2024届高考地理一轮复习 第7讲 大气的组成、分层与受热过程（含解析）

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第7讲　大气的组成、分层与受热过程
一、大气的组成和垂直分层
1.低层大气的组成
组成 作用
干洁空气 氮 地球上生物体的基本元素
氧 生物维持生命活动所必需的物质
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，使气温升高
臭氧 吸收太阳光中的紫外线，对生物具有保护作用
水汽 产生云、雨、雾、雪等天气现象
杂质 作为凝结核，是成云致雨的必要条件
2.大气的垂直分层
垂直分层 气温变化 大气运动 与人类关系
①对流层 随高度增加而递减 对流运动显著 云、雨、雾、雪等天气现象都发生在这一层
②平流层 随高度增加而升高 平流运动为主 A臭氧层被称为“地球生命的保护伞”；适合航空飞行
③高层大气 随高度增加，先降后升 B电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
二、大气的受热过程
1.受热过程
名称 具体过程 结果
地面增温过程 大部分A太阳短波辐射透过大气到达地面 使地面增温
大气增温过程 地面增温后，以B地面长波辐射的形式向近地面大气传递热量 使大气增温
2.大气对地面的保温作用
把图中字母填到括号内
(1)大气增温原理——地面辐射(B)
极少部分(b1)穿过大气，到达宇宙空间外；绝大部分(b2)被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收。
(2)大气保温原理——大气辐射(C)
小部分(c1)向上射向宇宙空间；大部分(c2)向下射向地面，补偿地面损失的热量。
关键素能一　大气受热过程原理及其应用
【真题研析】
[例1] (2020·上海卷)“霜重见晴天”说的是清晨地表覆盖白霜，往往预示白天天气晴好。白霜的形成主要原因是(　　)
A.地面吸收热量多，空气水汽含量高
B.地面辐射较弱，地表温度下降慢
C.大气吸收热量多，大气保温作用强
D.大气逆辐射弱，地面损失热量多
答案　D
解析　霜的出现意味着当地夜间天气寒冷并晴朗，云量少，大气逆辐射弱，地面损失热量多，地面辐射降温比较强烈，空气中水汽凝结形成霜，D正确。
【素能升华】
大气受热过程原理应用
(1)大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡
①高海拔地区(如青藏高原地区)
②内陆地区(如我国西北地区)
③湿润内陆盆地(如四川盆地)
(2)大气保温作用原理应用→分析生产、生活现象
①解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
②分析农业实践中的一些现象
(3)昼夜温差大小的分析
①大小
②应用举例
在干旱、半干旱地区种植西瓜时，在原有土地上增铺砂砾层，西瓜的产量、质量显著提高。砂砾层对西瓜生长自然条件具有改善作用，减少水分的蒸发；白天增温快，夜晚冷却快，增大土壤日温差，利于瓜果糖分的积累；有效减少(风沙等造成的)土壤养分流失。
【对点精练】
(2022·辽宁沈阳二模)2022年1月南太平洋的岛国汤加(20.5°S，175.4°W)发生了剧烈的火山喷发，喷发出的火山灰最高冲至约30千米高空。专家预测此次火山喷发可能给地球带来包括“火山冬天”在内的多种影响。据此完成第1题。
1.图中与“火山冬天”产生相关的是(　　)
A.①增加 B.②增加
C.③减少 D.④减少
答案　C
