第二章 阶段提升课
1.宏观思路:本章讲授的是地球外部圈层中的最上面的圈层——大气圈,通过学习旨在提高学生对生活中与大气相关的现象进行观察、识别、描述、解释和欣赏的意识和能力,学习时注意与生产和生活相联系,可以通过观察天气现象或借助热力环流等的演示实验加以验证,学会解释相关地理事象。
2.复习策略:
认识角度 通过统计图说明大气的主要成分及其体积分数,联系生活说明大气主要成分的作用;联系不同形式的热力环流(海陆风、城市风等)认识生活中的热力环流
从空间分布的角度认识大气垂直分层;从时空变化的角度理解热力环流和大气的受热过程
演示实验 对比一天中不同时段的气温观测、热力环流的演示实验等实践活动,理解地理原理,增强地理实践力和综合思维能力
过程推理 大气的受热过程、热力环流的形成过程内容比较抽象,需要运用示意图,抓住关键环节进行分析(1)如大气受热过程:太阳暖大地、大地暖大气、大气返地面(2)热力环流过程:冷热不均——大气垂直运动——同一水平面产生气压差异——大气水平运动(风)
图像运用 充分借助教材中的各种图形、图像,增强对地理事象的直观认识。同时对于大气的垂直分层、大气的受热过程和热力环流 ,可以通过自绘简易的示意图进行理解
一、等压面图的判读
等压面是空间气压相等的各点所组成的面。由于同一高度,各地气压不相等,等压面在空间不是平面,而是像地形一样起伏不平。采用绘制地形图的方法,用等高线将起伏不平的等压面投影到平面图上,就构成了等压面图。常见的等压面图有以下三种:
第一步:判读气压高低(以图1为例)
(1)由于大气密度随高度增加而降低,不同高度的大气所承担的空气柱高度不同,导致在垂直方向上随着高度增加气压降低。如图1中PA>PC,PB>PD。
(2)作一辅助线即可判定同一水平面(同一高度)上的气压高低,如图1中C处比D处气压高;同理,A处气压低于B处。即PC>PD、PB>PA。
(3)综上,图1中PB>PA>PC>PD。
第二步:判读气流流向(以图1为例)
(1)同一水平面,气流总是从高气压流向低气压。近地面B处空气流向A处。高空气流方向与近地面相反。
(2)A处气压低,说明该地受热,空气膨胀,气流上升;而B处气压高,说明该地较冷,空气收缩,气流下沉。
(3)该热力环流呈顺时针方向。
第三步:判断下垫面的性质
(1)判断陆地与海洋(湖泊):夏季,等压面下凹者为陆地、上凸者为海洋(湖泊)。冬季,等压面下凹者为海洋(湖泊)、上凸者为陆地。
(2)判断裸地与绿地:裸地同陆地,绿地同海洋。
(3)判断城区与郊区:等压面下凹者为城区、上凸者为郊区。
第四步:判断近地面天气状况和气温日较差(以图1为例)
(1)等压面下凹地区,多阴雨天气,日较差小,如图1中A地。
(2)等压面上凸地区,多晴朗天气,日较差大,如图1中B地。
下图为我国2020年1月某日500hPa等压面高度分布图(单位:米),其中甲、乙、丙均在该等压面上。完成(1)、(2)题。
(1)甲、乙、丙三地的气压大小关系排列正确的是 ( )
A.甲>乙>丙 B.乙>丙>甲
C.丙>乙>甲 D.甲=乙=丙
(2)下列判断正确的是 ( )
A.甲地吹东风 B.乙地吹西北风
C.甲地比乙地风力大 D.丙地吹西南风
【解析】(1)选D,(2)选B。第(1)题,材料信息显示,题中图为我国2020年1月某日500hPa等压面高度分布图,其中甲、乙、丙均在该等压面上,因此甲、乙、丙三地的气压都为500hPa,因此三地气压大小相等。第(2)题,根据所学知识可知,等压面高低可以反映同一水平面上气压的高低,即等压面越高,在同一水平面上气压越高;图中显示,甲地所处等压面南高北低,表明甲地与同一水平面相比,南边气压高于北边,水平气压梯度力由南指向北,在北半球风向右偏,高空忽略摩擦力,风向向右偏转接近90°,因此吹偏西风;同理,乙地水平气压梯度力大致由西南指向东北,风向右偏转近直角,因此乙地吹西北风;同理,丙地水平气压梯度力大致由西南指向东北,风向右偏转近直角,因此丙地吹西北风或偏北风;图中显示,等压面的坡度甲地比乙地缓,由此推断,甲地气压梯度小于乙地,因此风力甲地小于乙地。
【补偿训练】
下图表示北半球某地等压面分布示意图(图中等压面弯曲是由地面冷热不均引起的)。读图完成(1)、(2)题。
(1)图中甲乙丙丁四地,气压最低的是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
(2)图中甲乙丙丁四地,气温较高的是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【解析】(1)选D,(2)选B。第(1)题,根据所学知识可知,等压面凸起的地方,表示在同一高度上,气压比四周(两侧)高,等压面凹陷,表示同一高度上,气压比四周(两侧)低。图中显示,甲处等压面凸起,乙处等压面凹陷,表明甲地气压高于乙地;根据所学知识可知,同一地点的高空等压面与低空等压面往往对称相反,则丁地等压面凹陷、丙地等压面凸起,表明丙地气压高于丁地;同一地点海拔越高,气压越低,因此乙地气压高于丙地。综上所述,图中甲乙丙丁四地的气压由高到低的排列顺序是甲、乙、丙、丁,气压最低的是丁地。第(2)题,材料信息表明,图中等压面弯曲是由地面冷热不均引起的,甲地气压高于乙地,表明甲地受冷气流下沉形成高气压,乙地受热气流上升形成低气压,即乙地气温比甲地高;根据所学知识可知,对流层中海拔越高,气温越低,因此丙、丁两地气温低于甲、乙两地。综上所述,图中甲乙丙丁四地,气温较高的是乙地。
二、风力大小及风向的判断方法
1.风力的判读:
(1)等压线分布与风力。
①同一幅图中:等压线密集→水平气压梯度力大→风力大;等压线稀疏→水平气压梯度力小→风力小。
②不同图示中风力大小的判断:
相同图幅、相同等压距的情况下,比例尺越大,表示单位距离间的等压线就越密集,则风力越大;比例尺越小,表示单位距离间的等压线就越稀疏,则风力就越小。如下图A、B、C、D处风力的大小是A>B>C>D。
(2)热力作用与风力。
两地间温差越大→气压差越大→水平气压梯度力越大→风力越大。
(3)下垫面与风力。
下垫面状况影响摩擦力的大小,进而影响风速大小。具体如下:
①地势平坦、开阔的地带(如平坦的高原、海洋、湖泊)摩擦力小,风速大。故风由陆地移向海洋或湖泊,风力加大。
②高空摩擦力比近地面摩擦力小,风速大。
③狭管效应:当气流由开阔地带流入峡谷时(风与峡谷延伸方向同向),由于空气质量不能大量堆积,于是加速流过峡谷,风速增大。当流出峡谷时,空气流速又会减缓。
2.风向的判读:
(1)看风向符号。
风向符号由风杆和风尾组成,风杆指示风的方向(如图中虚线方向,注意风向是指风吹来的方向,图中为北风),风尾短横线表示风力大小,一道短线代表2级风。
(2)看等压线。
①依据图示数字推断并计算,以确定气压高低。
②依据气压高低确定气压梯度力方向:垂直等压线指向低压。
③依据南北半球确定地转偏向力方向:南左北右,纬度越高偏向越大。
