大气的组成、垂直分布和热力状况

[考纲要求] (1)大气的组成和垂直分层：大气的组成；大气垂直分层及各层大气环境对人类活动的影响。

      (2)大气的热状况：大气对太阳辐射的削弱作用；大气的保温效应；全球的热量平衡。

 [知识讲解]

一、大气的组成和垂直分层

1、地球外部的四大圈层：大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。

大气圈的作用：保护作用；使水循环；雕塑地表形态；对生物界和人类影响更为深刻。

2、大气的组成：
   地球变暖的原因：①人类活动燃烧煤、石油等矿物燃料，排放大量的CO2，使大气中的CO2增加；②植被的破坏，光合作用吸收的CO2减少。

3、垂直分层 

①依据：温度、密度和大气运动状况在垂直方向上的差异。

②各层的特点及原因：

 

大气温度随高度变化曲线：   逆温现象：对流层由于热量主要直接来自地面辐射，所以海拔越高，气温越低。一般情况下，海拔每上升1000米，气温下降6°C。有时候出现下列情况：①海拔上升，气温升高；②海拔上升1000米，气温下降幅度小于6°C。这就是逆温现象。逆温现象往往出现在近地面气温较低的时候，如冬季的早晨。逆温现象使空气对流运动减弱，大气中的污染物不易扩散，大气环境较差。

例1、比较同纬度青藏高原与长江中下游平原上空海拔均为5000米的A、B两点气温TA、TB的大小。（TA>TB）（地面是大气的直接热源。）

例2、  烟流的扩散有爬升型、熏蒸型、波浪型、平展型等不同形态，大气对流运动对烟流的扩散具有很大的影响。读下面四幅图，回答1～2题。
  1．下列四种烟流扩散形态，与其对应的大气状况图正确的是（  D  ） 

  解析：  大气的稳定程度决定着烟流的扩散形态，大气处于不稳定状态时，烟流呈波浪型；下层稳定上层不稳定时呈爬升型；下层不稳定上层稳定呈熏蒸型；大气处于稳定状态时呈平展型。

  2．波浪型烟流出现的时间多在（ D  ）
   A．晴朗的夜间        B．日出前后     C．多云的夜晚        D．晴朗的白天

  解析  晴朗的白天，由于近地面受热不均，大气不稳定，烟流呈波浪型状态。

  ★ 讨论：不同温度层结下的烟型

温度层结不同，导致烟囱排出的烟雨形态不同。

①翻卷型：出现在中午前后层结处于不稳定状态(r-rd＞0)，扩散条件好，污染物浓度落地点距烟囱近。

②锥型：出现于多云或阴天的白天、强风、冬季的夜晚，中性层结，气温随高度变化不大，烟流呈圆椎型，污染物输送较远。r-rd≈0，r=rd。

③平展型：出现于弱晴的夜晚和早晨，大气处稳定状态，出现逆温层，烟云呈水平方向，缓慢扩散，受稳定层结控制，湍流受抑制，垂直方向很小，似带子。r＜rd烟囱高，污染物输送远，烟囱低，逆温下污染物浓度大。冬、春季节微风晴天，午夜至清晨时出现。

④爬升型(屋脊型)：出现在日落后傍晚，因地面辐射逆温，烟囱高度以下为逆温，上部仍为不稳定大气(保持递减层结)，烟气向上扩散，而不向下扩散，一般不会造成污染。排放口r＞rd，排口下方：r＜rd。

⑤熏蒸型(漫烟型)：出现在日出后8~10时，地面加热后，使夜间形成的逆温层从地面向上逐渐消失，即不稳定大气从地面向上逐渐发展，当发展到烟流的下边缘或更高一点时(不稳定状)，烟流发生向下的强扩散，而上边缘仍处于逆温层，这时排出口下方r＞0，r＞rd，不稳定层结；排出上方：r＜0，r＜rd大气稳定。

烟囱高，逆温层出现在烟囱出口处以下高度，则可以平展型变为上升型，反之亦然。

例如3：下烟流型，可能最能体现“大漠孤烟直”的是：（  A ）

 例4.“大漠孤烟直”最可能出现在沙漠地区风力很弱的（  C )

  A.日出前后         B.正午          C.日落前后        D.晚上

二、大气的热力状况

 1、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

吸收：有选择性。臭氧吸收紫外线，水汽、二氧化碳吸收波长较长的红外线，大气直接吸收太阳辐射很少

反射：无选择性，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。

散射：有选择性。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。

大气对太阳辐射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。

☆拓宽：影响地面辐射（太阳辐射）的因素：
     1.纬度（决定正午太阳高度、昼长）
     2.海拔高度（海拔高，空气稀薄，太阳辐射强）＜eg.我国青藏高原＞
     3.天气状况（晴天多，太阳辐射丰富）＜eg.我国西北地区＞
     4.空气密度

   （2）大气的保温效应

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。地面吸收太阳辐射而增温。（太阳暖大地)

