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第二章自然环境中的物质运动和能量交换第三节大气环境第1课时对流层大气的受热过程学习目标高考导航1.了解大气的垂直分层结构及与人类的关系。2.了解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。3.了解影响地面辐射的因素。高考对本节知识的考查频率很高。试题以选择题为主，所占分值一般为4～8分，主要考查大气的垂直分层及对流层大气受热过程。新知导学梳理探究课前自主预习一、大气的垂直分层1．对流层与人类活动最近、最密切的圈层，气温随高度的增加而________，___________运动显著，天气现象复杂多变。2．平流层因臭氧吸收太阳辐射而增温，所以气温随高度升高而___________，大气稳定，以___________运动为主，少水汽、尘埃，天气晴朗，适合飞机飞行。递减对流增高水平3．高层大气随高度增高气温先___________后___________，存在若干电离层，对无线电通信有重要作用。降低增加【自主探究1】结合下图探究大气的垂直分层及特点。(1)观察示意图，探讨大气垂直分层的主要根据是什么？(2)为什么说对流层与人类的关系最为密切？(3)飞机起飞和降落时十分颠簸，其原因是什么？(4)为什么平流层适宜飞机飞行？(1)对流层、平流层和高层大气的温度变化不同，因此，分层的主要根据是大气的温度变化。此外，还有大气密度和大气运动状况。(2)因为人类生活在对流层底部，人类的生产生活基本上都是在对流层进行的。雨、雪、冰雹、霜、露、雾等对流层内的天气现象都对人类的活动有很大影响，对流层空气的清洁程度也直接影响到人类的健康，所以对流层与人类关系最为密切。(3)飞机起飞和降落时均要穿越对流层，对流层空气垂直运动较多，故会颠簸。(4)平流层中大气以水平运动为主，水汽、杂质少，能见度好，故非常适宜飞行。二、对流层大气的受热过程1．大气对太阳辐射的削弱作用主要表现为吸收、反射和___________。2．对流层大气的主要直接热源是___________。3．对地面起保温作用的主要是___________。4．___________辐射是短波辐射，地面辐射、大气辐射、___________均属于长波辐射。5．大气中对地面红外线长波辐射具有强烈吸收作用的物质主要是___________和___________。散射地面大气逆辐射太阳大气逆辐射二氧化碳水汽【自主探究2】读下图，探究大气的保温作用。(1)大气逆辐射与大气辐射存在怎样的区别和联系？在方向上其又与地面辐射存在怎样的关系？(2)大气的保温作用只在夜晚存在吗，为什么？(3)如果夜间多云，人们是否还需制造烟雾来防止作物冻害？为什么？(4)请用大气受热过程原理解释新疆谚语“早穿棉袄午穿纱，围着火炉吃西瓜”所呈现的现象。(1)大气逆辐射是大气辐射向下的部分，其与地面辐射的方向相反。(2)大气保温作用并不只在晚上存在。大气的保温作用与大气逆辐射有关，大气逆辐射白天也存在，而且因为白天气温高，大气逆辐射比晚上更强。因此，大气的保温作用白天和晚上都存在，且白天更强。(3)不需要。原因是夜间多云，大气逆辐射增强，气温不会太低，霜冻出现的几率小。(4)新疆地处内陆，气候干旱，晴天多，云量少。白天大气的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高，出现“午穿纱”的现象；晚上，大气的保温作用弱，地面损失热量多，近地面气温低，故有“早穿棉袄”的现象。讲练结合透析考点课堂互动研析知识点一|大气的垂直分层地球大气从地面可延伸到数千千米高空。根据温度、密度和大气运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气，其主要特点及与人类关系如下表所示：垂直分层高度分布主要特点原因低纬17～18千米中纬10～12千米对流层高纬8～9千米气温随高度增加而递减，每上升100米降低0.6℃；对流运动显著；天气现象复杂多变热量绝大部分来自地面，上冷下热，差异大，对流强；水汽杂质多、对流运动显著垂直分层高度分布主要特点原因平流层对流层顶到50～55千米起初气温变化小，30千米以上气温迅速上升；大气以水平运动为主；大气平稳，天气晴朗，有利高空飞行臭氧吸收紫外线；上热下冷；水汽杂质少、水平运动垂直分层高度分布主要特点原因高层大气对流层顶到2000～3000千米存在若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用太阳紫外线和宇宙射线作用1．