2.2 大气受热过程和大气运动 课件（71页）

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高中地理 · 人教版必修第一册 · 第III版
课程标准
大气受热过程和大气运动
课标解读
大气受热过程和大气运动
运用示意图、模拟实验等，说明大气受热过程，并能解释相关地理现象。
绘制并运用热力环流示意图，并能解释相关地理现象。
运用图示解释风的形成，理解三种力对风向与风速的影响。
运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
核心素养
大气受热过程和大气运动
区域认知 结合实际图文材料，认识不同地区的热力差异 和大气运动差异。学会对比高空和近地面温度、气压差异， 认识垂直高度上对流层内部的大气运动状况。
综合思维 运用大气受热、热力环流、大气运动原理分析 说明霜冻、温室效应、海陆风、风向等实际问题。
地理实践力 能绘制热力环流示意图，理解“海陆风” “城市热岛”的形成过程及其在生活中的应用。
人地协调观 通过分析全球气候变暖等活动，深化“绿色生活， 保护大气”思维。
台湾海峡两岸风向差异
清代黄叔敬在《台海使槎录》中，记述了台湾海峡两岸的风向差异：“内地之风，早西晚东，惟台地早东风，午西风.....四时皆然。”这里的“内地”指福建，“台地”指台湾。
图2.8《台海使槎录》初刻本
为什么台湾海峡两岸风向的日变化相反呢？
这里的风是怎样形成的？
目
录
01
01.大气的受热过程
02
02.大气对地面的保温作用
03
03.大气热力环流
04
04.大气的水平运动——风
01
大气的受热过程
1.大气最重要的能量来源——太阳辐射
大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换。
太阳辐射是地球大气最重要的能量来源。
地 球 表 面
大 气 层
太阳短波辐射
大气吸收
（少量）
地面长波辐射
大气吸收
（大量）
大部分太阳辐射能够投过大气射到地面，使地面增温。
地面被加热，并以长波辐射的形式向大气传递热量。
太阳辐射
散射
吸收
H20、C02、O3
地面
反射
大气反射
地面吸收
地面辐射
大气
吸收
大气辐射
大气辐射
图例：
短波辐射
长波辐射
大气层
削弱作用
太阳暖大地
大地暖大气
2.大气的受热过程
大气对太阳辐射的削弱作用
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 无选择性 云层和较大颗粒的尘埃 各种波长的太阳辐射 夏季多云的白天，气温不太高
散射 有选择性 空气分子、细小的尘埃 可见光中波长较短的蓝光、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 有选择性 水汽、二氧化碳（对流层） 臭氧（平流层） 氧原子（高层大气） 臭氧和氧原子吸收紫外线 水汽和二氧化碳吸收红外线 ——
阅读并思考
近地面大气的根本热源？
近地面大气主要、直接的热源？
太阳辐射的热量是如何传递到给大气的？
太阳辐射
地面长波辐射
太阳
地面
大气
短波辐射
长波辐射
太阳暖大地
大地暖大气
思考：“高处不胜寒”是如何形成的？
地面是近地面大气主要、直接的热源。“高处”离地面较远，接收到的地面辐射较少。
3.太阳短波辐射与地面长波辐射
从大气的受热过程看，大气对太阳短波辐射吸收较少，太阳短波辐射能够透过大气到达地面；
大气对地面长波辐射吸收较多，绝大部分地面长波辐射被大气截留。
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.太阳短波辐射与地面长波辐射
由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之则波长越长。
由于地球表面的温度比太阳低得多，地面辐射的波长也就比太阳辐射的要长。相对而言，太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射。
02
对流层中的水汽、二氧化碳等，吸收长波辐射的能力很强。
因此，地面辐射的长波辐射除极少部分穿过大气，到达宇宙空间外，绝大部分( 75%～95%) 被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收。
大气在吸收地面长波辐射后会增温。
