高中地理 小专题9 逆温 大气的受热过程 鲁教版必修1.docx

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高中地理小专题9逆温大气的受热过程鲁教版必修1

小专题9逆温、大气的受热过程

一、大气的组成和垂直分层

1.大气(低层大气)的组成:

(1)大气成分及作用:

氮:

含量最多(78%)是生物体的基本成分

干洁氧:

含量第二(21%)是人类和一切生物维持生命活动必需的物质

空气二氧化碳:

光合作用的基本原料,对地面有保温作用

组成臭氧:

大量吸收紫外线——地球生命保护伞;少量紫外线有杀菌作用

水汽

成云致雨的必要条件——雨后的空气是清新的。

固体杂质

(2)大气各成分含量分析:

①干洁空气中各种气体所占比例基本上不变,但人类活动影响改变

二氧化碳——矿物燃料燃烧、毁林——“温室效应”

二氧化硫、氮氧化物——矿物燃料燃烧、交通——“酸雨”

碳氢化合物和氮氧化合物——汽车尾气——“光化学烟雾”

氟氯烃——致冷剂的使用而排放,工业革命后才从无到有——破坏臭氧层,产生臭氧层空洞

②水汽随时间、地点和气象条件而变化。

水汽主要集中在大气底层,夏季大于冬季,低纬大于高纬,海上大于陆上。

森林、水库

水汽的相变产生一系列天气现象,并伴随热量的吸收和释放,直接影响地面和大气温度;水汽吸收或放出长波辐射,有“温室效应”,并反射太阳辐射。

③固体杂质多集中于大气底层,随地区、时间和天气条件而变。

陆上大于海上,早晨和夜晚大于午后,冬季大于夏季。

人类活动中:

矿物燃料燃烧、工矿建筑、交通;森林有吸烟滞尘作用;城市大于乡村——雾和低云比郊区多——“湿岛效应”。

自然:

气候干旱、大风

固体杂质对太阳辐射有反射、散射等削弱作用,并影响大气质量。

二、大气温度随高度变化曲线:

 

例题1地球大气中,下列变化是上升趋势的有()

A.水气和固体杂质的含量随高度增加的变化

B.对流层的高度由高纬向低纬的变化

C.对流层的气温随高度增加的变化

D.大气中二氧化碳含量的变化

【解析】水汽和固体杂质,它们几乎全部集中在大气最低层——对流层中,它们随高度增加越来越少;由于人类活动如燃烧煤、石油等矿物燃料排出大量二氧化碳,使二氧化碳含量不断增加,故D选项符合题干要求。

对流层低纬度地面受热多,对流旺盛,故对流层的高度高,而高纬度地面的热量少,对流运动弱,故对流层的高度低。

【答案】D

例题2

图5-2表示大气垂直分层,读图回答①一③题。

①图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()

A.①B.②C.③D.④

②对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

③2003年10月,我国发射的“神舟”五号飞船运行轨道所在大气层()

A.气温在—50℃~20℃之间B.气温随高度增加平稳下降

C.低气温约为—80℃D.最高气温约为40℃

【解析】该组题考查了对大气温度垂直变化规律与大气分层的认识,并紧密结合热点,考查了各大气层的大气环境特点及其对人类活动的影响,同时还考查了学生的读图分析能力。

由下往上,对流层、平流层、高层大气气温垂直变化表现出不同的变化规律。

对流层的热量主要来自地面,因此气温随高度的增加而递减;平流层大气中的臭氧大量吸收紫外线而导致其升温;高层大气变化稍微复杂一点,随高度上升,温度先是下降,然后再上升。

值得注意的是在图中曲线相似的情况下,要从其温度值加以判别。

电离层位于80~500千米的高空,主要原因是高层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下,处于高度电离状态,它能够反射无线电波。

2003年10月,我国发射的“神舟”五号飞船运行轨道是在高层大气中,正确解答第

(1)题是回答本题的关键。

【答案】①B②D③C

三、逆温现象的成因及其危害

一般情况下,对流层温度上冷下热。

但在一定条件下,对流层的某一个高度范围内会出现气温随高度增加而上升的现象(即下冷上热现象),这种气温逆转的现象我们称之为“逆温”。

①造成“逆温”现象的原因有很多种:

