高一地理冷热不均引起大气运动.docx

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高一地理冷热不均引起大气运动

第二章　地球上的大气

第一节　冷热不均引起大气运动

目标定位

1．运用图示说明大气的受热过程。

2.通过实验说明热力环流的形成，并且能够用事实解释自然界中的热力环流。

3.运用图示解释风的形成。

4.结合物理上力的合成原理进行图文分析，形成跨学科综合分析能力。

核心点一大气的受热过程

由图可知：

（1）“太阳暖大地”：

太阳辐射能是地球最主要的能量来源。

太阳辐射在穿过大气层时，部分能量被吸收（臭氧和氧原子吸收大部分波长较短的紫外线，水汽和二氧化碳吸收一部分波长较长的红外线）和反射（云层和大颗粒尘埃反射作用较强）；大部分透过大气层射到地面，地面因吸收太阳辐射能而增温。

（2）“大地暖大气”：

地面增温的同时向外辐射热量。

相对于太阳短波辐射，地面辐射是长波辐射，除少数透过大气返回宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。

（3）“大气还大地”：

大气在增温的同时，也向外辐射热量，既向上辐射，也向下辐射，其中大部分朝向地面，称为大气逆辐射，大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。

方法技巧

图示法记忆太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射与大气温度变化的关系

核心点二热力环流的形成与常见的热力环流

1．热力环流的形成

2．常见的热力环流

（1）海陆风

白天在太阳照射下，陆地增温快，气温比海上高，空气膨胀上升，高空气压升高，空气由陆地流入海洋；近地面，陆地形成低气压，海洋上空因有空气下沉，形成高气压，使近地面空气由海洋流入陆地，形成海风（如图a）。

夜间，陆地降温快，气温比海上低，空气冷却收缩，地面气压比海面高，使近地面空气由陆地吹向海洋，形成陆风（如图b）。

（2）山谷风

白天，山坡接受太阳辐射强，空气增温强烈，暖空气沿坡爬升，形成谷风（如图c）；夜间因山坡空气迅速冷却，密度增大，因而沿坡下滑，流入谷底，形成山风（如图d）。

（3）城市风

城市人口集中，工业发达，居民生活、工业生产和交通工具消耗大量的煤、石油、天然气等燃料，释放出大量的人为热，因而导致城市气温高于郊区，使城市犹如一个温暖的岛屿，人们称之为“城市热岛”。

由于城市热岛的存在，引起空气在市区上升，在郊区下沉，下沉气流又从近地面流向城市中心，在市区和郊区之间形成了小型的热力环流（如下图），称为城市风。

思维拓展　热力环流是大气运动的一种最简单的形式，它是空气在立体空间的运动形式。

这部分内容的难点在于对垂直方向上气压分布的分析。

突破这一难点，需要牢记两点：

第一，垂直方向上气压随高度增加而递减；第二，“高气压”和“低气压”是指同一水平面相比较。

核心点三大气的水平运动

　大气水平运动（风）的方向受水平气压梯度力、地转偏向力、　摩擦力的共同作用。

1．水平气压梯度力

（1）方向：

垂直于等压线，从高压指向低压。

（2）影响：

大气水平运动的原动力，既决定风向，又影响风速。

只受水平气压梯度力的作用，风向垂直于等压线并指向低压（这种风仅在空气质点做水平运动的初始状态存在）。

水平气压梯度力越大，风速越大。

如下图：

2．地转偏向力

（1）方向：

与风向垂直，北半球偏右，南半球偏左。

（2）影响：

只影响风向，不影响风速；北半球右偏，南半球左偏。

在水平气压梯度力的作用下，风速增大，地转偏向力也增大，当地转偏向力与水平气压梯度力大小相等，方向相反，即二力达到平衡状态时，风向与等压线平行不再偏转。

这种风仅在高空（摩擦力较小，忽略不计）存在。

如下图：

3．摩擦力

（1）方向：

与风向相反。

（2）影响：

既减小风速，也影响风向。

近地面的风在水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力的共同作用下，风向与等压线之间成一夹角。