对流层中的三个特点之间存在因果关系地面是对流层大气的直接热源↓对流层气温随高度增加而递减↓对流层大气上部冷，下部热，不稳定↓空气对流运动显著↓天气现象复杂多变2.大气结构的稳定性上冷下热的空气结构不稳定，垂直运动显著；上热下冷的空气结构稳定，大气以水平运动为主。如下图所示：【巧学妙记】1．气温垂直递减率的变化正常情况下，气温随海拔升高而逐渐降低，海拔每升高100m，气温下降约0.6℃(如图1)，但是在不同的地点和不同的时间，可能会小于0.6℃或者大于0.6℃，如图2表现为曲线变陡或变缓，在①情况下，大气对流运动会更加强烈，在②情况下，大气的对流运动会减弱，大气比较稳定。2．逆温现象及危害在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象或者气温随高度增加而降低的幅度小于垂直递减率，这种现象我们称之为“逆温”。具体如下表所示：类型成因特点危害辐射逆温地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快大陆上常年均可出现，尤以冬季最强①减弱空气对流运动，影响污染物的扩散；②易形成雾霾天气，使大气能见度降低，影响交通安全；③加剧空气污染，影响人类身体健康类型成因特点危害平流逆温暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用愈近地表，降温愈快①减弱空气对流运动，影响污染物的扩散；②易形成雾霾天气，使大气能见度降低，影响交通安全；③加剧空气污染，影响人类身体健康类型成因特点危害锋面逆温冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部出现于锋面附近①减弱空气对流运动，影响污染物的扩散；②易形成雾霾天气，使大气能见度降低，影响交通安全；③加剧空气污染，影响人类身体健康类型成因特点危害地形逆温冷空气沿斜坡向低谷和盆地流动出现于山谷或盆地①减弱空气对流运动，影响污染物的扩散；②易形成雾霾天气，使大气能见度降低，影响交通安全；③加剧空气污染，影响人类身体健康【例1】读大气垂直分层示意图，回答(1)～(2)题。(1)人造卫星在发射升空的过程中，途经大气层的气温变化为()A．减—增B．增—减C．减—增—减—增D．增—减—增—减(2)大气对太阳辐射的削弱作用中，反射作用最强，这种作用主要发生在()A．A层B．B层C．C层D．A、B层【解析】第(1)题，对流层气温随高度升高而降低；平流层气温随高度升高而升高；在高层大气，气温随高度升高先降后升，所以人造卫星升空过程中，途经大气层的气温变化为减—增—减—增。第(2)题，对太阳辐射起反射作用的主要是大气中的云层和较大颗粒的尘埃，而云和尘埃集中在对流层，所以对太阳辐射的反射作用也主要发生在对流层大气中，对应图中A层。【答案】(1)C(2)A下图表示大气垂直分层，读图回答(1)～(2)题。(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()A．①B．②C．③D．④(2)对无线电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层解析：由下往上，对流层、平流层、高层大气气温垂直变化表现出不同的变化规律。对流层的热量主要来自地面，因此气温随高度的增加而递减；平流层大气中的臭氧大量吸收紫外线，因此平流层的气温随高度增加不断升高；高层大气气温变化稍微复杂一点，随高度上升，气温先是下降，然后再上升，电离层位于高层大气，在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，它能够反射无线电波。答案：(1)B(2)D知识点二|对流层大气的受热过程1．大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用主要包括吸收、散射、反射三种形式，具体如下图和表所示：削弱作用参与的物质表现形式典例吸收对流层大气中的水汽和二氧化碳；平流层大气中的臭氧水汽和二氧化碳吸收红外线，臭氧吸收紫外线(有选择性)平流层中的气温随高度的增加而上升，地面生物免遭过多紫外线的侵害削弱作用参与的物质表现形式典例反射大气中的云层和较大颗粒的尘埃云层愈厚，反射作用愈强(无选择性)夏季天空多云时，白天的气温不会太高散射空气分子或微小尘埃蓝紫光最容易被散射(有选择性)晴朗的天空呈蔚蓝色；日出前的黎明、日落后的黄昏，天空仍然明亮2.