(共33张PPT)
第一节
大气的组成和垂直分层
高中地理 必修第一册
第三章
1.利用图表等资料,说出大气的组成成分,并举例说明各组成成分与人类生产生活的联系。
2.通过阅读大气垂直分层示意图,分析大气垂直分层与人类生产生活的联系。
3.结合大气的组成成分,理解大气温度垂直变化的原因。
学习目标
一、大气的组成
教材全解
臭氧层破坏
雷阵雨过后,我们有时候会闻到一股刺鼻的气味,这就是臭氧的气味。臭氧主要分布在平流层,臭氧层是指平流层中臭氧集中的层次。臭氧层变薄、浓度降低的现象,称为臭氧层破坏。臭氧层破坏可能引起一系列不利于人类的气候生物效应,这种情况已经受到人们的广泛关注。据科学家研究,大气中的臭氧含量每减少 1%,到达地面的太阳紫外线辐射就增加 2%。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率,还会引发白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病。在距南极洲较近的智利海伦娜岬角,当地居民只要走出家门,就要在暴露的皮肤表面涂上防晒油,戴上太阳眼镜,否则半小时后,皮肤就会被晒成鲜艳的粉红色,并伴有痒痛;羊群则多患白内障,几乎全盲;河里捕到的鲜鱼也多是盲鱼。
问题探究:
1. 有人认为,臭氧层是“地球生命的保护伞”。你认同这种看法吗?为什么?
同意。过量的紫外线辐射会增加人的皮肤癌患病率,还会引起白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病,而臭氧层可以吸收绝大部分对人有害的太阳的紫外线,保护地球上的生命免遭紫外线伤害。所以说,臭氧层是“地球生命的保护伞”。
2. 你还了解哪些全球性大气环境问题?它们与大气中的哪些成分及其含量的变化相关?
酸雨:燃烧煤、石油、天然气,排放二氧化硫和氮氧化合物等酸性气体。
光化学烟雾:排入大气的氮氧化合物和碳氢化合物等,受太阳紫外线作用,产生刺激性的浅蓝色烟雾。
温室效应:燃烧化石燃料排放出的二氧化碳等温室气体,增加了大气吸收地面辐射的能力。
可吸入颗粒物:燃煤烟尘、建筑工地扬尘、汽车尾气排放量大且缺乏标准或不达标,使空气中可吸入颗粒物增多。
大气主要集中在地面以上1000千米左右的高度内,它像一件外衣保护着地球。
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。
大气的组成
大气中不包含水汽和杂质的整个混合气体
干结空气
含量很少且不固定,随时间、空间及气象条件而变化。
水汽
含量不定,随时间、空间及天气条件而变化。
固体杂质
成云致雨的必要条件
干洁空气
氧气21%
氮气78%
其他气体1%
干洁空气组成
干
洁
空
气
绿色植物光合作用的基本原料,吸收和反射长波辐射,对地面起保温作用。
人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质。
地球生物体的基本成分
能强烈吸收太阳紫外线,保护地球生物面受过量紫外线伤害。
氮气(N2)
氧气(O2 )
二氧化碳 (CO2)
臭氧(O3)
氮是地球生物体的基本成分。
氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质,并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程。
二氧化碳是绿色植物光合作用的基本原料,对地面起保温作用。
臭氧能强烈吸收太阳紫外线,保护地球生物面受过量紫外线伤害。
思考
全球变暖与那种气体有关?分析全球变暖的人为原因。
人为原因:
1.化石燃料燃烧
(释放大量二氧化碳)
2.毁林
(减少森林吸收二氧化碳的量)
二氧化碳
阅读:全球大气二氧化碳月均浓度突破400ppm
自工业革命以来,由于人类大量使用化石燃料,全球大气二氧化碳浓度上升了120 ppm(1 ppm 为百万分之一),其中一半的增长出现在 1980 年以后。2015 年 3 月,全球大气二氧化碳平均浓度突破 400 ppm。这是有记录以来全球大气二氧化碳月均浓度首次突破这一高值。二氧化碳等温室气体排放量的增加,是导致全球变暖的一个重要原因。
思考
在水平方向上陆地与海洋上空,哪里大气当中的水汽含量更高?
水汽
在水平方向上,海洋上空高于陆地上空,湿润地区上空高于干旱地区上空;
在垂直方向上,一般自地面向高空逐渐减少。
在垂直方向上,水汽含量发生什么变化?