当摩擦力、地转偏向力的合力与水平气压梯度力达到平衡（三力的合力为0）时，风向斜穿等压线。

如下图：

方法技巧

等压线图判读时注意的问题

（1）在等压线图上，确定任一点的风向。

①在等压线图中，过某点作等压线的垂线（由高压指向低压，并非一定指向低压中心），该方向为水平气压梯度力的方向。

②确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方向向右（北半球）或向左（南半球）偏转30°～45°角，画出实线箭头，即为经过该点的风向。

如下图。

（2）根据等压面（线）的凸凹确定气压的高低。

①气压变化的基本规律：

气压随海拔高度上升而下降。

②若等压线向上凸（即向气压变低的方向凸），则表明该处气压比同一海拔高度上的其他地方高，反之则低（高低规律：

凸高为高，凸低为低），如下图。

在图上取一最大凸点A，过A点作一水平线（即代表一等高面），与其他一系列等压面相交，通过与各交点的值相比较可以看出，A处气压值最大（水平等压线的高低判断也符合规

律）。

类型1大气的受热过程和保温效应

　读“大气的保温作用示意图”，完成下列问题。

（1）上图中A表示　　　　辐射，B表示　　　　辐射，C表示　　　　辐射。

（2）由图可知，大气对地面之所以具有保温作用，就是因为大气吸收　　　　使大气增温，同时又以　　　　的形式把热量归还给地面的缘故。

（3）太阳辐射和地面辐射相对而言，辐射波长较长的是　　　　　　　　。

（4）在寒冷的冬天，农民往往在麦田边燃烧大量的湿草来防御寒潮，试用所学知识解释其原理。

答案　

（1）太阳　地面　大气逆

（2）地面辐射　大气逆辐射

（3）地面辐射

（4）燃烧湿草可产生大量的浓烟，它可以强烈吸收地面辐射，然后又以大气逆辐射的形式把部分热量返还给地面，从而使地面辐射热量损失减少，降温减慢，减少寒潮造成的损失。

解析　由图可以看出地面辐射的热量大部分被大气吸收，并以大气逆辐射的形式将部分热量返还地面，从而对地面起保温作用；天空中有云或烟雾，可以更多地吸收地面辐射，使大气逆辐射作用加强。

云层和大颗粒尘埃的反射作用最强，故多云的白天或者扬沙天气时，太阳辐射弱，气温较晴朗的白天稍低。

空气中的二氧化碳和水汽对长波辐射吸收强烈，其含量较大时，大气吸收的地面长波辐射较多，大气逆辐射增强，保温作用明显，故多云的夜晚比晴朗的夜晚气温稍高。

变式练习1　下图是“我国某地区两天的气温日变化曲线图”，读图回答下列问题。

（1）A、B两条曲线中，表示阴天时气温变化的是　　。

（2）白天阴天，气温比晴天时较　　　　，这是由于　　　　　　　。

（3）夜晚阴天，气温比晴天时较　　　　，这是由于　　　　　　　　。

（4）霜冻多出现在晴天夜里是因为__________________________________________。

答案　

（1）B　

（2）低　云的反射减少了到达地面的太阳辐射　（3）高　有云的夜晚，大气逆辐射更强，补偿了地面损失的热量　（4）晴天夜间大气逆辐射弱，地面降温幅度大

解析　云量的多少既影响大气对太阳辐射的削弱作用，也影响大气对地面的保温效应。

阴天时，白天大气对太阳辐射的削弱量大，夜晚对地面保温作用强，故昼夜温差小；晴天时，由于白天削弱量少，故气温高，而夜间逆辐射弱，故气温低，昼夜温差大，故夜间易发生霜冻。

