第三章 地球上的大气
第一节 大气的组成与垂直分层
基础过关练
题组一 大气的组成
下图是干洁空气成分的体积分数(25千米以下)图。读图,完成下面三题。
1.干洁空气的成分中,体积分数约为78%的是( )
A.氮气 B.氧气
C.二氧化碳 D.稀有气体
2.空气是一种宝贵的资源,干洁空气中体积分数约为21%的是( )
A.二氧化碳 B.氮气
C.氧气 D.稀有气体
3.干洁空气中有极少的二氧化碳和臭氧,下列关于两者的叙述,正确的有( )
①二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料
②二氧化碳吸收太阳辐射,使大气温度升高
③臭氧能强烈吸收太阳紫外线
④近些年来,高纬地区易出现“臭氧空洞”现象
A.①②③ B.①③④ C.①②④ D.②③④
大气中的水汽和杂质含量因时因地而异。据此完成下面两题。
4.下列同纬度的四地中,大气中水汽含量最高的是 ( )
A.近海面区域 B.内陆近地面
C.海面高空 D.内陆高空
5.通常,近地面大气中的杂质含量( )
①冬季少于夏季
②冬季多于夏季
③乡村少于城市
④乡村多于城市
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2023年3月3日开始,京津冀区域发生了一次空气重污染过程,多个城市达到中度甚至重度污染水平。期间,北京市受传输影响也经历了一次PM2.5浓度明显抬升的过程。相关预报显示,本轮空气污染约持续一周时间,期间京津冀的雾霾天气可能会反复出现。据此完成下面两题。
6.霾出现的频率增加主要是由于人类活动改变了大气组成中的( )
A.干洁空气成分
B.水汽含量
C.固体杂质含量
D.有害气体成分
7.雾霾的形成还离不开另外一种大气成分,下列现象与该大气成分相关的是( )
A.全球变暖
B.旱灾频发
C.臭氧层变薄
D.酸雨加重
题组二 大气的垂直分层
2023年6月7日12时10分,“力箭一号”遥二运载火箭在我国酒泉卫星发射中心成功发射升空,采取“一箭26星”方式,将搭载的试验卫星顺利送入预定轨道,下图示意大气垂直分层。据此完成下面三题。
8.大气垂直分层的主要依据有( )
①温度 ②高度
③密度 ④运动状况
A.①②③ B.①③④
C.②③④ D.①②④
9.步入预定轨道的试验卫星附近的大气层( )
A.气压较高 B.有臭氧层
C.天气多变 D.密度较小
10.图中( )
A.①层适合航空飞机飞行
B.②层大气处于高度电离状态
C.③层气温随高度增加急剧下降
D.④层可常见雷雨和冰雹现象
“君不见,黄河之水天上来,奔流到海不复回。”唐朝诗人李白的《将进酒》,读起来朗朗上口,既具有教育意义,也有其科学性。据此完成下面三题。
11.从科学角度看,诗句中的“天”最有可能为大气层中的( )
A.臭氧层 B.平流层
C.对流层 D.高层大气
12.下列对诗句中“天”的厚度,理解正确的是( )
A.夏季大于冬季 B.西安大于昆明
C.终年不变 D.全国一样
13.与诗句中的“天”相连的大气层( )
A.能见度高 B.大气对流很强
C.含有电离层 D.上冷下暖
14.阅读图文材料,完成下列要求。(17分)
自地球表面向上,随高度的增加空气愈来愈稀薄。在垂直方向上,地球大气的物理性质有明显的差异,对人类生产生活的影响也不同。下图为某纬度大气垂直分层示意图。
(1)图中所示的大气垂直分层为 (填“低纬”“中纬”或“高纬”)地区的大气垂直分层,并说明判断依据。(4分)
(2)在图中补绘B层气温变化曲线,并分析B层适合航空飞机飞行的原因。(6分)
(3)写出C层的名称,并说明C层虽远离地面,但对人类仍然有着重要意义的原因。(7分)
能力提升练
题组一 大气的垂直分层
大气对流层与其上面的平流层被对流层顶部分开。对流层顶的高度由赤道至两极逐渐下降。国外某科研团队研究发现,北半球对流层顶的高度从1980年至2020年逐渐上升,2001年至2020年上升速度加快。据此完成下面两题。
1.该科研团队研究对流层顶高度的上升,需要的对流层信息有( )
①气压数据 ②温度数据
③湿度数据 ④氧离子数据
A.①②④ B.②③④
C.①②③ D.①③④
2.研究发现,北半球对流层顶高度的变化比南半球大,可能是由于( )
A.北半球陆地面积变大
B.北半球人口与经济规模增长快
C.南半球原始森林增加
D.南半球火山地震频繁发生
题组二 逆温现象