一是地面辐射冷却(辐射逆温)。

图5-3表明了这种辐射逆温的生消过程。

图a为正常气温垂直分布情形;在晴朗无云的夜间,地面辐射冷却很快,贴近地面的气层也随之降温。

离地面愈近,降温愈快,离地面愈远,降温愈慢,因而形成了白地面开始的逆温(图b);随着地面辐射冷却的加剧,逆温逐渐向上扩展,黎明时达最强(图c);日出后,太阳辐射逐渐增强,地面很快增温,逆温便逐渐自下而上地消失(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,以冬季最强。

冬季夜长,逆温层较厚,消失较慢。

二是冷空气下沉(地形逆温)。

在山谷与盆地区域,由于冷却的空气会沿斜坡流人低谷和盆地,因而常使山谷和盆地的辐射逆温得到加强,往往持续数天而不会消失。

三是空气平流(平流逆温)。

当暖空气水平移动到冷的地面或水面上,会发生接触冷却的作用。

②危害:

由于逆温层的存在,造成对流层大气局部上热下冷,大气层结稳定,阻碍了空气垂直运动的发展,使大量烟尘、水汽凝结物等聚集在它的下面,易产生大雾天气,使能见度变坏,尤其是城市及工业区上空,由于凝结核多,易产生浓雾天气,有的甚至造成严重大气污染事件,如光化学烟雾等。

例题

3图5-4中图甲表示近地面空气若上升到3000m高度时,理论温度为T。

3000米高空的实际温度为Ts,当Ts≥T时近地面空气上升将受阻,即出现了逆温现象,读某城市春季气温日变化图(图5-4中图乙),回答:

(1)若Ts稳定在-8℃,该城市气温至少要上升到℃以上时,逆温现象才会结束,这时的时间约为时。

(2)一般逆温结束后2小时,近地面对流才能起到“净化”空气的作用。

所以,在图示的情况下,仅考虑空气洁净的因素,上午体育锻炼的时间宜选在时以后。

【解析】对流层的特点之一是大气对流运动显著,产生对流的主要原因是对流层底层大气温度高,高层大气温度低。

一般说来,对流层气温直减率(0.6℃/100米)愈大,即低层气温与高层气温差值愈大,大气对流运动愈显著;反之,对流运动愈弱。

若气温直减率为负值,即气温随高度增加逐渐升高时即为逆温现象,逆温发生时,对流层下层温度低,上层温度高,空气上轻下重,不能产生空气的对流运动,逆温现象是空气对流运动的巨大障碍。

当其发生时,低层被污染的大气不能与上层大气产生对流,近地面空气就得不到“净化”,此时不宜进行体育锻炼。

日出以后,随着近地面气温的逐渐升高,空气的上升运动随之加强,逆温现象也会逐渐消失,对流运动得以继续。

【答案】

(1)108

(2)10

例4:

对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。

导致对流层气流上升的原因是:

上层实际气温低于理论气温(按垂直递减率计算的气温)。

图3表示四种对流层气温分布状况,分析下图回答1—2题。

 

(1).①图表示的气温降低速率在()

A.3000米以下低于垂直递减率B.3000~6000米高于垂直递减率

C.6000米以下等于垂直递减率D.6000米以下均低于垂直递减率

(2).飞机可以在5000米高度平稳飞行的是()

A.①B.②C.③D.④

解:

第一题:

作图①读图得知:

在6000米、3000米、地面的气温分别为-35℃、-14℃、18℃。

②经计算在3000米以下垂直递减率为每上升100米气温下降约1.1℃,高于0.6℃,故A错误。

同理,经计算在3000~6000米垂直递减率为每上升100米气温下降约0.7℃,高于0.6℃,故B正确。

第二题:

飞机要在5000米高度平稳飞行,则气流要稳定,上热下冷,气温递减最小,根据作图13,可知:

D

例5:

形成沙尘暴的条件主要是干旱、大风、较旺盛的上升流,若大气对流层中出现逆温现象,可抑制沙尘暴。

读图,完成:

(1).若E处的高度为1000米,气温为-10℃,要抑制

沙尘暴的发生,F地的气温至少应降到()

