第二节 大气的组成与垂直分层
学 习 目 标 知 识 导 引
1.了解大气的组成及其作用。 2．结合“大气的垂直分层示意”图，认识大气的垂直分层状况，理解各主要层次的特点及其与生产、生活的联系。
第一步·新课学前预习——学习新知 挑战自我
学习新知
一、大气的组成
1.干洁空气
（1） 气：含量最多，氮元素是生物体内蛋白质和很多复杂化学物质的组成部分。
（2） 气：是众多生物生命活动必需的物质。
（3）二氧化碳
①来源：火山喷发、动植物的呼吸以及 。
②作用：是植物进行 作用的重要原料，是一种重要的温室气体，对地面具有 作用。
（4）臭氧：能吸收太阳辐射中的 ，使地面上的生物免受紫外线伤害，因而被称为地球生命的“保护伞”。
2.固体杂质和水汽
（1）水汽是影响 变化的重要因素。
（2）大气中的固体杂质作为 ，是成云致雨的必要条件。
助学助记
[知识链接]
大气中的臭氧被誉为“地球生物的保护伞”，它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭过量紫外线的危害。
电离层与无线电波
二、大气的垂直分层
1.依据：大气在垂直方向上的物理性质和运动状况。
2.各层特征比较
垂直分层 气温特点 大气运动状况 与人类关系
对流层 随高度增加而 运动十分显著 天气现象复杂多变，对人类的影响最显著
平流层 随高度增高而升高 运动为主 适合航空飞行
高层大气 随高度增加先降低后升高 存在 ，能反射无线电波
地球外80～500千米的大气层，有若干电离层。电离层大气处于高度电离状态，它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无线电通信。
第二步·互动释疑解惑——启迪思维 探究重点
探究点一 大气的组成及其作用
核心归纳
1.大气组成的记忆
大气由干洁空气（氮气、氧气、二氧化碳、臭氧）、水汽、固体杂质等组成。
（1）根据组成所占比例区分干洁空气：
氮气78%、氧气21%，而二氧化碳和臭氧只占少量。
（2）根据不同功能记忆：
N2：生物体的基本成分。
O2：维持生物活动的必要物质。
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。
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。
2.臭氧层破坏
（1）原因：①自然：太阳活动；②人为：人类向大气中排放消耗臭氧的物质（例如，氟氯烃类化合物）。
（2）后果：①影响人类的健康：一方面，过量的紫外线辐射会破坏人的免疫系统，使人的自身免疫系统出现障碍，患呼吸道系统传染性疾病的人数大量增加；另一方面，过量的紫外线辐射会增加皮肤癌的发病率；②影响农作物的产量和质量；③影响水生生态系统，会直接引起整个水生食物链的破坏。
（3）措施：①减少破坏臭氧层的有害气体的排放，如冰箱制冷剂氟利昂的排放（改为无氟制冷剂）；②寻找新的替代品，对替代品的研制要加大力度。
应用体验
地球大气又称“氮氧大气”，结合地球大气圈25千米以下干洁空气的主要成分表，完成1～2题。
气体成分 氮气 氧气 氩气 二氧化碳 其他（包含臭氧）
体积分数（%） 78 21 0.93 0.038（变动） 0.032
1.下列与干洁空气共同组成低层大气的有（ ）
①水汽 ②氢气 ③杂质 ④紫外线
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
2.有关干洁空气中各成分，说法正确的是（ ）
A．氮气是地球上生物体的基本成分
B．氧是地球生命活动必需的物质
C．稀有气体体积所占比重最低
D．二氧化碳是光合作用的主要产物
探究点二 大气的垂直分层
核心归纳
1.从近地面到太空大气的温度、密度、气压、水汽和尘埃含量的变化，如下图：
2.大气垂直分层
垂直 分层 直接 热源 温度随高 度的变化 大气运 动形式 与人类关系
高层 大气 太阳 辐射 随高度增加气温先降后升 电离层反射无线电短波，维持短波通信
平流层 太阳 辐射 气温随高度的增加而升高（下冷上热） 水平 运动 天气晴朗，利于航空飞行；臭氧层吸收紫外线，被誉为“地球生命的保护伞”
对流层 地面 辐射 气温随高度的增加而下降（下热上冷） 对流 运动 与人类关系最密切；天气现象复杂多变
应用体验