类型2热力环流的形成及高低气压判断

　下图为“北半球某地区上空等压面状况图”，读图分析回答下列问题。

（1）a、b两个等压面中数值较大的是　　　　　　　，理由是　　　　　　　　　。

（2）在近地面，陆地与海洋比较，气压较高的是　　　　　　　　　。

（3）仅考虑热力因素，在图中画出海陆间的热力环流。

（4）此时，北半球为　　　　季（节），判断理由是　　　　　　　　　　　　　　　　。

答案

（1）b近地面空气密度大

（2）海洋（3）↑→↓

←

（4）夏　陆地为低压，仅考虑热力因素，低压是因为大气受热膨胀上升而产生的，所以陆地气温高于海洋，为夏季。

解析　本题主要考查学生对等压面知识的理解和应用。

由图可知与海洋对应的高空等压面下凹，近地面等压面上凸，然后结合“高高低低”规律，即等压面向“高”空弯曲，此处气压比同一水平面上其他各点“高”；等压面向“低”空弯曲，此处气压比同一水平面上各点“低”。

季节的判断需依据海陆热力性质的差异。

第

（1）题，同一地区地面与高空比较，总是近地面气压高于高空气压。

因为越往高空大气越稀薄，气压越低。

第

（2）题，解答该题要注意两点，一是可用“高高低低”规律，即等压面向“高”空弯曲，此处气压比同一水平面上其他各点“高”，等压面向“低”空弯曲，此处气压比同一水平面上各点“低”；二是高、低压的比较前提是同一水平面上的比较。

第（3）题，热力环流的绘画切入点是根据等压面知识找出近地面海洋、陆地何处气压低，何处遇热，何处受冷，进而根据热力环流四过程即受热不均→垂直运动→同一水平面气压差异→水平运动画出。

第（4）题，判断季节时，还应该理解海陆热力性质差异——海水热容量大于陆地，海水升温慢降温也慢，陆地则相反，这样冬季气温海洋高于陆地，夏季气温海洋低于陆地。

等压面图的判断

（1）无论高空还是近地面，等压面向上凸起的地方是高气压，等压面下凹的地方是低气压（可简化为“上凸高压，下凹低压”），因近地面与高空气压类型相反，故同一地区近地面与高空的等压面凹凸方向相反。

（2）在水平方向上，气流是从等压面上凸的地方（高压区）水平流向下凹的地方（低压区）；在同一地点的竖直方向上，高空的高压也比低空的低压气压低。

（3）热力环流中，近地面温度较高的地点为低气压区。

变式练习2　下图是“某地高空等高面与等压面关系示意图”。

读后完成下列问题。

（1）图中点①至点⑤，气压最高的是　　　　　　，气压最低的是　　　　　　。

（2）A、B两地受热的是　　　　　　，该地空气垂直运动的原因是　　　　　　；冷却的是　　　　　　，该地空气垂直运动的方向是　　　　　　。

（3）用带有方向的箭头画出热力环流。

答案　

（1）④　⑤　

（2）B　受热膨胀　A　下沉　（3）近地面由A流向B，高空由B地的高空流向A地的高空；垂直方向是A地下沉，B地上升。

图示如下：

解析　本题主要考查有关热力环流形成的知识。

解答本题的关键是从高空等压面的凸凹入手，逐步推理。

从图中可以看出在A地3000米高空附近等压面下凹，B地等压面上凸，B地高空的气压高于A地高空的气压（或④点气压大于③点气压，①、②、③三点气压相等，①点气压又大于⑤点气压，故④点气压大于⑤点气压），这说明A地空气下沉，B地空气上升，从而可以判断A地冷却，B地受热，高空气流从B地高空流向A地高空，近地面气流从A地流向B地。

