风向。 【知识拓展】 1.几种小型的热力环流实例 热力环流类型 核心形成原因 昼夜风向特征 核心地理效应 高中地理考点应用 海 陆 风 海陆热力性质差异，陆地比热容远小于海洋，昼夜升/降温速度差显著 白天吹海风（海洋→陆地），夜晚吹陆风（陆地→海洋），风向昼夜完全反转 缩小滨海地区气温日较差，增加区域空气湿度，缓解城市夏季高温 沿海城市工业布局需避开海风回流带，判断滨海地区昼夜风向变化 山 谷 风 山坡与谷底受热辐射差异，白天山坡升温快、夜间山坡散热快 白天吹谷风（山谷→山坡），夜晚吹山风（山坡→谷底），风向昼夜反转 夜间谷底易形成逆温层，阻碍空气垂直扩散，易诱发局地大气污染；谷底夜间霜冻风险高 山区农业避霜冻选址、山谷工业废气排放的污染防控 城市热岛环流 城市人为废热集中、下垫面硬化，城区气温常年显著高于郊区 近地面风始终由郊区吹向城区，高空由城区流向郊区，风向不随昼夜反转 持续维持城区热量循环，放大城市热岛效应，城郊间形成稳定闭合环流 城市绿化带、卫星城与重污染工业的选址，必须布置在热岛环流下沉边界之外 穿 堂 风 建筑前后存在冷热温差，形成局地气压差驱动空气流动 无固定昼夜规律，风从建筑阴凉高压侧直接穿过室内流向高温低压侧 快速带走室内热量，降低建筑内部温度，提升通风效率 我国南方传统民居的通风降温设计原理，建筑规划的自然通风优化考点 2.地转偏向力与副热带高气压带形成的关系 （1）初始动力铺垫‌：赤道地区受强烈太阳辐射加热，空气受热上升后，在高空形成向南北两极流动的暖性气流，这是哈德莱环流的初始运动状态。 （2）地转偏向力的关键偏转作用‌：这股向高纬移动的高空气流，持续受地转偏向力影响不断偏转——北半球向右偏、南半球向左偏，当气流行进到南北纬30°附近时，几乎完全转为沿纬线方向的自西向东流动，彻底失去继续向极地推进的北向/南向动力。 （3）堆积下沉形成高压‌：被偏转“卡住”的气流无法继续向高纬输送，只能在南北纬30°的对流层高空持续堆积，大气质量不断增加，最终被迫下沉，在近地面形成稳定的暖性高压带，也就是副热带高气压带。 【真题预览】 （2024广东高考）下图为珠穆朗玛峰南坡某冰川区暖季上、下气流运动状况示意图。据此完成下面1-2小题。 1．若暖季上、下行气流常在图中P地附近交汇，则该地（ ） A．大气下沉气流增强 B．冰面的流水作用减弱 C．局地降水概率增加 D．下行风焚风效应减弱 2．近30年来，该地区暖季午间下行气流势力呈现增强趋势，由此可引起P地附近（ ） A．年均气温趋于降低 B．冰川消融加快 C．年降水量趋于增加 D．湖泊效应增强 答案：1.C 2.A 解析：1.由材料“若暖季上、下行气流常在图中P地附近交汇”可知，暖季时高海拔地区的冷空气吹向下方，与低海拔地区暖湿气流在图中P地附近交汇，冷暖气流交汇，暖气流上升，气流在上升过程中，海拔升高，气温降低，水汽易凝结形成降水，致使局地降水概率增加，C正确；由题干关键词“若暖季”可知，暖季时气温相对较高，大气下沉气流减弱，上升气流增强，A错误；该地位于珠穆朗玛峰南坡，是阳坡，暖季时气温较高，冰川融化导致冰面的流水作用增强，B错误；下行风指空气从上向下流动，焚风效应是气流在背风坡下沉过程中温度升高，湿度降低形成的干热风，综上，下行风会导致焚风效应增强，D错误。故选C。 2.由题干“近30年来，该地区暖季午间下行气流势力呈现增强趋势”可知，更强的下降风将高海拔地区的冷空气吹向下方，由此可能引起P地附近年均气温趋于降低，这种区域降温可能在一定程度上阻止了冰川的融化，导致冰川消融减慢，A正确，B错误；更强的下降风也降低了区域风辐合的高度，从而减少了P地附近的降水量，导致P地附近年降水量趋于减少，C错误；湖泊效应指水库（人造湖泊）对气候的作用，由于水体巨大的热容量和水分供应，可使水库附近的平均气温升高，气温日较差和年较差变小，更强的下降风引起的区域降温会导致湖泊效应减弱，D错误。