④依据高、低空确定有无摩擦力:近地面风向与等压线斜交,约成30°～45°夹角;高空与等压线平行。
(3)看风频玫瑰图。
频率最大的方位,表示该风向出现次数最多,如上图中的东南风次数最多,其次是东北风,南风次数最少。
(4)手掌示意法判断风向。
北半球右手,南半球左手。伸出手掌,掌心朝上,五指自然伸展,四指并拢代表水平气压梯度力,拇指与四指斜交代表近地面风向。适用于近地面风向的判断,如图:
下图示意中纬度某区域2020年7月5日4时和14时海平面等压线分布状况。据此完成(1)～(3)题。
(1)当日4时,②地的风向是 ( )
A.西南风 B.西北风
C.东南风 D.东北风
(2)当日4时～14时,④地的天气状况是 ( )
A.晴转阴,气温降低
B.阴转晴,气温升高
C.一直阴天,气温降低
D.一直晴天,气温升高
(3)当日14时,与①地相比,③地 ( )
A.气压较高 B.风速较小
C.风向相同 D.降水概率大
【解析】(1)选C,(2)选D,(3)选D。第(1)题,由图示4时和14时风向大致相反可推断出,该地位于沿海地区,受海陆热力性质差异形成海陆风;则在4时时,海洋气温高于陆地,海洋上形成低压,陆地上形成高压,则根据图示风向及其偏转可知图示区域为北半球。据此可判断出②地的风向是东南风。第(2)题,读图可知,从4时至14时,该地均为高压脊控制,天气晴朗,气温随着太阳的升起,逐渐升高,到14时前后,达到最高。第(3)题,由③地附近风向可知,③地位于低压槽,气压较两侧低,与①地相差不大;③地附近等压线弯曲程度大于①地,等压线应该较为密集,风速较大;③地与①地风向相反;③地位于低压槽,可能会形成降水,①地等压线较为平缓,风向单一,降水概率小。
【补偿训练】
图为2019年10月24日5时亚洲部分地区海平面等压线图(单位:百帕)。读图完成(1)、(2)题。
(1)此时吹东北风的是 ( )
A.甲地 B.乙地 C.丙地 D.丁地
(2)此时风速最大的是 ( )
A.甲地 B.乙地 C.丙地 D.丁地
【解析】(1)选B,(2)选C。第(1)题,此图为北半球亚洲部分示意图,甲乙之间有高压中心,丙丁之间有低压中心,据甲乙丙丁位置、等压线走向、北半球水平运动物体向右偏等知识,可以判断出,甲吹西南风,乙吹东北风,丙吹偏西风,丁吹东南风。第(2)题,等压线图中,一般等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大,图中丙地等压线比甲乙丁密集,水平气压梯度力最大,风力最大。
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- 8 -第一节 大气的组成和垂直分层
一、大气的组成
1.低层大气的组成:干洁空气、少量水汽和固体杂质。
2.大气的成分及作用:
成分 作用
氧 人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
氮 地球上生物体的基本元素
二氧化碳 绿色植物进行光合作用的基本原料,吸收地面辐射能力强,使气温升高
臭氧 强烈吸收太阳光中的紫外线,使大气增温;减少到达地面的紫外线,被誉为“地球生命的保护伞”
水汽和杂质 成云致雨的必要条件,影响大气的变化
3.人类活动对大气组成的影响:
人类活动排放的污染物进入大气,会影响大气的成分和含量,产生大气污染,对生态系统和人类生存造成不利影响。
二、大气的垂直分层
1.划分依据:根据温度、运动状况和密度,大气自下而上可划分为对流层、平流层和高层大气。
2.垂直分层:
(1)对流层。
①高度范围:在大气圈的最底层。低纬度地区17～18千米,高纬度地区8～9千米。
②主要特征。
主要特征 成因
云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层 占大气总质量的3/4和几乎全部的水汽和杂质
气温随高度的升高而降低 热量来自地面辐射
大气对流运动显著 上部冷,下部热
③与人类关系:人类生活在对流层底部。
(2)平流层。
①范围:对流层顶部至50～55千米的高空。
②主要特征:气温随高度升高而升高,大气以平流运动为主。
③与人类关系:臭氧层使地球生命免受过多紫外线是伤害;适合航空飞行。
(3)高层大气。
①位置:平流层顶以上的大气。
②主要特征:
要素 主要特征
气温 下层 没有臭氧吸收紫外线,气温会下降
上层 大气吸收更短波长的太阳紫外线,温度持续上升
密度 很小,在2 000～3 000千米高空,大气密度与星际空间密度非常相近
③与人类关系:80～120千米,流星体燃烧产生流星现象;80～500千米,有电离层反射无线电波,对无线电通信有重要作用。
填写干洁空气的主要组成。
【质疑批判】
判断下列说法的正误
①大气圈中最多的成分是氧。 (×)
②大气圈中各种成分均匀分布。 (×)
③臭氧对人类和动物是无害的。 (×)
④空气中只要有水汽就可以形成降水。 (×)
⑤大气中的尘埃物质可以反射太阳辐射,降低地面温度。 (√)
填写大气垂直分层的名称。
将平流层特征及成因连线
2020年7月23日12时41分,我国在中国文昌航天发射场成功发射首次火星探测任务“天问一号”探测器,开启火星探测之旅,迈出了我国行星探测第一步。
(1)“天问一号”升空过程中依次经过哪些大气层
提示:对流层、平流层、高层大气。
(2)“天问一号”升空过程中,大气温度有何变化
提示:气温先降低后升高,再降低再升高。
能力一 大气的组成成分及作用
【思维引导】
1.大气中为什么会有阴晴风雨的现象
2.大气成分的变化会产生什么影响
1.大气主要成分及其对大气环境的影响:
成分 作用
二氧化碳 CO2→吸收长波辐射(地面辐射)→升温的同时释放热能→热量射向地面→保温作用,CO2→植物光合作用→太阳能转化为化学能
臭氧 平流层中的O3→吸收紫外线→升温的同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上的生物免受紫外线伤害
水汽 近地面水汽吸收地面热量→大气升温,水汽温度变化→吸热或放热→水的相变→云、雨、雾、雪等天气现象发生
杂质 杂质→吸附水汽→成云致雨,杂质→削弱太阳辐射→大气能见度降低
2.人类活动对大气成分的影响:
【知识拓展】臭氧层破坏
(1)原因:①自然:太阳活动;②人为:人类向大气中大量排放消耗臭氧的物质(如氯氟碳化物)。
(2)后果:①影响人类的健康。一方面,过量的紫外线会破坏人的免疫系统,使人的自身免疫系统出现问题,患呼吸道传染性疾病的人数大量增加;另一方面,过量的紫外线会增加皮肤癌的发病率。②影响农作物的产量和质量。③影响水域生态系统,会直接引起整个食物链的破坏。
(3)措施:①减少消耗臭氧层有害气体的排放,如冰箱制冷剂氯氟碳化物的排放(改用无氟制冷剂);②寻找新的替代品,加大对替代品的研制力度。