类型3等压线图中风向的确定与风力大小比较

　读“北半球近地面风向示意图”，分析回答下列问题。

（1）力的名称：

a　　　　　　，c　　　　　　，d　　　　

（2）a力的指向与等压线之间呈现什么关系？

　　　　　，其方向由　　　　指向　　　　。

（3）若无d，只受a、c影响，b最终将与　　　　平行。

（4）在实际大气中，b与等压线之间

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　

（1）水平气压梯度力　地转偏向力　摩擦力

（2）垂直于等压线　高压　低压

（3）等压线

（4）并不完全平行，而是有个交角

解析　从图中可以看出，箭头a是垂直于等压线，并且从高压指向低压，所以是水平气压梯度力。

箭头b是大气实际水平运动的方向（风向）。

由图可见，风向与等压线或水平气压梯度力（a）之间有一个交角，与地转偏向力（c）呈90°夹角，与摩擦力（d）的方向相反，在实际大气中，b同时受到三种力的作用，它与等压线斜交（北半球向右偏），假设b同时只受到水平气压梯度力和地转偏向力两种力的作用，b的方向将最终与等压线平行，不会继续右偏。

判断风向要注意以下几个要素：

（1）是高空还是近地面。

（2）是北半球还是南半球。

（3）等压线的数值是如何变化的。

（4）等压线的疏密程度与风力大小的关系。

变式练习3　读图，完成下列问题。

（1）图中甲点处的箭头表示甲点空气运动及受力状况，则各箭头分别表示：

A　　　　　　，B　　　　，C　　　　，D　　　　。

（2）该图分布在　　　　（南、北）半球。

（3）画出图中乙点的风向。

（4）该气压系统为　　　　（高、低）气压的一部分。

（5）甲、乙两地风力较大的是　　　　。

答案　

（1）水平气压梯度力　风向　地转偏向力　摩擦力

（2）南　（3）略（西北风）　（4）高　（5）乙

解析　由图可知，A与等压线垂直，为水平气压梯度力，故B为风向；C与风向垂直，为地转偏向力；D与风向相反，为摩擦力。

相对于水平气压梯度力左偏，为南半球。

由A的方向可知，该系统为高气压的一部分（即高压脊）。

乙处等压线较甲处密集，风力较大。

1．近地面大气的直接热源是（　　）

A．地面辐射B．大气辐射C．太阳辐射D．大气逆辐射

答案　A

解析　大气对太阳辐射的直接吸收能力很弱，而对地面辐射的吸收能力很强，地面是近地面大气的直接热源。

2．关于热力环流的叙述错误的是（　　）

A．热的地方在近地面形成低压，高空为高压

B．在热力环流形成后，水平方向上气流由高压区流向低压区

C．热力环流是大气运动的一种最简单的形式

D．在热力环流系统中，气流不一定由高压流向低压

答案　A

解析　在热力环流系统中，在垂直方向上由于空气冷却，会出现由低压流向高压的现象。

热的地区不一定在近地面形成低压，如副热带地区。

3．下列辐射中波长最短的是（　　）

A．地面辐射B．太阳辐射C．大气逆辐射D．大气辐射

答案　B

解析　看波长的长短，可比较温度的高低，一般来说，温度越高，物体辐射波长越短。

4．下列四个箭头能表示北半球近地面风向的是（　　）

A．aB．bC．cD．d

答案　C

解析　根据风向是由高压区指向低压区，可判断C、D选项可能正确，又由于是北半球，在地转偏向力的作用下，风向右偏，故排除D，选C项。

由于城市人口集中，工业发达，释放出大量的人为热量，导致城市气温高于郊区，从而引起城市和郊区之间的小型的热力环流，称之为城市风。

读“城市风示意图”，回答5～7题。

5．市区与郊区相比，近地面（　　）

A．气温高，气压高B．气温高，气压低

C．气温低，气压低D．气温低，气压高

6．若在图中布局化工厂，为了减少城市风对市区空气的污染，应选择（　　）

A.甲B．乙C．丙D．丁

7．根据城市风的原理，今后城市造林的重点应该在（　　）

A．市区B．近郊区C．远郊D．农村

答案　5.B　6.C　7.B

解析　由于城市人口集中、工业发达，释放出大量的人为热，因此市区气温比郊区高，空气受热上升，近地面气压低于郊区。

近地面风由郊区吹向市区。

为了防止城市风把污染物带入市区，在只考虑城市风的前提下，新建化工厂应该布局在城市风环流之外。

而近郊区是城市风吹向市区的必经之路，若在近郊区植树造林，对于改善城市大气质量有很大帮助。

下图中各箭头及其代表符号①、②、③、④、⑤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、大气对太阳辐射的削弱作用（吸收、反射和散射）。

