(共43张PPT)
第三章 地球上的大气
第三节 大气热力环流
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
随 堂 训 练
课标定位
1.大气热力环流的形成
(1)热力环流的成因
(2)热力环流的形成过程
2.自然界的大气热力环流
海陆风、山谷风、城市热岛环流
素养阐释
1.通过热力环流形成的示意图、视频或模拟实验,说明热力环流的形成过程,促进地理实践力和综合思维的形成
2.运用热力环流的相关原理,解析相关地理现象,促进人地协调观和综合思维的形成
自主预习·新知导学
一、大气热力环流的形成
1.大气运动的成因及形式
2.热力环流
(1)概念:由于地面冷热不均而形成的空气环流。
(2)形成过程(如图)。
①A地受热,近地面空气膨胀上升,
形成低气压;D处空气密度增大,形
成高气压。
②B、F地冷却,空气收缩下沉,形成高气压;C、E处空气密度减小,形成低气压。
③同一水平面上,气流由高气压流向低气压,如图中箭头标出的空气运动方向。
【思考感悟】 你注意到家里的制冷空调和暖气片分别放到了什么部位吗 为什么要这样放置
提示:制冷空调悬挂在房屋的高处,因为冷空气密度大,容易下沉,便于房屋迅速均匀降温;暖气片设置在房屋的底部,甚至采用地暖,因为暖气片散发的热空气密度小,容易上升,便于房屋内迅速均匀增温。
二、自然界的大气热力环流
1.海陆风:海洋与陆地之间。
2.山谷风:山坡与山谷之间。
3.城市热岛环流:城市与郊区之间。
合作探究·释疑解惑
探究 热力环流的成因及案例
问题引领
材料 某中学地理兴趣小组用纸团燃烧的方式研究热力环流原理,图1中,乙地有一团废纸,废纸被点燃后(图2),甲、乙两地的冷热状况发生了变化,并且产生了一系列现象。
结合材料探究:
(1)点燃废纸团后,灰烬是怎样运动的
(2)通过灰烬的运动轨迹,你认为近地面受热和冷却不均匀时,空气在垂直方向会如何运动
(3)垂直运动发生后,近地面的气温和气压之间有没有对应关系
提示:(1)灰烬从火堆上升,在空中流向四周并下沉到地面,在近地面被风带进火堆。
(2)受热的地方,空气上升;冷却的地方,空气下沉。
(3)气温高的地方,空气受热膨胀上升,使近地面大气减少,密度减小,气压降低;气温低的地方,空气冷却收缩下沉,空气密度增大,气压升高。
归纳提升
1.热力环流的形成——“一个关键,四个步骤”
(1)“一个关键”:确定近地面两点气温的高低。
(2)“四个步骤”。
①热上升、冷下沉——近地面气温高的地点,空气受热上升;近地面气温低的地点,空气受冷下沉。
②热低压、冷高压——近地面气温低的地方形成高气压,近地面气温高的地方形成低气压。
③同一地点,近地面和高空气压性质相反——近地面为高气压,其高空为低气压;近地面为低气压,其高空为高气压。
④水平气流从高气压流向低气压。
2.热力环流的常见形式
(1)海陆风。
①成因分析——海陆热力性质差异是前提和关键。
②影响与应用:海陆风使海滨地区气温日较差减小,夏季气温低,空气较湿润,是避暑的好地方。
(2)山谷风。
①成因分析——山坡的热力变化是关键。
②影响与应用:山谷和盆地常因夜间冷的山风吹向谷底,使谷底和盆地内形成逆温层,大气稳定,易造成大气污染。所以,山谷地区不宜布局有大气污染的工业。
(3)城市热岛环流。
①成因分析。
②影响与应用:一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内,而将卫星城或污染较重的工厂布置在下沉距离之外。
典型例题
生活中,我们切洋葱时会“泪流满面”,有人提供了“点蜡烛切洋葱不流泪”的生活小窍门,即切洋葱时在旁边点燃一支蜡烛,便可以缓解眼部的不适。下图为切洋葱示意图。据此完成下列问题。
(1)“点蜡烛切洋葱不流泪”的根本原因是( )
A.蜡烛放置处空气受热膨胀上升
B.切洋葱处空气水平流动变慢
C.蜡烛放置处空气受热收缩下沉
D.切洋葱处空气膨胀上升加强
(2)以下示意图,能反映点燃的
蜡烛附近空气环流的是( )
(3)与“点蜡烛切洋葱不流泪”的原理相似的现象有( )
①晴朗天空呈蔚蓝色 ②大湖沿岸湖陆风现象 ③城市的热岛效应 ④霜冻多出现在晴朗的夜晚
A.①② B.②③
C.②④ D.③④
答案:(1)A (2)B (3)B
解析:第(1)题,“点蜡烛切洋葱不流泪”的根本原因是蜡烛放置处空气受热膨胀上升,切洋葱处空气收缩下沉,导致洋葱产生的刺激性气体水平流动到点燃的蜡烛处,所以A项正确。第(2)题,点燃蜡烛处气温高,空气受热膨胀上升,近地面形成低压,上空形成高压,而切洋葱处气温相对较低,空气收缩下沉,近地面形成高压,上空形成低压,近地面气流由切洋葱处流向点燃蜡烛处,上空相反,形成热力环流,B项正确。
第(3)题,“点蜡烛切洋葱不流泪”是运用热力环流的原理。晴朗天空呈蔚蓝色,是大气对太阳辐射散射的结果,①错误;大湖沿岸湖陆风现象是热力环流,②正确;城市的热岛效应是城市中心区与郊区间产生的热力环流,③正确;霜冻多出现在晴朗的夜晚,因为大气逆辐射弱,④错误,B项正确。
