学年高中地理第二章自然环境中的物质运动和能量交换第三节大气环境学案湘教版必修1.docx
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学年高中地理第二章自然环境中的物质运动和能量交换第三节大气环境学案湘教版必修1
第三节大气环境
第1课时 对流层大气的受热过程
一、大气的垂直分层
1.大气的组成
(1)干洁空气
(2)水汽和固体杂质(成云致雨的必要条件)
2.划分依据
大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。
垂直分层
高度分布
主要特点
与人类关系
对流层
高度因纬度而异:
低纬17~18km;中纬10~12km,高纬8~9km
①气温随高度增加而递减;
②大气下热上冷,空气上升,对流现象显著;
③天气复杂多变
与人类关系最密切
平流层
对流层顶到50~55km
①气温随高度升高而迅速上升;
②大气下冷上热,以平流运动为主
①天气晴朗,适合高空飞行;
②O3吸收紫外线,是人类生存环境的天然屏障
高层
大气
平流层顶到大气上界
①在80~500km高空,存在若干电离层;
②温度随高度增加先降低后升高
对无线电通信有重要作用
[温馨提示]
(1)对流层在不同季节厚度也不同,夏季对流层厚度大于冬季。
(2)平流层的22~27km处存在臭氧层,是地球生命的天然屏障。
二、对流层大气的受热过程
1.大气对太阳辐射的削弱作用
(1)表现形式:
吸收、散射和反射。
(2)削弱强度:
对流层大气基本上不能直接吸收太阳辐射的能量。
2.地面辐射、大气辐射及其影响因素
(1)概念比较:
序号
辐射名称
辐射类型
辐射方向
作用
①
太阳辐射
短波辐射
射向地面
地面的直接热源
②
地面辐射
长波辐射
射向大气和宇宙空间
对流层大气的直接热源
③
大气辐射
长波辐射
射向宇宙空间
大气逆辐射会使地面增温
④
大气逆辐射
射向地面
(2)影响大气逆辐射的因素:
大气逆辐射都会增强
(3)影响地面辐射的主要因素:
纬度因素
同样性质的地表,纬度越低,年平均正午太阳高度越大,太阳辐射经过的大气路程越短,地表受到的太阳辐射强度就越大,地面辐射也就越强
下垫面因素
不同性质地面的反射率不同,新雪反射率最大
气象因素
同纬度地区,降水量越多,年日照时数越少,得到的太阳辐射就越少;反之则多
[巧学妙记]
数字法记忆大气的受热过程
一个根本原因:
太阳辐射。
两种作用:
削弱作用和保温作用。
三个环节:
太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地。
四种辐射:
太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射。
———————情景导入先思考———————
《齐民要术》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]
“放火作煴,少得烟气,则免于霜”的原因是什么?