2022年5月4日至6日，我国科考队完成了珠峰地区大气臭氧垂直探空实验，实验共放飞了十次探空气球，最高一次气球飞升至距地面39.1千米的空中。本次探空实验获取的实验数据，对研究青藏高原大气的演变规律起到非常重要的作用。下图为刚放飞的氦气探空气球和大气垂直分层示意图。据此完成1～3题。
1.甲层大气的主要特点是（ ）
A．水汽杂质少且能见度高
B．大气平流运动显著
C．气温随高度增加而增加
D．天气现象复杂多变
2.探空气球升空经历的气温变化是（ ）
A．一直升高
B．一直降低
C．先升高再降低
D．先降低再升高
3.探空气球最高飞升至（ ）
A．对流层 B．平流层
C．电离层 D．高层大气
探究点三 逆温现象
核心归纳
1.含义
在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高100米，气温降低0.6 ℃。这主要是因为对流层大气的主要热源是地面，离地面越高，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也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，地面辐射散失的热量多，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明显，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”。
状元随笔 逆温的影响
（1）不利影响
①出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使大气能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至导致交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面大气中的污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。
（2）有利影响
①抑制沙尘暴的发生。因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。
②逆温若出现在高空，对飞机的飞行极为有利，使飞机在飞行中不会有大的颠簸，同时也提高了大气能见度，使飞行更加安全。
应用体验
下图是某杂志刊登的北半球中纬度某地的景观图，杂志上写着“簇拥在半山腰间的朵朵白云，像凝固了一样，经久不散”，实际上是烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而转为由水平方向向四周扩散。据此完成1～2题。
1.此时天气最可能是（ ）
A．晴朗大风 B．晴朗无风
C．阴雨大风 D．阴雨无风
2.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（ ）
第三步·课堂达标检测——即时训练 巩固落实
臭氧层位于平流层中，被称为“地球生命保护伞”。下图为平流层气温随高度变化示意图。据此完成1～2题。
1.正确表示平流层气温变化的曲线是（ ）
A．① B．②
C．③ D．④
2.臭氧层（ ）
A．可降低人类患皮肤病的概率
B．集聚了大量水汽和杂质
C．大量吸收地面长波辐射增温
D．与人类的关系最为密切
当卫星、航天飞船等空间飞行器以很快的速度返回大气层时，在一定高度区域，与地面的通信联络会中断，这个中断联络的区域就是黑障区。黑障区一般出现在高层大气底部、平流层顶部的大气层间。下图示意宇宙飞船返回地面的过程示意图。据此完成3～4题。
3.图中最可能出现黑障的位置是（ ）
A．① B．②
C．③ D．④
4.飞船返回地面过程中（ ）
A．①处温度可达1 000 ℃
B．②处有臭氧层存在
C．③处能经历云雨现象
D．④处气温高于近地面
5.阅读图文资料，完成要求。
氯氟烃等气体在低空不易分解，上升到平流层，破坏臭氧，使臭氧层变薄或出现空洞。
臭氧空洞最严重的是南北极和青藏高原地区，这“三极”自然条件恶劣，人烟稀少，当地人们向大气中所排放的氯氟烃数量有限，为什么“三地”上空臭氧层所受的破坏反而比较严重呢？
[教材探究活动点拨·参考答案]
P39·探索
大型民航客机飞行高度主要位于平流层。该层上部存在大量臭氧，臭氧吸收紫外线，上层温度高，底部温度低，上热下冷，平流运动显著，利于飞机的安全飞行。
P41·思考
变化：大气的组成成分增加了气溶胶和污染气体等。