地球大气又称“氮氧大气”,结合地球大气圈25 km以下干洁空气的主要成分表,完成(1)、(2)题。
气体成分 体积分数/% 质量分数/%
氮气(N2) 78.08 75.52
氧气(O2) 20.94 23.15
氩气(Ar) 0.93 1.28
二氧化碳(CO2) 0.03(变动) 0.05
(1)地球大气称为“氮氧大气”是因为两者 ( )
A.占干洁空气成分的99%
B.占大气成分的99%
C.是生命活动必不可少的物质
D.在其他天体上不存在
(2)目前,导致二氧化碳变动的主要因素是 ( )
①植树造林
②大量燃烧矿物化石燃料
③新能源公交车的逐渐普及
④森林、草原开垦成农田
A.①③ B.②④
C.①② D.③④
【思路点拨】解答该题的思路如下:
【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题, 氮和氧是大气的主要成分,在干洁空气成分中,无论从体积分数还是质量分数看,氮和氧两者的含量约占99%,故又称地球大气为“氮氧大气”。第(2)题,目前,大气中的二氧化碳浓度逐渐升高,主要原因是:
臭氧层因吸收大部分紫外线而被誉为“地球的保护伞”,但目前臭氧在减少。图中每种紫外线宽度变化代表其浓度变化。回答(1)、(2)题。
(1)据图判断,臭氧层(臭氧浓度最大)的海拔 ( )
A.0～15 km
B.15～30 km
C.30～45 km
D.45～60 km
(2)如果图示中臭氧浓度减少,导致地面生物受到伤害最大的紫外线波段是 ( )
A.UV-a B.UV-b
C.UV-c D.三种相同
【解析】(1)选B,(2)选B。第(1)题,直接根据图示纵坐标读数即可。第(2)题,根据图示每种紫外线宽度变化代表其浓度变化,图示UV-b在臭氧层大量减少,反映臭氧层能大量吸收UV-b的紫外线,故臭氧浓度减少,导致 UV-b 紫外线到达地面大幅增加,导致伤害地面生物。
【补偿训练】
读大气成分图,回答下列问题。
(1)图中A、B表示的大气成分是:A ,B 。其中B的重要作用是 。
(2)在其他的气体中,被称为“地球生命保护伞”的是 ,其原因是什么
(3)人类活动对大气成分有什么影响
【解析】第(1)题,由图可知,A成分最多,为氮气;其次为B,为氧气,主要作用是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质。第(2)题,被称为“地球生命保护伞”的是臭氧,原因是能大量吸收太阳辐射中的紫外线。第(3)题,人类活动对大气的影响主要是排放的污染物与废弃物产生大气污染造成的影响。
答案:(1)氮气氧气 氧是人类和其他生物维持生命活动所必须的物质
(2)臭氧 臭氧能吸收大量紫外线,保护地球上的生物,使其免受过多紫外线的伤害。
(3)人类活动排放的污染物与废弃物进入大气,会影响大气的成分和含量,产生大气污染,对生态系统和人类生存造成不利影响。
能力二 大气垂直分层及特点
【思维引导】
1.大气垂直分层的依据是什么
2.电离层分布在大气哪一层 有什么作用
1.大气垂直分层:
(1)大气垂直分层的高度范围。
分层 高度范围
对流层 低纬:17～18 km;中纬:10～12 km;高纬:8～9 km
平流层 对流层顶部至50～55 km
高层大气 从平流层顶部到大气上界
(2)大气垂直分层的温度变化。
①对流层气温随高度升高而降低。
②平流层气温随高度升高而升高。
③高层大气气温先降低后升高。
2.对流层特点及与人类的关系:
3.平流层特点及与人类的关系:
情境一 来自埃塞俄比亚阿鲁西高原的格布雷西拉西耶被称为历史上最伟大的长跑运动员。在他的职业生涯中参加过400多次比赛,并且多次打破世界纪录。他曾是马拉松、10千米马拉松、20 000米赛跑、半程马拉松和1小时限时跑世界纪录保持者。
据统计,近年来的世界长跑冠军大多来自非洲东部的肯尼亚、埃塞俄比亚等高原国家。
情境二 我国的很多体育训练基地也都设在高原城市,如云南昆明的海埂训练基地,青海多巴国家训练基地等。
(1)体育训练为什么钟情于高原 (综合思维:在地理学习中发现学科价值的能力)
提示:一般而言,随着海拔升高,大气中含氧量越低;高原地区,地势高,空气稀薄缺氧,在高原训练心肺功能会比在平原地区强,可以最大程度激发潜能;在平原参加比赛的时候就能够有较大水平的提高。
(2)海拔越高越利于运动员的训练吗 为什么 (人地协调观:正确认识地理环境对人类活动的影响)
提示:并不是海拔越高,越利于运动员的训练。因为海拔越高,含氧量越低,进行体育运动训练会危害人体健康,甚至危及生命。
(2018·山东夏季学考)下图为大气的垂直分层示意图,读图完成(1)、(2)题。
(1)a层与人类的关系最密切,对其表述正确的是 ( )
A.水平运动明显
B.气温随高度升高而升高
C.密度随高度升高而增加
D.天气现象复杂多变
(2)与a层相比,b层 ( )
A.能大量吸收紫外线 B.随高度升高气温降低
C.空气中水汽含量较大 D.对流运动旺盛
【解析】(1)选D,(2)选A。第(1)题,对流层特征:
大气运动 空气以对流运动为主
气温变化 气温随高度升高而降低
密度变化 密度随高度升高而降低
天气现象 对流层天气现象复杂多变
第(2)题,对比平流层特征:
大气运动 以平流运动为主
气温变化 臭氧层能大量吸收紫外线,气温随高度升高而升高
天气特征 空气中水汽含量较低,杂质少,故天气较晴朗
(2021·济宁高一检测)下图中曲线所示为大气中臭氧浓度分布随高度变化,读图完成(1)～(3)题。
(1)从图中看出,臭氧层分布于 ( )
A.对流层 B.平流层
C.高层大气 D.电离层
(2)若大气中臭氧含量大幅度减少,可能造成 ( )
①皮肤病发病率增加 ②降水大幅度增加
③高层大气升温 ④农林牧业减产
A.①② B.①④ C.①③ D.②③
(3)图中大气层界线以下 ( )
A.海拔越高,气温越高
B.空气对流显著,天气复杂
C.冬季较厚,夏季较薄
D.天气晴朗,利于飞行
【解析】(1)选B,(2)选B,(3)选B。第(1)题,读图分析,图中大气层界线为对流层和平流层的界线;根据大气中臭氧浓度分布随高度变化可知,臭氧在平流层浓度最大,因此臭氧层分布在平流层。第(2)题,平流层中的臭氧层能强烈吸收太阳紫外线辐射,保护地球上的生命免受过多紫外线伤害。若大气中臭氧含量大幅度减少,到达地表的紫外线辐射增强,可能造成皮肤病发病率增加,①正确;影响动植物的正常生长,农林牧业减产,④正确;对地球的降水和高层大气温度不会产生影响,②③错误。第(3)题,图中大气层界线以下为对流层,气温随高度增加而降低;空气对流显著,天气复杂多变;夏季气温高,对流旺盛,厚度较大,冬季气温低,对流弱,厚度较薄,C错误;天气复杂多变,不利于高空飞行。
【补偿训练】
读“大气垂直分层”示意图,完成(1)、(2)题。
(1)人类排放的氯氟碳化物,对大气层中影响最大的是 ( )