读图回答8～9题。

8．我国青藏高原的纬度比云贵高原高，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．①　　　　B．②　　　　C.③　　　　D．④

9．四川盆地与青藏高原纬度相当，但年平均气温比青藏高原高得多，其原因与图中的哪个因素数值大小有关（　　）

A．①B．②C．④D．⑤

答案　8.A　9.C

解析　第8题，从图中可看出①是大气对太阳辐射的削弱作用，②是太阳辐射，③是地面辐射，④是大气逆辐射，⑤是大气辐射。

青藏高原太阳辐射强主要原因是地势高、空气稀薄，从而导致大气削弱作用较小，使到达地面的太阳辐射较多。

第9题，四川盆地由于地势低，导致冷空气不易进入，暖空气与外界交换慢则气温较高；与青藏高原相比主要是地势不同导致大气密度、水汽含量等不同，则大气对地面的保温作用不同，具体说就是大气逆辐射的差异导致两地气温差异。

10．读“等压线图”（单位：

百帕），回答问题。

（1）假设此图是近地面等压线图，A处吹东北风，则A点位于　　　　（南或北）半球。

（2）假设此图是高空等压线图，A处吹正南风，则A点位于　　　　（南或北）半球。

（3）如果此图位于中国河南省，在不考虑摩擦力和地转偏向力的情况下，A点吹

　　　　风。

答案　

（1）南　

（2）北　（3）东

解析　由题目可以获得以下主要信息：

①在不同半球，不同地区风向不一定相同；②影响风向的因素有地转偏向力、水平气压梯度力、摩擦力。

解决本题的关键是分清三种力对风的具体影响。

第

（1）题，风是指大气的水平运动，其方向受三种力的影响即水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力。

