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第三节大气环境----对流层大气的受热过程干洁空气水汽固体杂质ABC低层大气的组成干洁空气的组成N2O2其它78%一、大气的组成大气的组成成分及其作用三大组成成分作用干洁空气氧氮二氧化碳臭氧含量21%生物维持生命活动所必须的物质含量78%、组成生物体的基本成分光合作用的原料、“温室效应”吸收紫外线，“地球生命的保护伞”成云致雨的必要条件、强烈吸收长波辐射，影响气温成云致雨的必要条件水汽固体杂质人类活动大气污染人类活动对大气组成的影响CO2增多O3减少SO2增多全球气候变暖酸雨危害臭氧空洞气温（℃）高度（千米）5012高层大气平流层对流层宇宙火箭人造卫星极光流星积雨云-1006020-20-60一、大气的垂直分层1、对流层和平流层随距地表高度的增加温度发生什么变化？对流层温度随高度的增加而降低原因：地面辐射是对流层大气的直接热源平流层随高度的增加而增加。原因：平流层中有臭氧O3，臭氧吸收紫外线，太阳辐射是平流层大气的主要热源。2、为什么飞机适合在平流层中飞行？平流层气流以平流运动为主，大气比较稳定。1.对流层平均高度12千米；集中了整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、固体杂质。是大气中最活跃、与人类关系最密切的一层。•气温随高度的增加而递减1000米/6℃•天气现象复杂多变•对流运动显著——各纬度高度不同（1）概况：（2）特点气温变化厚度大气运动状况对流层⑴对流层主要特点天气状况8-18千米.因纬度和季节的不同而不同。随高度增加而递减（下热上冷）；上升1000米，下降6度对流显著天气和气候变化显著。原因水汽尘埃含量多原因热量主要来自地面辐射讨论：对流层气温上低下高，原因是什么？会引起哪些现象？根据对流运动的规律，其厚度的时空分布有何规律？对流层厚度的变化纬度17~1810~1210~128~98~9N90°60°30°0°30°60°90°S厚度（KM)5101520夏季：厚冬季：薄随季节变化随纬度变化上海：夏季16千米冬季11千米对流层的厚度为什么存在时空差异？地表气温差异导致对流强度不同。低纬度（0o～30o）:中纬度（30o～60o）:高纬度（60o～90o）:17～18km11～12km8～9km对流层的高度随纬度的变化——上冷下热，有利于空气的对流；对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层高度可达17～18千米；高纬度地面受热少，对流运动弱，对流层高度仅8～9千米。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。温度℃高度m正常现象温度℃高度m逆温现象逆温的形成逆温的形成有自然原因、人为原因。根据其成因可分为辐射逆温、地形逆温、平流逆温、锋面逆温和城市逆温等。平流层臭氧层气温变化天气状况对流层范围大气运动状况对流层顶至50-55千米；臭氧层在20-30千米处.随高度增加而上升(上热下冷).大气平流运动晴朗原因臭氧吸收太阳紫外线为何有利于高空飞行？水平运动，大气平稳；天气晴朗，能见度好。2.平流层•电离层反射无线电短波极光——2000~3000千米的高空为地球大气的上界。——80~500千米的高空，有若干电离层。特点：气压很低，密度很小。电离层高层大气3.高层大气气温变化：随高度增加先降低又上升。大气的垂直分层垂直分层高度分布气温垂直分布及原因大气运动特征平流层对流层低纬_________-中纬__________高纬_________17~18km10~12km8~9km对流层顶到50~55km平流层顶至2000~3000km1、气温随高度增加而递减（－0.6oC/100m）1、气温随高度增加而迅速增加①对流运动显著1、水平运动为主2、主要的直接热源是_____地面高层大气②大气质量的3/4几乎全部的水气、杂质③天气现象复杂多变④与人类关系最密切2、主要靠O3吸收太阳紫外线增温2、水气、杂质少，能见度好，利于高空飞行。1、大气密度很小，气压很低2、有电离层能反射无线电短波1、“人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开”的诗句反映了哪一层大气的特点：A、对流层B、平流层C、高层大气D、电离层2、被誉为“地球生命保护伞”的大气成分是A、二氧化碳B、水汽C、固体尘埃D、臭氧AD臭氧在大气中的含量虽少，但对地球生命却至关重要。