A.A层 B.B层 C.C层 D.D层
(2)“蓝蓝的天上白云飘”歌词中的蓝天白云发生在 ( )
A.A层 B.B层 C.C层 D.D层
【解析】(1)选B,(2)选A。第(1)题,人类排放的氟氯碳化物,对大气层中影响最大的是臭氧,臭氧层分布在22～27千米处的平流层中,符合的是B层。第(2)题,对流层上冷下热,气流在上升过程中易成云致雨,故“蓝蓝的天上白云飘”歌词中的蓝天白云发生在对流层中。
图形1 大气垂直分层示意
图形2 地球大气的垂直分层(部分)示意图
图形3 大气垂直分层示意图
1.图形实质:试题中的各种大气垂直分层示意图实质都是教材图呈现的大气垂直分层中各层气温随高度变化、各层大气的运动状况、各层大气与人类活动的关系等知识。
2.学科素养:读懂此图需要具备一定的区域认知、综合思维与地理实践力等学科素养。
大气的垂直分层示意
(1)图中纵坐标、横坐标表述的含义是什么
提示:纵坐标表示海拔,横坐标表示气温,注意0 ℃气温的位置及气温的变化趋势。
(2)大气气温在各层中随高度增加如何变化
提示:在对流层中随高度增加而降低,在平流层中随高度增加而增加,在高层大气中随高度增加先降低再升高。
(3)各层大气气温的热量来源是什么 在对流层、平流层中大气的运动有什么特点
提示:对流层的热源来自地面辐射、平流层的热源是臭氧层、高层大气是电离层;在对流层中大气以对流运动为主,平流层中大气以平流运动为主。
(4)列举各层大气与人类活动的关系案例。
提示:人类生活在对流层底部,天气现象复杂多变影响人类活动;平流层臭氧层吸收紫外线保护地球上的生命,适合航空飞行;高层大气的电离层对无线电通信有重要作用,流星现象、极光、人造卫星等位于这一层。
1.(水平1)关于低层大气物质组成的叙述,正确的是 ( )
A.干洁空气、二氧化碳、水汽
B.氮、氧、二氧化碳
C.二氧化碳、水汽和固体杂质
D.干洁空气、水汽和固体杂质
【解析】选D。低层大气由干洁空气、水汽和固体杂质组合,干洁空气的主要成分可分为氮气、氧气和二氧化碳等不同成分。
(水平1)气球作为探空的工具已经被广泛使用,如下图所示,一探空气球由地面上升至25 千米处。据其可能探测到的现象,回答2、3题。
2.探空气球记录的随高度升高气温变化的规律可能是 ( )
A.一直递减
B.一直递增
C.递增→递减
D.递减→递增
3.探空气球探测到水汽主要集中在 ( )
A.对流层 B.平流层
C.高层大气 D.电离层
【解析】2选D,3选A。第2题,探空气球从对流层到平流层。对流层的气温分布规律是随高度增加而降低,平流层的气温分布规律是随高度增加而增加。第3题,水汽主要集中在对流层。
(水平1、2)下图为局部大气层气温随高度变化曲线示意。完成4、5题。
4.图示大气层属于 ( )
A.对流层 B.平流层
C.臭氧层 D.高层大气
5.该层大气 ( )
A.适合飞机高空飞行
B.极光现象频繁
C.适合人造卫星飞行
D.对流运动显著
【解析】4选D,5选B。第4题,读图可知,图示大气层高度位于50千米以上,表示高层大气;对流层和平流层均位于距离地表50千米以下,臭氧层位于平流层中。第5题,高层大气易与太阳活动抛出的高速带电粒子发生摩擦,产生极光;平流层更适合飞机的高空飞行;人造卫星飞行在大气层之外;高层大气对流运动不显著,对流层对流运动显著。
6.(水平1、2)阅读图文资料,完成下列要求。
地球对流层是最接近地球表面的一层大气,集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。对流层由于受到地面森林、湖泊、山岭等不同因素的影响,受日光照射而引起了气温差异,因而空气对流运动显著。
(1)简述对流层上界高度(即对流层顶)随地理纬度和季节变化的规律。
(2)分析对流层天气多变的原因。
【解析】第(1)题,近地面气温越高,空气上升的高度越大,对流层的厚度越大。因此自低纬到高纬,对流层越薄,上界高度越低。夏季气温高,冬季气温低,因此对流层的厚度夏季厚,冬季薄,上界高度夏季高,冬季低。第(2)题,对流层气温随高度的增加而降低,空气上冷下热,有利于空气的对流运动;对流层集中了几乎全部的水汽,充足的水汽加上空气的对流运动使得对流层天气多变。
答案:(1)对流层上界高度低纬度高,高纬度低。对流层上界高度夏季高,冬季低。
(2)对流层气温随高度的增加而降低,加上地面受热不均引起冷热差异,故对流运动显著;充足的水汽,使对流层的天气现象复杂多变。
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- 14 -第一课时 大气受热过程
一、大气的受热过程
1.大气的能量来源:
(1)地球大气最重要的能量来源:A太阳辐射,属于短波辐射。
(2)近地面大气主要、直接的热源:B地面辐射,属于长波辐射。
2.大气对太阳辐射的削弱作用:主要包括吸收和反射。
3.大气的受热过程:
过程 内容
太阳暖大地 太阳辐射穿过地球大气层,少部分被吸收或反射,大部分到达地面,地面吸收太阳辐射而增温
大地暖大气 地面增温后,以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气,近地面大气又以对流、传导等方式层层向上传递能量
二、大气对地面的保温作用
1.吸收作用:对流层中的水汽、二氧化碳等,吸收长波辐射的能力很强;大气吸收地面长波辐射后会增温。
2.大气逆辐射:大气增温的同时,向外辐射长波辐射,大部分向下射向地面,其方向与地面辐射相反,故称大气逆辐射。
3.保温作用:
填出各代号代表的含义。
提示:a反射; b吸收; c太阳短波辐射; d地面长波辐射;e大气吸收。
判断下列说法的正误。
①太阳辐射是大气能量的根本来源。 (√)
②辐射热交换是大气增温的最重要方式。 (√ )
③大气的绝大部分成分都可以直接吸收太阳辐射。 (×)
④大气逆辐射与大气辐射是两种不同的辐射。 (×)
我国新疆地区有“早穿皮袄午穿纱”的说法,请运用大气受热过程和保温作用原理解释其原因
提示:新疆深居内陆,降水少,多晴朗天气,云层薄。白天对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射强,气温高,因此“午穿纱”;夜晚大气的保温作用弱,经过一夜的热量散失,早上气温低,因此“早穿皮袄”。
能力一 大气的受热过程和保温作用
【思维导引】
1.热量的传递方式有哪三种
2.大气的受热过程是怎样的
1.大气对太阳辐射的削弱作用:
大气对太阳辐射的削弱作用表现在大气对太阳辐射的反射、散射和吸收三个方面。如下表所示:
作用形式 作用特点 参与作用的大气成分 削弱的辐射 形成的自然现象
反射作用 无选择性 较大颗粒的尘埃、云层 各种波长的太阳辐射 夏季多云的白天,气温不太高
散射作用 有选择性 空气分子,微小尘埃 可见光中波长较短的蓝、紫光 晴朗的天空呈蔚蓝色