当三种力平衡时，近地面风向与等压线成一夹角，北半球右偏，南半球左偏。

已知风向为东北风，逆向推理可知A点位于南半球。

第

（2）题，假设条件是“高空等压线”，因此可以不考虑摩擦力，根据已知风向同样可以逆向推理得知A点位于北半球。

第（3）题，解答的关键是排除定向思维的干扰，因为题干已说明不考虑摩擦力和地转偏向力，在

这个假设条件下，风向垂直于等压线由高压吹向低压。

20XX年3月15日晚到16日晨，北京市区出现大雾，大部分地区能见度小于500米，有些地方的能见度只有几十米。

大雾严重影响了人们的户外活动。

据此回答1～2题。

1．初冬时节北京等地区时有大雾的原因是（　　）

A．昼夜温差减小，水汽易凝结，但风力微弱，水汽不易扩散

B．昼夜温差减小，水汽不易凝结，直接悬浮于大气中

C．昼夜温差较大，水汽不易凝结，直接附着在地面上

D．昼夜温差较大，水汽易凝结，且该季节晴朗天气多，有利于扬尘产生

2．白天的大雾天气使空气能见度降低的主要原因是（　　）

A．大雾削弱了地面辐射B．大雾对太阳辐射具有反射作用

C．大雾改变了太阳辐射的波长D．大雾增强了大气逆辐射

答案　1.D　2.B

解析　第1题，北京等地区深秋、初冬时节，晴朗天气多，昼夜温差大，并且降水少，扬尘较多，水汽易凝结，从而形成大雾。

第2题，白天的雾通过反射削弱了到达地面的太阳辐射，因而空气能见度较低。

3．下列四幅示意图中，正确的是（　　）

答案　D

解析　白天时，陆地增温快，气温比海上高，空气上升（近地面），陆地形成低气压，海洋上空因有空气下沉，形成高气压，使近地面空气由海洋流入陆地，形成海风，选项D正确。

4．等压线是某一水平面上气压相同各点的连线。

下列四幅等压线图中，P点所在位置风力最大的是（　　）

答案　C

解析　风力大小与等压线疏密程度有关。

本题等压线疏密程度一样，且比例尺相同，则等压线气压差越大，等压线越密集，风力就越大。

下图示意某一等高面。

M、N为等压线，其气压值分别为PM、PN，M、N之间的气压梯度相同。

①～⑧是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O点空气运动的可能方向。

回答5～7题。

5．若此图表示北半球，PM>PN，则O点风向为（　　）

A．⑥或⑦　　B．②或⑥　　C．④或⑧　　D．③或④

6．若此图表示高空等高面，PM

A．③或④B．②或⑧C.③或⑦D．⑥或⑦

7．近地面，空气作水平运动时，所受摩擦力与地转偏向力的合力方向（　　）

A．与空气运动方向成180°角B．与空气运动方向成90°角

C．与气压梯度力方向成90°角D．与气压梯度力方向成180°角

答案　5.A　6.C　7.D

解析　第5题，本题组考查了风向在不同情况下的判定及影响因素。

要求从多角度考虑问题、分析问题。

第5题，若此图表示北半球，PM>PN，则O点风向应考虑两种情况，近地面为⑥，高空由于忽略摩擦力的作用，风向向右偏转至与等压线平行，即为⑦。

第6题，高空空气不考虑摩擦力，所以风向应与等压线平行。

由于不确定此图所在半球，所以在北半球高空应为③，在南半球高空应为⑦。

第7题，在近地面，水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力共同影响风向和风速。

两力的合力与另一力的方向成180°角。

8．我国四川盆地是有名的雾区，重庆冬季无云的夜晚或早晨，几乎80%是雾日，有时终日不散，有“雾都”之称。

根据下述

资料，结合所学知识，回答

（1）～（4）题。

资料一　雾是悬浮于近地面空气中的大量水滴或冰晶，使水平能见度小于1千米的现象。

雾多出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定或有逆温存在的夜间或清晨。

资料二　

辐射雾与平流雾的比较

概念与特征

形成条件

辐

射

雾

是由地面辐射冷却，使近地面大气降温而形成的雾。

多出现在冬半年晴朗、微风的夜间和清晨。

①近地面空气中水汽充沛；②地面辐射使近地面气温降低，利于水汽凝结；③风力弱，近地面大气稳定，水汽积存下来；④有充足的凝结核。

平

流

雾

暖而湿的空气作水平运动，经过寒冷的地面或水面，逐渐冷却而形成的雾。

海洋上四季皆可出现。

①下垫面与暖湿空气的温差较大；②暖湿空气的湿度大；③适宜的风向（由暖向冷）和风速（2～7m/s）；④大气稳定。

（1）辐射雾和平流雾中，具有明显季节性特征的是______________雾。

（2）海洋上暖湿的空气流到冷的洋面上，一般形成______________雾。

（3）气象谚语“十雾九晴”中的“雾”一般指____________雾。

（4）重庆的雾大多属于辐射雾还是平流雾？

分析形成原因。

答案　

（1）辐射　

（2）平流　（3）辐射　（4）辐射雾。

形成原因：

①位于我国的湿润区（位于河流交汇处），水汽充足（空气湿润）；②夜晚地面辐射强（夜晚温度低或夜晚降温快）；③位于四川盆地，空气比较稳定（近地面水汽积存）；④城市附近尘埃多，凝结核多。

解析　

（1）从表格“概念与特征”一栏可以得出结论，辐射雾“出现在冬半年”，平流雾“海洋上四季皆可出现”。

（2）（3）两题，根据两种雾的概念可以得出结论。

（4）重庆位于四川盆地，盆地地形黑夜或早晨多形成逆温，地面温度低，水汽遇冷后凝结成雾，显然属于辐射雾。

把重庆所在的区域特征与表格中的“形成条件”结合起来，进行恰当的描述即可。