解析　火山冬天是指由于火山喷发处的火山灰阻挡太阳辐射导致近地面气温较低的现象。根据材料“喷发出的火山灰最高冲至约30千米高空”可知，火山喷发导致大气中的烟气、杂质和火山灰等增多，则大气对太阳辐射的削弱作用加强，到达地面的太阳辐射减少，即③地面吸收的太阳辐射减少，导致地面温度下降，形成了火山冬天，C正确；大气中火山灰的增加会导致大气对太阳辐射的散射、反射、吸收作用增强，但①吸收作用增强会直接提升大气温度，因此不是火山冬天的产生原因，A错误；②是大气对地面辐射的吸收作用，火山灰削弱了到达地面的太阳辐射，导致地面温度下降，地面辐射减弱，大气吸收的地面辐射减少，B错；④表示大气逆辐射，火山灰飘浮在空中，会增强大气逆辐射，D错。
(2022·江苏泰州模拟)辐射表是测量各种辐射的工具，测量不同的辐射可以选择不同的传感器和安装方式。下图为某校地理社团研究大气热力作用所采用的辐射表及安装示意图。读图，完成2～3题。
2.图中四个辐射表的功能各不相同，正确的是(　　)
A.①—测量大气辐射
B.②—测量地面反射
C.③—测量太阳辐射
D.④—测量大气逆辐射
答案　B
解析　读图分析，①②为短波辐射传感器，根据安装位置可知①测量太阳辐射，②测量地面反射的太阳辐射；③④为长波辐射传感器，根据安装位置可知③测量大气逆辐射，④测量地面辐射。
3.某日雪后，地表积雪，天气转晴且气温下降，各辐射表测得的辐射量变化情况是(　　)
A.①—不变 B.②—减少
C.③—减少 D.④—增加
答案　C
解析　天气转晴，大气对太阳辐射的削弱作用减弱，①增强；地表积雪，地面对太阳辐射的反射作用增强，②增强；天气转晴，气温下降，大气的保温作用减弱，大气逆辐射减弱，③减少；地表积雪，地面反射的太阳辐射增多，吸收的太阳辐射减少，地面辐射减弱，④减弱。
关键素能二　逆温现象及其影响
【真题研析】
[例2] (2021·广东卷)辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4 000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成(1)～(3)题。
(1)冬季易加强辐射逆温的地形是(　　)
A.山峰 B.平原
C.谷地 D.丘陵
(2)黄河源地区辐射逆温常出现的时间和天气状况是(　　)
A.日落前后，大风呼啸 B.正午时刻，雨雪交加
C.午夜时分，浓云密雾 D.日出之前，晴朗无风
(3)黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于(　　)
A.锋面气旋多 B.下沉气流盛行
C.准静止锋强 D.热力对流强盛
答案　(1)C　(2)D　(3)B
解析　第(1)题，由于冷空气密度大，冬季山峰、丘陵，乃至平原上的冷空气容易沉入谷地或盆地，出现气温倒置现象，形成逆温。故选C。第(2)题，一天中，日出之前气温最低；晴朗天气，大气逆辐射弱，地面降温快；无风时，空气流动性差，近地面大气易受冷地面的影响，利于辐射逆温形成，D正确。第(3)题，黄河源地区冬季地面温度低，气流冷却下沉，地面冷空气堆积，导致辐射逆温多发，B正确；锋面气旋、准静止锋均多上升气流，容易形成降水，而逆温出现时大气较稳定，A、C错误；冬季气温低，热力对流弱，D错误。
【素能升华】
1.逆温的含义：在一定条件下，对流层中会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。
2.逆温的类型及成因
类型 示意图 成因
辐射逆温 晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快
平流逆温 暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用
锋面逆温 冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部
地形逆温 由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，从而出现温度的倒置现象
3.辐射逆温现象的形成及消失过程
4.逆温的影响
有利影响 逆温的出现阻碍空气对流，可以抑制沙尘暴的发生