无选择性 较大颗粒的尘埃等 各种波长的太阳辐射 阴天的天空呈灰白色
吸收作用 有选择性 臭氧、水汽、二氧化碳等 紫外线、红外线 平流层中的臭氧能吸收紫外线,对地球生物具有保护作用
2.大气的受热过程原理:
大气的受热过程可形象地概括为“太阳暖大地”“大地暖大气”,具体图解如下:
3.原理应用——利用大气的削弱作用原理分析某地区太阳能的丰歉:
(1)高海拔地区:地势高→空气稀薄→大气的削弱作用弱→太阳能丰富。
(2)内陆地区(如我国西北):气候较为干旱→晴天多、阴雨天气少→大气的削弱作用弱→太阳能丰富。
(3)沿海地区(如英国):气候湿润→阴雨天多→大气的削弱作用强→太阳能不丰富。
【知识拓展】大气对太阳辐射的削弱作用随纬度和时间变化的规律
(1)随时间变化:太阳高度越大,太阳辐射经过大气的路程越短,被大气削弱得越少,太阳辐射作用越强,反之,被大气削弱得越多,太阳辐射作用越弱。
(2)随纬度变化:纬度位置越低,太阳高度越大,太阳辐射经过大气的路程越短,被大气削弱得越少,太阳辐射作用越强;纬度位置越高,太阳辐射被大气削弱得越多,太阳辐射作用越弱。这是太阳辐射由低纬向两极递减的原因。
(2020·北京合格考)读“大气受热过程示意图”,完成(1)～(3)题。
(1)大气热量的根本来源是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
(2)图中③表示大气的 ( )
A.反射作用 B.逆辐射作用
C.吸收作用 D.净化作用
(3)倡导低碳生活,减少CO2排放可以缓解温室效应,主要是因为 ( )
A.①增强 B.②减弱
C.③减弱 D.④增强
【思路点拨】解答该题的思路如下:
【解析】(1)选A,(2)选B,(3)选C。第(1)题,由图可知,序号①是到达地面的太阳辐射、②是地面辐射、③是大气逆辐射、④是射向宇宙空间的大气辐射,大气热量的根本来源是太阳辐射。第(2)题,由图可知,序号③是大气向下射向地面的大气逆辐射。第(3)题,倡导低碳生活,大气中CO2排放减少,CO2吸收地面长波辐射减少,会使大气逆辐射减少。
(2019·山东1月学考)下图为大气受热过程示意图。读图回答(1)、(2)题。
(1)图中箭头中,代表近地面大气主要直接热源的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
(2)与晴天相比,阴天 ( )
A.①强 B.②弱 C.③强 D.④强
【解析】(1)选C,(2)选D。结合箭头可以判断图中①为太阳辐射,②为大气反射,③为地面辐射,④为大气逆辐射。第(1)题,地面辐射是近地面大气主要直接热源,图中③为地面辐射。第(2)题,阴天云层厚,白天削弱作用强,到达地面的太阳辐射少,地面辐射也弱,因此①弱,②强,③弱;夜晚云层厚,保温作用强,故④强。
【补偿训练】
最新研究发现,鸟粪可以影响北极气温变化。每年迁徙至北极地区的鸟类产生的鸟粪被微生物分解后,会释放约4万吨的氨,氨与海水浪花喷洒出的硫酸盐及水分子混合后,形成大量悬浮在空气中的尘埃颗粒。这些尘埃颗粒物不仅集中在鸟群附近,在整个北极均有分布。下图示意大气受热过程。据此完成(1)、(2)题。
(1)鸟粪对北极地区气温的影响及其原理是 ( )
A.升高,④增强 B.升高,③增强
C.降低,②增强 D.降低,①增强
(2)该影响最明显的季节是 ( )
A.春季 B.夏季
C.秋季 D.冬季
【解析】(1)选D,(2)选B。第(1)题,由材料可知鸟粪被微生物分解后,最终形成大量悬浮在空气中的尘埃颗粒,结合图可知尘埃颗粒增强了大气对太阳辐射的吸收和反射①作用,使到达地面的太阳辐射减少,从而使北极地区气温降低。第(2)题,由材料可知鸟粪被微生物分解后,最终形成大量悬浮在空气中的尘埃颗粒,影响北极地区的温度,夏季北极地区气温高,微生物分解作用强,因此该影响最明显的季节是夏季。
能力二 大气的保温作用
【思维引导】
1.大气对地面的保温过程是怎样的
2.逆温对我们的日常生产、生活会带来哪些影响
1.大气的保温作用:
基本过程 地面辐射的长波辐射绝大部分被对流层中的水汽、二氧化碳吸收,然后以大气逆辐射(长波辐射)的形式将热量退还给地面
作用 减少了地面的热量损失,使地球表面温度特别是夜间的温度不至于降得过低
影响因素 与空气的透明度有关,如大气中的云量、尘埃、水汽等越多,作用越明显
举例 阴天夜晚不太冷,春秋晴朗的夜晚易发生霜冻
2.大气保温作用原理在农业中的应用:
(1)我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
(2)深秋利用烟雾防霜冻。
(3)干旱半干旱地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。
(4)昼夜温差大小的分析。
分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理,主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析。
【特别提醒】大气逆辐射并非夜晚存在
大气逆辐射是大气辐射的一部分,白天、夜晚都存在,且白天更强。只是白天由于太阳辐射的影响,分析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强弱的影响,因而易产生大气逆辐射只存在夜晚的误解。
【知识拓展】
1.谚语中的地理原理:
十雾九晴 深秋、冬季和初春的时候,早晨出现大雾,多数是晴天。原因在于,低温条件下,才会形成雾。晴天的夜晚,大气的保温作用弱,近地面辐射降温,气温较低,故易形成雾。翌日,日出后气温上升,过饱和状态逐渐结束,雾也就逐渐消散,天气晴好。所以有“十雾九晴”之说
露重见晴天 露的形成类似于雾,气温低才会形成露。说明当地夜间天气晴朗,大气的保温作用弱,寒冷,大气稳定,地面辐射降温强烈
霜重见晴天 即指霜冻多出现在晴朗的夜晚,原因是晴朗的夜晚,大气逆辐射弱,大气的保温作用弱,气温降低,地表水汽凝结为霜
2.逆温的类型及成因:
类型 成因 特点
辐射逆温 在晴朗或少云的夜晚,地面辐射强,冷却快,离地面越近,降温越快 大陆上常年均可出现,尤其冬季最强
平流逆温 暖空气水平移动到冷的地面或水面发生的冷接触作用 愈近地表,降温愈快
锋面逆温 冷暖气团温度差异显著,暖气团位于锋面上部 出现于锋面附近
地形逆温 冷空气沿斜坡向低谷和盆地流动 出现于山谷或盆地
玉兔二号,嫦娥四号任务月球车,于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离,驶抵月球表面。首次实现月球背面着陆,成为中国航天事业发展的又一座里程碑。月球表面白天非常炎热温度高达160度,黑夜异常寒冷,温度骤降到零下180度,对于玉兔二号的电子设备是一种考验。
【探究】
