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专题三 地球上的大气
2019新课标人教版选择性必修三
第二章第二节
目 录
01 大气的组成、垂直结构及受热过程
02 热力环流与大气水平运动
03 气压带、风带与气候
04 常见的天气系统和天气
考情分析
考点分布 考题统计+考点提取
大气的垂直分层 2023广东卷,10题,3分,白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随高度增加而增多是因为随高度增加,大气成分组成和垂直分层
2022上海卷,5题,2分,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,大气垂直分层
大气受热过程 2024广东卷,3-4题,6分,2—4月西双版纳热带季雨林林冠层之上大气逆辐射值较低原因,大气受热过程
2024安徽卷,9-11题,9分,我国某地面观测站连续4天太阳辐射、地面反射太阳辐射、地面长波辐射和大气逆辐射的通量逐小时观测结果为情境,大气受热过程
2024浙江1月卷,3题,2分,引起植被上限上升段土壤温度升高的主要原因是,大气受热过程
2023浙江1月,25题,2分,造成夜间海面上云强烈对流的原因有,大气受热过程
气温与 逆温 2023全国乙卷,10-11题,8分,珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源的原因,气温影响因素
2023浙江6月卷,24题,3分,雾区地面以上气温垂直变化最接近的是,气温垂直变化与逆温
2021广东卷,12-14题,9分,冬季易加强辐射逆温的地形、逆温常出现的时间和天气状况、黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于,逆温
命题趋势: 考查内容集中在大气垂直分层、逆温、气温日变化的判断,考查方向注重图表数据的判读和应用。备考过程中要注重图表资料的判读技巧和大气相关知识原理的掌握,结合案例进行分析,提高对知识的理解和应用能力。
知识点01
大气的组成与垂直分层
大气的受热过程
1
大气的组成与垂直分层
能源的类型
一、大气的组成与垂直分层
1、大气的组成
低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。
在25千米以下的干洁空气中氮气、氧气占总体积的99%
能源的类型
一、大气的组成与垂直分层
1、大气的组成
低层大气组成 主要作用
干洁空气 主要成分 N2 生物体的基本元素
O2 人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
微量成分 CO2 植物光合作用的基本原料、吸收地面辐射,使气温升高
O3 吸收紫外线,使大气增温,使地球上生物免遭过量紫外的伤害
水汽 产生云雨雾雪等,影响地面和大气温度、成云致雨的必要条件
固体杂质 成云致雨的必要条件(凝结核)
能源的类型
一、大气的组成与垂直分层
2、大气的垂直分层
(1)分层依据
分层依据:根据地球大气的温度、密度和运动状况,可将其划分为对流层、平流层和高层大气。
能源的类型
一、大气的组成与垂直分层
2、大气的垂直分层
对流层特点 原因 与人类关系
高度
气温
大气运动
天气
(2)特点
平均12KM
随高度升高而递减
地面是低层大气主要的直接的热源
对流运动显著.
该层大气层气温上部冷,下部热
天气现象复杂多变
①集中了大气圈质量的四分之三和几乎全部的水汽和杂质②对流运动显著,易成云致雨.
云雨雾雪等天气现象都发生在这一层
地表气温差异导致对流强度不同
对流层的厚度与对流运动的强弱有关,地面温度越高,对流运动越强,对流层的高度越高。
在空间上,低纬>中纬>高纬;在季节上,夏季>春季、秋季>冬季。
纬度
17~18
10~12
10~12
8~9
8~9
N 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90° S
厚度
(km)
5
10
15
20
一、大气的组成与垂直分层
2、大气的垂直分层
能源的类型
一、大气的组成与垂直分层
2、大气的垂直分层
平流层特点 原因 与人类关系
高度
气温
大气运动
天气
(2)特点
自对流层顶部至50-55KM
随高度升高气温升高
该层臭氧吸收紫外线;
22-27KM臭氧达到最大值.