提示:
“烟气”主要成分是二氧化碳,增强大气逆辐射,对地面起保温作用。
———————核心要点掌握好———————
一、大气对太阳辐射的削弱作用
削弱作用
参与的物质
表现形式
典例
吸收
对流层大气中的水汽和二氧化碳;平流层大气中的臭氧
水汽和二氧化碳吸收红外线,臭氧吸收紫外线(有选择性)
平流层中的气温随高度的增加而上升,地面生物免遭过多紫外线的侵害
反射
大气中的云层和较大颗粒的尘埃
云层愈厚,反射作用愈强(无选择性)
夏季天空多云时,白天的气温不会太高
散射
空气分子或微小尘埃
蓝紫光最容易被散射(有选择性)
晴朗的天空呈蔚蓝色;日出前的黎明、日落后的黄昏,天空仍然明亮
二、大气对地面的保温作用
由上图可知,大气对地面的保温作用过程可归纳如下表:
保温过程
具体过程
热量来源
过程Ⅰ
太阳暖大地
太阳辐射到达地面,地面吸收后增温
太阳辐射
过程Ⅱ
大地暖大气
地面增温后形成地面辐射,大气吸收后增温
地面辐射
过程Ⅲ
大气还大地
大气增温后形成大气辐射,其中向下的部分称为大气逆辐射,它将大部分热量还给地面
大气辐射
———————方法技巧很重要———————
1.图解太阳辐射、地面辐射、大气(逆)辐射之间的关系
2.图示法记忆地面辐射的影响因素
———————应用体验不可少———————
下面是大气受热过程示意图,完成1~3题。
1.图中序号含义正确的是( )
A.①
太阳辐射 B.②地面辐射
C.③大气逆辐射D.④削弱作用
2.近地面大气的主要直接热源是( )
A.①B.②
C.③D.④
3.沙漠地区白天气温高主要因为( )
A.①增强B.②较强
C.③减弱D.④不变
解析:
1.A 2.C 3.B 第1题,图示大气热力作用的基本过程,①表示到达大气上界的太阳辐射,太阳辐射穿过大气会被大气削弱,则②表示到达地面的太阳辐射;地面吸收了太阳辐射则发出地面辐射③,大气对地面长波辐射具有很强的吸收能力,之后大气发出大气辐射,其中射向地面的部分④表示大气逆辐射。
大气逆辐射把能量还给了地面,对地面起了保温作用。
第2题,近地面大气对太阳辐射的吸收作用不强,而对地面长波辐射具有很强的吸收能力,故近地面大气的直接热源是地面辐射。
第3题,沙漠地区云少,大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射多,气温较高。
一、选择题
下图示意大气垂直分层,读图回答1~3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.③D.④
2.对无线电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.我国发射的“神舟十号”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℃
解析:
1.B 2.D 3.C 第1题,对流层气温随海拔增高而降低,平流层气温随海拔增高而增高;高层大气的底层气温随海拔增高而降低,上层气温随海拔增高而增高。
第2题,Ⅲ层为高层大气,在该层中有一电离层(海拔大约85km处)。
第3题,“神舟十号”的轨道在高层大气层,依据图所示阅读出相关数据即可。
一般情况下,空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。
下图示意北半球中纬某区域的地形和8时气温状况剖面。
高空自西向东的气流速度约20km/h。
据此完成4~5题。
4.此时甲、乙、丙三地的大气垂直状况相比较( )
A.甲地比乙地稳定B.乙地对流最旺盛
C.乙地比丙地稳定D.丙地最稳定
5.正午前后( )
A.甲地气温上升最快B.乙地可能出现强对流天气
C.丙地刮起东北风D.甲地出现强劲的偏南风
解析:
4.D 5.B 第4题,垂直方向上,温差越大,大气对流运动越强烈,大气越不稳定。
图中甲、乙、丙三地由地面距离高空2500m高空范围内,垂直温差最小的是丙地,故丙地大气最稳定。
第5题,图中信息显示,8时甲地附近地面和高空温差最大,故冷气团到达甲地附近上空。
正午时,甲地上空被冷气团占据,气温下降;从8时开始,一直到午后,由于乙地气流不断对流上升,在高空形成厚厚的对流雨云,加上高空自西向东的气流正午前后到达乙地上空,乙地上冷下热,使对流更加旺盛,加上水汽充足,乙地可能会形成对流雨,因此可能出现强对流天气,B正确;乙地为低压,甲、丙两地为高压,因此丙地刮起东南风,甲地出现西北风,答案C、D都不正确。
电视剧《闯关东》中的场景:
“主人公朱开山为了避免所种的庄稼遭受霜冻危害,在深秋的夜晚带领全家人及长工们在田间地头点燃了柴草……”结合大气受热过程示意图,完成6~7题。