热力环流中等压面的判读技巧
“高压上凸,低压下凹”:不管是在高空还是在近地面,均是高压区的等压面往高处凸,低压区的等压面往低处凹。
地理实践
【动动手,做实验】
热力环流实验模拟
1.实验器材:长方形的玻璃缸(长100厘米,宽30厘米,高40厘米左右)、塑料薄膜、一盆热水、一盆冰块、一根香、火柴等。
2.实验步骤
(1)将一盆热水和一盆冰块分别放置在玻璃缸的两端。
(2)用平整的塑料薄膜将玻璃缸上部开口处盖严。
(3)在塑料薄膜的一侧(装冰块的盆上方)开一个小洞。
(4)将一根香点燃,放进小洞内。
3.实验记录
问题:烟雾在玻璃缸内是如何飘动的 你发现了什么规律 由实验可以得出什么结论
地理现象:香的烟雾先下沉,从装冰块的盆向装有热水的盆飘动,然后在装有热水的盆附近向上升起,最后飘向装冰块的盆的上方,形成一个循环。
4.实验结论
地面冷热不均带来空气环流。
课 堂 小 结
随 堂 训 练
1.读热力环流示意图,判断热力环流产生的根本原因是( )
A.相邻地区存在气流升降运动
B.不同地区之间近地面存在
冷热差异
C.同一等压面上存在气压差异
D.相邻地区的地面状况存在差异
答案:B
解析:不同地区之间的温度差异,导致空气在垂直方向的膨胀上升或收缩下沉,水平方向上产生气压差,从而产生热力环流。
读下图,完成2~3题。
2.若此图为热力环流侧视图,则下列说法正确的是( )
A.温度:a>b>c>d
B.气压:d>a>b>c
C.该环流形成的原因是地面冷热不均
D.热力环流是大气运动最复杂的形式
3.若此图是城郊环流侧视图,③处为绿地,
则通过此环流对城市空气起到的作用是( )
A.净化、增温 B.净化、增湿
C.增温、增湿 D.减湿、降温
答案:2.C 3.B
解析:第2题,结合图文材料可知,该环流圈为热力环流,故形成原因是地面冷热不均。b处气温高,气流膨胀上升,近地面气压低,a处气温低,空气收缩下沉,近地面气压高,四地温度高低是b>a>c>d,气压高低是a>b>c>d。热力环流是大气运动最简单的形式。第3题,若此图是城郊环流侧视图,则a为郊区近地面,b为城市中心区近地面,③处绿地可以净化城市空气,增加城市空气湿度。
神奇的巴丹吉林沙漠看似干旱,却蕴藏着几百个湖泊。每天中午到下午,沿着沙丘向上,风吹沙起形成一种特殊的景观——“太阳风”。下图示意巴丹吉林沙漠“太阳风”景观。据此完成4~5题。
4.巴丹吉林沙漠“太阳风”景观的主要成因是( )
A.沙漠植被稀疏,沙尘暴多发
B.地处迎风坡,气流抬升
C.受太阳活动影响大
D.湖泊与附近沙丘间热力性质差异
5.夏季科考人员在该沙漠考察时,感受到白天酷热难耐,晚上却很凉爽,主要原因是( )
①白天地面辐射弱,损失能量少 ②白天地面升温快,地面辐射强 ③夜晚大气逆辐射强 ④夜晚大气保温作用弱
A.②③ B.①③
C.①④ D.②④
答案:4.D 5.D
解析:第4题,根据材料可知,巴丹吉林沙漠虽然干旱,但分布有许多湖泊,受陆地沙丘和水域热力性质差异的影响,白天沙丘升温快,气温高,气流上升,近地面形成低气压,湖泊升温慢,气流下沉,近地面形成高气压,风从湖区吹向陆地,形成“湖风”,风沿着沙丘向上吹,形成“太阳风”;植被稀疏有利于增大风速,但不是形成风的主要原因;“太阳风”的形成和坡向、太阳活动无关。故选D项。第5题,白天地面温度高,地面辐射强,①错误;白天太阳辐射强,地面升温快,温度高,地面辐射强,②正确;沙漠地区气候干旱,云量少,大气逆辐射弱,夜晚大气保温作用弱,气温低,③错误,④正确。故选D项。
6.读北半球某地的等压面分布图,完成下列问题。
(1)甲、乙、丙、丁四地气压的
大小关系为 。
(2)在图中用箭头标出环流模式。
(3)甲、乙两地中气温较高的是
地,其对应的天气状况常为
天气,气温日较差较大的是 地。
(4)在图中画出高空的等压面。
答案:(1)甲>乙>丙>丁
(2)如下图。
(3)乙 阴雨 甲
(4)略(与近地面弯曲方向相反)。
解析:第(1)题,读图可知,近地面甲处等压面向高空凸起,乙处等压面向下凹陷,由于气压随海拔升高而降低,故甲处凸向低值,而乙处凸向高值,所以甲处气压大于乙处,高空的气压分布和近地面正好相反,故丙处气压值大于丁处,四地气压的大小关系是甲>乙>丙>丁。
第(2)题,由于甲处气温低,空气收缩下沉,在甲处形成高气压,丁处形成低气压;乙地气温高,空气膨胀上升,乙处形成低气压,丙处形成高气压,空气在水平方向上总是由高气压向低气压运动。第(3)题,根据上题可知,乙处气温高于甲处,乙处空气垂直上升,易成云致雨,多阴雨天气;而甲处空气收缩下沉,晴天多,气温日较差大。第(4)题,高空的等压线分布状况和近地面相反。(共47张PPT)
第三章 地球上的大气
第二节 大气受热过程
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
