(共40张PPT)
第1节 大气的组成和垂直分层
第三章 地球上的大气
湘教版必修一
【课标要求:】
运用图表等资料,
说明大气的组成和垂直分层,及其与生产和生活的联系。
【学习目标与核心素养:】
1.了解大气的组成及其作用;认识人类活动对大气成分的影响。
2.知道大气的结构,掌握对流层和平流层大气的特点。
3.了解人类活动对大气环境的影响和作用,树立人类与环境和谐发展的观念和意识。
大气成分组成?
大气在垂直方向上可分为几层?各层有何特点?
大气的组成和垂直分层与人类活动有怎样的联系?
本节重点
为什么航天员要穿上厚厚的航天服?
思考
1
大气的组成
Part one
包围着地球的空气称为大气。
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。
大气是多种气体的混合物。低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。
(1)干洁空气
低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体
21%
78%
1%
干洁空气成分的体积分数
(25千米以下)
二氧化碳 CO2
臭氧—O3
其它
氧气 O2
氮气—N2
干洁空气成分作用
低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体
21%
78%
1%
干洁空气成分的体积分数
(25千米以下)
CO2
臭氧—O3
其它
氧气 O2
氮气—N2
生物体的基本成分
维持生物活动的必要物质,并参与有机物的燃烧,腐败和分解过程。
植物光合作用的原料、对地面保温
吸收紫外线,保护地面生物
水汽:成云致雨的必要条件、对地面保温
杂质:成云致雨,起凝结核作用
读图分析
1740年到2011年,不到300年的时间里,
二氧化碳体积分数变化图完成以下问题:
1.变化趋势::
2.原因:
3影响:
人类活动使大气中二氧化碳含量发生了变化,还有哪些其他大气成分及含量发生变化,产生了哪些其他全球性的大气环境问题?
呈现上升趋势,增加速度加快
(1)化石燃料燃烧(直接释放大量二氧化碳)
(2)毁林(减少森林间接吸收二氧化碳的量)
二氧化碳增加导致全球变暖……
(2)水汽
水平方向:
垂直方向:
海
陆
湿润
干旱
海洋上空>陆地上空;
湿润地区上空>干旱上空。
一般自地面向高空逐渐减少。
① 成云致雨的必要条件;
②大气能见度变差
①充足的水汽;②遇冷凝结(降温);
③杂质做凝结核
(3)杂质
陆上 海上;
城市 乡村;
冬季 夏季
1.近地面大气中,杂质分布规律:
2.杂质作用:
3.降水(成云致雨)的条件:
>
>
>
[思考1]大气的组成成分是固定不变的吗
答案:不是。从地质作用看,原始大气和现代大气成分不同;从当前来看,不同的区域由于地理环境的变化,会导致大气成分的变化;现代生产、生活排放大量的废气,有害气体增加,加剧大气环境的污染。
雾: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。
我国重庆位于长江和嘉陵江汇合处。
受四周山岭的阻挡,风力较弱,江面和地面蒸发的大量水汽不易被带走,每当早晨或傍晚气温降低时就会凝结成雾。
低空的逆温层,阻碍了水汽的散发,白天的雾受热消散,而大量的水汽却继续积聚在逆温层下面,因而使白天消散了的雾,在夜间又重新出现。有“雾都”之称
霾--灰霾”
悬浮在大气中的大量微小尘粒
PM2.5(直径小于或等于 2.5 微米的颗粒物)烟粒或盐粒等的集合体,
水平能见度降低到 10 千米以下。
一天中的任何时候出现。
霾的固态颗粒物来自
汽车尾气、工业废气、
燃煤取暖产生的废气、
建筑工地
道路交通产生的扬尘等。
[霾的危害]:
①对健康产生危害,(呼吸系统、心血管系统)等影响;
②对生态环境和交通造成的危害
二氧化碳和臭氧在大气中的含量虽然少,但对自然环境和生命活动具有重要的作用。
大气中的水汽和杂质虽然含量很少,却对天气变化影响很大
小结:大气的组成及作用
大气组成 主要作用
干洁空气 主要成分 N2 氮是地球上生物体的基本成分
O2 氧是维持(人类和好氧)生物活动的必要物质
微量成分 CO2 植物光合作用的原料、对地面保温
O3 吸收紫外线,使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害(地球的保护伞)
水汽 成云致雨的必要条件、对地面保温
固体杂质 成云致雨的必要条件,起凝结核作用