6.关于图中a、b、c所代表的内容,叙述正确的是( )
A.a代表大气的直接热源
B.a、b、c所代表的辐射波长的大小关系是a
C.b代表的辐射主要被大气中的臭氧吸收
D.c代表的辐射与天气状况无关
7.朱开山一家燃烧柴草防御霜冻的做法,有利于( )
A.增强a辐射B.增强b辐射
C.增强c辐射D.改变b的辐射方向
解析:
6.B 7.C 第6题,从图中箭头方向可判断出,a表示太阳辐射,b表示地面辐射,c表示大气逆辐射。
其中b是大气热量的直接来源,其辐射的热量主要被大气中的水汽、二氧化碳等吸收。
阴天时,c辐射增强。
第7题,燃烧柴草可释放出大量二氧化碳及烟尘,增强大气逆辐射,使大气对地面的保温作用增强,从而保护作物少受霜冻影响。
读大气对地面的保温作用示意图,回答8~9题。
8.图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数码代号按顺序依次是( )
A.①②③④B.③④②①
C.④③②①D.②③④①
9.一般说来,阴天比晴天的气温日较差小,原因是( )
A.阴天云量多,大气对流旺盛,把大部分热量传给大气
B.阴天云量多,大气的保温作用强
C.阴天大气水汽含量多,水汽强烈吸收地面辐射
D.阴天云量多,白天削弱了到达地面的太阳辐射,夜间增强了大气逆辐射
解析:
8.C 9.D 第8题,读图可知,④为太阳辐射,大气吸收的是地面辐射,所以③为地面辐射,②为大气辐射,①为射向地面的大气辐射即大气逆辐射。
所以C正确。
第9题,阴天云量多,白天削弱了到达地面的太阳辐射,夜间增强了大气逆辐射,故阴天气温日较差比晴天小。
10.气象谚语有“露重见晴天”的说法。
就此现象,下列叙述正确的是( )
A.天空云量少,大气保温作用强
B.地面辐射强,地表降温慢
C.空气中水汽少,地表降温慢
D.大气逆辐射弱,地表降温快
解析:
选D “露重见晴天”,说明云层少,大气逆辐射弱,地表降温幅度大,水汽因降温快而大量凝结成露,预示着第二天白天为晴天。
地面辐射与地面吸收的大气逆辐射之差称为有效辐射。
读下图并结合所学知识,回答11~12题。
11.关于图中甲、乙、丙三地多年平均年有效辐射总量的空间分布,下列叙述正确的是( )
A.由甲地向乙地急剧增加
B.由乙地向丙地急剧增加
C.由甲地向丙地逐渐减少
D.由丙地向乙地逐渐减少
12.关于地面辐射和大气逆辐射,下列叙述不正确的是( )
A.地面辐射与下垫面性质有关
B.地面温度越高,地面辐射越弱
C.空气温度越低,大气逆辐射越弱
D.空气湿度大、云量多,大气逆辐射强
解析:
11.C 12.B 第11题,由图示不难读出,甲、乙两地的有效辐射均介于2600和2700之间,丙地小于2000。
从图示有效辐射的变化看,由甲地向丙地逐渐减少,从乙地向丙地逐渐减少,从甲地向乙地变化不大。
第12题,地面辐射的强弱除与地面温度有关外,还和下垫面的性质有关,组成下垫面物质的比热容、下垫面的海拔高低等都影响其温度的高低,进而影响地面辐射的强弱。
空气温度越低,大气逆辐射越弱;天空云量越多,湿度越大,大气逆辐射越强。
读全球温室气体排放结构图,回答13~14题。
13.当温室气体含量增加后,下图中大气受热过程明显增强的是( )
A.A1和B1B.A2和B1
C.B1和C2D.A2和C2
14.材料中显示林业排放的温室气体接近全球温室气体总排放量的20%。
以下国家林业的温室气体排放量较大的是( )
A.中国、印度等人口大国
B.加拿大、法国等亚寒带国家
C.巴西、印度尼西亚等热带发展中国家
D.美国、日本等经济最发达国家
解析:
13.C 14.C 第13题,当温室气体含量增加后,大气吸收地面辐射(C2)的能力增强;同时,大气逆辐射(B1)的能力增强。
第14题,根据材料可知,森林破坏越严重的国家,其林业的CO2排放量越大,巴西、印度尼西亚等热带发展中国家的热带雨林遭到了严重的破坏。
二、综合题
15.读大气对地面的保温作用图,回答下列问题。
(1)图中字母代表的箭头含义分别是:
A________________;B________________;
C________________;D________________;
G________________;I________________。
(2)从数量上看,A>D的原因是________________。
图中Ⅰ的作用是________________________________________________________________________。
(3)试比较晴天与阴天的气温日较差的大小:
________。
原因是什么?