1. 地面长波辐射与大气增温
大气在增温同时，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。
2. 大气对地面的保温作用(大气逆辐射)
太阳辐射
散射
吸收
H20、C02、O3
地面
反射
大气反射
地面吸收
地面辐射
大气
吸收
大气辐射
大气辐射
大气
逆辐射
图例：
短波辐射
长波辐射
大气层
保温作用
（温室效应）
太阳暖大地
大地暖大气
大气还大地
大气对地面的保温作用
太阳
地面
大气
短波辐射
长波辐射
太阳暖大地
大地暖大气
大气还大地
大气逆辐射
对流层中的水汽、二氧化碳等，吸收长波辐射的能力很强，大气在吸收地面长波辐射后会增温。
大气逆辐射把热量传给地面，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。
温室效应
活动
地球有大气，而月球没有大气。地球和月球表面的辐射过程如图2.10所示。
说明地球大气的保温作用
Explain the insulation effect of the Earth's atmosphere
观察图2.10找出地球比月球多了哪些辐射途径。
说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响。
说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多的原因。
活动
地球有大气，而月球没有大气。地球和月球表面的辐射过程如图2.10所示。
说明地球大气的保温作用
Explain the insulation effect of the Earth's atmosphere
观察图2.10找出地球比月球多了哪些辐射途径。
大气对太阳辐射的削弱作用(吸收、反射、散射)
大气辐射
大气逆辐射
活动
地球有大气，而月球没有大气。地球和月球表面的辐射过程如图2.10所示。
说明地球大气的保温作用
Explain the insulation effect of the Earth's atmosphere
说明上述辐射途径对地球昼夜温差的影响。
白天，大气对太阳辐射削弱作用强；
夜晚，大气逆辐射保温作用强;地球昼夜温差较小。
活动
说明地球大气的保温作用
Explain the insulation effect of the Earth's atmosphere
说明月球表面昼夜温度变化比地球表面剧烈得多的原因。
月球上没有大气层。
白天，没有大气对太阳辐射的削弱作用，太阳辐射强,温度上升幅度大；
夜晚，没有大气逆辐射的保温作用，温度下降幅度大；故月球昼夜温差大。
03
大气中热量和水汽的输送，以及各种天气变化，都是通过大气运动实现的。
大气运动有垂直运动和水平运动之分。
大气的垂直运动表现为气流上升或气流下沉，大气的水平运动即是风。
1. 大气运动
由于地面冷热不均(根本原因)而形成的空气环流，称为大气热力环流。
它是大气运动的一种最简单的形式，形成过程如右图所示。
当地面受热均匀时，空气没有相对上升和相对下沉运动。
2. 大气热力环流
气压的形成
B
A
C
地面
高空
空气越来越稀薄
密度逐渐减小
1100hpa
1060hpa
1020hpa
海拔越高，空气密度越小，气压越低
等压线与等压面
等压线
等压面
水平面
等压面是空间上气压相等的点连成的面。
等压线是同一高度上气压相等的点的连线。
大气热力环流的形成过程
地 面
A
B
C
受热上升
冷却下沉
冷却下沉
A
′
C
′
B
′
低
高
高
高
低
低
等压面
大气热力环流的形成过程
A
B
C
受热上升
冷却下沉
冷却下沉
A
′
C
′
B
′
低
高
高
高
低
低
等压面
地 面
A、B两处近地面和高空的等压面会如何变化？
冷
热
A
B
高
低
高
低
近地面
高空
1015
1015
1020
485
490
485
490
单位：百帕
1020
480
485
495
490
1010
1015
1020
1015
490
485
1025
气温、气压、气流三者之间有什么关系？
同一等压面，气压相同；海拔越高，气压值越低
等高线(近地面)
等高线(高空)
等压面
A
C
A
′
C
′
地 面
比较A、C、A′、C′四处气压大小
同一等压面，气压相同；海拔越高，气压值越低
等高线(近地面)
等高线(高空)
等压面
A
C
A
′
C
′
气压值：PC＞PA＞PA′＞PC ′