在对流层,海拔每上升100米,气温约降低0.6℃。但在一定条件下,也会出现气温随高度增加而上升的现象,或者随高度的增加,温度直减率小于0.6℃/100米,这种现象称为逆温。下图示意大气逆温层的形成。据此完成下面两题。
3.图示大气逆温层出现的主要原因是( )
A.地面辐射减弱
B.冷空气潜入暖空气下
C.下沉气流降温
D.近地面大气运动减缓
4.逆温层之下易出现雾霾,主要是因为( )
A.空气对流受到抑制
B.冷空气带来烟雾颗粒
C.山地阻挡冷空气前行
D.城市污染物排放过多
逆温是指对流层大气出现上热下冷的现象。下图示意某城市某时刻出现逆温时对流层大气温度随高度的变化。据此完成下面两题。
5.此次发生逆温现象的大气层的厚度大约是( )
A.200 m B.300 m
C.400 m D.500 m
6.该地日出后,①②大气层的厚度变化趋势是( )
A.①变大,②变小
B.①变大,②变大
C.①变小,②变大
D.①变小,②变小
答案与分层梯度式解析
1.A 2.C 3.B 4.A 5.C 6.C 7.B 8.B
9.D 10.C 11.C 12.A 13.A
基础过关练
1.A 干洁空气中,氮气含量最多,体积分数约为78%。
2.C 干洁空气中,氧气体积分数约为21%。
3.B 二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料,主要吸收地面辐射,使大气温度升高,对地面起着保温作用,①正确、②错误;臭氧能强烈吸收太阳紫外线,③正确;近些年来,高纬地区易出现“臭氧空洞”现象,④正确。故选B。
4.A 大气中的水汽含量,在水平方向上,海洋上空高于陆地上空,湿润地区上空高于干旱地区上空;垂直方向上,一般自地面向高空逐渐减少。故选项同纬度的四地中,近海面区域大气中水汽含量最高,A正确。
5.C 通常,夏季降水多,近地面大气中的杂质含量少;冬季较为干燥,地表多扬尘,风沙天气较多,近地面大气中的杂质含量多,①错误、②正确。城市经济活动密集,近地面大气中的杂质含量多于乡村,③正确、④错误。故选C。
6.C 霾,又称“灰霾”,是悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒的集合体,使空气浑浊,水平能见度降低到10千米以下的一种天气现象。因此霾出现的频率增加,主要是由于人类活动改变了大气成分中的固体杂质含量,C正确。
7.B 雾霾是雾和霾的统称,其形成除需固体杂质外,还离不开水汽,大气中水汽减少会导致降水减少,形成旱灾,B正确。全球变暖的主要原因是人类大量排放二氧化碳,与水汽关系不大,A错误。臭氧层变薄的主要原因是人类大量排放氯氟碳化物,消耗臭氧,与水汽关系不大,C错误。酸雨加重与人类大量排放硫氧化物和氮氧化物等酸性气体有关,与水汽关系不大,D错误。
知识拓展 雾霾是雾和霾的统称,是指悬浮在大气中的大量微小尘粒和空气中原有的细微水珠相结合,导致大气混浊、能见度恶化的天气现象,是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。
8.B 根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异,可将大气分为三层,自下而上依次为对流层、平流层和高层大气,故B正确。
9.D 由图可知,步入预定轨道的试验卫星位于高层大气,因大气极其稀薄,密度较小,气压较低,A错误、D正确;臭氧层位于平流层,B错误;天气多变的大气层是对流层,C错误。
10.C 结合图可知,①层为对流层,天气较为多变,不适合航空飞机飞行,A错误;②层为平流层,而大气处于高度电离状态是高层大气中电离层的特征,B错误;③层气温随高度增加急剧下降,C正确;④层属于高层大气,大气非常稀薄,无雷雨和冰雹现象,D错误。
11.C “黄河之水天上来”是指大气降水是黄河的补给水源之一,而大气降水主要发生在对流层,C正确。
12.A 诗句中的“天”是指对流层,对流层高度夏季大于冬季,A正确、C错误;一般而言,对流层高度随纬度增加而降低,昆明纬度低于西安,对流层高度昆明大于西安,B、D错误。
13.A 与对流层相连的大气层是平流层,平流层大气以平流运动为主,没有云雨现象,所以能见度高,A正确、B错误;电离层存在于高层大气,C错误;平流层气温随高度上升而上升,即上暖下冷,D错误。
14.答案 (1)低纬 依据:A层为对流层,对流层的高度因纬度而异,低纬度地区高17~18千米,图中A层高度为18千米。