影响：（1）人类活动产生的气溶胶包括工业生产、生活燃料和交通工具排放的烟雾粉尘等，气溶胶粒子能反射、散射、吸收部分太阳辐射，改变区域的辐射平衡，影响地面和大气的温度，导致气候异常；产生雾霾天气，大气能见度下降，影响居民出行；气溶胶作为凝结核，致使区域性的降水增加，城市雨岛效应增强。
（2）大量污染气体进入环境，通过降水等形式，从空中落地，污染地表水、地下水、土壤、生物体等，对人类的健康造成威胁；产生酸雨、光化学烟雾等危害生命体；一些污染气体的混合体具有毒性，会导致人类的呼吸系统疾病；等等。
P42·活动 评价分析当地的空气质量
1.略。
2.会造成大气污染的人类活动：燃烧化石燃料；以毁林开荒、过度放牧等形式破坏植被；工厂、汽车排放污染物；建筑工地产生的扬尘；等等。
减少大气污染的措施：加强对排污企业的监管，污染物达标排放；植树种草，恢复植被；大力发展公共交通、推行绿色出行；等等。
P44·活动 观察分析双子天文望远镜的选址
两个最佳天文观测点均位于高海拔地区，空气稀薄，水汽少，晴天多，大气的能见度高。几乎无云，观测时间长；空气稀薄，大气温度和密度起伏引起的折射率变化小，保证了观测的准确性；远离城市、工厂，避免了人工光源及尘埃等对观测的干扰。
P45·思考
1.优点：探测范围广，具有全球性；不受季节和地域影响，精确度高。
2.通过碳排放的量化监测，确定温室气体减排的具体举措；通过测量数据，提高对全球碳循环过程的理论认识，提高对气候变化预测的准确性；为全球气候变化提供更丰富的监测数据；增强我国在气候变化方面的话语权。
P45·作业题
1.大气主要由氮气和氧气组成，对人类的生存和生产有重要影响。其中氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%。空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需的。动物需要呼吸氧气，绿色植物的呼吸作用也需要氧气。
人需要呼吸空气以维持生命。污染的空气直接影响身体健康，诱发呼吸道疾病与生理机能障碍，眼、鼻等的黏膜组织受到污染物刺激也会患病。即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等严重影响植物。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶片枯萎脱落；当污染物浓度不高时，也会对植物产生慢性危害，如植物叶片褪绿，植物质量下降等。大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，如削弱到达地面太阳辐射量、加剧酸雨、毁坏森林和农作物、腐蚀金属和损坏建筑物等。
2.
大气 分层 吸收热 量的主 要物质 热量 来源 气温变化 大气运动及其对人类影响
对流层 水汽、二 氧化碳 和固体 杂质 地面 辐射 随高度增加而递减（水汽、二氧化碳吸收地面长波辐射） 大多垂直运动，水汽、杂质较多，天气现象复杂多变
平流层 臭氧 太阳 辐射 随高度增加而递增（臭氧吸收紫外线） 大多水平运动，天气晴朗，利于飞行
高层大气 氧原子 太阳 辐射 随高度增加先递减（无臭氧），后递增（氧原子吸收波长小于0.175 μm的太阳紫外线） 先垂直运动，后向外散逸，电离层可以反射无线电波，使人类可以远距离传播信息
3.（1）磁暴可能引发电子导航系统和人造卫星通信故障。同时可以扩大极光现象出现的范围。
（2）极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生的现象。
（3）极光常常出现于纬度靠近地磁极地区的上空。
第二节 大气的组成与垂直分层
第一步 新课学前预习
一、
1．(1)氮 (2)氧 (3)人类活动 光合 保温 (4)紫外线
2．(1)天气 (2)凝结核
二、
2．降低 对流 水平 电离层
第二步 互动释疑解惑
探究点一
[应用体验]
1～2.解析：第1题，低层大气的组成主要包括干洁空气、水汽和固体杂质，水汽和固体杂质较少，①③正确。氢气属于干洁空气，②错误。紫外线属于太阳辐射，不是低层大气的组成物质，④错误。故选A。第2题，氮元素是地球上生物体的基本元素，A错误；氧是地球生命活动必需的物质，B正确；在干洁空气中氩气(稀有气体)体积比重高于二氧化碳，C错误；二氧化碳是光合作用的原料，D错误。故选B。
答案：1.A 2.B
探究点二
[应用体验]