逆温出现在高空，有利于飞机的飞行
逆温可以提高冬季谷地的温度，果树越冬可以免受冻害等，如伊犁河谷
不利影响 对环境 逆温时，大气比较稳定，加重大气污染
对天气 容易产生大雾等不利天气
对交通 能见度降低，地面湿滑
【对点精练】
(2023·浙江三贤联盟联考)下图是某地某日在出现逆温时由空中拍到的景象：高高的烟囱伸出“云海”，将工业废气烟雾排放在茫茫“云海”之上。完成4～5题。
4.下列图中最容易出现此景象的是(　　)
答案　D
解析　材料说明该地该日出现逆温现象，逆温现象是指对流层气温随高度增加而升高的反常现象，B、C图显示烟囱以下的对流层大气温度随着高度增加而下降，不会出现逆温现象，B、C错；D图显示烟囱超过逆温层，上部空气垂直对流运动旺盛，将工业废气烟雾排放在茫茫“云海”之上，D对；A图显示烟囱未超过逆温层，逆温抑制对流运动，不会产生图示及材料所示现象，A错。
5.当大气发生逆温时(　　)
A.上部冷下部热，大气比较稳定
B.产生了污染物，影响空气质量
C.污染物净化慢，影响人体健康
D.抑制对流运动，有利成云致雨
答案　C
解析　当大气发生逆温时，大气温度上部热下部冷，大气比较稳定，A错；逆温不会产生污染物，它会阻碍空气的垂直对流运动，妨碍了污染物、水汽凝结物的扩散，影响空气质量，B错；逆温阻碍了空气的垂直对流运动，污染物净化慢，影响人体健康，C对；逆温抑制对流运动，不利于成云致雨，D错。
(2022·重庆期末)如图为塔克拉玛干沙漠2010年9月～2011年8月流沙前缘近地面0.5 m和2.0 m高度之间逆温逆湿特征(注：逆湿就是下湿上干的现象。温度差为2.0 m高处的温度与0.5 m高处的温度的差值，湿度差为2.0 m高处的相对湿度与0.5 m高处的相对湿度的差值)。读图，完成6～7题。
6.在流沙前缘，逆温逆湿现象最严重的季节为(　　)
A.春季 B.夏季
C.秋季 D.冬季
答案　D
解析　当逆温现象发生时，2.0 m高处的温度与0.5 m高处的温度的差值为正，值越大，逆温现象越明显。逆湿就是下湿上干的现象，当逆湿发生时，2.0 m高处的相对湿度与0.5 m高处的相对湿度的差值为负，值越小，逆湿现象越明显。综上可知，温度差越大，湿度差越小，逆温逆湿现象越明显。11、12、1月份时，温度差为正值且值最大，湿度差值为负且值最小，因此冬季逆温逆湿现象最严重。
7.流沙前缘的逆温逆湿现象会(　　)
A.促进植物生长 B.加速流沙扩展
C.增加区域降水 D.加剧风力侵蚀
答案　A
解析　逆湿有利于大气中水汽深入土壤，提高土壤含水量，同时逆温不利于空气的对流运动，大气稳定性增加，风力较弱，减少水分蒸发，所以流沙前缘的逆温逆湿现象会导致土壤湿度变大，有利于植物生长，A正确。风力减弱，减轻风力侵蚀，不利于流沙扩展，B、D错误。逆温导致空气对流减弱，不利于水汽凝结、成云致雨，C错误。
[模拟应考]
(2022·河南平顶山期末)电影《中国机长》根据真实事件改编。2018年5月14日，某航班在由重庆飞往拉萨的途中，飞机颠簸严重，驾驶舱挡风玻璃突然炸裂并脱落，导致驾驶舱温度迅速下降至－40 ℃，飞机立即按程序处置，下高度、减速，飞机在下降过程中与地面失联，在全体乘务人员的努力下，飞机最终在成都双流机场安全降落。据此完成1～2题。
1.飞机起飞过程中乘务人员提醒乘客飞机易出现颠簸需系好安全带，其理由是(　　)
A.飞机的发动机振动剧烈
B.对流层空气进行水平运动
C.平流层空气的对流运动显著
D.对流层空气的对流运动显著
答案　D
解析　对流层空气对流运动显著，导致飞机起飞过程中易出现颠簸现象。
2.挡风玻璃炸裂后，飞机在下降过程中气温的变化是(　　)
A.先降低再升高 B.逐渐升高
C.先升高再降低 D.逐渐降低
答案　B
解析　根据材料“飞机颠簸严重，驾驶舱挡风玻璃突然炸裂并脱落，导致驾驶舱温度迅速下降至－40 ℃”，可判断飞机此时处于对流层中，由于对流层大气温度随海拔升高而逐渐降低，所以降落期间气温随着高度的降低而逐渐升高。