(2)绘图如下:
原因:B层大气上部热、下部冷,不易形成对流,以平流运动为主;B层水汽和杂质含量稀少,天气现象少见,能见度高,适合航空飞机飞行。
(3)C层为高层大气。原因:高层大气是人造卫星、航天器的运行场所;高层大气中的电离层能反射无线电波,是远距离无线电通信的重要保障;高层大气的极光还是重要的旅游资源。
解析 (1)不同纬度对流层高度不同,因此可根据对流层高度判断纬度。根据所学知识,低纬度地区由于气温较高,对流旺盛,对流层高度可达17~18千米;高纬度地区气温低,对流弱,对流层高度只有8~9千米;中纬度地区对流层高度介于低纬度地区与高纬度地区之间,为10~12千米。图中A层为对流层,高度为18千米,故图中所示的大气垂直分层为低纬度地区的大气垂直分层。
(2)B层为平流层,平流层气温随高度的增加而上升,据此并结合图中的信息补绘平流层气温变化曲线即可。适合航空飞机飞行的原因主要从气流运动和能见度角度分析。
(3)据图可知,C层为B层(平流层)顶以上的大气,即高层大气。高层大气中存在若干电离层,电离层能反射无线电波,是远距离无线电通信的重要保障;由所学知识可知,人造卫星、航天器等运行在高层大气,同时流星和极光现象发生在高层大气,极光为重要的旅游资源。
能力提升练
1.C 2.B 3.B 4.A 5.B 6.A
1.C 大气垂直分层划分的主要依据是大气的温度、运动状况和密度,其中大气运动状况与气压、气温关系密切,空气湿度与密度相关性强,故选C。
2.B 由材料可知,研究的时间段为1980年至2020年,此时间段北半球人口与经济规模增长快,化石燃料的消耗量增长快,温室气体排放量增多,导致气温上升幅度较大,使北半球对流层顶高度的变化比南半球大,B正确。此时间段,北半球陆地面积变化不大、南半球火山地震没有频繁发生,A、D错误;此时间段,南半球原始森林遭到破坏,面积有所减少,且南半球原始森林对对流层顶高度变化的影响不大,C错误。
3.B 根据题意,分析如下:
4.A 逆温出现后,逆温层之下,空气对流运动受到抑制,烟雾颗粒不易扩散,易形成雾霾,A正确;烟雾颗粒主要是城市产生的,而不是冷空气带来的,B错误;山地阻挡冷空气前行和城市污染物排放过多是产生雾霾的原因,但不是逆温层之下易出现雾霾的主要原因,C、D错误。
5.B 根据材料可知,逆温是指对流层大气出现上热下冷的现象。根据图中信息可知,200~500 m高度范围随高度增加气温升高,发生了逆温现象,因此此次发生逆温现象的大气层的厚度约为300 m,B正确。
6.A 高度500 m以上的大气受地面气温影响较慢,因此②大气层顶高度变化不大。日出后,地面因获得太阳辐射而增温,地面辐射增强,低层大气增温快,故①变大、②变小,A正确。(共11张PPT)
第一节 大气的组成与垂直分层
必备知识 清单破
知识点1 大气的组成
1.低层大气的组成:干洁空气、水汽和杂质。
2.干洁空气的成分及其主要作用
成分 主要作用
主要 成分 氮气 氮是地球上生物体的基本成分
氧气 氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质,并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程
二氧化碳 是绿色植物进行光合作用的基本原料,对地面起着保温作用
臭氧 能强烈吸收太阳紫外线,臭氧层可保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害;而穿透大气到达地面的少量紫外线,又具有杀菌的作用
3.大气中的水汽
(1)分布特点:大气中的水汽含量,在水平方向上,海洋上空高于陆地上空,湿润地区上空高于干
旱地区上空;在垂直方向上,一般自地面向高空逐渐减少。
(2)作用:在大气温度变化的范围内,水汽可发生固、液、气三态的转化,产生云、雾、雨、雪
等一系列天气现象。
4.大气中的杂质
(1)分布特点:通常,在近地面大气中,大气中的杂质含量陆上多于海上,城市多于乡村,冬季多
于夏季。
(2)作用:使大气能见度变差,但作为凝结核,又是成云致雨的必要条件。
知识点2 大气的垂直分层
根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异,可将大气分为三层,自下而上
依次是对流层、平流层和高层大气。
1.对流层(贴近地面的大气最低层)