地 面
同一地点→垂直方向上，海拔越高，气压越低。
近地面→温度高气压低，温度低气压高。
同一地点，近地面与高空等压面弯曲方向相反。
同一水平面，高压向高处凸，低压向低处凹。
气压判断规律总结
3. 大气热力环流的天气特征
气流上升，水汽遇冷凝结，容易形成降水。(右图)
气流下沉，水汽遇热蒸发，往往天气晴朗。(左图)
4. 城市热岛环流
城市中心区建筑密集，地面多硬化，吸收太阳辐射多，向大气传送的热量也多。
城市中心区人口密集，产业发达，汽车数量多
人们生活、生产向大气释放的废热较多。
4. 城市热岛环流
在静风或微风时，城市中心区气温一般比周围的郊区高，因此把城市中心区称为
“热岛”
城市热岛环流
中心区与郊区之间的温度差异，导致空气在中心区上升，在郊区下沉；高空气流由中心区流向郊区，近地面气流由郊区流向中心区。
中心区与郊区之间形成热力环流，这种热力环流称为“城市热岛环流”。
4. 城市热岛环流
城市规划时，一般把污染风险较大的工业企业布局在城市热岛环流的范围之外。
避免这些工业企业排出的大气污染物，随城市热岛环流从近地面流向城市中心区。
活动
绘制海陆间大气热力环流模式图
Draw a model of atmospheric thermal circulation between land and sea
白天，陆地增温快，海洋增温慢;夜晚，陆地降温快，海洋降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流。根据大气热力环流的原理，完成下列任务。
1.在图2.13a上，按如下步骤完成白天海陆间的大气热力环流模式图。
(1)标出海洋和陆地温度的高低。
(2)根据海陆温度的高低，画出海洋与海洋上空、陆地与陆地上空气流垂直运动的方向。
(3)根据气流垂直运动的方向，标出海洋、陆地表面气压的高低，再标出海洋、陆地上空气压的高低。
(4)画出陆地和海洋之间的大气水平运动的方向，完成热力环流模式图。
2.在图2.13b.上，按1的步骤完成夜晚海陆间的大气热力环流模式图。
活动
绘制海陆间大气热力环流模式图
Draw a model of atmospheric thermal circulation between land and sea
图2.13 海陆间的大气热力环流
热
冷
低气压
高气压
高气压
低气压
冷
热
高气压
低气压
低气压
高气压
活动
绘制海陆间大气热力环流模式图
Draw a model of atmospheric thermal circulation between land and sea
白天，陆地增温快，海洋增温慢;夜晚，陆地降温快，海洋降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温度差异引起的大气热力环流。根据大气热力环流的原理，完成下列任务。
3.分析夏季大气热力环流对滨海地区气温的调节作用。
白天，来自海洋的风凉爽湿润，对滨海地区起降温作用；
夜晚，来自陆地的风温暖干燥，对滨海地区起增温作用；
海陆风共同作用下，滨海地区气温的日较差较小。
分组合作讨论白天和晚上时，山谷地区分别吹什么风？并说明理由。
探究性活动
谷风
山风
A
B
C
A
B
C
04
1.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。
1010
1008
1006
1004
1002
1000
气压/hPa
低
压
高
压
水平气压梯度力
1.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。
1010
1008
1006
1004
1002
1000
气压/hPa
风向
低
压
高
压
水平气压梯度力
2.不同状态下风的形成
高空风
水平气压梯度力
地转偏向力
近地面风
水平气压梯度力
地转偏向力
摩擦力
理想状态风
水平气压梯度力
水平气压梯度力的方向垂直于等压线，由高压指向低压。
等压线是同一高度上气压相等的点的连线。如果没有其他外力的作用，风向应该与水平气压梯度力的方向一致，即风向也垂直于等压线。
风一旦形成，马上就会受到地转偏向力的作用，使风向逐渐偏离气压梯度力的方向。
在北半球，风向向右偏转；在南半球，风向向左偏转。
在不受摩擦力作用的情况下，风向最终与等压线平行。
沿前进方向，南左北右赤道无。