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课标定位
1.大气对太阳辐射的削弱作用
2.大气对地面的保温作用
素养阐释
1.运用图表分析说明热量在地面与大气之间的传递过程,明确大气的受热过程和大气保温作用的基本原理,培养综合思维
2.通过大气受热过程和保温作用的学习,能够分析生活、生产中诸如“温室效应”等实际问题,培养地理实践力
自主预习·新知导学
一、大气对太阳辐射的削弱作用
1.削弱作用的表现
太阳光谱与能量分布状况
太阳光谱是一种不同波长的连续光谱。分为可见光与不可见光两部分。可见光散射后分为红、橙、黄、绿、青、蓝、紫7色,集中起来则为白光。不可见光分为两种,红外线和紫外线。太阳辐射主要集中在可见光部分(0.4~0.76微米),波长大于可见光的红外线(>0.76微米)和小于可见光的紫外线(<0.4微米)的部分少。
在全部辐射能中,波长在0.15~4微米的占99%以上,且主要分布在可见光区和红外区、紫外区,可见光区约占太阳辐射总能量的50%,红外区约占43%,紫外区的太阳辐射能很少,只约占总量的7%。
2.结果
(1)大气对太阳辐射的反射、吸收、散射作用,削弱了到达地面的太阳辐射。
(2)到达地面的太阳辐射分布不均,低纬度地区太阳辐射多,两极地区太阳辐射少。
(3)太阳辐射中能量最强的可见光被削弱较少,太阳辐射的绝大部分能量能到达地面。
二、大气对地面的保温作用
1.能量来源:地面是对流层大气
主要的直接热源,即大气主要是
吸收A地面辐射而增温。
2.保温原理:大气辐射大部分以B大气逆辐射的形式把热量返还地面,对地面起保温作用。
【思考感悟】 为什么同一季节的白天多云,气温不会太高,而夜间多云,气温不会太低
提示:同一季节,白天多云,太阳辐射经过大气层时,被削弱得多(吸收、反射多),故气温不会太高;夜晚多云,特别是有浓密的低云,空气湿度比较大,大气逆辐射强,对地面的保温作用强,气温不会太低。
合作探究·释疑解惑
探究一 大气的受热过程
问题引领
材料 《齐民要术》是中国杰出农学家贾思勰所著的一部综合性农学著作,是中国现存最早的一部完整的农书。全书系统地总结了六世纪以前黄河中下游地区劳动人民农牧业生产经验、食品的加工与贮藏、野生植物的利用,以及治荒的方法,详细介绍了季节、气候和不同土壤与不同农作物的关系,被誉为“中国古代农业百科全书”。其中有这样一段描述:“凡五果,花盛时遭霜,则无子。天雨新晴,北风寒彻,是夜必霜。此时放火作煴,少得烟气,则免于霜矣。”(煴:无烟的微火)
结合材料探究:
(1)“放火作煴,少得烟气,则免于霜”的原因是什么
(2)利用大气的保温作用原理,解释塑料大棚发展农业、玻璃温室育苗等农业活动。
提示:(1)“烟气”能增强大气逆辐射,对地面起保温作用。
(2)塑料薄膜、玻璃与二氧化碳具有相同的功能,能让太阳短波辐射透射进入,而地面长波辐射却不易穿透塑料薄膜或玻璃散失,从而将热量保留在塑料大棚或玻璃温室里。
归纳提升
大气的受热过程
(1)大气吸收或反射太阳辐射。
①太阳辐射穿过大气层。
②大气中的水汽、臭氧、二氧化碳
和固体杂质等直接从太阳辐射中吸
收能量,但吸收的比较少。
③结果:大部分太阳辐射能够穿透大气射到地面。
(2)大气吸收地面长波辐射。
①地面把从太阳吸收来的能量以长波的形式向外辐射。
②大气中的水汽、二氧化碳等对地面长波辐射吸收强烈。
③结果:大气增温。
(3)热量传递过程:太阳→地面→大气。
典型例题
太阳辐射经过大气会被大气吸收、反射和散射,统称为大气对太阳辐射的削弱作用。下图示意大气对太阳辐射的削弱作用,设定来自太阳的辐射是100%。读图,完成下列问题。
(1)在大气对太阳辐射的削弱作用中,效果最显著的是( )
A.地面吸收 B.大气吸收
C.大气反射 D.地面反射
(2)受大气削弱作用影响,与晴天相比,阴雨天( )
①地面温度低 ②地面温度高 ③近地面气温低 ④近地面气温高
A.①④ B.①③
C.②③ D.②④
答案:(1)C (2)B
解析:第(1)题,根据材料“太阳辐射经过大气会被大气吸收、反射和散射,统称为大气对太阳辐射的削弱作用”并结合图示可知,在太阳辐射中,被云层反射占21%,散射的占5%,被大气吸收的总共占比为18%。其中被云层反射的占比最大,B项错误、C项正确;地面吸收和地面反射不是大气对太阳辐射的削弱作用,A、D两项错误。第(2)题,与晴天相比,阴雨天大气对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射少,地面温度低;因为地面是对流层大气主要的直接热源,因此近地面气温也低。
大气的受热过程在生活中的应用
现象 原因
晴朗天空呈蔚蓝色 晴天时,太阳光中的蓝、紫色光易被散射
阴沉天空呈灰白色 阴天时,云层厚,大部分太阳光被反射
现象 原因
日出前、日落后天空明亮 大气的散射作用改变了太阳光的方向