大气的受热过程和大气对地面的保温作用大气的增温过程主要包括三个方面，结合下图归纳总结如下：(1)“太阳暖大地”：太阳辐射到达地面，地面吸收太阳辐射后增温。(2)“大地暖大气”：地面增温后产生地面辐射(长波)，大气强烈吸收地面辐射而增温。(3)“大气还大地”：大气产生大气辐射，其中向下的部分称为“大气逆辐射”，它将其中很大部分返还给地面。“大气逆辐射”在很大程度上弥补了地面辐射所损失的热量，从而起到了保温作用。【名师点睛】分析昼夜温差的大小，主要结合大气受热过程原理从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析。1.地势高低：地势高―→大气稀薄―→白天大气的削弱作用和夜晚的保温作用都弱―→昼夜温差大。2.天气状况：晴朗的天气条件下，白天大气削弱作用和夜晚的保温作用都弱―→昼夜温差大。3.下垫面性质：下垫面的比热容大―→地面增温和降温速度都慢―→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地。【方法技巧】1．数字法记忆大气的受热过程一个根本来源：太阳辐射。两种作用：削弱作用、保温作用。三种形式：吸收、反射、散射。三个环节：太阳暖大地、大地暖大气、大气还大地。四种辐射：太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射。2．歌诀法记忆大气对地面的保温作用太阳辐射透大气，削弱作用数量减。绝大部分归地面，吸收辐射大地暖。大气吸收是主要，射向宇宙不过半。空气增温辐射在，逆向辐射能量返。补偿地面热损失，就像棉被温地面。多云天气更强烈，昼夜温差在变暖。【例2】下图为地球大气受热过程示意图，读图，完成(1)～(2)题。(1)当前化石燃料的燃烧，排放了大量温室气体，这会导致()A．①减少B．②增加C．③增加D．④减少(2)我国西北地区昼夜温差大，是因为()A．白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，夜晚①弱B．白天大气对太阳辐射的削弱作用强，夜晚②弱C．白天大气对太阳辐射的削弱作用强，夜晚③弱D．白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，夜晚④弱【解析】第(1)题，CO2等温室气体主要吸收长波辐射，地面辐射以长波辐射为主，温室气体增加对地面辐射的吸收作用加强。第(2)题，我国西北地区深居内陆，海洋水汽难以到达，云雾少，白天对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射强，近地面气温高；晚上大气对地面辐射的吸收作用弱，大气逆辐射弱，近地面气温低。【答案】(1)B(2)D读地球表面受热过程示意图，回答(1)～(2)题。(1)图中字母表示大气逆辐射的是()A．①B．②C．③D．④(2)近地面大气的热量主要来自()A．①B．②C．③D．④解析：第(1)题，①是到达大气上界的太阳辐射；②是被大气削弱后到达地面的太阳辐射；③是地面辐射。大部分被大气吸收，使大气增温；④是大气逆辐射，补偿地面辐射损失的能量。第(2)题，结合上题的分析。近地面大气的热量主要来自地面辐射，它是近地面大气的主要的直接热源。答案：(1)D(2)C即时训练当堂达标随堂达标检测知识点一大气的垂直分层(2018·北京西城区期末)2017年10月4日中秋之夜，我国云南省大理、丽江等地出现“火流星”照亮夜空的奇观。据卫星观测，该小行星因摩擦生热引发爆炸的高度只有37千米，很可能有未燃尽的陨石落到地面。读“大气垂直分层示意图”，回答1～4题。1．大气圈能量的根本来源是()A．太阳辐射B．太阳活动C．地热能D．风能解析：大部分太阳短波辐射能穿过大气层使地面增温，地面以长波辐射的形式释放能量，能量大部分被大气吸收，少部分散失到宇宙空间。因此大气圈能量的根本来源是太阳辐射，A项正确。答案：A2．小行星爆炸发生在()A．对流层B．平流层C．高层大气D．大气层以外解析：从近地面到高空，在垂直方