(4)深秋,我国北方有寒潮活动的地区,农民常用浓烟笼罩大白菜地,可以防止大面积冻害,其主要原因是( )
A.浓烟散射地面辐射,增加大气温度
B.浓烟反射大气逆辐射,增加大气温度
C.浓烟可阻挡冷空气入侵,防止大面积作物冻害
D.浓烟吸收地面辐射,增加大气逆辐射
(5)如果夜晚多云,人们制造烟雾所起到的作用将变________(大或小),原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
第
(1)题,根据图中各箭头的指向和粗细即可判断出A→J的含义。
第
(2)题,A>D的原因是大气对太阳辐射的削弱作用,使到达地面的太阳辐射比大气上界的要小;图中Ⅰ是大气逆辐射,其作用是补偿地面损失的热量。
第(3)题,就气温的日较差而言,晴天时大,阴天时小,这主要和大气对太阳辐射的削弱作用及大气逆辐射的强弱有关。
第(4)题,浓烟中含有大量二氧化碳气体和尘埃,能大量吸收地面长波辐射,增强大气逆辐射,对地面起到保温作用。
第(5)题,多云的夜晚,大气逆辐射强,地面降温慢,温度不会太低。
答案:
(1)太阳辐射 大气吸收的太阳辐射 大气反射、散射的太阳辐射 地面吸收的太阳辐射 大气吸收的地面辐射 大气逆辐射
(2)大气的削弱作用 补偿地面损失的热量
(3)晴天大,阴天小 晴天:
白天大气的削弱作用弱,温度高,夜晚大气逆辐射弱,温度低,温差大;阴天:
白天大气的削弱作用强,温度不高,晚上大气逆辐射强,温度不低,故温差较小。
(4)D
(5)小 因为夜间多云,大气逆辐射强,气温不会太低
第2课时 热力环流与大气的水平运动
一、热力环流形成的原理
原理:
太阳辐射的分布差异→不同地表气温不同→气流的垂直运动(上升或下沉)→地表和高空存在水平面上气压的差异→大气的水平运动→形成高低空热力环流。
[温馨提示]
高低气压是相对于同一水平面上两个地区而言的,如图中A地的近地面与B地的近地面比,A处气压低,B处气压高。
两地的高空相比,A地高空气压高于B地高空气压。
二、大气的水平运动——风
1.形成风的直接原因:
水平气压梯度力。
2.风的受力状况与风向:
符号
F1
F2
F3
类型
水平气压梯度力
摩擦力
地转偏向力
方向
垂直于等压线,指向低压
与风向相反
总是垂直于风向
对风的影响
影响风的方向和速度
影响风的速度和方向
只影响风的方向
———————情景导入先思考———————
“军港的夜啊静悄悄
海浪把战舰轻轻地摇
年轻的水兵头枕着波涛
睡梦中露出甜美的微笑
海风你轻轻地吹
海浪你轻轻地摇
远航的水兵多么辛劳……”
——《军港之夜》
歌词中“军港的夜……海风轻轻地吹”,你认为合理吗?
