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第三章大气的垂直分层和大气受热过程第3课自然环境中的物质运动和能量交换必修Ⅰ考点1大气温室效应的原理由上图可知，大气对地面的保温作用主要包括三个方面：1．“太阳暖大地”除臭氧和氧原子吸收一部分波长较短的紫外线，水汽和二氧化碳吸收波长较长的红外线外，能量较强的可见光被吸收的很少，绝大部分透过大气射到地面，地面因吸收太阳辐射能增温。2．“大地暖大气”地面增温向外辐射的是长波辐射，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．“大气返大地”大气在增温的同时也向外辐射热量，其中大部分射向地面，称为大气逆辐射。这样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。【例1】(2011·全国)一般情况下，空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。下图示意北半球中纬某区域的地形和8时气温状况剖面，高空自西向东的气流速度约20千米/时。据此完成(1)～(3)题。(1)此时甲、乙、丙三地的大气垂直状况相比较()A．甲地比乙地稳定B．乙地对流最旺盛C．乙地比丙地稳定D．丙地最稳定(2)正午前后()A．甲地气温上升最快B．乙地可能出现强对流天气C．丙地刮起东北风D．甲地出现强劲的偏南风(3)该区域可能位于()A．黄土高原B．内蒙古高原C．华北平原D．东南丘陵DBD【思维过程】试题以直角坐标图为背景，综合气温、地形、湿度等要素，探讨大气的水平运动、垂直运动规律。第(1)题，从大气垂直状况分析三地大气的稳定性。大气稳定度指近地层大气作垂直运动的强弱程度。从等温线分布来看，三地都是上冷下热，空气易出现对流运动。但对流的旺盛程度主要取决于相同高度范围内的温差大小，因甲地上空等温线密集，故温差最大，对流最旺盛。【思维过程】对于乙地和丙地，温差接近，大气的稳定性主要看空气密度，密度越大越稳定。根据“空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关”，因乙地有面积较大的湖泊，故空气中的水汽含量大，因此空气的密度乙地小于丙地，故相比之下，丙地大气更稳定。【思维过程】第(2)题，首先要抓住题目中的时间信息“正午前后”，与题图对应的“8时气温状况”，有一个时间差(4小时)，材料中有一大气运动信息“高空自西向东的气流速度约20千米/小时”，读图发现，甲、乙两地距离大约是80千米，甲处的气流状况经过4小时后刚好向西传递乙处。即图示8时气温分布整体沿横轴向东平移80千米。8时甲处对流最旺盛，4小时后乙地可能出现强对流天气。【思维过程】第(3)题，定位该地形区主要根据海拔，该区域海拔在200～500米之间，为丘陵，故为东南丘陵；黄土高原(海拔为1000～2000米)、内蒙古高原(海拔为1000～1500米)海拔都高于500米；华北平原海拔在200米以下。本题的误区在于部分考生认为东南丘陵在北纬30°以南，而华北平原正好位于中纬地区，但是东南丘陵包括三部分：江南丘陵、两广丘陵、东南沿海丘陵，江南丘陵正好位于“北半球中纬”。对流层大气一般情况下是随海拔上升气温下降，垂直递减率为海拔每升高100米气温下降0.6℃。但是有时某一高度范围内出现气温随海拔升高而上升的现象，这就叫做逆温现象。逆温现象会阻碍大气的对流运动，使得大气中的污染物不易扩散，加重污染，尤其在城市和工矿区上空，由于多凝结核，易产生多雾天气。规律技巧总结规律技巧总结气温的变化会影响大气的稳定性。局部地区的气温变化要“三看”：一看所处的位置(包括纬度位置，海陆位置，及所在地的下垫面状况)；二看所处的时间(包括比较太阳高度和昼夜长短的冬夏变化，一天中所处时间段)；三看大气密度和天气状况(影响大气的削弱作用和保温作用的强弱)。