(1)玉兔二号工作时的能源主要来自哪里 (区域认知:从空间-区域维度认知地理事物或现象)
提示:太阳辐射能。
(2)月球表面的温度昼夜变化为什么剧烈 (综合思维:从时空综合角度分析地理事物或现象)
提示:月球的自转周期较长,加上白天,月球由于没有大气对太阳辐射的削弱作用,月面温度升得很高;夜间由于没有大气的保温效应,月面温度骤降,气温很低。
(2020·全国Ⅱ卷)对我国甘肃某绿洲观测发现,在天气稳定的状态下,会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成(1)、(2)题。
(1)图示观测时段内 ( )
A.正午绿洲和沙漠长波辐射差值最大
B.傍晚绿洲降温速率大于沙漠
C.凌晨绿洲和沙漠降温速率接近
D.上午绿洲长波辐射强于沙漠
(2)导致绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的主要原因是绿洲 ( )
①白天温度低 ②蒸发(腾)多
③空气湿度大 ④大气逆辐射强
A.①② B.②③ C.③④ D. ①④
【思路点拨】解答该题的思路如下:
【解析】(1)选C,(2)选A。第(1)题,由图可知,凌晨0-6时左右绿洲和沙漠地表温度的变化曲线行,说明降温速率接近;地面长波辐射主要受地温的影响,图中显示地表温度差值最大时接近15时,故15时左右绿洲和沙漠的地表温度差值最大;傍晚沙漠地温曲线较陡,温度下降较快,故绿洲降温速率小于沙漠;上午绿洲地温低于沙漠,故绿洲长波辐射弱于沙漠。第(2)题,由于沙漠白天温度较绿洲高很多,夜间虽然沙漠降温幅度快于绿洲,但还是会出现绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的现象,①正确;绿洲地表较湿润,蒸发(腾)多,吸收热量多,会使绿洲夜间降温较快,温度较低,②正确;空气湿度大和大气逆辐射强都会导致夜间降温较慢,使绿洲夜间地表温度较高,③、④错误。
【补偿训练】
图甲为大气受热过程示意图,图乙为我国某地2019年12月15日和16日天气示意图。据此完成(1)、(2)题。
(1)与15日相比,该地16日气温日较差变化的主要原因是 ( )
A.①减弱,③增强 B.②减弱,③增强
C.②增强,③减弱 D.②增强,④减弱
(2)现在我们都在提倡低碳生活,实现低碳生活会使图甲中 ( )
A.①增强 B.②减弱 C.③减弱 D.④增强
【解析】(1)选C,(2)选C。第(1)题,读图可知该地天气状况,15日为多云、16日为晴天;图中显示晴天的气温日较差大,这是由于白天大气对太阳辐射的削弱作用较弱,太阳辐射较强,近地面气温较高;而夜晚,由于空气中的云量较少,大气逆辐射弱,即保温作用弱,气温较低,故气温日较差较大;故与15日相比,该地16日气温日较差变化的主要原因是②增强,③减弱。第(2)题,提倡低碳生活,可以减少二氧化碳的排放,从而减少二氧化碳对地面辐射(图中④)的吸收,进而减弱大气逆辐射(图中③)。
图形1 对流层大气受热过程示意图
图形2 太阳、地面、大气、宇宙之间热力作用图
1.图形实质:试题中的各种大气受热过程变式图实质都是教材图呈现的大气受热过程示意图呈现的大气的最重要能量来源、直接热源、大气对太阳辐射的削弱作用、大气的受热过程、大气的保温作用等知识。
2.学科素养:读懂此图需要具备一定的地理区域认知、综合思维等学科素养。
大气的受热过程示意
(1)大气的最重要能量来源、近地面大气的直接热源分别是什么
提示:太阳辐射 地面辐射。
(2)大气对太阳辐射削弱作用主要有哪些
提示:吸收、反射、散射。
(3)大气的受热过程是怎样的
提示:大部分太阳短波辐射到达地面使地面增温,地面增温后以长波形式向大气传递能量,大气吸收地面长波辐射而增温。
(水平1)读大气热力作用过程图,回答1、2题。
1.图中①②③三个箭头所示辐射依次是 ( )
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.图中表示大气保温作用的数字代码是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
【解析】1选B,2选C。第1题,图中①为太阳辐射、②为地面辐射、③为大气逆辐射。第2题,图中表示大气保温作用的是大气逆辐射。
【补偿训练】
(2021·广东联考) 2020年11月,我国自主研发的一种新型的可拆装式方舱营房,亮相海拔4 000多米的某高原部队驻地,该营房主要由屋顶太阳能面板、玻璃房和起居室三部分组成(下图),读图,完成(1)、(2)题。
(1)图中方舱营房的太阳能面板、玻璃房的主要功能是 ( )
A.防雨雪 B.防辐射 C.防缺氧 D.防低温
(2)屋顶的太阳能面板会 ( )
A.增强太阳辐射 B.减弱地面辐射
C.增加地面反射 D.增强大气逆辐射
【解析】(1)选D,(2)选B。第(1)题,由材料中海拔4 000多米的驻地安装可知,随着海拔的上升气温下降,当地气温低,太阳能面板可以收集太阳热能,玻璃房有保温功能;方舱营房可以防雨雪、防辐射,但不是主要功能;材料中无与防缺氧有关的信息。第(2)题,由所学知识可知,屋顶的太阳能面板能吸收太阳辐射,使到达地面的太阳辐射能减少,地面温度降低,从而使地面辐射减少;不能增强太阳辐射;地面反射与植被覆盖、海陆状况、土质等因素有关;地面辐射减少,大气逆辐射也减弱。
3.(水平2)下图是我国某地一天内的气温日变化、地表的长波辐射能量和入射到地面的太阳能量日变化图。读图,从图中三条曲线变化可知 ( )
A.一天内太阳高度最大时地表的长波辐射能量最大
B.太阳辐射是近地面大气热量的直接来源
C.一天内太阳高度最大时气温最高
D.气温日变化与地表的长波辐射能量变化直接相关
【解析】选D。一天当中正午太阳高度最大的时候,时间为正午,地表的长波辐射能量最大和气温最高的时间为14时左右;地面辐射是地面的直接热源,所以气温日变化与地表长波辐射能量直接相关。
4.(水平1.2)读图,回答下列问题。
(1)A、B两条曲线中,表示晴天的气温曲线是 。
(2)白天阴天,气温比晴天时 ,这是因为 。
(3)夜晚阴天,气温比晴天时 ,这是因为 。
(4)霜冻为什么多出现在秋、冬季节晴天的夜里
【解析】阴天的白天,云层的反射作用强,到达地面的太阳辐射减少,气温较低。夜晚阴天,云层增强了大气逆辐射,对地面保温作用强,气温高。如图所示。
答案:(1)B
(2)低 云层的反射作用强
(3)高 大气逆辐射强
(4)晴朗的夜晚,大气逆辐射弱,气温低。
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- 14 -第二课时 大气运动
一、大气热力环流
1.大气运动的类型:
2.热力环流:
(1)概念:由于地面冷热不均形成的空气环流,是大气运动的一种最简单形式。
(2)冷热状况:A气温高,B、C气温低。
(3)气流运动。