气态水
固态水
液态水
水汽可发生固、液、气三态的转化,产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象
大气中的杂质会使大气能见度变差,但作为凝结核,是成云致雨的必要条件。
水汽与杂质
雾霾
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”。
二、大气的垂直分层
大气的垂直分层
读图:地球大气共分哪几层
划分依据是什么
大气的温度、密度及运动状况在垂直方向上的差异
说明对流层气温变化特点,并分析原因。
说明对流层空气运动的特点。
对流层天气现象为何复杂多变?
地面是对流层大气的直接热源。
气温随高度的增加而递减。
空气上冷下热,产生对流。
水汽+杂质向上输送。
气温降低,成云致雨。
天气现象复杂多变
对流层的厚度随纬度如何变化?为什么?
对流层的气温随高度的增加而降低。对流层的厚度随纬度增高而降低。低纬度受热多,气温高,空气对流旺盛,所以高度大;高纬度受热少,对流弱,所以高度小。
为什么对流层的天气复杂多变?
对流层集中了大气几乎全部的水汽和杂质,有了成云致雨的必要条件。近地面的水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送,在上升过程中随着气温的降低,容易成云致雨,所以对流层天气复杂多变。
对流层
逆温现象
在一定条件下,对流层的某一高度会出现实际气温高于理论温度,甚至是气温随高度增加而升高的现象,成为逆温。
逆温影响
逆温现象使空气对流运动减弱,不利于烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散,造成严重大气污染事件,如雾霾等。
说明平流层气温变化的特点,并分析原因。
气温随高度的增加而递减。
臭氧吸收紫外线而增温。
平流层的空气运动有何特点?
以水平运动为主。
平流层大气平稳,天气晴朗,有利于航空飞机飞行。
平流层
臭氧洞
20 世纪 70 年代,科学家发现南极地区上空的臭氧量下降严重,出现了“南极臭氧洞”。“南极臭氧洞”是一种形象的说法,指的是在南极地区上空出现了全球臭氧量最低值(低于全球臭氧平均值的 30%~40%),相对于其他地区来说,就像是一个空洞。 2006 年,“南极臭氧洞”面积已经超过北美洲的面积。
高层大气
说明高层大气的主要特点。
高层大气气压很低,密度很小。
电离层能反射无线电波,对远距离无线电通信有重要作用。
气温随高度升高先降低后上升
电离层(60~500千米)
分层 高度范围 主要特点 与人类的关系
对 流 层 低纬地区: 17~18千米 中纬地区: 10~12千米 高纬地区: 8~9千米 气温随高度的增加而递减 空气对流运动显著 天气现象复杂多变 人类生活在对流层底部,与人类关系最为密切
平 流 层 从对流层顶向上至50~55千米高空 气温随高度的增加迅速上升 以水平运动为主 天气晴朗 人类生存环境的天然屏障,有利于航空飞机飞行
高层大气 平流层顶以上的大气 气压、密度很小 电离层能反射无线电波,对远距离无线电通信有重要作用
活动:
1.在对流层,海拔每上升 100 米,气温约下降 0.6 ℃,从而形成一个随高度增加而温度下降的大气垂直温度梯度。据此,完成相关任务。
(1)近年来,贵阳将“中国避暑之都”作为城市名片,着力打造“避暑”旅游产品,大力发展“避暑”经济。在我国地形图上,找到贵阳、重庆、武汉、长沙、上海的位置;读图 3-7,说明贵阳打造避暑旅游名城的优势条件,并分析其形成原因。
贵阳地处在云贵高原,海拔较高,故夏季天气凉爽。
活动:
1. 在对流层,海拔每上升 100 米,气温约下降 0.6 ℃,从而形成一个随高度增加而温度下降的大气垂直温度梯度。据此,完成相关任务。
(2)每年 3 月,西藏大部分地区的隆冬尚未结束,林芝的桃花却竞相开放,争奇斗艳,皑皑白雪与灼灼桃花相互映衬(如图 3-9),让人领略到“雪域江南”的独特春光。读图 3-8,试分析这一地理现象的形成原因。
林芝地处在雅鲁藏布江谷地中,海拔较低,热量条件较好,花期早。
2.在某些特殊条件下,近地面大气会出现逆温现象。据此,完成相关任务。
(1)对流层大气出现逆温时,会对近地面空气质量产生什么样的影响?