考点2大气对太阳辐射的削弱作用作用形式参与作用的大气成分波长段作用特点实例吸收臭氧(平流层)紫外线吸收强烈,有选择性,对可见光吸收的很少平流层气温随海拔高度增加而上升水汽、CO2(对流层)红外线作用形式参与作用的大气成分波长段作用特点实例反射较大颗粒尘埃、云层各种波长同样被反射无选择性,云层越厚,反射越强夏季多云的白天,气温不会太高(偏低)散射空气分子、微小尘埃波长较短的可见光(蓝光、紫光)向四面八方散射,有选择性晴朗的天空呈蔚蓝色颗粒较大的尘埃、雾粒、小水滴各种波长同样被散射无选择性阴天的天空灰蒙蒙的(续表)【例2】(2011·上海)臭氧在大气中的含量虽少，但对地球生命却至关重要。(1)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(2)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【思维过程】试题考查臭氧对地球“保护伞”的作用原理及臭氧空洞的分布。第(1)题，臭氧层有选择性的吸收太阳紫外线辐射，从而对地球生命起到保护作用。第(2)题，目前臭氧空洞现象最为严重的地区为南极附近上空。(1)大气对太阳辐射的吸收具有选择性，如臭氧吸收紫外线，水汽和二氧化碳吸收红外线，能量最强的可见光则被吸收得很少。这也是为什么对流层大气增温的直接热源是地面，而不是来自太阳辐射的原因。规律技巧总结(2)大气对太阳辐射削弱作用有三种形式：吸收、反射、散射。散射同吸收一样也具有选择性，波长越短的光越易被散射，云层的反射作用最显著，云层越厚，云量越多，反射就越强。规律技巧总结(3)记住一些实例以便在学习过程中进行知识迁移。如晴朗的天空呈蔚蓝色，太阳没出来天就亮了，太阳下山了天还没黑都是散射作用。霜冻多出现在秋冬晴朗的夜晚是因为大气逆辐射弱。规律技巧总结(2010·河北省元氏县高三模拟试卷)读下图，回答第1题。1.该层大气()A．随高度增加，温度增幅变小B．能够大量吸收紫外线长波辐射C．以平流运动为主，有利于飞机高空飞行D．强烈的太阳辐射使大气呈电离状态C【解析】对流层平均厚度为12千米，气温随高度的升高而降低，对流运动显著，天气现象复杂多样；对流层顶到高空50千米为平流层，气温随高度升高而升高，平流运动显著。(2011·巢湖市第一次质检)下图为同一地点在某日的上午、午后、夜间及清晨四个不同时段的近地面大气垂直气温分布图。完成2～3题。A愈接近地面风速愈小，大气热量不易散失B愈接近地面空气尘埃愈多，尘埃能吸收太阳辐射C．愈接近地面空气密度愈大，大气愈能吸收太阳辐射D．地面吸收太阳辐射后，地面辐射首先供近地面大气吸收2.图中丁曲线愈接近地面气温愈高的原因是()D3.图中四条曲线中最可能是清晨的大气垂直气温分布的是()A．甲B．乙C．丙D．丁A【解析】大气的直接热源是地面辐射，午后地面辐射最强，越近地面气温越高，所以第2题选D；清晨地面辐射最弱，近地面气温低，出现辐射逆温现象。所以第3题甲符合题意。(2011·甘肃省部分高中高三第一次联考)2010年11月29日到12月10日联合国气候会议在墨西哥坎昆举行。读“大气受热过程”图，完成4～5题4.在上图中近百年来，全球气温的变化趋势与下列因素有关的是()A．①增强B．②减弱C．③减弱D．④增强5.科学家发现，随着大气层中的浮质和其它微粒增加，近几十年以来，到达地球的阳光量减少了10%，地球正在“变暗”。图中与“地球变暗”有关的大气热力作用是()A．①B．②C．③D．④DA【解析】大气中的温室气体增多，使得大气的保温作用增强，即④大气逆辐射增强。到达地球的阳光量减少了10%，说明大气的削弱作用增强了，即①作用增强了。6.(2010·哈九中下学期期中)“蓝蓝的天上白云飘，白云下面马儿跑”。天空呈现蓝色，云为白色的原因分别是()A．吸收和散射B．吸收和反射C．散射和反射D．反射和散射C【解析】晴朗的天空呈现蔚蓝色，是空气分子、微小尘埃散射波长较短的蓝紫光形成的，云层呈现白色是因为云层反射太阳光形成的。7.(2010·上海综合)2010年4月以来，冰岛南部埃亚菲亚德拉冰川附近火山多次大规模喷发，火山熔岩不仅融化了部分冰川，导致山洪暴发、道路桥梁被毁，腾空而起的火山灰更使欧洲部分空域成为航空禁区。火山喷发时产生的火山灰云团，削弱了到达地表的太阳辐射，反映在“大气热量示意图”中相应的数字编号是_____、______；增强了射向近地面的大气逆辐射，图中相应的数字编号是_____。从理论上说，空中火山灰云团使得当地昼夜温差变______。①②③小