提示:
不合理。
在沿海地区,由于海陆热力性质的差异形成海陆风,白天吹海风,夜晚吹陆风。
———————核心要点掌握好———————
热力环流的形成
1.热力环流的形成——“一个关键、四个步骤”
(1)“一个关键”是确定近地面两点的冷热。
热容量大的地球表面,白天气温较低,夜晚气温较高;热容量小的地球表面,白天气温较高,夜晚气温较低。
(2)“四个步骤”:
①热上升、冷下沉——近地面热空气上升,近地面冷空气下沉。
②热低压、冷高压——近地面冷的地方形成高压,近地面热的地方形成低压。
③近地面和高空气压性质相反——近地面为高压,其高空为低压;近地面为低压,其高空为高压。
④水平气流从高压流向低压。
2.常见的热力环流
(1)海陆风示意图
白天,在同一水平面上,陆地气温高,形成低气压;海洋气温低,形成高气压。
在水平方向上存在气压梯度力,大气从高压区向低压区运动,形成海风(如图1)。
晚上,在同一水平面上,陆地气温低,形成高气压;海洋气温高,形成低气压。
在水平方向上存在气压梯度力,使大气从高压区向低压区运动,形成陆风(如图2)。
(2)山谷风示意图
白天,山坡附近的气温比山谷上空同一水平面处的气温高,因此在山坡附近形成低气压,在山谷上空形成高气压,大气从山谷中心向山坡运动,形成谷风(如图3)。
夜晚,山坡附近的气温比山谷上空同一水平面处的气温要低,因此在山坡附近形成高气压。
山谷上空形成低气压,大气从山坡向山谷运动,形成山风(如图4)。
(3)城市风
受城市热岛效应的影响,城市上空的气温比郊区同一水平面处的气温高,因此城市上空形成低气压
,郊区上空形成高气压,近地面大气会从郊区向城市运动,高空大气从城市向郊区运动(如图5)。
———————方法技巧很重要———————
等压面图的判读方法
等压面是空间气压值相等的点组成的面,等压线是同一水平面上气压值相等的点组成的线。
等压面图表示气压的垂直分布状况,等压线图表示气压的水平分布状况。
(1)在同一地点不同海拔高度上,海拔越高,气压越低。
如图PA>PE。
(2)在近地面,气温越高,气压越低;气温越低,气压越高。
如图PA(3)同一水平面上,高压区等压面都向高空凸起,低压区等压面都向低空凹陷,即“凸高凹低”。
(4)同一垂直方向上,近地面和高空的气压区类型相反,即近地面为高压,高空则为低压。
———————应用体验不可少———————
读图,回答1~3题。
1.若此图为热力环流侧视图,则下列说法正确的是( )
A.温度:
b>c>d>a
B.气压:
a>c>b>d
C.引起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
2.若此图是城市风环流侧视图,①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.减温、减湿
3.若该图为海滨地区海陆风模式示意图,且b表示海洋,a表示陆地,则此图所示情形①为( )
A.白天的海风B.夜晚的海风
C.白天的陆风D.夜晚的陆风
解析:
1.C 2.B 3.D 第1题,热力环流是近地面受热不均而形成的空气环流,是大气运动最简单的形式。
由图中气流的运动可判断温度:
b>a>c>d。
气压:
a>b>c>d。
第2题,若此图是城市风环流侧视图,①处为绿地,则经过①处的风为从郊区吹向城市的风,经过绿地则会对城市空气起到净化和增湿的作用。
第3题,根据海陆热力性质的差异和图中的气流运动方向,可判断①为夜晚的陆风。
———————情景导入先思考———————
“我家住在黄土高坡
大风从坡上刮过
不管是西北风还是东南风
都是我的歌我的歌……”
——《黄土高坡》
“不管是西北风还是东南风……”,风向是由什么决定的呢?