白天多云时的气温比白天晴天时低 白天多云时,云层反射作用强,到达地面的太阳辐射少
夜晚多云时的气温比夜晚晴天时高 夜晚多云时,大气逆辐射强,地面散失热量少
现象 原因
秋冬季节霜冻多出现在晴朗的夜晚 晴朗夜晚,大气逆辐射弱,热量散失多,近地面气温低,水汽易凝结,易出现霜冻、大雾等天气
青藏高原光照强但气温低 高原上空气稀薄,大气削弱作用弱,但保温作用也弱
利用烟雾防霜冻 烟雾能增强大气逆辐射,减少地面热量的散失
探究二 大气的保温作用
问题引领
材料 大气在增温的同时,也向外辐射热量。大气辐射的方向既有向上的,也有向下的。大气辐射中向下的部分,因为与地面辐射方向相反,称为大气逆辐射。
结合材料探究:
图中有几种辐射 其辐射方向有何不同
提示:从图中可看出辐射类型有太阳辐射(短波辐射)、地面辐射和大气辐射(长波辐射)。太阳辐射是向下的,地面辐射是向上的,大气辐射的方向既有向上的,也有向下的。其中大气辐射中射向地面的部分,因和地面辐射方向相反,故称大气逆辐射。
归纳提升
1.热量在地面与大气之间的传递过程
2.大气对地面的保温作用
(1)白天大气对太阳辐射的削弱作用和夜晚大气对地面的保温作用,使地面的气温日较差较小。
(2)臭氧能强烈吸收紫外线而使大气增温;水汽和二氧化碳能强烈吸收红外线而使大气增温。
(3)大气逆辐射是始终存在的,且白天气温高时,大气逆辐射强。
典型例题
某霜冻蓝色预警信号显示:预计未来24小时我市部分地方地面最低温度将下降到0 ℃以下,对农业将产生影响。下图为大气受热过程示意图。读图,完成下列问题。
(1)地面温度下降直接影响( )
A.① B.② C.④ D.⑤
(2)晴朗的夜间容易发生霜冻,主要原因是晴天的夜间比阴天的夜间( )
A.①弱 B.②强 C.③弱 D.④强
(3)下列应对霜冻的措施中,不合理的是( )
A.熏烟 B.灌溉 C.覆盖 D.提前收获
答案:(1)C (2)C (3)D
解析:第(1)题,由图可知,①是太阳辐射,②是大气吸收,③是大气逆辐射,④是地面辐射,⑤是大气反射。地面温度下降,地面长波辐射减弱,直接影响的是地面辐射④,故选C项。第(2)题,晴朗的夜间云量少,大气逆辐射较弱,大气对地面的保温作用弱,地面损失的热量多,地面降温快,容易发生霜冻;由上题分析可知,③为大气逆辐射,C项正确。第(3)题,熏烟产生烟幕可增强大气逆辐射,使大气对地面的保温作用增强;灌溉可以增加土壤比热容,提高地温;覆盖可减少地面热量损失;提前收获不符合常规,故选D项。
地理实践
【动动手,做实验】
对流层大气主要的直接热源的观测
1.实验器材:支架、玻璃箱、温度计、沙土。
2.实验步骤
第一步:将两个相同的玻璃箱一个底部放入部分沙土,另一个不放。
第二步:将两个玻璃箱放在支架上,放置于阳光下照射半小时。
第三步:半小时后测量玻璃箱内的温度。
3.实验记录
底部放土的玻璃箱温度明显高于没有放土的玻璃箱。
4.提炼地理原理
相同阳光照射条件下,有沙土的玻璃箱温度高,证明对流层大气主要的直接热源是地面。
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下表示意某年12月9日我国四座城市拉萨、镇江、北京和海口的相关天气信息资料,下图为大气受热过程示意图。据此完成1~2题。
项目 ① ② ③ ④
最高气温 24 16 14 5
最低气温 17 4 -4 -6
天气状况 多云 多云 晴 有雾
紫外线 中等 中等 强 弱
1.四座城市对应正确的是( )
A.①海口 ②镇江 ③北京 ④拉萨
B.①镇江 ②海口 ③拉萨 ④北京
C.①海口 ②镇江 ③拉萨 ④北京
D.①镇江 ②海口 ③北京 ④拉萨
2.导致③地紫外线强的主要
原因是( )
A.a弱 B.b弱
C.c弱 D.d弱
C
D
解析:第1题,由材料可知,①地气温最高,其纬度最低,应为海口。②地最低气温为4 ℃,应处于我国南方,为镇江。③地紫外线最强,昼夜温差大,应位于青藏高原,为拉萨。④地受冬季风影响大,气温最低,为北京。故选C项。第2题,青藏高原上紫外线强的主要原因是海拔高,空气稀薄,大气透明度高,对太阳辐射的削弱作用弱。图中a代表太阳辐射,b代表地面辐射,c代表大气逆辐射,d代表大气对太阳辐射的削弱作用。故选D项。
每年冬天,浙江省都要对茶树采取相应的防冻措施。以下是两种常见的防冻措施:①覆盖防寒(寒潮来前,用网纱等覆盖茶树蓬面,以保护茶树,如图1);②熏烟驱霜(晚霜来前,气温降至
2 ℃左右时点火生烟,以减轻晚霜冻害,如图2)。读图,完成3~4题。
图1
图2
3.图1中的网纱在冬季主要能够( )
A.防太阳暴晒 B.阻隔霜冻直接接触叶面
C.防病虫害 D.防洪、防涝
4.图2中的熏烟能够减轻霜冻,是因为烟雾能够( )
A.使二氧化碳浓度增加,大气逆辐射增强
B.使水汽含量增加,太阳辐射增强
C.使地面温度增加,地面辐射增强
D.使大气温度增加,大气逆辐射增强
答案:3.B 4.A