地转偏向力与物体运动的方向始终垂直；地转偏向力只改变物体运动方向，不改变物体运动速度。
纬度越高偏转越明显。
这种现象在气流和水流的水平运动中表现得最为明显。
- 地转偏向力 -
水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力共同作用下的风向。
摩擦力是指地面和空气之间，以及运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力。
近地面最终风向与等压线斜交。
地表粗糙程度不一，摩擦力的大小不同，风速减小的程度也就不同；地表越粗糙，摩擦力越大；
摩擦力不仅会削弱风速大小，同时也干扰了风向，破坏气压梯度力与地转偏向力之间的平衡。
- 摩擦力 -
想一想
南半球近地面的风向如何表示呢？
南半球高空与近地面的风向
500 498 496 494 492 490
气压/hPa
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
1010 1008 1006 1004 1002 1000
气压/hPa
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
摩擦力
水平气压梯度力
地转偏向力
风向
摩擦力
南半球高空中的风向
南半球近地面的风向
活动
根据等压线确定风向和风速
Determine wind direction and speed based on isobars
等压线是等值线的一种；等压线的疏密程度反映了气压梯度的大小，等压线越密，气压梯度越大
比较甲、乙两地的气压梯度大小，并说明理由。
图2.17 海平面气压分布( 2016年11月9日6时)
甲地气压梯度力大，乙地气压梯度力小。
原因：甲地等压线比乙地密集，单位距离内的气压梯度力较大。
活动
根据等压线确定风向和风速
Determine wind direction and speed based on isobars
等压线是等值线的一种；等压线的疏密程度反映了气压梯度的大小，等压线越密，气压梯度越大
在图上画出甲、乙两地的风向。
比较甲、乙两地风速的大小，并说明理由。
图2.17 海平面气压分布( 2016年11月9日6时)
甲地等压线比乙地密集，故甲地风速比乙地大。
水平气压梯度力
地转偏向力
西北风
摩擦力
水平气压梯度力
地转偏向力
偏东风
摩擦力
- 板书设计-
随堂
巩固
(2023春·江苏·高一统考学业考试)读图“大气受热过程图”，完成下面1～2小题。
1．图中( )
A．①表示被大气削弱过后的太阳辐射
B．②是长波辐射，能量较强
C．③为近地面大气的主要直接热源
D．④在白天作用最为明显
【解析】第1题, 读图可知, 图中①从大气上界之外进入, 应为未被大气削弱的太阳辐射, A错误；②箭头源于①箭头并指向地面, 应为到达地面的太阳辐射, 属于短波辐射, B错误；③箭头由地面指向大气,应为地面辐射, 近地面大气吸收地面辐射而增温, 因此它是近地面大气的主要直接热源, C正确；④箭头由大气指向地面, 应为大气逆辐射, 为地面获得能量的方式之一, 但由于白天地面获得的太阳辐射较多, 大气逆辐射的作用不明显, 夜晚时大气逆辐射作用最为明显, D错误。
C
2．春季农户进行农业种植是在地面覆盖地膜，其原理是( )
A．减少了③的散失
B．增强了①的吸收
C．增强了②的反射
D．减少了④的反射
【解析】第2题，春季农户进行农业种植是在地面覆盖地膜，相当于地膜与土壤之间形成温室，其原理主要是地膜抑制膜内外热量交换，从而减少了膜内热量（包括地面辐射③）的散失，A符合题意；地膜并不能增强到达大气上界的太阳辐射，排除B；地膜有可能增强到达地面太阳辐射（②）的反射，但这会使膜内获得的热量减少，不是保温作用原理，排除C；地膜不会减少大气逆辐射的反射，且与保温作用无关，排除D。
A
(2023·陕西·高二统考学业考试)下图中的现象多在某地晴朗无云的夜间或黎明出现，持续时间较短。据此完成下面3～4小题。
3．甲到乙处的气温垂直分布是由于( )
A．大气逆辐射较弱，近地面气温下降迅速
B．太阳辐射较弱
C．大气逆辐射较强，近地面气温下降缓慢 D．太阳辐射较强
【解析】第3题，由图可知从甲到乙，温度升高，主要是因为晴朗无云的夜间，大气吸收的地面辐射少，大气逆辐射较弱，因此地面辐射散失热量较多，近地面的气温下降快，A正确，C错误。根据材料可知图中现象多在某地晴朗无云的夜间或黎明出现，此时并没有太阳辐射，BD错误。综上所述，A正确，BCD错误。