提示:
风向与风在形成过程中的受力有关。
———————核心要点掌握好———————
风的受力状况与风向
风是水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用的结果,其中水平气压梯度力是形成风的直接原因。
受力不同,风的表现也不同,具体如下图所示:
类型
受力状况
风向
风压规律
图示
理想状态的风
只受水平气压梯度力影响
风向由高压指向低压且与等压线垂直
高空的风
水平气压梯度力与地转偏向力共同影响
风向最终与等压线平行
在南半球背风而立,左边为高压,右边为低压;北半球反之
近地面的风
水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同影响
风向最终与等压线有一个夹角
在北半球背风而立,左前方为低压,右后方为高压;南半球反之
———————应用体验不可少———————
如图为北半球某气压场受力平衡时的风向图,图中气压单位为百帕,读图回答1~2题。
1.图中表示水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力和风向的代表字母依次是( )
A.abcd B.abdc
C.badcD.cbad
2.图中决定风力大小的力主要是( )
A.a、dB.c、d
C.a、cD.b、d
解析:
1.B 2.A 第1题,根据图中a、b、c、d的位置可判断:
水平气压梯度力与等压线垂直,并由高压指向低压;地转偏向力与风向垂直;摩擦力与风向相反。
第2题,决定风力大小的力是水平气压梯度力和摩擦力,地转偏向力只影响风向。
3.图中正确指示北半球近地面风向的是( )
A.aB.b
C.cD.d
解析:
选D 北半球近地面,风向与等压线斜交,向右偏转。
一、选择题
1.下图中abcd四点间存在热力环流,根据四点气压数值判断下列说法正确的是( )
气压/hPa
a
601
b
612
c
1015
d
1000
A.由于a处气压低于c处,所以a处气温比c处高
B.由于c处气压高于a处,所以气流由c处流向a处
C.由于b处为高压,d处为低压,所以气流由b处流向d处
D.由于c处为高压,d处为低压,所以c处为晴朗天气,d处为阴雨天气
解析:
选D a处气温始终低于c处,A项错误。
由于c处的气压高于d处,故c处形成高压,盛行下沉气流,B项错误;垂直方向上的气压始终为高空的低于近地面,C项错误。
2.下图为某地海岸附近热力环流示意图。
如果该地气压场比较稳定,且等压线分布均匀,则( )
A.风由b吹向c,b地风力大于c地
B.风由b吹向c,b地风力小于c地
C.风由c吹向b,c地风力大于b地
D.风由c吹向b,c地风力小于b地
解析:
选C 白天陆地增温快,近地面风由海洋吹向陆地。
海面摩擦力小于陆地,所以海面风力较大。
图1为某沿海地区海陆风形成的热力环流剖面图,图2为该地区近地面与600m高空垂直气压差的分布状况,读图回答3~4题。
3.有关气压分布状况的叙述,正确的是( )
A.①地气压低于②地
B.③地气压高于④地
C.近地面同一等压面的分布高度①地比②地低
D.高空同一等压面的分布高度④地比③地更高
4.下列说法正确的是( )
A.a的风向为东南风 B.b为上升气流
C.c的风向为西南风D.d为上升气流
解析:
3.B 4.D 第3题,结合图1和图2,据“凸高为低,凸低为高”可知,近地面的甲处等压面向高处凸,说明近地面的气压甲处(①)气压比乙处(②)要高。
高空相反,即高空③处的气压高于④处。
B符合题意。
第4题,根据上题的气压分析,气流由高压流向低压,a处吹偏西风,c处吹偏东风,b处气流下沉,d处气流上升,即选D。
5.读图,下列各点关系正确的是( )
A.图中四点气压:
C>B>A>D
B.高空中空气由D处流向B处
C.近地面A处温度高于C处
D.A、B、C、D之间不可能形成热力环流
解析:
选C 根据图示高空等压面的分布:
高压处等压面向上凸,低压处等压面向下凹,故B处气压较D处高,故水平气流由B流向D;由此可完成热力环流,故近地面气压C高于A,说明近地面A处盛行上升气流,C处盛行下沉气流,