广义的低空是指一定真高(离地高度)以内的大气空间。与大多数自然资源一样，低空空域资源分布是时空异质的，气候、地形、下垫面等自然条件差异造成了低空空域在时间上的动态变化，以及在空间分布上的不均匀。下图为低空空域示意图。据此完成3～4题。
3.低空空域多雷电的主要原因是(　　)
A.大气对流作用旺盛 B.地面长波辐射强
C.大气中凝结核丰富 D.大气中水汽充足
答案　A
解析　雷电一般产生于对流发展旺盛的积雨云中，因此常伴有强烈的阵风和暴雨，有时还伴有冰雹和龙卷风。低空空域大气对流作用旺盛，因此多雷电，A正确；雷电和地面长波辐射强、大气中凝结核丰富、大气中水汽充足无关。
4.山地湍流对城市地区产生的影响是(　　)
A.阻碍城市大气交换 B.加剧城市大气污染
C.增加城市大雾频率 D.减轻城市热岛效应
答案　D
解析　山地湍流产生时气流运动剧烈，有利于城市大气交换，减轻城市大气污染，减少城市大雾频率，减小城市和山区气温差异，减轻城市热岛效应，故选D。
(2022·山东肥城三模)贴地逆温是指起始高度为0 m(地面)的逆温，下图为青海格尔木地区2015～2017年贴地逆温发生频率的月变化图。据此完成5～6题。
5.影响该地贴地逆温发生频率存在季节差异的主要因素是(　　)
A.地形起伏 B.植被差异
C.昼夜长短 D.人类活动
答案　C
解析　贴地逆温发生频率存在季节差异，地形的起伏在全年无差异，因此A错误；格尔木地区夏季植被覆盖率高，但对于逆温的影响不显著，B错误；冬季由于昼长较短，地面降温较大气幅度大，因此逆温频率更高，强度更大，C正确；人类活动对于逆温的影响并不大，D错误。
6.关于该地逆温的影响，说法正确的是(　　)
A.夏季早晨，适宜开展户外活动
B.冬季早晨，山腰冻害较山麓小
C.夏季傍晚，抑制沙尘暴的发生
D.冬季傍晚，污染物扩散作用强
答案　B
解析　夏季早晨，逆温发生频率较高，空气流动性差，空气质量较差，不宜开展户外活动，A错误；冬季早晨逆温发生频率很高，山腰的气温比山麓高，冻害较轻，B正确；夏季傍晚，逆温发生频率较低，对流较强，对沙尘暴的抑制作用不大，C错误；冬季傍晚，逆温发生频率较高，大气稳定，不利于污染物扩散，D错误。
(2022·贵州仁怀模拟)卷云是对流层中最高的云，平均高度超过6 000米，云层比较薄而透光良好，在全球能量平衡、辐射收支和天气等变化中起着重要作用。太阳光通过厚厚的大气层，被大量的空气分子散射后会呈现出不同的颜色，当空中的尘埃、水汽等杂质越多时，其色彩愈显著，如果有云层，云块也会染上艳丽的颜色。据此完成7～9题。
7.推测构成卷云的主要成分为(　　)
A.固态冰晶 B.液态水滴
C.气态水汽 D.细小尘埃
答案　A
解析　由材料可知，卷云平均高度超过6 000米，可计算出卷云的温度比地面低约36 ℃，由此可推测构成卷云的主要成分为固态冰晶，故选A。
8.卷云在大气受热过程中可以(　　)
①反射太阳辐射　②吸收地面辐射
③减少大气逆辐射　④增强地面辐射
A.①④ B.③④
C.①② D.②③
答案　C
解析　卷云能够反射太阳辐射，减少到达地表的太阳辐射，减少地面辐射，①正确，④错误；卷云可以吸收地面辐射，并且增强大气逆辐射，②正确，③错误，故选C。
9.能观赏到橘红色卷云的最佳时间为(　　)
A.阵雨来临前 B.雨过天晴后
C.黄昏日落时 D.午后两点左右
答案　C
解析　黄昏日落时空气中水汽、尘埃等杂质的含量往往较高，太阳光更易被散射形成橘红色卷云，C正确；阵雨来临前、雨过天晴后，空气中杂质的含量较少，大气的散射作用较弱，A、B错误；午后两点左右是一天中气温最高的时刻，空气对流旺盛，杂质的含量少，大气的散射作用较弱，D错误。
下图示意北半球中纬度某地景观。据此完成10～12题。
10.此时天气最可能为(　　)
A.晴、无风 B.雨、大风
C.晴、大风 D.雨、无风
答案　A
解析　由图中的烟雾直上可知，此时图示地区无风；远山清晰可见，不可能为雨天。据此分析选A。