大气把地面辐射的绝大部分吸收（长波辐射，水汽和二氧化碳吸收）(地面暖大气）。

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。（大气还大地）

2.大气热力过程实例：

  (1)、多云的夜晚，气温变化小。（大气逆辐射强）

  (2)、在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。（大气逆辐射弱）

  (3)、人造烟幕能起到防御霜冻的作用。（增强大气逆辐射）

  (4)、月球的昼夜温差很大。（没有大气逆辐射，没有保温作用）

3.全球的热量平衡(热力状况结果）

 多年平均来看，地球（地面和大气）热量收支平衡，因此全球气温稳定。

         人类活动使热量收支失去平衡，可能导致全球气候变暖。

全球气候变暖影响及人类减缓地球变暖的措施：①冰川融化（特别是南极大陆），海平面上升；②海拔较低的岛国，将被淹。南太平洋岛国图瓦卢是地球上第一个因全球气候变暖而受影响的国家。

揭示地理要素之间的内在联系

★大气热力状况综合分析：   以"青藏地区"为例,可以从"高""寒"这两个字如手,对其形成原因及对人类活动的影响进行分析,用图解的方式概括如下:

        宏观概括:

         微观概括:

[能力训练]

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：上居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．①                  B．②                  C．③                   D．④

读图，回答3—4题。

 3．下列各时段中，气温变化幅度最大的是                                       （   ）

       A．1880—1900        B．1920—1940          C．1958—1978        D．1978—1998

4．全球气候变暖会导致                                                                   （   ）

      A．大气中二氧化碳浓度增加                    

B．全球平均海平面升高，山地永久积雪的下界上升

      C．全球平均降水量持续增加

      D．南极地区降水量增加，大陆冰川面积扩大

读大气垂直分层示意图，回答5~7题。

5．图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是（  ）                   （    ）

       A．①        B．②        C．③        D．④

6．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

7．2003年10月我国发射的“神州5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℃

8．下列关于地球大气层中平流层、对流层、中间层的叙述，正确的是：（    ）

       A．自近地面向上，依次为对流层——中间层——平流层

       B．气温随高度增加发生的变化，依次表现为递减——递增——再递增

       C．大气运动的主要形式，自下而上依次为对流运动——水平运动——对流运动

       D．天气变化状况，自下而上依次表现为显著——不显著——显著

“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9-13题。

9．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

10．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

11．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           D．哈尔滨

12．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

13．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．①④          B．②③                 C．①③               D．②④

14．对全球变暖的趋势，IPCC(全球政府间气候变化委员会)提出了三种不同的预案，其气温变化趋势如图所示。据此回答下列问题：

（1）按A预案，全球自2000年起，平均气温每10年将升高约      ℃；至2100年，按B预案和C预案，全球平均气温将比A预案分别低      ℃和      ℃。

（2）用直线将三种预案与其相应的能源消费结构连接起来。

（3）简述全球变暖对生态环境的主要影响。

 

（4）为实现可持续发展，解决全球变暖需遵循的最主要原则是什么?为什么?

 

[能力训练答案]

1、B  2、D  3、D  4、B  5、B  6、D  7、C  8、C  9、A  10、D  11、D  12、D 

13、C

14、(1)0.30-0.32    1.1—1.5    1.6-2

（2）

 (3)海平面上升；引起世界各地区降水和干湿状况的变化。

 (4)共同性原则。这是一个全球性问题(或跨国界问题)；必须进行国际合作。

附湘教版：大气环境
    包围地球的空气称为大气。大气为地球生命的繁衍和人类的发展提供了必要的条件。我们生活在大气底部，大气的状态和变化，时时刻刻影响着我们。
人们最初认知的是大气层下部的情况。随着科学技术的进步，人们对整个大气层有了深入的了解。
ACTIVITY 活动 思考
根据图2-23，分析下列问题：
    1.随高度的上升，对流层和平流层的气温分别是怎样变化的?
    2.为什么说，对流层与人类的关系最为密切?
    3.为什么平流层适合于飞机飞行?
一、对流层大气的受热过程
人类的生产生活，基本上都是在对流层进行的。对流层中的气温变化和风霜雨雪等天气过程，是能量在对流层中传递和转换的表现。
    (一)大气对太阳辐射的吸收作用
大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为选择性吸收、散射和反射：  由下表可知，假如对流层大气不含水汽和尘埃 (这样的大气称为干洁空气)，那么它对于太阳辐身十就近乎“完全透明”。总体来看，对流层大气基本上不能直接吸收太阳辐射的能量。
大气对太阳辐射的削弱作作用

大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量，即大气辐射。它也属于长波辐射。大气辐射的一部分朝上射向高层大气和宇宙空间，一部分向下射到地面。
    射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。天空中有云，特别是有浓密的低云，或空气中湿度比较大时，大气逆辐射就会增强。大气逆辐射会使地面增温，而地面增温又加强了地面辐射。
ACTIVITY 活动思考    
1.读图2-24、2-25，  想一想，  为什么地球表面的昼夜温差远不如月球表面大?
    2.深秋至第二年早春季节，霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚?
3.每年秋冬季节，  我国北方地区的农民常用人造烟幕的办法，使地里的蔬菜免遭冻害，其原理是什么?
(三)影响地面辐射的主要因素