故选A。 （2024浙江高考）2023年某日，一场源自地中海的风暴席卷黑海北岸，给甲地带来强降水。下图为该日某时刻的天气形势图。完成下面3-4小题。 3．该日甲地出现强降水，主要因为甲地（ ） A．大气受热上升强 B．位于高压脊附近 C．位于气旋中心 D．位于锋线前方 4．未来两日，甲地风向变化最大可能是（ ） A．东北→西南 B．东北→西北 C．西南→东南 D．东南→西北 答案：3.D 4.A 解析： 3.读图可知，甲处附近有低压槽分布，该低压槽位于气旋偏东侧，北半球气旋呈逆时针方向流动，东侧低压槽处气流由南部纬度较低的暖气团主动向北部纬度较高的冷气团移动，容易形成暖锋，甲位于暖锋的锋前，因此出现降水，D正确；甲处并没有位于气旋中心，大气也没有受热强烈上升，AC错误；甲处附近分布低压槽，而不是高压脊，且高压脊盛行下沉气流，不易形成降水，B错误。故选D。 4.读图可知，甲地目前位于低压中心偏北侧，气压梯度力指向偏南，受地转偏向力影响形成东北风（偏北风）；之后随着风暴中心的移动，两日后甲位于低压中心的偏南侧，气压梯度力指向偏北，受地转偏向力影响形成西南风。综上所述，A正确，BCD错误，故选A。 【课后练习】 某科研团队对我国河西走廊某绿洲及邻近沙漠/戈壁进行了长期的气温、风力观测，研究结果表明，这里存在绿洲风——沙漠风局地环流现象。下表为该团队多年来观测到的夏季晴天2米近地面气温数据统计表。据此完成下面1-3小题。 项目 绿洲 邻近沙漠/戈壁 白天最高气温 29℃ 31.5℃ 夜间最低气温 19.5℃ 17℃ 1．绿洲及邻近沙漠/戈壁白天最高气温差异的主要影响因素是（ ） A．太阳辐射 B．地面辐射 C．大气辐射 D．地面反射 2．该局地环流的近地面风向是（ ） ①白天，由沙漠吹向绿洲 ②夜晚，由绿洲吹向沙漠 ③白天，由绿洲吹向沙漠 ④夜晚，由沙漠吹向绿洲 A．①② B．③④ C．②③ D．①④ 3．该局地环流形成的有利气象条件是（ ） A．昼夜晴朗 B．昼阴夜晴 C．狂风暴雨 D．电闪雷鸣 如图为亚洲部分地区某年11月10日11时（北京时间）海平面等压线分布。据此完成下面4-6小题。 4．下列城市中风速最大的为（ ） A．北京 B．合肥 C．南宁 D．西宁 5．此时合肥的风向是（ ） A．东北 B．东南 C．西北 D．西南 6．A地的天气特征及昼夜温差状况分别是（ ） A．晴朗昼夜温差大 B．阴雨昼夜温差大 C．晴朗昼夜温差小 D．阴雨昼夜温差小 7. 阅读图文材料，完成下列问题。 地膜覆盖是一种现代农业生产技术，地膜覆盖栽培在增温、保温、保水、保持养分、增加光效和防除病虫害等方面表现突出。图1示意大气受热过程，图2示意华北平原春播时节覆盖的白色透明地膜景观。 (1)指出图1中③④⑤分别表示的大气受热环节。 (2)结合大气受热过程原理，分析图2地膜的作用。 (3)位于青藏高原上的拉萨有“日光城”的美誉，但夏季气温较低。请从大气受热过程角度对此分别作出合理解释。 答案：1.B 2.B 3.A 4.D 5.D 6.A 7.（1）③表示地面辐射；④表示大气逆辐射；⑤表示到达地表的太阳辐射。 （2）白天，太阳辐射可透过地膜到达地面，使土壤增温；夜间地膜可阻挡地面辐射，减少热量散失，具有保温作用。 （3）日光城：海拔高，大气稀薄、透明度大，对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多；降水少，晴天多，对太阳辐射的削弱作用弱。夏季气温较低：拉萨海拔高，大气稀薄，吸收的地面辐射少，气温低；拉萨多晴天，大气逆辐射弱，大气对地面的保温作用弱，气温低。 解析： 【小题1】绿洲与邻近的沙漠/戈壁位于同纬度地区，同为晴天，大气对太阳辐射的削弱作用相近，到达地面的太阳辐射相近，A错误；地面辐射是近地面大气的直接热源。太阳辐射到达绿洲，在植被遮挡和蒸腾作用下，地面升温速度慢，地面辐射给大气的热量较少，大气温度较低，相反，沙漠直接接受太阳辐射，地温迅速上升，地面辐射增强，传递给大气的热量多，气温偏高，B正确；大气辐射是将热量向上和向地面传递，受地面辐射的制约，C错误；与沙漠/戈壁相比，绿洲的地面反射率要低，这一现象能够造成绿洲气温较高，与表中的气温数据相矛盾，D错误。 【小题2】白天，近地面沙漠气温高，绿洲气温低，根据热力环流判断，白天沙漠近地面气温高，空气受热膨胀上升，形成低压，绿洲相反，形成高压，风由绿洲吹向沙漠，①错误，③正确；由表可知，夜晚，绿洲气温偏高，形成低压，沙漠形成高压，风由沙漠吹向绿洲，②错误，④正确。 【小题3】该地的局地环流为绿洲风一沙漠风局地环流，该环流形成的基础条件是绿洲和沙漠存在的热力差异导致的绿洲和沙漠之间气温的昼夜差异，晴朗天气会减少大气白天对太阳辐射的削弱和夜晚对地面的保温作用，增加绿洲和沙漠的气温差异，A正确，B错误；狂风暴雨和电闪雷鸣等天气会破坏绿洲和沙漠的气温差异，导致局地环流的消失，C、D错误。 【小题4】读图，与其他三个城市相比，西宁等压线最密集，水平气压梯度力最大，风力最大，D正确。 【小题5】判断合肥风向，需考虑水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力三个力，图中合肥西南侧气压更高，水平气压梯度力大致上由西南指向东北，在地转偏向力和摩擦力的共同作用下向右偏，吹西南风，D正确。 【小题6】从图中可以看出，A地气压数值比周围高，为高压，盛行下沉气流，降水少，多晴朗天气，排除BD；天气晴朗，白天大气对太阳辐射削弱作用弱，气温高，夜晚，大气逆辐射作用弱，保温作用弱，气温低，昼夜温差大，A正确，排除C。 【第7题】（1）读图可知，①是到达大气上界的太阳辐射，②是大气的反射作用，③是地面辐射，④是大气逆辐射，⑤是到达地面的太阳辐射。（2）根据材料可知，图2示意华北平原春播时节覆盖的白色透明地膜景观，白天，太阳辐射可透过白色透明地膜到达地面，地面吸收太阳辐射，使土壤增温，地面辐射很难透过地膜出去，夜间地膜可阻挡地面辐射，减少夜间热量散失，具有保温作用，提高地温。（3）从大气受热过程的角度可从大气对太阳辐射的削弱作用和大气对地面的保温作用两方面来分析。“日光城”的原因：拉萨位于青藏高原，平均海拔4000米以上，海拔高，大气稀薄、透明度大，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多；拉萨位于29°N附近，纬度低，太阳高度大，太阳辐射经过大气的路程短，被大气削弱的少，到达地面的太阳辐射多；海拔高，且多山地阻挡，受来自海洋的水汽影响小，降水少，晴天多，云层少，对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多。夏季气温较低原因：拉萨位于青藏高原，海拔高，大气稀薄，大气吸收地面辐射能力差，吸收的地面辐射少，气温低；由于拉萨多晴天，导致大气逆辐射弱，大气对地面的保温作用弱，也使得气温低。 学科网（北京）股份有限公司 $