1～3.解析：第1题，甲层大气为对流层，水汽含量相当丰富，多云雾，故A排除；规则的垂直对流和不规则的湍流作用强，故B排除；温度随高度降低，故C排除；云雾降水及猛烈风暴均发生在这一层内，故D正确。选择D。第2题，材料指出，探空气球最高一次飞升至距地面39.1千米的空中，由此可知，探空气球穿过了对流层和平流层，并未进入高层大气，对流层气温随着高度升高而降低，平流层气温随着高度上升而升高，因此正常情况下，探空气球顺利升空后记录的温度变化情况是先降低后升高。因此D正确，排除A、B、C，选择D。第3题，材料指出，探空气球最高一次飞升至距地面39.1千米的空中，因此探空气球穿过了对流层和平流层，并未进入高层大气，因此最高飞入平流层，故B正确，排除A、C、D，选择B。
答案：1.D 2.D 3.B
探究点三
[应用体验]
1～2.解析：第1题，图示中阳光充足，山岚明亮，炊烟竖直升起，可判断此时为晴朗无风的天气，B正确；阴雨天炊烟、山岚是灰暗的，大风时炊烟是倾斜的，A、C、D错误。所以选B。第2题，图示中烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而是转为由水平方向向四周扩散，说明出现了逆温现象，四幅图中只有C图能够正确表示逆温，C选项正确；A、B、D三幅图都不能正确表示逆温，A、B、D选项错误。所以选C。
答案：1.B 2.C
第三步 课堂达标检测
1～2.解析：第1题，平流层气温随海拔升高而升高，①②③曲线错误，④曲线正确。本题选D。第2题，臭氧层能够吸收太阳光中的紫外线，从而降低紫外线照射人类皮肤的概率，A正确；对流层中集聚了大量水汽和杂质，B错误；温室气体能够大量吸收地面长波辐射而增温，不是臭氧层的作用，C错误；对流层中存在一系列天气变化，与人类的关系最为密切，D错误。综上所述，本题选A。
答案：1.D 2.A
3～4.解析：第3题，黑障区一般出现在高层大气底部、平流层顶部的大气层间。平流层顶部约50千米，黑障区也应该出现在这个位置附近，结合图中①②③④高度可知，③是最可能出现黑障的位置，C正确。故答案为C选项。第4题，高层大气上部300千米处，直接吸收太阳辐射，气温可达1 000 ℃以上，A正确；臭氧层出现在平流层，B错误；天气现象发生在对流层，C错误；对流层的气温低于近地面的气温，D错误。故答案为A选项。
答案：3.C 4.A
5．解析：本题可从“三极”地区对流层的高度和大气的运动来分析。
答案：由于“三极”地区上空的对流层较低，相应的平流层的高度也随之降低。人们向对流层大气中排放的氯氟烃会随着大气的环流运动而到达“三极”地区的上空，进而破坏臭氧层。(共47张PPT)
第二节 大气的组成与垂直分层
学 习 目 标 知 识 导 引
1.了解大气的组成及其作用。 2．结合“大气的垂直分层示意”图，认识大气的垂直分层状况，理解各主要层次的特点及其与生产、生活的联系。
新课学前预习
互动释疑解惑
课堂达标检测
新课学前预习
学习新知
一、大气的组成
1.干洁空气
（1） 气：含量最多，氮元素是生物体内蛋白质和很多复杂化学物质的组成部分。
（2） 气：是众多生物生命活动必需的物质。
（3）二氧化碳
①来源：火山喷发、动植物的呼吸以及 。
②作用：是植物进行 作用的重要原料，是一种重要的温室气体，对地面具有 作用。
氮
氧
人类活动
光合
保温
（4）臭氧：能吸收太阳辐射中的 ，使地面上的生物免受紫外线伤害，因而被称为地球生命的“保护伞”。
紫外线
2.固体杂质和水汽
（1）水汽是影响 变化的重要因素。
（2）大气中的固体杂质作为 ，是成云致雨的必要条件。
天气
凝结核
助学助记
[知识链接]
大气中的臭氧被誉为“地球生物的保护伞”，它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭过量紫外线的危害。
电离层与无线电波
二、大气的垂直分层
1.依据：大气在垂直方向上的物理性质和运动状况。
2.各层特征比较
垂直分层 气温特点 大气运动状况 与人类关系
对流层 随高度增加而 . 运动十分显著 天气现象复杂多变，对人类的影响最显著
平流层 随高度增高而升高 运动为主 适合航空飞行
高层大气 随高度增加先降低后升高 存在 ，能反射无线电波
降低
对流
水平
电离层
地球外80～500千米的大气层，有若干电离层。电离层大气处于高度电离状态，它们就像一面反射无线电波的镜子，使电波在地面和电离层之间多次反射，从而实现了远距离无线电通信。
互动释疑解惑
探究点一 大气的组成及其作用
核心归纳
1.大气组成的记忆
大气由干洁空气（氮气、氧气、二氧化碳、臭氧）、水汽、固体杂质等组成。
（1）根据组成所占比例区分干洁空气：