(1)物质组成复杂,空气密度大。集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质。
(2)对流层气温随高度的增加而递减,一般高度每上升1 000米,气温约下降6℃。
(3)空气对流运动显著。
(4)天气现象复杂多变,云、雾、雨、雪等天气现象都发生在这一层,与人类的关系最为密切。
特别提醒 对流层的高度随纬度、季节而变化
就纬度而言,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;就
季节而言,任何纬度地区,夏季较厚而冬季较薄,中纬度地区尤其明显。
2.平流层(自对流层顶向上至50~55千米高度的范围)
(1)气温随高度的增加而上升。主要是由于平流层中的臭氧吸收太阳紫外线增温。
(2)大气以水平运动为主。
(3)平流层中水汽、杂质含量稀少,天气现象少见。平流层大气平稳,天气晴朗,有利于航空飞
机飞行。
3.高层大气(平流层顶以上的大气)
(1)气温随高度升高先下降后持续上升。
(2)有若干电离层,电离层大气处于高度电离状态,能反射无线电波,对远距离无线电通信有重
要作用。
(3)高层大气气压很低,密度很小。
关键能力 定点破
定点1 人类活动对大气成分有哪些影响
定点2 逆温现象及其影响
1.逆温现象及其形成和消失过程
(1)概念:在一定条件下,对流层上部会出现实际气温高于理论气温,甚至是气温随高度的增加
而上升的现象,这种现象被称为逆温现象。
(2)逆温现象的形成及消失过程如下图所示:
2.逆温现象的类型
(1)辐射逆温
在晴朗无风的夜间,地面辐射减弱,近地面大气迅速冷却,上层大气降温较慢,形成逆温现象。
一天中逆温层在黎明时最厚,一年中逆温层冬厚夏薄,易出现于中高纬度地区,是最常见的逆
温类型。
(2)平流逆温
当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或大气层之上时,底层空气受下垫面的影响迅速降
温,上层空气因距离下垫面较远,降温较慢,于是产生逆温现象。这种逆温现象的强弱主要由
暖空气和下垫面的温差大小决定。
(3)锋面逆温
暖空气移动到冷空气之上,形成冷暖相交的锋面,若锋面上下暖冷空气的温差较大,则形成逆
温现象。
(4)地形逆温
局部地形条件引起的。在山谷和盆地中,由于山坡散热快,夜间较重的冷空气沿山坡向下流
动,聚集在山谷或盆地底部,原来山谷或盆地底部的较暖空气被迫抬升,形成下部为冷空气、
上部为暖空气的垂直结构,即形成逆温现象。
(5)下沉逆温
在高气压控制区,高空存在着大规模的下沉气流,由于下沉气流的绝热增温作用,致使在下沉
运动的终止高度出现逆温现象。
3.逆温现象对人类生产、生活的影响
(1)出现多雾天气:早晨多雾的天气大多与逆温现象有密切的关系,使能见度降低,给人们的出
行带来不便,甚至造成交通事故。
(2)加剧大气污染:由于逆温现象的存在,空气对流运动受阻,近地面污染物不能及时扩散,从而
危害人体健康。如果出现于盆地内,大气污染将会更加严重。
(3)对航空造成影响:逆温现象如果出现在低空,多雾天气会给飞机起降带来不便。逆温现象
如果出现在高空,会对飞机飞行极为有利,因为逆温会阻碍空气对流运动,大气较稳定,飞机在
飞行中不会有大的颠簸,飞行平稳。
典例 在某些天气条件下,近地面大气温度随高度增加而升高,即出现逆温现象。下图示意
气温垂直分布的4种情形。读图,完成下面两题。
(1)图中没有出现逆温现象的是 ( )
A.① B.② C.③ D.④
(2)下列关于逆温现象,说法错误的是( )
A.有利于减少强对流天气 B.有利于飞机的飞行
C.不利于多年生果树越冬 D.不利于大气污染物扩散
A
C
信息提取 文字信息:在某些天气条件下,近地面大气温度随高度增加而升高,即出现逆温现
象。图示信息:①②③④四种情形中气温随高度的变化。
解析 (1)由材料可知,在某些天气条件下,近地面大气温度随高度增加而升高,即出现逆温现
象。读图可知,②③④三种情形均有部分大气温度随高度增加而升高,都出现了逆温现象;①
情形中随高度增加气温下降,没有出现逆温现象。(2)逆温现象出现时,气温随高度增加而升
高,抑制近地面大气对流运动,有利于减少强对流天气,A说法正确,不符合题意;逆温现象出现
时,大气对流运动弱,大气稳定,有利于飞机的飞行,不利于大气污染物的扩散,B、D说法正确,
不符合题意;逆温现象出现时,有利于增强大气逆辐射,大气保温作用强,有利于多年生果树越
冬,C说法错误,符合题意。