3.臭氧层对地球生命起到保护作用，这是因为臭氧层能够()A．降低大气温度B．吸收太阳紫外线辐射C．促发光化学反应D．分解人类活动排放的废气4.据观测，地球上空臭氧空洞现象最为严重的地方出现在()A．青藏高原上空B．北极附近上空C．南极附近上空D．北美大陆上空BC()A.①B.②C.③D.④5、图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是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BD思考：一架飞机从北极出发，到达南极，飞行高度保持在10千米，该飞机依次经过哪些大气垂直分层中哪些层？纬度17~1810~1210~128~98~9N90°60°30°0°30°60°90°S厚度（KM)5101520平流层——对流层——平流层二、对流层大气的受热过程思考：假如到达大气上界的太阳辐射定为100，而实际上最后到达地球表面的太阳辐射却只有47，这是什么原因造成的？大气对太阳辐射的削弱作用造成的（一）大气对太阳辐射的削弱作用紫蓝青绿黄橙红太阳辐射可见光2、大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为哪几种形式？吸收、散射、反射思考：1、太阳辐射能量主要集中在哪个波段?1、从臭氧、二氧化碳和水汽的吸收作用，可知大气吸收具有什么特性？2、为什么大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的？1、吸收作用地面高层大气平流层对流层臭氧大量吸收波长大于0.175微米的紫外线二氧化碳、水汽吸收红外线选择性大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收得很少，大部分可见光能够透过大气到地面吸收波长小于0.175微米的紫外线2、散射作用：特点：具有选择性空气分子和微小尘埃参与的大气成分：波长越短越容易被散射思考：为什么晴朗的天空多呈现蔚蓝色？波长较短的蓝色、紫色光最容易被小的空气分子散射。3、反射作用无选择性特点：参与的大气成分：水汽、云（最显著）和浮尘思考：为什么白天多云，温度不会太高？厚厚的云层阻挡了到达地面的太阳辐射，所以气温低。大气对太阳辐射的削弱作用小结：作用形式参与作用的大气成分被削弱的光线作用特点吸收反射散射臭氧（平流层）水汽、二氧化碳（对流层）紫外线红外线吸收强烈，有选择性，大部分可见光可穿透云层、尘埃各种波长同样被反射无选择性，反射光呈白色空气分子、微小尘埃蓝色光最易被散射向四面八方散射，有选择性1.阴天的白天气温比较低的原因？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？大气的散射作用引起的，波长较短的蓝色、紫色光最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？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。思考：刚才已经学过大气对太阳辐射的削弱作用，知道了大气主要吸收的是红外光和紫外光，占了太阳辐射能量绝大部分的可见光没有被吸收，那么太阳辐射中的可见光部分去了哪里呢？三、地面辐射和大气辐射阅读教材P44-45，思考下列问题：什么是地面辐射？什么是大气辐射？什么是大气逆辐射？他们各自对大气的受热起到了什么作用？（1）概念：地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，同时又对外（主要是向大气层）释放辐射能量（2）地面辐射为长波辐射，太阳辐射为短波辐射。（3）作用：对流层能够直接吸收部分的地面辐射，地面辐射是对流层大气增温的直接能量来源。地面辐射和大气辐射1、地面辐射2、大气辐射（1）概念：大气吸收地面辐射增温，同时也向外辐射能量，即大气辐射。射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射。（2）影响因素：大气中含有水汽、二氧化碳越多，吸收的地面辐射越多，大气辐射越强。