由于逆温现象的存在,空气垂直对流受阻,会导致近地面污染物不易扩散,进而可能造成大气污染。
(2)查询 20 世纪世界八大公害事件,了解哪些公害事件与逆温现象有关。
与逆温现象有关公害事件是:
①比利时马斯河谷烟雾事件;②美国多诺拉镇烟雾事件;
③伦敦烟雾事件; ④美国洛杉矶光化学烟雾事件等。
课堂小结
1 下列关于大气各主要成分作用的叙述,正确的是 ( )
A. 二氧化碳大量吸收太阳紫外线
B. 水汽的相变,影响地面和大气温度
C. 氧气对地面起保温作用
D. 对流层被誉为“地球生命的保护伞”
1 B 解析:大气中的臭氧能够大量吸收紫外线。臭氧层存在于平流层中,因此,平流层被誉为“地球生命的保护伞”。二氧化碳对地面起保温作用。水汽的相变,伴随着热量的吸收和释放,影响地面和大气温度。
课堂练习
下图为大气的垂直分层示意图。读图,完成2—3 题。
2 a 层与人类的关系最密切。下列对该层大气的表述,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
3 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
2 D 3 A 解析:2. 读图可知,a 层位于大气层的最底层,气温随着高度的增加而降低,可以判断,该层为对流层。对流层的大气对流运动显著,气温随着高度的升高而降低,密度随着高度升高而减小。因几乎所有的水汽和固体杂质都分布在对流层,所以对流层天气现象复杂多变。3. b 层为平流层,平流层中有一个臭氧层,能大量吸收紫外线,使平流层的气温随着高度的增加而升高,因平流层气温下冷上热,所以大气以平流运动为主,空气中的水汽含量较少。
读大气垂直分层示意图,完成4— 5 题。
4 读图可知, ( )
A. 气温随高度升高而降低
B. 离太阳越近,气温越高
C. ①层气温随高度变化率比②层大
D. ①层气温变化趋势与③层相同
5 下列叙述中,属于①层大气特征的是 ( )
A. 热量主要来自地面辐射
B. 空气以水平运动为主
C. 存在对生物具有保护意义的臭氧层
D. 存在对短波通信具有重要意义的电离层
4 C 5 A 解析:4. 读图可知,①层厚度比②层小,而气温变化幅度略大。5. ①层为对流层,热量主要来自地面辐射。
读下面地球大气的垂直分层示意图(部分),完成6—8 题。
6 ①②③④四条曲线中,正确表示大气层气温垂直分布情况的是 ( )
A. ① B.② C.③ D.④
7 影响该层大气气温垂直变化的主要因素是 ( )
A. 地面辐射 B. 二氧化碳 C. 臭氧 D. 人类活动
8 下列有关该层大气的叙述,正确的是 ( )
A. 有电离层,对无线电通信有重要意义
B. 天气晴朗,对流旺盛,有利于高空飞行
C. 上部冷下部热,空气以平流运动为主
D. 顶部与底部的气温相差约50 ℃
6 A 7 C 8 D 解析:6. 图示为12— 50 千米高度的大气层,故为平流层;平流层大气气温随高度增加而上升,且底部气温随高度变化不大,图中横坐标越往右气温越高,故① 符合该特征。7. 平流层气温受地面影响较小。对流层大气靠水汽和二氧化碳吸收地面长波辐射使大气增温,而平流层气温与二氧化碳没有直接关系。平流层靠臭氧大量吸收紫外线使大气增温。与人类活动关系最为密切的是对流层,而非平流层。8. 电离层位于高层大气。平流层上部热下部冷, 空气以平流运动为主,利于高空飞行。读图可知,平流层顶部与底部的气温相差约50 ℃。
9 读大气垂直分层示意图,完成下列问题。
(1)a 是 层,该层气温随高度的变化特点是 。
(2)b 是 层,该层气流平稳,适合于飞机飞行。
(3)卫星在轨运行期间,主要是在大气中的 中运行。
(4) 300 千米以上的大气层气温高达1 000 ℃以上,但其中运行的人造卫星不会被烧毁,主要原因是 ( )
A. 卫星与大气处于相对静止状态
B. 卫星在大气中高速运行,能很好地散热
C. 该层大气稀薄,卫星从中吸收的和与之摩擦产生的热量都有限
D. 该层大气密度很大,有利于卫星散热
9(1)对流 气温随高度的增加而降低 (2)平流 (3)高层大气 (4)C
解析:从图中各层高度数值可以看出,A 是对流层,B 是平流层,50 千米以上是高层大气。对流层的气温变化从气温垂直分布曲线上读出。300 千米以上的高层大气中,气温很高,但空气稀薄,气压低,人造卫星在运行中与空气摩擦产生的热量很有限,并且人造卫星从大气中吸收的热量很少,所以不会被烧毁。
谢谢观看