二氧化碳和臭氧在大气中的含量虽然少,但对自然环境和生命活动具有重要的作用。
大气中的水汽和杂质虽然含量很少,却对天气变化影响很大。
低层大气的成分中( )
A.氮气是地球上生物体的基本成分
B.氧气占大气质量的21%是生物维持生命活动必需的物质
C.二氧化碳能强烈吸收太阳紫外线
D.水汽可以成云致雨,还可以提高人类生活舒适度
2
大气的垂直分层
温度(℃)
高度
(km)
20
0
140
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
大气的垂直分层
范围、温度、大气运动状况、 天气、人类活动
对流层 —— 与人类的关系最密切
纬度
高纬度地区: 8—9千米
中纬度地区:10—12千米
低纬度地区: 17—18千米
季节
夏季较厚
冬季较薄
大气圈的最底层,集中了约75%的大气的质量和90%以上的水汽质量、固体杂质,大气中的污染物也多集中在这一层。
归纳对流层的主要特点并分析其成因
大气运动:对流运动显著
天气:常出现风、云、雨、雪等天气现象
气温:随高度增加而递减,每上升100米降低0.6℃。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
原因:直接热源主要来自地面辐射
[思考2]对流层高度有怎样的变化规律
答案:对流层的高度因纬度而异:
低纬度地区高17~18千米,
中纬度地区高10~12千米,
高纬度地区高仅8~9千米。
同一地区夏季对流层较厚,冬季较薄。
平流层——飞机飞行的高度
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
臭氧层
气温变化:
天气状况:
范围:
对流层顶至50-55千米;臭氧层位于其中.
随高度增加而上升(上热下冷).
平流运动为主
晴朗
原因:
臭氧吸收太阳紫外线
人类活动:为何有利于高空飞行?
水平运动,大气平稳;天气晴朗,能见度好。
大气运动状况:
臭氧层空洞
臭氧在大气中比例虽小,是具有强烈吸收太阳紫外的能力-地球生命的保护伞。
人们大量使用氮肥以及氯氟烃即氟里昂会使平流层的臭氧遭到破坏。
2007年9月13日,南极上空的臭氧层空洞
对人类健康影响
1.增加皮肤癌。
2.损害眼睛,增加白内障患者。
3.削弱免疫力,增加传染病患者。
对生态影响
1.农产品减产及其品质下降。
2.减少渔业产量。
3.破坏森林。
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
高层大气 ——有电离层
范围:约55千米以上(平流层以上)
80~500千米为电离层,
能反射无线电短波(太阳活动峰值异常)
气温:随高度先降低,后升高
密度:很小,气压很低
高层大气特点
人类活动:宇宙火箭、人造卫星
大气 分层 气温垂直变化 空气 运动 天气 现象 与人类的关系
规律 原因 高层 大气 无 有若干电离层,能反射无线电波,对无线电通信有重要作用。
平流层 随高度增加气温迅速升高 靠臭氧吸收太阳紫外线增温 平流运 动为主 天气 晴朗 臭氧大量吸收紫外线,为人类生存环境天然屏障;大气稳定利于高空飞行
对流层 随高度增加而递减 地面是直接热源离地越高, 气温越低。 对流运 动显著 复杂 多变 与人类关系最密切
大气的垂直分布
课堂作业
画大气垂直分层示意图(尽可能详细,准确)
活动:P76
相较于重庆、武汉、长沙、上海,贵阳虽然纬度较低,位于亚热带,但由于其处在云贵高原,海拔较高,故夏季天气凉爽。
(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。
重庆
贵阳
武汉
长沙
上海
活动:P76
(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,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。
林芝虽然处在青藏高原地区,
该地 海拔较低,且所在纬度也较低,故3月份气温已经较高,有桃花盛开。
30
下图是“大气垂直分层示意图”,读图回答问题。
(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是
A.① B.② C.③ D.④
(2)对短波通信具有重要意义的电离层位于
A.Ⅰ层顶部 B.Ⅱ层底部 C.Ⅱ层中部 D.Ⅲ层
(3)2003年10月,我国发射的“神舟”五号飞船运行轨道所在的大气层