解析:第3题,覆盖防寒,即阻断寒潮、霜冻直接接触茶树叶面。第4题,熏烟能使大气中二氧化碳浓度增加,使大气吸收地面辐射的能力增强,大气逆辐射增强,从而起到保温作用。
5.下图为昼夜太阳辐射示意图。读图,完成下列问题。
(1)图中B是 作用,D是 辐射。
(2)白天多云时,由于云层对太阳辐射的 作用增强,到达地面的太阳辐射强度 ,所以地面温度比晴天时
(填“高”或“低”)。
(3)夜间多云时,由于云层 地面长波辐射,使大气
增强,所以地面温度比晴天时 (填“高”或“低”)。
(4)若北京某月5日一天24小时多云,6日一天24小时晴朗,则全天温差小的是 日。
答案:(1)反射 大气逆
(2)反射 减弱 低
(3)吸收 逆辐射 高
(4)5
解析:第(1)题,由图可知,B是云层的反射作用,D是大气逆辐射。第(2)题,白天多云时,由于云层对太阳辐射的反射,减少了到达地面的太阳辐射,地面温度比晴天时低。第(3)题,夜间多云时,由于云层增强了大气逆辐射,所以地面温度比晴天时高。第(4)题,根据以上分析可知,多云时白天气温比晴天低,夜晚气温比晴天高,昼夜温差比晴天小。(共60张PPT)
第三章 地球上的大气
第一节 大气的组成与垂直分层
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1.大气的组成
(1)低层大气的组成
(2)干洁空气中各组成部分的作用
2.大气的垂直分层
(1)大气垂直分层的依据
(2)各层大气与人们生产、生活的关系
素养阐释
1.通过图文资料,了解大气的组成和各组成部分的作用,培养综合思维,并通过分析近年来大气成分变化产生的影响,培养人地协调发展的正确人地思想
2.通过大气垂直分层结构示意图,掌握地球大气的垂直分层结构及各分层的特点,培养综合思维,通过思考生产、生活中各圈层与人类的密切联系,培养地理实践力
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一、大气的组成
1.大气的作用:地球生命繁衍和人类发展的必要条件。
2.低层大气的组成及各成分的作用
(1)低层大气的组成:干洁空气、水汽、杂质。
(2)读干洁空气的组成示意图,说出其主要成分及作用。
(3)水汽和杂质的分布及作用。
大气对地球的重要作用
地球的体积和质量适中,恰好吸引形成原始大气层,经过生物作用,变成以氮气和氧气为主要成分,适合生物呼吸的大气;大气层的存在,避免天体对地球的直接撞击,保护地球上的生命安全;大气中的臭氧层能吸收紫外线,保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害;二氧化碳对地面有保温作用,利于生物生长繁衍和新陈代谢。
二、大气的垂直分层
1.分层依据:大气在垂直方向上的温度、
密度及运动状况的差异。
2.垂直分层及特点
(1)A层:对流层。
特点:①集中了大气质量的3/4和几乎
全部的水汽和杂质。
②对流层高度随纬度、季节有明显变化:低纬度地区对流层高度高,高纬度地区低;同纬度地区,夏季高,冬季低。
③气温随高度增加而递减。
④大气以对流运动为主。
⑤天气现象复杂多变,与人类关系最密切。
【思考感悟】 为什么对流层的天气现象复杂多变
提示:一方面,对流层集中了几乎全部的水汽和杂质;另一方面,对流层温度随高度的升高而降低,使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,所以对流层天气现象复杂多变。
(2)B层:平流层。
特点:①气温随高度增加而上升,靠臭氧吸收太阳紫外线增温。
②大气以水平运动为主。
③大气平稳,天气晴朗,利于航空飞机飞行。
【思考感悟】 平流层为什么适合高空飞行
提示:平流层的气温下低上高,空气难以对流,大气以水平运动为主,飞机飞行时不会上下颠簸;平流层少水汽和尘埃,天气晴朗少变,能见度高,利于飞机飞行。
(3)C层:高层大气。
特点:①高层大气气压很低,密度很小。
②60~500千米高空存在若干电离层,反射无线电波,对远距离无线电通信有重要作用。
合作探究·释疑解惑
探究一 大气的垂直分层与人们的生产、生活
问题引领
材料一 2022年3月29日17时50分,我国首型固体捆绑运载火箭长征六号改在太原卫星发射中心成功发射,顺利将浦江二号卫星和天鲲二号卫星送入预定轨道,长征六号改运载火箭首飞任务取得圆满成功。
材料二 大气垂直分层示意图。
结合材料探究:
(1)长征六号改运载火箭在发射升空的过程中,途经大气层的气温是如何变化的
(2)在高层大气中,部分地区气温可达数千摄氏度,为什么飞行器不会被烧毁
提示:(1)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,高层大气气温随高度升高先降后升,所以长征六号改运载火箭升空过程中,途经大气层的温度变化为递减→递增→递减→递增。
(2)高空大气中空气稀薄,航天飞行器从中吸收和与之摩擦产生的热量有限。