以平流运动为主
天气晴朗
大气层温度上热下冷
①水气、杂质含量很少
②以平流运动为主,大气层平稳
地球生物保护伞
利于航空飞行
能源的类型
一、大气的组成与垂直分层
2、大气的垂直分层
高层大气特点 原因 与人类关系
厚度
气温变化
(2)特点
平流层以上的大气到3000KM
随着高度升高气温先下降再升高
①底层没有吸收紫外线的臭氧,气温下降,②85KM以上有吸收更短波长的紫外线能力,温度又持续增长
流星 极光
80-500KM有电离层能反射无线电波
能源的类型
3、逆温
(1)逆温含义
一般情况下,对流层温度上冷下暖。但在一定条件下,对 流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象,或者高度每升高100米,气温下降幅度小于0.6℃,这种气温逆转的现象我们称之为“逆温”。
一、大气的组成与垂直分层
能源的类型
3、逆温
(2)逆温的形成与消亡过程
逆温的生消过程——近地面先发生,后逐步向上发展,近地面先结束。无论其形成还是结束都是从近地面开始的。
一、大气的组成与垂直分层
能源的类型
3、逆温
(3)逆温的类型
①辐射逆温
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,离地面越近降温越快,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。这种逆温在中高纬地区大陆上都能发生,尤以冬季最强,特别是在沙漠地区经常出现。
一、大气的组成与垂直分层
能源的类型
3、逆温
(3)逆温的类型
②平流逆温
由于暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时,底层空气因受下垫面的影响迅速降温,上层空气因距离较远,降温较少,于是产生逆温。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
一、大气的组成与垂直分层
能源的类型
3、逆温
(3)逆温的类型
③地形逆温
常发生在山地、盆地和谷地中。夜晚,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挤上升,从而出现温度的倒置现象,称为地形逆温。
一、大气的组成与垂直分层
能源的类型
3、逆温
(3)逆温的类型
④锋面逆温
对流层中,暖空气运移到冷空气之上,形成冷暖相交的锋面。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,若锋面上下暖冷空气的温差较大,便形成逆温。
一、大气的组成与垂直分层
能源的类型
二、大气的组成与垂直分层
3.逆温
(4)逆温的影响
有利
不利
①逆温的出现阻碍了空气对流,因此可以抑制沙尘暴的发生。
②逆温出现在高空,有利于飞机的飞行。
③和其他天气现象一样,逆温可作为一种气候资源加以利用。例如,在我国新疆伊犁河谷,逆温出现在每年10月至次年3月,长达半年之久,有效地提高了冬季谷地的温度,多年生果树越冬可以免受冻害等
①逆温时大气结构比较稳定,容易加重大气污染。
②对天气的影响:容易产生大雾等不利天气。
③对交通的影响:大气能见度降低,地面湿滑
(2023·浙江6月选考)贵州中西部地区冬季多出现水平能见度小于1千米的锋面雨雾,雾区位于锋线附近。下图为贵州某次锋面雨雾发生过程中,大致呈纬向分布的三个测站测得的能见度变化图。这次雨雾形成的气象条件是西南气流沿锋后弱冷平流爬升,形成弱降水。雨雾随锋面缓慢东移消亡。完成下面小题。
1.本次锋面雨雾出现时,雾区地面以上气温垂直变化最接近的是( )
A. B. C. D.
锋面逆温
垂直方向
A
真题引领·激活思维
(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4000多米,冬季辐射逆温现象多发。据此完成下面小题。
2.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
冬季是降温、下沉气流盛行的时段,多晴朗天气,容易形成辐射逆温。夜晚时,谷地山风盛行,山风会导致谷地降温加剧,且谷地地形闭塞,与外界热量的交换不通畅,冷空气常集聚在底部,容易加强辐射逆温。
山峰、丘陵受谷风和热量交换通畅的影响,难以形成辐射逆温(或会削弱辐射逆温)。与谷地相比,平原地区不易受到山风的影响,而且热量交换较通畅,形成辐射逆温的概率小,一般不会加强辐射逆温
C
真题引领·激活思维
(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4000多米,冬季辐射逆温现象多发。据此完成下面小题。
3.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
D
真题引领·激活思维
4.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
B
2
大气的受热过程
能源的类型
二、大气的受热过程
1.大气的能量来源
(1)地球大气受热能量的根本来源:太阳辐射。
(2)近地面大气主要的、直接的热源:地面长波辐射。
太阳辐射是 波辐射,
地面辐射是 波辐射,
大气辐射是 波辐射
短
长
长
实验可知:物体的温度越高,辐射中能量最强的部分波长越短。
能源的类型
二、大气的受热过程
2.大气的受热过程
(1)地球大气受热能量的根本来源:太阳辐射。
(2)近地面大气主要的、直接的热源:地面长波辐射。
太阳辐射是 波辐射,
地面辐射是 波辐射,
大气辐射是 波辐射
短
长
长
实验可知:物体的温度越高,辐射中能量最强的部分波长越短。
地
面
辐
射
大气上界
地面
太阳
辐射
大气吸收
(少量)
太阳辐射
射向宇宙空间
大气吸收(大量)
太阳暖大地
大地暖大气
散射
反射
短波
大气还大地
长波
削弱作用
大
气
逆
辐
射
大
气
辐
射
长波
保温作用
大气上界
反射
参与 的大气成分
特点:
云层、尘埃
无选择性
参与 的大气成分
特点:
空气分子和微小尘埃
具有选择性
散射
天空是蔚蓝色
大气对太阳辐射的削弱作用
吸收
参与 的大气成分
O3:紫外线
CO2、水汽:红外线
特点:
具有选择性(少量)
参与 的大气成分
特点:
较大颗粒的尘埃
无选择性
天空呈现灰白色
二、大气的受热过程
2.大气的受热过程
(1)大气对太阳辐射的削弱作用
①反射:云层越低、越厚,云量越多,反射越强,云的反射作用最为显著。
②散射:当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时,太阳辐射的一部分便以这些质点为中心,向四面八方弥散,这种现象称为大气的散射。空气分子或微小尘埃散射作用最为显著。(红橙色的朝霞;火红色的晚霞;蔚蓝色的天空;红绿灯原理等。)
二、大气的受热过程
2.大气的受热过程
(1)大气对太阳辐射的削弱作用
③吸收:
特点:大气对太阳辐射的吸收具有选择性,大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少,大部分可见光能够透过大气射到地面上来。
平流层大气中的臭氧(O3),主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。
对流层大气中的水汽(H2O)和二氧化碳(CO2)等,主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。
二、大气的受热过程
2.大气的受热过程
(1)大气对太阳辐射的削弱作用
影响大气削弱作用的因素:
①天气—阴雨天气,云雾多,大气的反射作用越强,大气削弱作用强;
②大气洁净度—青藏高原,海拔高,大气稀薄,大气洁净度高,散射越少,大气削弱作用越弱。
③干燥度—大气湿度越大,大气的削弱作用越强。
二、大气的受热过程
2.大气的受热过程
(2)大气对太阳辐射的保温作用
大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。
大气逆辐射越强,大气保温作用越强,与大气中CO2和水汽含量有关。
影响大气保温作用因素:
①天气—阴雨天气,云雾多,大气保温作用强;
②大气的洁净度—大气杂质越多,空气越浑浊,大气保温作用越强;
③干燥度—大气湿度越大,所吸收和辐射的热量越多,大气保温作用越强。
二、大气的受热过程
大气受热过程原理的应用
地
面
辐
射
保温作用
太
阳
辐
射
①白天太阳光能够透过塑料薄膜、玻璃等材料,照射到地面,地面产生的长波辐射被透明覆盖材料阻挡,从而通过土壤、墙体蓄积更多的热量;
②到了夜间,由于透明覆盖材料的保温作用,室内温度不至于过低。
(1)玻璃温室、大棚保温的原理
二、大气的受热过程
大气受热过程原理的应用
人造烟幕能增加大气浓度,增强大气逆辐射,增加大气的保温作用,减少夜晚地面辐射损失的热量,对地面起到保温作用,所以可防御霜冻。
(2)在寒冬,人造烟幕能起到防御霜冻的作用?
指的是深秋、冬季和初春的时候,早晨出现大雾,多数是晴天。原因在于低温条件下才会形成雾、露、霜。晴天的夜晚,大气的保温作用弱,近地面辐射降温,气温较低,故易形成雾。
(3)雾、露、霜的形成
(2022·浙江1月选考)大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。下图为我国某城市大气散射辐射日变化图。据此完成1~2题。
有关该城市大气散射辐射强弱的叙述,正确的是( )
①夏季大于冬季 ②郊区大于城区 ③冬季大于夏季 ④城区大于郊区
A.①② B.①④
C.②③ D.③④
答案 :B
(2022·浙江1月选考)大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。下图为我国某城市大气散射辐射日变化图。据此完成1~2题。
下列现象与大气散射作用密切相关的是( )
①晴天天空多呈蔚蓝色 ②朝霞和晚霞往往呈红色 ③深秋晴天夜里多霜冻 ④雪后天晴阳光特别耀眼
A.①② B.①④
C.②③ D.③④
答案 :A
(2020·浙江7月选考)氧化亚氮(N2O)在百年尺度内的增温效应是等量二氧化碳的近300倍。农田是氧化亚氮的第一大排放源。据此完成3~4题。
氧化亚氮具有增温效应,主要是因为( )
A.大气辐射总量增加
B.大气吸收作用增强
C.地面辐射总量增加
D.地面反射作用增强
答案 :B
(2020·浙江7月选考)氧化亚氮(N2O)在百年尺度内的增温效应是等量二氧化碳的近300倍。农田是氧化亚氮的第一大排放源。据此完成3~4题。
农田排放的氧化亚氮,主要来源于( )
A.作物生长时的排放
B.大气中氮气的转化
C.秸秆燃烧时的产生
D.生产中氮肥的施用
答案 :D
(2020·全国Ⅱ卷)对我国甘肃某绿洲观测发现,在天气稳定的状态下,会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成5~7题。
图示观测时段内( )
A.正午绿洲和沙漠长波辐射差值最大
B.傍晚绿洲降温速率大于沙漠
C.凌晨绿洲和沙漠降温速率接近
D.上午绿洲长波辐射强于沙漠
答案 :C
(2020·全国Ⅱ卷)对我国甘肃某绿洲观测发现,在天气稳定的状态下,会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成5~7题。
导致绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的主要原因是绿洲( )
①白天温度低 ②蒸发(腾)多 ③空气湿度大 ④大气逆辐射强
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
答案 :A
(2020·全国Ⅱ卷)对我国甘肃某绿洲观测发现,在天气稳定的状态下,会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化。据此完成5~7题。
这种现象最可能发生在( )
A.1—2月 B.4—5月
C.7—8月 D.10—11月
答案 :C