A
(2023·陕西·高二统考学业考试)下图中的现象多在某地晴朗无云的夜间或黎明出现，持续时间较短。据此完成下面3～4小题。
4．丙处的根本热源是( )
A．地面辐射 B．太阳辐射
C．地面反射 D．大气反射
【解析】第4题，对于地球及地球的大气层而言，根本的热量来源是太阳辐射，B正确。地面辐射、地面反射、大气反射的能量都来自太阳辐射，ACD错误。综上所述，B正确，ACD错误，故选B。
B
(2023春·湖南·高一统考学业考试)山谷风是一种常见的热力环流现象。下图为山谷风示意图。完成下面5～7小题。
5．图中表示谷风的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
【解析】第5题，根据所学知识可知，谷风是由山谷吹向山坡的风，由此可知，①符合该特征，A正确；②是由于山谷气温低，使高空气流下沉，B错误；③由山坡吹进山谷，为山风，C错误；④是由于山谷气温高，使地面气流上升，D错误。故选A。
A
(2023春·湖南·高一统考学业考试)山谷风是一种常见的热力环流现象。下图为山谷风示意图。完成下面5～7小题。
6．图中与“巴山夜雨涨秋池”中“夜雨”形成关系最直接的是( )
A．① B．②
C．③ D．④
【解析】第6题，根据所学知识可知，上升气流将水汽带到高空，使水汽冷却凝结易形成降水；而被下沉气流控制则不易形成降水，山风和谷风一般不会形成降水，由此可知，④气流代表上升气流，D正确，ABC错误。故选D。
D
7．山谷风效应强弱与温度关系密切，温差越大，山谷风越强，下列相关叙述正确的是( )
A．晴朗的白天，谷风较强
B．多云的白天，谷风较强
C．多云的夜晚，山风较强
D．晴朗的夜晚，山风较弱
【解析】第7题，在晴朗的白天，山坡被太阳照射，其气温较高，而山谷较深，受到光照较少，其气温较低，在这种情况下山坡和山谷温差最大，山谷风最强，A正确；多云时山坡和山谷的温差较小，山谷风较弱，BC错误；晴朗的夜晚，山坡冷却较快，山谷冷却较慢，温差较大，山风应较强，D错误。故选A。
A
(2023·湖北高一学业考试)玻璃温室能充分利用太阳光照，并能起到良好的保温作用。玻璃温室会设计若干个通风孔，可以通过开启和关闭通风孔达到调节室内气温的目的。如图示意玻璃温室主要热量收支情况，甲、乙、丙、丁为通风孔。据此完成下面8～10小题。
8．玻璃温室有效地增强了( )
A．② B．③
C．④ D．⑤
【解析】第8题，玻璃温室阻挡内部温度的散失，达到保温鲜果，相当于增强了⑤大气逆辐射，D正确。②是太阳辐射，A错误。③是对太阳辐射的散射，B错误。 ④是地面辐射，C错误。故选D。
D
9．为了达到最好的通风效果， 应开启的通风孔为( )
A．甲和丙 B．乙和丙 C．甲和丁 D．乙和丁
10．通风孔打开的时间和主要作用分别是( )
A．午后 保温 B．午后 散热
C．傍晚 散热 D．傍晚 保温
【解析】第9题，冷空气重，位于底部，热空气轻，会上升到顶部，从而形成空气对流，因而打开顶部和最底部的通风口更有利于空气的流动。图中甲和丁的位置刚好符合顶部与底部的位置，C正确，ABD错误。第10题，午后太阳辐射强，温室内部气温高，因而需要开窗通风散热，不需要保温，A错误，B正确。傍晚时温度逐渐下降，应注意保温，此时需要关闭通风口，CD错误。
C
B
11．(2023·济南市历城第二中学校考模拟)阅读图文材料，完成下列要求。
石狩湾是日本北海道地区的一处海湾，受暖流影响冬季平均水温约5℃。冬季晴天时，石狩湾近岸海域
易出现低空层状云(布满全部
或部分天穹且厚度较为均勾
的云层），多形成于夜间，
云层高度在50米以内。研究
表明，合适的风场和逆温是
低空层状云形成的重要条件。
下图示意某次低空层状云形
成时北海道岛部分地区的风场和近地面等温线分布。
(1)分别用虚线和箭头在下图中绘制出近岸海域低空层状云形成时逆温层的上界和陆地风向。
绘图如下：
(2)分析该地低空层状云多出现在冬季晴朗夜晚的主要原因。
(3)从风和气温角度，说明图中太平洋
近岸海域难以形成低空层状云的原因。
冬季昼短夜长；晴天大气逆辐射弱，保温作用弱；夜晚陆地近地面气温快速下降，受水平气压梯度力影响风从陆地吹向海洋，海上蒸发的水汽遇冷易凝结成云。
沿岸陆地冬季风风向与陆风一致，风速较大;沿岸陆地近地面气温较高，冷却程度不足；位于山地南侧，日出后陆地近地面升温快，对流扰动强。