氮气78%、氧气21%，而二氧化碳和臭氧只占少量。
（2）根据不同功能记忆：
N2：生物体的基本成分。
O2：维持生物活动的必要物质。
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。
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。
2.臭氧层破坏
（1）原因：①自然：太阳活动；②人为：人类向大气中排放消耗臭氧的物质（例如，氟氯烃类化合物）。
（2）后果：①影响人类的健康：一方面，过量的紫外线辐射会破坏人的免疫系统，使人的自身免疫系统出现障碍，患呼吸道系统传染性疾病的人数大量增加；另一方面，过量的紫外线辐射会增加皮肤癌的发病率；②影响农作物的产量和质量；③影响水生生态系统，会直接引起整个水生食物链的破坏。
（3）措施：①减少破坏臭氧层的有害气体的排放，如冰箱制冷剂氟利昂的排放（改为无氟制冷剂）；②寻找新的替代品，对替代品的研制要加大力度。
应用体验
地球大气又称“氮氧大气”，结合地球大气圈25千米以下干洁空气的主要成分表，完成1～2题。
气体成分 氮气 氧气 氩气 二氧化碳 其他（包含臭氧）
体积分数（%） 78 21 0.93 0.038（变动） 0.032
1.下列与干洁空气共同组成低层大气的有（ ）
①水汽 ②氢气 ③杂质 ④紫外线
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
答案：A
解析：第1题，低层大气的组成主要包括干洁空气、水汽和固体杂质，水汽和固体杂质较少，①③正确。氢气属于干洁空气，②错误。紫外线属于太阳辐射，不是低层大气的组成物质，④错误。故选A。
2.有关干洁空气中各成分，说法正确的是（ ）
A．氮气是地球上生物体的基本成分
B．氧是地球生命活动必需的物质
C．稀有气体体积所占比重最低
D．二氧化碳是光合作用的主要产物
答案：B
解析：第2题，氮元素是地球上生物体的基本元素，A错误；氧是地球生命活动必需的物质，B正确；在干洁空气中氩气(稀有气体)体积比重高于二氧化碳，C错误；二氧化碳是光合作用的原料，D错误。故选B。
探究点二 大气的垂直分层
核心归纳
1.从近地面到太空大气的温度、密度、气压、水汽和尘埃含量的变化，如下图：
2.大气垂直分层
垂直 分层 直接 热源 温度随高 度的变化 大气运 动形式 与人类关系
高层 大气 太阳 辐射 随高度增加气温先降后升 电离层反射无线电短波，维持短波通信
平流层 太阳 辐射 气温随高度的增加而升高（下冷上热） 水平 运动 天气晴朗，利于航空飞行；臭氧层吸收紫外线，被誉为“地球生命的保护伞”
对流层 地面 辐射 气温随高度的增加而下降（下热上冷） 对流 运动 与人类关系最密切；天气现象复杂多变
应用体验
2022年5月4日至6日，我国科考队完成了珠峰地区大气臭氧垂直探空实验，实验共放飞了十次探空气球，最高一次气球飞升至距地面39.1千米的空中。本次探空实验获取的实验数据，对研究青藏高原大气的演变规律起到非常重要的作用。下图为刚放飞的氦气探空气球和大气垂直分层示意图。据此完成1～3题。
1.甲层大气的主要特点是（ ）
A．水汽杂质少且能见度高
B．大气平流运动显著
C．气温随高度增加而增加
D．天气现象复杂多变
答案：D
解析：第1题，甲层大气为对流层，水汽含量相当丰富，多云雾，故A排除；规则的垂直对流和不规则的湍流作用强，故B排除；温度随高度降低，故C排除；云雾降水及猛烈风暴均发生在这一层内，故D正确。选择D。
2.探空气球升空经历的气温变化是（ ）
A．一直升高
B．一直降低
C．先升高再降低
D．先降低再升高
答案：D
解析：第2题，材料指出，探空气球最高一次飞升至距地面39.1千米的空中，由此可知，探空气球穿过了对流层和平流层，并未进入高层大气，对流层气温随着高度升高而降低，平流层气温随着高度上升而升高，因此正常情况下，探空气球顺利升空后记录的温度变化情况是先降低后升高。因此D正确，排除A、B、C，选择D。
3.探空气球最高飞升至（ ）
A．对流层 B．平流层
C．电离层 D．高层大气
答案：B
解析：第3题，材料指出，探空气球最高一次飞升至距地面39.1千米的空中，因此探空气球穿过了对流层和平流层，并未进入高层大气，因此最高飞入平流层，故B正确，排除A、C、D，选择B。
探究点三 逆温现象
核心归纳
1.含义
