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-1-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-2-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。-3-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-4-(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。-5-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-6-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)④⑤(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。-7-(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。-8-1．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