归纳提升
大气的垂直分层、特点及与人类的关系
典型例题
探空气球(氢氯气球)是研究大气层的重要工具。它携带传感器升空后,可持续将探测到的气温等数据传回地面;待升至一定高度后,将爆炸成碎片。根据不同测站探空气球传回的数据,得到低纬度、中纬度、高纬度地区年均温垂直分布情况(如图)。据此完成下列问题。
(1)图中代表低纬度、中纬度、高纬度地区年均温垂直变化的曲线依次是( )
A.①②③ B.①③②
C.③②① D.③①②
(2)由图可知( )
A.9~15千米大气对流运动较强
B.对流层顶高度随纬度升高而降低
C.0~9千米大气以水平运动为主
D.高层大气气温随海拔升高而升高
(3)探空气球上升的高度有限,主要是因为与近地面相比,高空( )
A.气压较低 B.温度较低
C.湿度较小 D.风速较大
答案:(1)A (2)B (3)A
解析:第(1)题,低纬度地区终年气温较高,年均温高,图中近地面年均温最高的是①,排除C、D两项。高纬度地区终年寒冷,年均温最低,图中近地面年均温最低的是③,排除B项。中纬度地区年均温介于低纬度和高纬度之间,对应图中的②,A项正确。
第(2)题,结合题图可知,0~9千米气温随高度的增加而快速下降,大气对流运动较强,水平运动较弱,A、C两项错误。对流层气温随高度的增加而递减,据图判断,低纬度、中纬度、高纬度地区对流层顶的高度随纬度升高而降低,B项正确。高层大气的海拔范围是在平流层顶部(50~55千米)以上,图中没有反映出高层大气,D项错误。故选B项。第(3)题,受地球引力的影响,离地面越高,大气越稀薄。随着探空气球不断上升,内外压力差越来越大,导致其发生爆炸。故选A项。
探究二 逆温及其影响
问题引领
材料 西宁市四面环山,分布在
湟水河及其支流形成的河谷中。
西宁市一年之内某些季节会出现
逆温现象,但当逆温出现时,某些
灾害性天气也会减少。下图为西
宁市某中学地理兴趣小组统计绘
制的污染物季节平均浓度与逆温频率变化图。
结合材料探究:
(1)哪个季节出现逆温的频率较高 为什么
提示:冬季是逆温频率较高的季节。逆温的产生主要与大气的稳定状况、天气状况有关。冬季昼短夜长,白天太阳照射时间短,大地受热少,大气垂直对流较弱,夜晚时间长,地面辐射时间长,温度较低,易导致逆温产生;冬季空气干燥,比热容变小,降温变化更大,因此夜晚保温作用更差,导致地面降温幅度快,从而加剧逆温的产生;冬季,夜间山坡上的空气冷却很快,于是冷空气顺坡下沉到谷底,把谷地中原来的暖空气抬挤上升,从而易形成上暖下冷的逆温现象。
(2)为什么逆温对沙尘天气有抑制作用
提示:逆温现象会阻碍空气的垂直对流运动的发展。沙尘暴发生的条件为大风、沙尘和强对流运动,因此逆温现象可以通过抑制对流运动,从而减弱沙尘暴产生的动力,进而抑制沙尘暴的产生。
归纳提升
1.逆温现象的表现分析
一般情况下,气温随海拔升高
而降低,大约每升高1 000米,气
温下降6 ℃,但有时会出现气温
随海拔升高而上升的现象,即出
现了逆温现象(如下图所示B、
C之间),根据其成因分为辐射
逆温、锋面逆温、平流逆温和地形逆温等。
2.辐射逆温的产生、消失过程分析
(1)图a为正常气温垂直分布情况。在晴朗无云或少云的夜晚,地面很快冷却,贴近地面的大气层也随之降温。离地面越近降温越快,离地面越远降温越慢,因而形成了自地面开始的逆温(图b)。
(2)随着地面冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展,黎明时达到最强(图c)。
(3)日出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温层便逐渐自下而上消失(图d、e)。
辐射逆温厚度从数十米到数百米,在大陆上常年都可出现。夏季夜短,逆温层较薄,消失较快;冬季夜长,逆温层较厚,消失较慢。
3.逆温的类型及成因
4.逆温现象的影响分析
典型例题
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。读图,完成下列问题。
(1)下列选项中最容易出现此景象的是( )
(2)当大气发生逆温时( )
A.上部冷下部热,大气比较稳定
B.会产生污染物,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,有利于成云致雨
答案:(1)D (2)C
解析:第(1)题,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,选项B、C图显示烟囱顶部以下的对流层大气温度随着高度增加而下降,该高度内不会出现逆温现象,B、C两项错误;选项D图显示烟囱顶部超过逆温层,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项正确;选项A图显示烟囱顶部未超过逆温层,逆温抑制对流运动,不会产生图示及材料所示现象,A项错误。