在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高100米，气温降低0.6 ℃。这主要是因为对流层大气的主要热源是地面，离地面越高，受热越少，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也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，地面辐射散失的热量多，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明显，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”。
状元随笔 逆温的影响
（1）不利影响
①出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使大气能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至导致交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面大气中的污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。
（2）有利影响
①抑制沙尘暴的发生。因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。
②逆温若出现在高空，对飞机的飞行极为有利，使飞机在飞行中不会有大的颠簸，同时也提高了大气能见度，使飞行更加安全。
应用体验
下图是某杂志刊登的北半球中纬度某地的景观图，杂志上写着“簇拥在半山腰间的朵朵白云，像凝固了一样，经久不散”，实际上是烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而转为由水平方向向四周扩散。据此完成1～2题。
1.此时天气最可能是（ ）
A．晴朗大风 B．晴朗无风
C．阴雨大风 D．阴雨无风
答案：B
解析：第1题，图示中阳光充足，山岚明亮，炊烟竖直升起，可判断此时为晴朗无风的天气，B正确；阴雨天炊烟、山岚是灰暗的，大风时炊烟是倾斜的，A、C、D错误。所以选B。
2.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：第2题，图示中烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而是转为由水平方向向四周扩散，说明出现了逆温现象，四幅图中只有C图能够正确表示逆温，C选项正确；A、B、D三幅图都不能正确表示逆温，A、B、D选项错误。所以选C。
课堂达标检测
臭氧层位于平流层中，被称为“地球生命保护伞”。下图为平流层气温随高度变化示意图。据此完成1～2题。
1.正确表示平流层气温变化的曲线是（ ）
A．① B．②
C．③ D．④
答案：D
解析：第1题，平流层气温随海拔升高而升高，①②③曲线错误，④曲线正确。本题选D。
2.臭氧层（ ）
A．可降低人类患皮肤病的概率
B．集聚了大量水汽和杂质
C．大量吸收地面长波辐射增温
D．与人类的关系最为密切
答案：A
第2题，臭氧层能够吸收太阳光中的紫外线，从而降低紫外线照射人类皮肤的概率，A正确；对流层中集聚了大量水汽和杂质，B错误；温室气体能够大量吸收地面长波辐射而增温，不是臭氧层的作用，C错误；对流层中存在一系列天气变化，与人类的关系最为密切，D错误。综上所述，本题选A。
当卫星、航天飞船等空间飞行器以很快的速度返回大气层时，在一定高度区域，与地面的通信联络会中断，这个中断联络的区域就是黑障区。黑障区一般出现在高层大气底部、平流层顶部的大气层间。下图示意宇宙飞船返回地面的过程示意图。据此完成3～4题。
3.图中最可能出现黑障的位置是（ ）
A．① B．②
C．③ D．④
答案：C
解析：解析：第3题，黑障区一般出现在高层大气底部、平流层顶部的大气层间。平流层顶部约50千米，黑障区也应该出现在这个位置附近，结合图中①②③④高度可知，③是最可能出现黑障的位置，C正确。故答案为C选项。
4.飞船返回地面过程中（ ）
A．①处温度可达1 000 ℃
B．②处有臭氧层存在
C．③处能经历云雨现象
D．④处气温高于近地面
答案：A
解析：第4题，高层大气上部300千米处，直接吸收太阳辐射，气温可达1 000 ℃以上，A正确；臭氧层出现在平流层，B错误；天气现象发生在对流层，C错误；对流层的气温低于近地面的气温，D错误。故答案为A选项。