A.气温在-50 ℃到20 ℃之间 B.气温随高度增加平稳下降
C.最低气温约为-80 ℃ D.最高气温约为40 ℃
B
D
C
D
A
一般情况下,对流层温度上冷下热,
但在一定条件下,
对流层的某高度范围内会出现
气温随高度增加而上升的现象,
或降温变化率小于0.6℃/100m的现象。
气象学上称之为“逆温”,
发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。
【拓展】
逆温
高度
km
20
0
120
60
100
80
40
-100
-50
0
50
100
对流层
电离层(热层)
中间层
平流层
高
层
大
气
温度
℃
热
冷
逆温类型
(1)辐射逆温:在晴朗无云的夜间或黎明,由于大气逆辐射较弱,地面辐射散失热量多,近地面气温迅速下降,而高处大气层降温幅度较小,从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温现象黎明前最强,日出后逆温层自下而上消失。
(2)平流逆温:当暖空气运动到冷的地面上时,暖空气与冷地面之间不断进行热量交换,暖空气下层受冷地面影响大,气温降低较快,上层降温较慢,从而形成逆温。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
(3)锋面逆温:锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带,暖气团位于锋面之上,冷气团在下,在冷暖气团之间的过渡带上形成逆温。
(4)地形逆温:常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快,山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底,谷底原来较暖的空气被冷空气抬升,从而出现温度的倒置现象。这样的逆温一般是在一定的地形条件下形成的,所以称为地形逆温。
盆地或谷地的夜间
冷
暖
暖空气
图①为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚,地面很快冷却,贴近地面的大气也随之降温。离地面越近,降温越快;
图②)离地面越远,降温越慢,因而形成了自地面开始的逆温。
图③随着地面辐射冷却的加剧,逆温层逐渐向上扩展,黎明时达到最强。
(图④、图⑤) 日出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温层便自下而上逐渐消失。
(图③)
利:①一定程度上可以抑制沙尘暴的发生。
②有利飞机的平稳飞行。(对流减弱不易颠簸)
③可应用于农业生产,提高产量及质量
弊:④带来显著的大气污染、多雾,使能见度降低,造成交通事故;
危害人体健康。
逆温现象影响:
材料一:2013年12月5~9日,中央气象台连续发布雾霾天气预报,其中江苏属雾霾严重区,PM2.5指数连续5天在600以上。PM2.5粒径小,活性强,多附带有毒、有害物质,易致呼吸道疾病;雾霾导致大气能见度极低,京沪等数条高速公路被迫间断性封闭。
材料二:江苏火力发电量全国第一,水泥产量全国第一,钢铁产量全国第二。
材料三:下图为12月8日16时我国雾霾天气分布图。
(1)雾霾的危害主要包括对________的影响和对________的影响。 (2)近年来,与我国西部地区相比,江苏等东部沿海地区的雾霾频发,最主要的原因是什么?有利于雾霾形成的气象条件主要有哪些? 3)针对江苏省严重的雾霾,结合材料二和所学知识,分析应该采取哪些有效措施进行预防和治理?
(1)对人体健康的影响;对交通安全的影响(对气候的影响)
(2)东部经济发达,化石能源消耗量大; 大气条件较稳定、降水少、风力小等;存在逆温层。
(3)
①控制高能耗企业的发展,加快传统企业的改造升级和第三产业的发展
②大力发展公共交通,减少私家车出行
③禁烧秸秆 ④管好工地扬尘。
⑤提高能源利用率,使用清洁能源
下图表示近地面空气若上升到3000米高度时,理论温度为T,高空的实际温度为TS。当TS≥T时,近地面空气上升将受阻,即出现逆温现象。读“某城市春季气温日变化图”,完成下列问题。
(1)若TS稳定在-8℃,该城市气温至少上升到________℃以上时,逆温现象才会结束,这时的时间约为________时。
(2)一般逆温结束后2小时,近地面对流才能起到“净化”空气的作用。所以,在图示的情况下,仅考虑空气洁净的因素,上午体育锻炼的时间宜选在________时以后