（3）大气辐射和大气逆辐射也为长波辐射。大气上界地面太阳辐射太阳辐射大气吸收、反射、散射等削弱作用地面增温大气吸收射向宇宙空间射向宇宙空间大气辐射射向地面大气的受热过程及大气对地面的保温作用“太阳暖大地”“大地暖大气”“大气还大地”大气增温3、大气保温作用：大气大量吸收地面的长波辐射而增温大气逆辐射补偿了部分地面损失的热量温室效应太阳辐射——地面增温地面辐射——大气增温大气逆辐射——地面保温仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面温度的昼夜变化不像月球那样明显？月球夜间由于没有大气的保温效应，月球表面辐射强烈，月面温度骤降，气温很低白天，大气削弱了到达地面的太阳辐射，气温不会太高夜间，地面辐射绝大部分热量又被大气逆辐射还给地面，使气温不致降得过低白天，由于没有大气对太阳辐射的削弱作用，月面温度升得很高，气温很高大气上界地球（四）影响地面辐射的主要因素1.纬度因素——年平均正午太阳高度纬度低——太阳高度大——经过的大气路程短—大气削弱少——地面获热多纬度高——太阳高度小——经过的大气路程长——大气削弱多——地面获热少地球ABL1L2纬度低——太阳高度大——光热集中——单位面积地面获热多纬度高——太阳高度小——光热分散——单位面积地面获热少2、问题探究：读图比较不同性质地面的反射率，描述其规律？２、下垫面因素下垫面是指与大气下层直接接触的地球表面下垫面的状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例出不同几种下垫面的反射率比较：新雪＞冰＞沙土＞浅色土＞草地＞耕地地面温度不同。使世界各地地面辐射的变化与纬度变化不完全一致反射率越高，地面吸收太阳辐射越少，地面温度越低。我国年太阳辐射最强的地方并不是在纬度位置最低的南方地区，而是在青藏高原和西北地区。因为青藏高原海拔高、空气稀薄，太阳辐射强；西北地区气候干旱、多晴天，太阳辐射强。东部和南部地区多阴雨天气，大气对太阳辐射的削弱作用强。降水少、多晴天和空气稀薄的地区，大气对太阳辐射的削弱作用比较弱，到达地面的太阳辐射强，地面辐射也强。３、其它因素：以气象因素影响最大1)空气密度大小。空气越稀薄，大气削弱的越少，到达地面的太阳辐射越多。2）空气洁净程度。空气越洁净，云和尘埃越少，其反射作用越弱。到达地面的太阳辐射就越多。太阳辐射下垫面（陆地和海洋表面）其它因素，如大气纬度（三）影响地面辐射的因素解释下列现象：1.夏季天空多云时，白天气温不会太高；多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些。白天多云，对太阳辐射的削弱作用强。夜晚多云，大气逆辐射作用（保温作用）强。2.在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？晴朗的夜晚天空水汽、云含量少，大气逆辐射弱，地面热量散失多，所以多霜冻。3.为什么点火放烟能起到防御霜冻的作用？人造烟幕能增强空气中的尘埃，增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻。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（特别是大气逆辐射弱），气温低。4.沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？大气的热力作用大气对太阳辐射的削弱作用大气的保温作用太阳辐射大气吸收作用反射作用散射作用削弱作用地面大气逆辐射地面辐射宇宙空间保温效应直接热源直接热源小结：1、下面其他情况相同的四地中，夜晚近地面温度最高的是2、主要由大气反射作用产生的自然现象是A．夏季天空多云时,白天气温不会太高B．冬季多云的夜晚常比晴朗的夜晚温暖C．晴朗的天空多呈蔚蓝色D．日落后的黄昏,天空仍是明亮的AA巩固练习AA1A2ABB1B2CC1C2读左图，回答问题：1、A、B、C中表示短波辐射是（），表示长波辐射的是（）。2、A1小于A的原因是（），具体表现为（）、（）、（），A2更小的原因是（）。3、C1表示（），C1A2说明了（）。4、B1称为（），有霜的夜晚B1（）。AB、C大气对太阳辐射的削弱作用吸收反射散射大气吸收