5.阅读图文资料，完成要求。
氯氟烃等气体在低空不易分解，上升到平流层，破坏臭氧，使臭氧层变薄或出现空洞。
臭氧空洞最严重的是南北极和青藏高原地区，这“三极”自然条件恶劣，人烟稀少，当地人们向大气中所排放的氯氟烃数量有限，为什么“三地”上空臭氧层所受的破坏反而比较严重呢？
答案：由于“三极”地区上空的对流层较低，相应的平流层的高度也随之降低。人们向对流层大气中排放的氯氟烃会随着大气的环流运动而到达“三极”地区的上空，进而破坏臭氧层。
解析：本题可从“三极”地区对流层的高度和大气的运动来分析。
[教材探究活动点拨·参考答案]
P39·探索
大型民航客机飞行高度主要位于平流层。该层上部存在大量臭氧，臭氧吸收紫外线，上层温度高，底部温度低，上热下冷，平流运动显著，利于飞机的安全飞行。
P41·思考
变化：大气的组成成分增加了气溶胶和污染气体等。
影响：（1）人类活动产生的气溶胶包括工业生产、生活燃料和交通工具排放的烟雾粉尘等，气溶胶粒子能反射、散射、吸收部分太阳辐射，改变区域的辐射平衡，影响地面和大气的温度，导致气候异常；产生雾霾天气，大气能见度下降，影响居民出行；气溶胶作为凝结核，致使区域性的降水增加，城市雨岛效应增强。
（2）大量污染气体进入环境，通过降水等形式，从空中落地，污染地表水、地下水、土壤、生物体等，对人类的健康造成威胁；产生酸雨、光化学烟雾等危害生命体；一些污染气体的混合体具有毒性，会导致人类的呼吸系统疾病；等等。
P42·活动 评价分析当地的空气质量
1.略。
2.会造成大气污染的人类活动：燃烧化石燃料；以毁林开荒、过度放牧等形式破坏植被；工厂、汽车排放污染物；建筑工地产生的扬尘；等等。
减少大气污染的措施：加强对排污企业的监管，污染物达标排放；植树种草，恢复植被；大力发展公共交通、推行绿色出行；等等。
P44·活动 观察分析双子天文望远镜的选址
两个最佳天文观测点均位于高海拔地区，空气稀薄，水汽少，晴天多，大气的能见度高。几乎无云，观测时间长；空气稀薄，大气温度和密度起伏引起的折射率变化小，保证了观测的准确性；远离城市、工厂，避免了人工光源及尘埃等对观测的干扰。
P45·思考
1.优点：探测范围广，具有全球性；不受季节和地域影响，精确度高。
2.通过碳排放的量化监测，确定温室气体减排的具体举措；通过测量数据，提高对全球碳循环过程的理论认识，提高对气候变化预测的准确性；为全球气候变化提供更丰富的监测数据；增强我国在气候变化方面的话语权。
P45·作业题
1.大气主要由氮气和氧气组成，对人类的生存和生产有重要影响。其中氮气的体积分数约为78%，氧气的体积分数约为21%。空气中的氧气对于所有需氧生物来说是必需的。动物需要呼吸氧气，绿色植物的呼吸作用也需要氧气。
人需要呼吸空气以维持生命。污染的空气直接影响身体健康，诱发呼吸道疾病与生理机能障碍，眼、鼻等的黏膜组织受到污染物刺激也会患病。即使大气中污染物浓度不高，但人体成年累月呼吸这种污染了的空气，也会引起慢性支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等疾病。大气污染物，尤其是二氧化硫、氟化物等严重影响植物。当污染物浓度很高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或者直接使叶片枯萎脱落；当污染物浓度不高时，也会对植物产生慢性危害，如植物叶片褪绿，植物质量下降等。大气污染物对天气和气候的影响是十分显著的，如削弱到达地面太阳辐射量、加剧酸雨、毁坏森林和农作物、腐蚀金属和损坏建筑物等。
2.
大气 分层 吸收热 量的主 要物质 热量 来源 气温变化 大气运动及其对人类影响
对流层 水汽、二 氧化碳 和固体 杂质 地面 辐射 随高度增加而递减（水汽、二氧化碳吸收地面长波辐射） 大多垂直运动，水汽、杂质较多，天气现象复杂多变
平流层 臭氧 太阳 辐射 随高度增加而递增（臭氧吸收紫外线） 大多水平运动，天气晴朗，利于飞行
高层大气 氧原子 太阳 辐射 随高度增加先递减（无臭氧），后递增（氧原子吸收波长小于0.175 μm的太阳紫外线） 先垂直运动，后向外散逸，电离层可以反射无线电波，使人类可以远距离传播信息
3.（1）磁暴可能引发电子导航系统和人造卫星通信故障。同时可以扩大极光现象出现的范围。
（2）极光是来自地球磁层或太阳的高能带电粒子流（太阳风）使高层大气分子或原子激发（或电离）而产生的现象。
（3）极光常常出现于纬度靠近地磁极地区的上空。