A.16℃B.-6℃

C.4℃D.-4℃

(2).图右侧是F地某日气温变化曲线图,该地最有可

能出现沙尘暴的时段是()

A.①时段B.②时段C.③时段D.④时段

(3).若只考虑风力与沙源因素,我国北方地区的沙尘暴以冬春季最多,若再考虑地面状况及空气对流因素,则尤以初春最多,原因主要有()

①初春与冬季比较,初春的土质更加松软干燥

②初春与冬季比较,初春的大风天气显著增多

③初春与冬季比较,初春出现逆温现象的时数增加

④初春与冬季比较,初春出现逆温现象的时数缩短

A.①③B.②④C.①②④D.②③

例6:

图33-4是某地气温垂直分布图,读后回答:

(1).甲、乙、丙、丁四图中最有利于大气污染物扩散的是( )

  A.甲     B.乙     C.丙     D.丁

(2).若该地气温由甲逐渐演变到丁,则造成气温垂直变化的原因可能是

  ①台风过境 ②晴朗无云 ③冷空气南下 ④热带海洋气团影响 ⑤暖锋过境 ⑥连续阴雨( )

A.①④    B.③⑥    C.②③    D.⑤⑥

例7:

通常近地面逆温层常出现在晴朗夜晚,至日出前后最厚。

下图为“春分日某地某时气温垂直分布图”。

读图回答

(1)-(3)题。

(1).若该地终年干燥,则其气候类型可能是()

A.热带沙漠气候B.地中海气候C.温带大陆性气候D.极地气候

解析:

若该地终年干燥,说明该地的降水量为少雨型。

由图看出,该地春分日的近地面气温达18℃,则只能是热带沙漠气候。

答案:

A

(2).若该地为利马(12°S,77°W),则其近地面逆温层最厚时约在北京时间()

A.6时前后B.11时前后C.14时前后D.19时前后

解析:

根据题意,逆温层最厚在日出前后。

此日为春分日,全球各地的日出时间均应在6时前后。

利马位于77°W,属西五区,北京时间为东八区,两地相差13个小时,则6+13=19(时)。

答案:

D

(3).假设此逆温层常年存在,此地附近有座山,山顶有终年积雪,则此座高山的海拔估计至少在()

A.3000米以上B.4000米以上C.5000米以上D.6000米以上

解析:

在对流层中,海拔高度每升高1km,气温降低6℃。

在逆温层顶部的气温是24℃,则往上需再上升4000米。

此地逆温层的厚度约为1km,所以此高山的海拔至少应为5000米以上。

答案:

C

大气的受热过程

1、大气热量来源

太阳辐射是大气热量的根本来源

地面辐射是大气热量的直接来源

2、大气的热力作用

(1)大气对太阳辐射的削弱作用:

反射作用最强,吸收作用最弱

①吸收:

有选择性。

平流层中的臭氧与高层大气层的氧原子吸收紫外线,水汽、二氧化碳吸收波长较长的红外线,又由于太阳辐射中能量最强部分集中在波长较短的可见光部分,大气直接吸收太阳辐射很少。

②反射:

无选择性,云层和较大颗粒,其中云的反射作用最为显著。

卫星云图上白色越浓,云层越厚,反射太阳光最多。

地面性质与反射:

新雪最强。

③散射:

有选择性。

空气分子和微小尘埃,蓝、紫色光最容易被散射,所以晴朗天空呈现蔚蓝色。

天空呈灰白色是因为太阳光被较多尘埃和雾粒散射的缘故。

④削弱作用与太阳高度:

太阳高度大的地区太阳辐射经过大气路程短,削弱得少。

⑤效果:

太阳辐射由低纬向两极递减

(2)大气对地面的保温效应

①温度高低与波长长短关系:

温度高,辐射最强部分波长短。

太阳辐射波长小于地面辐射和大气辐射。

太阳辐射为短波辐射,地面辐射与大气辐射为长波辐射。

②大气对地面的保温作用:

大气中水汽和二氧化碳强烈吸收地面长波辐射保持热量;大气以逆辐射的形式把能量返还地面,补偿地面损失的热量。

③作用:

提高夜间最低气温,降低白天最高气温,提高地表平均气温,减少气温日较差。

画出大气对太阳的削弱作用和对地面的保温作用

 

例题8天气晴朗且大气污染较轻时()

A.气温日变化幅度较大B.夜晚气温较阴天稍高

C.白天大气反射作用加强D.白天天空呈现蔚蓝色

【解析】本题可用因果推理的方法加以解答,由于天气晴朗且大气污染较轻,因此白天大气的反射作用减弱,白天气温较高;晚上由于空中云量较少,大气逆辐射减弱,保温作用弱,气温较低,因此气温的日变化较大。

由于白天天气晴朗,蓝紫色光容易被散射,从而呈现蔚蓝色。

【答案】AD

例9:

图2—1中各箭头及其代表符号①②③④⑤表示太阳、地面、大气、宇宙空间之间的热力作用,其中包括太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射、削弱作用(吸收、反射和散射),回答:

(1).我国青藏高原的纬度比云贵高度高,但年太阳辐射总量比云贵高原大,其原因主要与图中的哪个因素数值大小有关()

A.①B.②C.③D.④

(2).四川盆地的纬度与青藏高原的纬度相差不大,但年平均气温却比青藏高原高得多,其原因主要与图中的哪个因素数值大有关()()

A.①B.②C.④D.⑤

(3).东北平原比华北平原平均海拔高,但年太阳辐射总量却比华北平原小,其原因主要与图中的哪个因素数值小有关()

A.①B.②C.③D.④

(4).长江中下游平原比华北平原纬度低,但年太阳辐射总量却比华北平原小。

其原因主要与图中的哪个因素数值大有关()

A.①B.②C.④D.⑤

答案:

A、C(四川盆地海拔比青藏高原低,空气中CO2和水汽能强烈地吸收地面长波辐射,把热量保存在大气中)B(东北平原的纬度比华北平原高,到达地面的太阳辐射比华北平原少)A(长江中下游平原阴雨天气比华北平原多,对太阳辐射的削弱作用强)

 

3、大气热力作用原理应用:

运用大气热力作用原理,可以分析解决许多实际问题:

1.阴天的白天气温比较低的原因?

这主要是由于大气对太阳辐射的削弱作用引起的,厚厚的云层阻挡了到达地面的太阳辐射,所以气温低。

2.晴朗的天空为什么是蔚蓝色的?

这是由于大气的散射作用引起的,蓝色光最容易被小的空气分子散射。

3.日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的?

这是由于散射作用造成的,散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面八方,所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳,但天空仍很明亮。

4.霜冻为什么出现在晴朗的早晨(晴朗的夜晚气温低)?

这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱,地面热量迅速散失,气温随之降低。

5.沙漠地区(晴天)为什么气温日较差大?

沙漠地区晴天多,白天大气对太阳辐射的削弱作用小,气温高;夜晚大气对地面的保温作用弱,气温低。

6.青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区?

青藏高原的海拔高度,空气稀薄,大气对太阳辐射的削弱作用弱,所以太阳辐射强。

4、全球的热量平衡

①多年平均来看,地球(地面和大气)热量收支平衡。

②全球热量平衡与人类生存发展的关系:

第一、全球每年平均气温比较稳定,有利于人类的生存与活动。

第二、人类通过改变大气的组成或改变地面的热力状况,可以影响大气的热力作用过程,从而改变局部地区甚至是全球的气候。

例如:

人类向大气中大量排放

等温室气体,使得大气热量的收支失去平衡,导致热量平衡失调,全球变暖;人类改变地面状况(植被覆盖状况、水域面积等)可以影响地面获得热量的多少和改变地面辐射,而使局部小气候发生改变。

例10关于地球的热量收支状况,表述正确的是()

A.地球不断吸收太阳辐射,结果终将变得越来越热

B.高纬地区接收的太阳辐射少于其支出的长波辐射,高纬地区将变得越来越冷

C.高纬地区热量的收入少于支出,但因温室效应的作用,高纬度地区并不会越来越冷

D.由于大气环流和洋流的作用,低、高纬度地区间不断进行热量交换,地球热量收支总体处于平衡状态

【答案】D

气温的日变化和年变化

1、气温的日变化:

太阳辐射

地面温度

大气温度

最大值

正午12点

(H最大)

午后1点

(热量由盈余转为亏损的时候)

午后2时左右

(热量由盈余转为亏损的时候)

最小值

日出前后

 

2、气温年变化:

(北半球为例,南半球相反)

太阳辐射

大陆

海洋

最高值

6月

7月

8月

最低值

12月

1月

2月

 

总结:

影响气温年较差的因素及变化规律:

1、太阳辐射是根本原因——分析纬度位置、太阳高度

2、大气自身条件(天气、大气透明度、大气物质多少)——主要分析大气对太阳辐射消弱作用的大小和对地面保温作用的强弱

3、地面状况(海陆差异、洋流、地形)——影响太阳辐射的吸收,地面辐射和大气逆辐射

4、人类活动——①改变大气成分,如CO2的大量排放,导致全球变暖;排放消耗臭氧层物质,使得到达地面的紫外线增多;烟尘则削弱太阳辐射②改变下垫面,植树-森林降低气温的大陆度,提高湿度,建造大型水库起到的作用相似③释放人为废热,如城市热岛的形成。

思考题:

为什么中国夏季南北普遍高温?

冬季南北温差很大?

 

沙地、湖泊、林地、草地的温差从大到小排列:

地图册P27

气温分布的一般规律

1、气温的水平分布规律:

(比较一月、七月图,读等温线的数据变化,找出规律)

①气温都从低纬向两极递减:

在南北半球上,无论7月或1月,这是一般规律,∵低纬地区获得太阳辐射能量多,气温就高;高纬地区获得太阳辐射能量少,气温就低。

②南半球的等温线比北半球平直:

说明:

南半球同纬度地区气温变化不大。

∵南半球海洋比北半球广阔得多。

③北半球同一纬度上,一月陆地等温线向南(低纬)凸出,海洋上则向北(高纬)凸出。

(7月份正好相反)。

∵在同一纬度上,冬季大陆气温比海洋低,夏季大陆气温比海洋高。

【记法】:

一陆南凸;高高低低。

 

④7月世界最热在北纬20°—30°的沙漠地区。

1月北半球最冷在西伯利亚。

世界最低温在南极洲大陆上。

2、气温的垂直分布规律:

①海拔每升高100米,气温降低0.6℃。

②逆温层问题。

③迎风坡和背风坡的气温差异。

例11读“不同纬度地区气温变化分布图”,下列叙述正确的是()

A.该图反映了气温年较差随纬度升高而增加

B.①地气温年较差大的主要原因是受海陆因素影响

C.7月⑤地气温高于①地,原因是⑤地日照时间长

D.④地气温最高时,太阳直射北回归线

【解析】根据气温的特点,可推断①、②、③、④、⑤地分别为寒带、温带、温带海洋性气候区域、亚热带、赤道。

其中①、②、③、④都位于北半球。

①地气温年较差大的原因是正午太阳高度和昼夜长短的年变化大;7月⑤地气温高于①地的主要原因是太阳高度大而不是白昼长,此时⑤地昼长比①地短;④地气温最高的月份为7月.而太阳直射北回归线的时间为6月22日。

通过对图中各曲线的比较,不难发现气温年较差随纬度增高而增加。

答案:

A

例12(2007·广东文综)下图为北京、南京、哈尔滨和海口四城市气温年变化曲线图。

根据图中信息判断,北京、南京、哈尔滨和海口四城市对应的气温年变化曲线分别是()

A.丙、乙、丁、甲B.甲、乙、丙、丁

C.甲、丁、丙、乙D.丙、丁、甲、乙

答案:

A

 

例13下图为一大尺度等温线分布图,读图回答

(1)~

(2)题。

(1)若a>b,阴影部分为陆地,则图中所示为()

A.北半球冬季等温线分布

B.南半球夏季等温线分布

C.南半球七月等温线分布

D.南半球一月等温线分布

(2)若a>b,阴影部分为海洋,则此时()

A.南半球正值隆冬季节

B.开普敦正值多雨季节

C.北太平洋高压势力强盛

D.巴西高原上一片葱绿

答案:

CD

例14读某地近地面多年平均热量收入状况图分析回答:

(1)阴影①反映近地面空气热量,所以此段时间气温呈趋势。

(2)曲线A表明了年内的变化,这种变化与年变化基本一致。

(3)曲线B表明了年内的变化,这种变化与的年变化基本一致。

(4)该地位于半球。

最高气温可能出现在。

【答案】

(1)盈余,上升;

(2)热量收入,太阳辐射;(3)热量支出,地面辐射;(4)北,7月低或8月初。

例15下图示意日本本州岛部分地区樱花初放日期,完成1~3题。

 

1.导致该岛滨海地区樱花初放日期自南向北变化的主要因素是

A.地形B.太阳辐射C.土壤D.降水

2.导致N地樱花初放日期比M地早的主要因素是()

A.地形B.洋流C.土壤D降水

3.导致P地樱花初放日期比M、N地晚的主要因素是()

A.地形B.洋流C.太阳辐射D降水

答案:

1.B2.B3.A

例16:

如图是“地球大气热量传递与平衡”示意图,回答:

(1)冬半年的霜冻灾害发生在晴朗的夜间,原因

这一原因与图中甲、乙、丙的过程有关。

(2)多云的白天比晴天气温低,原因是

,这一原因与图中甲乙丙的过程相关。

(3)对流层大气温度随高度的增加而递减,原因

是,这一原因与图中甲、乙、丙中的过程有关。

(4)一般情况下,多年平均而言,有B=A+C+D,但是近若干年来,上述平衡被打破,变成了不等式,出现这一结果的原因是,这种趋势带来的具体危害是。

答案:

(1)晴夜少云,大气对地面保温作用弱,气温下降快丙

(2)白天多云,大气对太阳辐射的反射作用强甲(3)对流层大气的热量直接来源于地面乙(4)大气中CO2等温室气体增加引起海平面上升,降水和干湿状况的变化、破坏水循环。

课后练习

下图为“地球大气的垂直分层图(部分)”,判断1~3题。

1.①②③④四条曲线中,正确表示图示大气层气温垂直分布情况的是()

A.①B.②C.③D.④

2.影响该大气层气温垂直变化的主要因素是()

A.地面辐射B.CO2气体

C.臭氧气体D.人类活动

3.有关大气层的正确叙述有()

A.有电离层,对无线电通讯有重要作用

B.天气晴朗,对流旺盛,有利于高空飞行

C.上部冷下部热,空气以平流运动为主

D.顶部与底部的气温相差约50℃左右

读如城秋季某夜前后垂直温度梯度(0C/100米)时空变化图,完成4~5题。

4.该日发生大气逆温现象的时段是()

A.当日17点前和第二天8点后

B.17时~23时

C.16时30分~7时

D.23时~5时

5.当该地大气发生逆温现象时()

A.空气对流更加显著

B.抑制污染物向上扩散

C.有利于大气成云致雨

D.减少了大气中臭氧的含量

6.图中,昼夜温差最小的是()

 

7.读下图,指出对流层大气的热量,绝大部分来自四种辐射中的

 

“春天孩儿面,一日三朝变”。

请参阅今年3月1日至17日上海地区气温曲线图,回答

8.图中最低气温出现的日期是17天中的()

A.7日B.10日C.12日D.17日

9.下列4天中,气温日较差最大的一天是()

A.3日B.6日C.11日D.16日

10.从3月17日起,再过10天,下列城市中白天最长的是()

A.上海B.北京C.广州D.哈尔滨

11.下列4天中,北京某地(40°N)测出正午太阳高度角最接近50°的一天是()

A.3月4日B.3月8日C.3月13日D.3月17日

12.造成初春气温骤变的原因,除冷暖气流的影响外,云对气温高低也有一定的影响。

以下关于云对气温影响的正确叙述是()

①白天多云,云对太阳辐射的反射作用,造成地面气温不太高

②白天多云,云对太阳辐射的吸收作用,造成地面气温升得更高

③夜晚多云,云对地面起保温作用,使地面气温比无云时高

④夜晚多云,云将地面热量传到太空中,使地面气温比无云时更低

A.①④B.②③C.①③D.②④

13.读“气温垂直变化图”,完

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