①垂直运动。
②水平运动。
二、大气的水平运动
1.概念:
(1)气压梯度:单位距离间的气压差。
(2)水平气压梯度力:促使大气由高压区流向低压区的力。
2.风的形成:地面受热不均 同一水平面上气压差异 产生水平气压梯度力 大气由高气压区向低气压区作水平运动。
3.影响风的三个力(北半球近地面):
符号 F1 F2 F3
类型 水平气压梯度力 摩擦力 地转偏向力
方向 垂直于等压线,由高压指向低压 与风向相反 总是垂直于风向,北半球向右(南半球向左)
4.力的作用效果:
类型 受力 最终风向
高空风 水平气压梯度力和地转偏向力 风向与等压线平行
近地面风 受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同影响 风向与等压线斜交
填出气压的高低。
室内制冷空调多放置在高处,而暖气片则在地处。你能解释其中的道理吗
提示:热空气密度小,易向上流动,促进房间内空气流通,使房间气温升高;冷空气密度大,易向下流动,促使室内热空气相对上浮,空气的流动使室内温度均衡。
判断下列说法的正误。
①高气压的数值一定大于低气压。(×)
②热的地方地面为低压,冷的地方地面是高压。 (×)
③垂直方向的气压总是近地面大于高空。 (√)
④气流总是由高气压流向低气压。(×)
画出热力环流大气运动方向
判断下列说法的正误。
①水平气压梯度力是形成风的直接原因。 (√)
②随着海拔的升高,风向与等压线的夹角越来越小。 (√)
③一般情况下海面上的风力比陆地上大。 (√)
④高空的风只受到水平气压梯度力的影响。 (×)
⑤摩擦力只改变风速,不影响风向。(×)
在下图中画出风向
(1)北半球高空的A点
(2)南半球近地面B点
能力一 热力环流及其常见形式
【思维引导】
1.热力环流发生时气压如何变化
2.什么是城市热岛效应 有什么影响
1.热力环流的形成:
2.掌握热力环流的关键、步骤:
(1)“一个关键”:冷热判断(根据热容量大小判断)。
(2)“四个步骤”:一是热上升,冷下沉;二是热低压,冷高压(近地面);三是近地面与高空气压相反;四是水平气流从高压流向低压。
3.抓住三个关系理解热力环流的形成:
(1)等压面的凹凸关系。
①受热:低空下凹、高空上凸。
②变冷:低空上凸、高空下凹。
③近地面和高空气压相反。
(2)温压关系:(结合上图中甲、乙、丙三地所示)热低压、冷高压。
(3)风压关系:水平方向上,风总是从高压吹向低压(如(1)图中abcd所示)。
4.热力环流的几种常见形式:
热力环流是一种常见的自然现象。海陆热力性质的差异,山谷、山坡的受热不均,人类活动等都可能导致热力环流的形成。具体分析如下:
【知识拓展】等压面的“高凸低凹”规律
因地面冷热不均,导致同一水平面上出现气压差异,进而等压面发生弯曲,即等压面凸向高空的为高压,下凹的为低压,可形象地记忆为“高凸低凹”,具体如下图所示:
孔明灯俗称许愿灯,又叫天灯,相传是由三国时期的诸葛亮发明的。当年,孔明被司马懿围困,无法派兵出城求救。孔明制成会在空中飘浮的纸灯笼,系上求救的信息,其后果然脱险,于是后世就称这种灯笼为孔明灯。
(1)观察孔明灯,当我们将其点燃后,灯罩内的空气会如何运动 (地理实践力:实施地理实践活动的能力)
提示:孔明灯里的空气受热后膨胀上升。
(2)孔明灯里面蕴含着什么样的大气原理呢 (综合思维:地理原理的释义能力)
提示:热力环流。孔明灯点燃时,中间温度高,气流上升,两侧温度低,气流下沉,形成热力环流。
(2020·山东7月合格考)海陆风是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流。阅读图文资料,完成下列问题。
(1)近海地区海、陆间温度差异,主要是由于 。
(2)根据大气热力环流原理,补充完成海风形成过程示意图。
(3)在下图中线条上添加箭头,以正确表示气流运动方向。
【思路点拨】解答该题的思路如下:
【解析】第(1)题,由材料“海陆风是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流”可知,近海地区海、陆间温度差异是海洋、陆地的比热容差异造成的,海洋比热容大于陆地,白天升温比陆地慢,晚上海洋降温幅度小,造成近海地区海洋与陆地温度的差异。第(2)题,由图可知,白天,海洋比陆地升温慢,气温比陆地低;海洋是低温,气流下沉,形成高气压;陆地气温高,气流上升,形成低气压。第(3)题,作图时先画垂直箭头,海洋气温低,气流下沉,箭头向下;陆地气温高,气流上升,箭头向上;近地面海洋气压高于陆地,气流由海洋吹向陆地;高空陆地上空气压高于海洋上空,气流由陆地吹向海洋。
答案:(1)海洋和陆地比热容不同(海陆热力性质差异)
(2)①低 ②高 ③下沉 ④上升
(3)气流运动方向如下图所示。
【补偿训练】
读鄱阳湖周边德安气象观测站和鄱阳气象观测站年平均风速逐时距平日变化图(正距平为西风,负距平为东风),读图,完成(1)、(2)题。
(1)有关两气象观测站风向的判读正确的是 ( )
①德安气象观测站8-19时吹西风
②德安气象观测站19时-次日8时吹西风
③鄱阳气象观测站11-21时吹东风
④鄱阳气象观测站21时-次日11时吹东风
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
(2)白天,自德安气象观测站至鄱阳气象观测站作等压面图,下列正确的是 ( )
【解析】(1)选D,(2)选C。第(1)题,据图可知,德安气象观测站8-19时主要吹东风,19时-次日8时吹西风;鄱阳气象观测站11-21时吹西风,21时-次日11时吹东风,②④正确。第(2)题,白天,陆地增温快,近地面为低压,等压线向下弯曲;湖泊增温慢,湖面附近为高压,等压线向上弯曲,高空等压面弯曲状态与近地面相反。
能力二 大气的水平运动——风
【思维引导】
1.水平气压梯度力的大小和方向是怎样的 对风有什么影响
2.高空和近地面的风受力和风向有什么区别
1.影响大气水平运动的作用力:
水平气压梯度力 地转偏向力 摩擦力
方向 垂直于等压线,由高压指向低压区 与风向垂直,北半球右偏,南半球左偏 与风向相反
大小 由气压梯度决定(等压线越密,水平气压梯度力越大,风速越大;反之则越小) 随风速增大而增大,随纬度升高而增大 与下垫面状况有关,下垫面越粗糙,摩擦力越大;反之越小
与风的关系 是形成风的直接原因,直接影响风向和风速 只改变风向,不改变风速 既改变风向,也改变风速
2.高空风与近地面风的受力作用分析:
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
【特别提醒】
风向是指风吹来的方向,如东北风是从东北方向吹向西南方向的风。
【知识拓展】等压线图中风向的画法(以北半球为例)
第一步:画水平气压梯度力。先根据等压线分布状况判断出气压高低,并按垂直于等压线由高压指向低压画出水平气压梯度力。