第(2)题,当大气发生逆温时,大气上部热下部冷,大气比较稳定;逆温不会产生污染物,它会阻碍空气的垂直对流运动,减缓污染物、水汽凝结物的扩散,影响空气质量;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;逆温抑制对流运动,不利于成云致雨。故选C项。
地理实践
【动动手,做实验】
对流运动模拟实验
1.实验器材:烧杯、酒精灯、铁架台、温度计等。
2.实验步骤
第一步:将两只烧杯分别接入半杯温度相同的凉水,放到铁架台上安装好,并在烧杯中放入温度计。
第二步:同时给两只烧杯加热,注意两只烧杯加热温度不同。
第三步:观察温度不同的烧杯中水的气泡运动方向及烧杯口水汽大小。
3.实验记录
水温低的烧杯,气泡较少,在垂直方向上气泡较弱,烧杯口水汽少;水温高的烧杯,气泡较多,在垂直方向上气泡较强,烧杯口水汽多。
4.提炼地理原理
温度越高,对流运动越显著,对流层厚度越大。
课 堂 小 结
随 堂 训 练
读干洁空气成分的体积分数示意图,完成1~2题。
1.地球上生物体的基本成分是( )
A.氧 B.氮
C.二氧化碳 D.臭氧
2.与全球气候变暖密切
相关的气体是( )
A.氩气 B.氮气
C.二氧化碳 D.臭氧
答案:1.B 2.C
解析:第1题,氮气在大气中含量最多,约为78%,氮是地球上生物体的基本成分。第2题,二氧化碳对大气具有保温作用,是典型的温室气体,其含量升高易引起全球气候变暖。
2020年12月17日,“嫦娥五号”返回器在距地面高度约120千米处高速进入地球大气层,实施两次气动减速后,降至距地面10千米高度时打开降落伞,在内蒙古四子王旗预定区域成功着陆。下图为大气垂直分层及温度的垂直变化图。读图,完成3~4题。
3.“嫦娥五号”返回器降落过程中气温变化的规律可能是( )
A.递减→递增→递减
B.递增→递减→递增
C.递增→递减→递增→递减
D.递减→递增→递减→递增
4.“嫦娥五号”返回器打开降落伞时所在的大气层( )
A.随纬度增高而增厚 B.存在着“地球生命的保护伞”
C.非常适合航空飞行 D.热量主要直接来自于地面
答案:3.D 4.D
解析:第3题,材料信息表明,“嫦娥五号”返回器在距地面高度约120千米处高速进入地球大气层,降落过程中会向下依次经过高层大气、平流层、对流层,结合图中信息可知,向下降落时在高层大气中气温先降低后升高,进入平流层后气温下降,进入对流层后气温上升,因此气温变化的规律可能是递减→递增→递减→递增,D项正确。
第4题,材料信息表明,“嫦娥五号”返回器打开降落伞时距地面高度为10千米,读图可知,此高度所在的大气层为对流层,对流层因对流运动强度不同而厚度不均,大致随纬度增高而变薄,A项错误;“地球生命的保护伞”一般是指臭氧层,臭氧层分布在平流层,不在对流层,B项错误;对流层的垂直对流运动显著,对飞机飞行安全有较大影响,不适合航空飞行,C项错误;地面是对流层大气主要的直接热源,D项正确。
5.读图,完成下列问题。
(1)图中A代表 层,B代表 层。
(2)A层大气随高度增加,温度 ,原因是 。
(3)B层有利于高空飞行,其原因是 。该层气温随高度增加而 ,原因是 。
(4)C层中的 层对远距离无线电通信有重要作用。
(5)天气最复杂的是 层,原因是 。
答案:(1)对流 平流
(2)降低 地面是对流层大气主要的直接热源
(3)大气以水平运动为主,大气平稳,天气晴朗 升高 臭氧吸收紫外线而增温
(4)电离
(5)对流 对流层集中了几乎所有的水汽和固体杂质,是成云致雨的必要条件,再加上对流层的强对流运动,导致天气现象复杂多变
解析:第(1)题,读图可知,A、B、C分别对应对流层、平流层和高层大气。第(2)题,地面是对流层大气主要的直接热源,距离地面越远温度越低,故对流层大气温度随海拔升高而降低。第(3)题,平流层大气以水平运动为主,大气稳定,天气晴朗,利于高空飞行,由于其靠臭氧吸收紫外线增温,故其温度随海拔升高而升高。第(4)题,高层大气中的电离层对无线电波具有反射作用。第(5)题,由于对流层集中了几乎全部的水汽和固体杂质,是成云致雨的必要条件,再加上对流层中强烈的对流运动,故天气现象复杂多变。(共24张PPT)
第三章 地球上的大气
本章整合
知识网络系统构建
核心归纳思维升华
知识网络系统构建
A:干洁空气
B:对流层
C:地面冷热不均
D:水平气压差异
E:太阳辐射
F:保温作用
核心归纳思维升华
专题一 大气受热过程与人们的生产生活
(一)大气两种作用的实践应用
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)。
地势高→空气稀薄→大气的削弱作用弱→太阳能丰富
(2)内陆地区(如我国西北地区)。
气候较为干旱→晴天多、阴雨天气少
↓
太阳能丰富←大气的削弱作用弱
(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。