11.下列四图最可能正确表示此时图示区域气温垂直变化状况的是(　　)
答案　C
解析　由图可知，烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而是转为水平方向向四周扩散，这是典型的逆温现象，A、B、C、D四图中只有C图能够正确表示逆温。据此分析选C。
12.图中所示大气现象(　　)
A.可能使近地面大气污染加剧
B.由近地面大气强烈上升引起
C.有利于近地面大气污染的消散
D.由近地面大气强烈下沉引起
答案　A
解析　逆温阻碍了大气的垂直扩散，使污染物在近地面附近扩散，从而使大气污染加剧。据此分析选A。
13.(2022·四川遂宁三模)阅读图文材料，回答下列问题。
风沙肆虐的沙漠一直是蔬果生产的禁区，日光温室可以极大地改变这一现状。南疆地区早期建成的温室，普遍存在着冬季夜间室内冻害时常发生的问题。水募集热－地暖加温系统的应用，较好地解决了这一难题。研究表明，日光温室后墙白天接受太阳总辐射约占温室接收太阳总辐射的50%～60%，夜间，室内获得的热量中墙面放热量约占1/3，地面放热量约占2/3。此外，土壤夜间放热性能较为稳定，受气候条件影响小。
(1)指出沙漠温室的主要功能。
(2)简述温室建设厚实后墙的作用。
(3)解释水募集热—地暖加温系统能减轻冻害问题的原因。
(4)电动卷帘可以根据温度高低对玻璃进行择时覆盖。根据沙漠地区的气温变化分析电动卷帘覆盖的时间。
答案　(1)保温、保湿、防风沙。
(2)墙面太阳高度角大，吸收太阳辐射多；墙体厚实，蓄热能力强；保温效果好；厚实的墙体较为稳固，利于阻挡(偏北)风沙。
(3)墙面白天吸热多夜晚放热少；地面白天获得太阳辐射少而夜晚放热多；水募集热－地暖加温系统将白天墙体获得的热量传递给土壤；夜晚气温很低时土壤也能稳定放热而减少冻害。
(4)冬季夜晚，沙漠气温过低，覆盖可以起到保温作用；夏季白天，气温过高，覆盖可以减轻温室效应(或答降温或答阻止阳光进入)。
解析　第(1)题，沙漠温室夜晚的时候会加强大气逆辐射，进行保温作用；白天的时候削弱太阳辐射，减少水分的蒸发，温室阻挡风沙，也可以减少当地风沙对农业的影响。第(2)题，据图可知，后墙正好位于阳坡，因此可以利用太阳辐射，提升温室的温度；墙体本身比较厚实，因此可以作为温室的蓄能建筑，有助于调节温室夜晚的气温；当地位于西北地区，风沙较大，墙体有助于阻挡风沙。第(3)题，沙漠地区由于热力性质的原因，造成昼夜温差较大，而墙面白天吸热多夜晚放热少；地面白天获得太阳辐射少而夜晚放热多；水募集热－地暖加温系统将白天墙体获得的热量传递给土壤；夜晚气温很低时土壤也能稳定放热而减少冻害。第(4)题，夏季的时候，太阳辐射较强，温度过高，因此需要将窗帘覆盖降低气温；冬季夜晚气温过低，因此需要将窗帘覆盖，增强大气的逆辐射，加强保温作用。
[真题实战]
1.(2022·上海卷)2022年4月16日9时，神舟返回舱在一次经过平流层和对流层的时候温度的变化，描述正确的是(　　)
A.先持续升高 B.先降低后升高
C.持续降低 D.先升高后降低
答案　B
解析　对流层气温随高度升高而降低，平流层气温随高度升高而升高。神舟返回舱自上而下降落，在平流层气温降低，到对流层气温升高，选B。
2.(2021·1月浙江卷)飞机飞过暖锋前缘晴朗的天空时，其排出的水汽常凝结成白色云带。这种云带能较长时间存在，人们常以此来预报暖锋的到来。完成下题。
飞机尾部凝结的云带能较长时间存在的主要原因是(　　)
A.受强紫外线照射 B.处在逆温层之中
C.处在强烈对流中 D.受冷锋云系挤压
答案　B
解析　云带的长期存在说明大气层结构稳定，不论水平方向上还是垂直方向上，大气的运动都微弱，排除C、D；紫外线照射对大气运动几乎没有影响，A错；暖锋的大气结构是暖空气在锋面以上，冷空气在下，按气温看是上热下冷的结构，是逆温，这种结构空气难以对流，大气层结构稳定，云带才得以较长时间的存在，选B。