第二步:定地转偏向力。判断属于哪个半球,面向水平气压梯度力的方向,北半球右偏,南半球左偏。
第三步:定偏转角度:分清是高空还是近地面,若是高空,所画风向与等压线平行,即偏转90°(如图1);若是低空,所画风向与等压线成一夹角(约30°～45°,如图2)。
(2021·石家庄高一检测)下图示意某地等压线(单位:hPa)分布,据此完成(1)、(2)题。
(1)若此图表示北半球高空同一水平面,则O点稳定风向为 ( )
A.① B.② C.③ D.④
(2)若此图表示南半球近地面同一水平面,则O点稳定风向为 ( )
A.① B.② C.③ D.④
【解析】(1)选D,(2)选C。第(1)题,高空风只受水平气压梯度力、地转偏向力的影响,风向与等压线平行,北半球风向在梯度力右侧。第(2)题,南半球近地面在水平气压梯度力、地转偏向力及摩擦力的影响下,风向与等压线斜交。
【补偿训练】
(2020·南昌高一检测)下图示意某时世界局部地区海平面等压线分布,据此回答(1)、(2)题。
(1)图中甲、乙、丙、丁四地风力最大的是 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
(2)图示时刻,丁观测站风向最可能为 ( )
A.东北风 B.东南风
C.西北风 D.西南风
【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题,由图可知,甲靠近低气压中心,且等压线最密集,说明该地气压差最大,水平气压梯度力最大,因此风力最大;乙、丙、丁三地相对来说等压线稀疏,说明三地气压差小,水平气压梯度力也小,风力也小。第(2)题,近地面风向受水平气压梯度力、地转偏向力及摩擦力的作用,风向与等压线斜交;丁地水平气压梯度力应由高压指向低压且垂直于等压线方向,应指向西方,来自东方;由于地处北半球,在地转偏向力的作用下向右偏,最终指向西北方,来自东南方,形成东南风。
图形1 北半球某地热力环流模式图
图形2 某地区热力环流示意图
图形3 某地高空等高面与等压面关系示意图
1.图形实质:试题中的各种热力环流变式图实质都是教材图呈现的热力环流的形成示意的近地面等压面、高空等压面、空气受近地面温度影响的垂直运动、水平气流运动、天气状况等知识。
2.学科素养:读懂此图需要具备一定的区域认知、综合思维与地理实践力等学科素养。
热力环流的形成示意图
(1)近地面气温与空气运动有什么关系
提示:近地面接受热量多,空气膨胀上升;近地面接受热量少,空气收缩下沉。
(2)高气压数值一定大于低气压吗
提示:不一定。在同一水平面上高气压数值一定大于低气压数值,但在垂直方向上近地面低气压数值大于高空高气压数值。
(3)空气是否总是由高气压流向低气压
提示:不一定。同一水平面上空气总是由高气压流向低气压,但在垂直方向上空气运动是由冷却收缩、受热膨胀等因素引起的,并非取决于气压的高低。
(4)高空等压面与近地面等压面的弯曲有什么特点 为什么
提示:弯曲方向相反。近地面和高空气压性质相反
(水平1)下图为某种常见的热力环流示意图,读图完成1、2题。
1.图中气压最高的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
2.图中气温最高的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
【解析】1选B,2选C。第1题,近地面气压高于高空,其中近地面的高压气压最高,据此图中③地升温快为上升气流,②地气温较低,为下沉气流,为高压。第2题,图中③地为陆地,比热较小,日光下升温快,气温高。
(水平1、2)下图为北半球近地面冷热不均引起的等压面变化状况示意图。读图,完成3、4题。
3.图中四点气压 ( )
A.②>③=① B.④>②>③
C.④>③>② D.④>①>③
4.下图中四幅热力环流示意图与上图甲、乙间热力环流相符的是 ( )
【解析】3选C,4选B。第3题,等压线图中,同一条线上的数值相等,③=①,海拔越高气压越低, ④>③=①>②。第4题,图中甲、乙间热力环流的方向,要结合等压线判断甲、乙两地的气压高低,如图,甲地气压大于线上的气压值,乙地气压等于线上的气压值;甲地气压大于乙地,大气由甲地向乙地运动。
【补偿训练】
热力环流是大气运动最简单的形式。读下图,完成(1)、(2)题。
(1)图中热力环流的正确画法是 ( )
A.① B. ② C. ③ D. ④
(2)能用热力环流原理解释的现象是 ( )
A.晴朗天空呈蔚蓝色
B.山地迎风坡降水多
C.阴天时昼夜温差小
D.滨海地区的海陆风
【解析】(1)选B,(2)选D。第(1)题,图①中地面热处空气应受热膨胀上升,冷处空气应收缩下沉,①错误;图②中,白天裸地升温快,近地面气温高于草地,所以裸地气流应上升,而草地上温度低,气流应下沉,②正确;图③表示夜晚,坡地比同高度上的空气降温速度快,空气沿着山坡下沉,到谷地堆积被迫抬升,③错误;图④中,城市因生产生活排放的废弃热多,所以气温高于郊区,城市气流上升,郊区气流下沉,④错误。第(2)题,晴朗的天空呈蔚蓝色是散射作用的结果;山地迎风坡降水多是由于气流受地形阻挡抬升,空气上升降温导致水汽凝结的结果;阴天时的昼夜温差小,主要是大气的热力作用的原理;滨海地区的海陆风是由于海陆热力性质的差异而形成的热力环流。
(水平1、2)读近地面的等压线图,回答5、6题。
5.图中能正确指示北半球近地面风向的是 ( )
A.a B.b C.c D.d
6.下列叙述正确的是 ( )
A.水平气压梯度力不能影响风速
B.地转偏向力只改变风的速度
C.高空大气运动受摩擦力作用不明显
D.近地面摩擦力只影响风速,不影响风向
【解析】5选D,6选C。第5题,近地面的风向由高压吹向低压,北半球向右偏转,斜交于等压线。第6题,水平气压梯度力和摩擦力既影响风速又影响风向,地转偏向力只影响风向。
7.(水平1、2)图为北半球中纬度沿海某地一天中某时等压面图(相邻两个等压面气压差相等)。据此回答下列问题。
(1)画出图中热力环流的大气运动方向。
(2)比较①、②、③、④四地气温的高低。
(3)比较M、N两地此时的风力大小,说出判断的依据。
【解析】第(1)题,根据图中等压面弯曲方向,可判断近地面陆地气压高于海洋,由此得出大气环流运动方向。第(2)题,根据热力环流的形成原理,近地面气压与气温呈负相关,由此推断①地气温高于②地、③地气温高于④地;由四地海拔可判断①②两地气温高于③④两地。第(3)题,风力大小与水平气压梯度力及摩擦力有关。
答案:
(1)
(2)①>②>③>④
(3)M地风力大于N地。依据:M地等压面分布比N地等压面分布密集,水平气压梯度力大;M地距离地面远,受地面摩擦力小。
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