温室气体排放增多→大气吸收地面辐射增多→大气逆辐射增强,保温作用增强→气温升高,全球气候变暖
(2)分析农业实践中的一些现象。
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
②深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
④干旱、半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石,不但能防止土壤水分蒸发,还能增加昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
(二)昼夜温差大小的分析
典例1阴阳型双层日光温室是在传统日光温室的背面共用后墙搭建一个背阳的温室。采光面向阳的温室称为阳棚,采光面背阳的温室称为阴棚。采光面向阳的温室采用双层拱形设计,铺设双层棚膜,内层膜铺防寒棉被。下图为阴阳型双层日光温室示意图。读图,完成下列问题。
(1)阳棚铺设双层棚膜、内层膜铺防寒棉被主要是为了( )
A.增加大气对太阳辐射的反射
B.减弱大气逆辐射
C.增强大气对太阳辐射的吸收
D.减少地面辐射损失
(2)阴阳型双层日光温室可阴阳互补,阴棚对阳棚的有利影响是( )
A.减少热量散失 B.减少水分散失
C.增大昼夜温差 D.减缓空气流通
(3)阴阳型双层日光温室在我国最具推广价值的是( )
A.华北地区 B.东北地区
C.西南地区 D.东南地区
思路导引:第(1)题,根据所学知识可知,地面是近地面大气的主要直接热源,白天双层棚膜可以让太阳短波辐射进入,加热棚内地面,而日落后防寒棉被的使用,可以最大限度地减少棚内热量损失,与传统日光温室相比更能增强大气逆辐射,因此阳棚铺设双层棚膜、内层膜铺防寒棉被主要是为了保温,减少大棚内地面辐射的热量损失。第(2)题,由材料可知,阴棚位于阳棚北面,中间共用一堵墙,组成阴阳型双层日光温室。这样就能更好地阻挡来自北面冷空气的影响,最大限度减少阳棚内热量散失。
第(3)题,由材料可知,阴阳型双层日光温室,采光面向阳的温室铺设双层棚膜,内层膜铺防寒棉被,这样做可以更好地起到保温的作用,说明该地气温低,热量少。因此推断应该是纬度最高的东北地区。
题目答案:(1)D (2)A (3)B
专题二 等压面图的判读
1.判断气压高低
(1)气压的垂直递减规律。由于对流层大气密度随高度增加而降低,在垂直方向上随着高度增加气压降低,如图,在空气柱L1中,PA'>PA,PD>PD';在L2中,PB>PB',
PC'>PC。
(2)同一等压面上的各点气压相等。
如图中PD'=PC'、PA'=PB'。
综上分析可知:PB>PA>PD>PC。
2.判读等压面的凸凹
等压面凸向高处的为高气压,凹向低处的为低气压,可形象记忆为“高凸低凹”。另外,近地面与高空等压面凸起方向相反。
3.判断下垫面的性质
(1)判断陆地与海洋(湖泊):夏季,等压面下凹者为陆地,上凸者为海洋(湖泊)。冬季,等压面下凹者为海洋(湖泊),上凸者为陆地。
(2)判断裸地与绿地:裸地类似陆地,绿地类似海洋。
(3)判断城市中心区与郊区:等压面下凹者为城市中心区,上凸者为郊区。
4.判断近地面天气状况和气温日较差
(1)等压面下凹者,多阴雨天气,气温日较差较小。
(2)等压面上凸者,多晴朗天气,气温日较差较大。
典例2读城市中心区与郊区垂直方向上的气压分布图(图1)及城郊间高空等压面示意图(图2),完成下列问题。
(1)根据热力环流的原理,城郊之间正确的环流方向是( )
A.E→F→H→G→E B.G→E→F→H→G
C.G→E→H→F→G D.G→H→F→E→G
(2)下列关于城市中心区与郊区大气状况的叙述,正确的是
( )
A.EF代表城市中心区气压垂直变化规律
B.各点间的热力环流,昼夜方向相反
C.甲处位于郊区高空,气流下沉
D.乙、丙间气流流动方向如箭头所示
思路导引第(1)题,读图可知,G、E位于近地面,且气压E大于G,而郊区相对于城市中心区气温较低,气压较高,故E为郊区,G为城市中心区,因此近地面空气从E流向G;F为郊区的上空,气压较低,H为城市中心区的上空,气压较高,所以高空气流从H流向F。垂直方向,城市中心区近地面空气上升,空气由G流向H;郊区空气下沉,空气从F流向E,由此判断环流的方向为G→H→F→E→G。
第(2)题,由上题分析可知,近地面城市中心区的温度高于郊区,所以城市中心区近地面形成低气压,而图中E处的气压较高,对应的为郊区,EF代表郊区气压垂直变化规律;无论昼夜,近地面温度都是城市中心区大于郊区,因此热力环流的方向没有昼夜的变化;由图中甲地等压面向下弯曲,丙处等压面向上拱起可知,甲处气压小于丙处气压,而郊区空气下沉,高空为低气压,所以甲处为郊区的高空,气流下沉;乙、丙之间的气流应该由高气压流向低气压,不会沿等压面流动。
题目答案:(1)D (2)C
