第二单元 自然环境中的物质运动和能量交换 第二讲 大气环境 长沙市周南中学 李瑶
知识结构 一、组成和垂直分层 二、热力作用 三、大气运动 四、全球气压带、风带 五、气候类型 六、常见的天气系统 大气
第一节 大气的组成和垂直分层
一、大气的组成 干洁空气 N2 O2 CO2 O3 水汽 固体杂质 生物体的基本成分 78.09% 维持生命活动必需的物质 20.95% 气体成分 作用 体积分数 生物体的基本成分 78.09% N2 干洁空气 维持生命活动必需的物质 20.95% O2 CO2 植物光合作用的原料；对地面保温 0.003% 0.00006% O3 吸收紫外线（“地球生命的保护伞”） 水汽 天气变化的重要角色 因时因地 而异 固体杂质 成云致雨的必要条件
人类活动影响着大气的成分和含量 燃烧矿物燃料、大肆砍伐热带雨林→CO2增加→“温室效应”
二、大气的垂直分层 依据温度、密度和大气运动状况，将大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气。
电 离 层 高层大气 臭氧层 平流层 对流层
对流层 对流层 特点： 气温随高度的增加而递减 ——地面是对流层大气的主要的直接热源 （-6°C）/1000M
对流层 对流运动显著 特点： 气温随高度的增加而递减 对流层 ——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。
知识应用 高度(千米) ④ 12 ③ ② ① 温度(℃) 以上属对流层的是( ) ① (3)
对流层 对流层 特点： 气温随高度的增加而递减 对流运动显著 天气现象复杂多变
平流层 特点： 气温随高度增高。 平流运动为主 ——该层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线而增温。 ——上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以平 臭氧层 特点： 气温随高度增高。 ——该层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线而增温。 平流运动为主 ——上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以平 流运动为主，利于飞行
高层大气 特点： 气压很低，密度很小。 电离层反射无线电短波 ——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。
高三地理复习的思路与方法 小中见大 大中见小 归纳 应用 有关 地理问题 习题 地理规律和原理 解决 总结
回顾： 对流层中气温的垂直分布 ①气温随海拔升高而降低(0.6℃/100m) 地面为对流层大气的直接热源 越向上空气密度越小，水汽、CO2越少 气温垂直递减率大小与水汽含量有关(水汽含量越多，递减率越小) ②对流层底部受地面影响最大，中上层受影响较小
例1. 读焚风示意图，判断下列说法正确的是( ) 例1. 读焚风示意图，判断下列说法正确的是( ) B A.降水量一般随高度增加而减少 B.据图计算可知，乙坡气温垂直递减率大于一般的气温垂直递减率 C.由于乙坡比甲坡热量充足，所以对农业生产有利 D.若图示山峰冬季出现积雪，则甲坡雪线高于乙坡
例题2 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：上层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，分析图3回答1～2题。(04高考) 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
B －35℃ －14℃ 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 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 －35℃ －14℃
D 2.飞机可以在5000米高度平稳飞行的是( ) A.① B.② C.③ D.④ 例2.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：上层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，分析图回答1～2题。(04高考) D 2.飞机可以在5000米高度平稳飞行的是( ) A.① B.② C.③ D.④
？ 18 (1)计算同一海拔高度A、B两地的气温。 例3.读下列相关材料，回答问题 13 ℃ 18 ℃ 22 ℃ 0.5℃/100米 1℃/100米 18 ℃ 22 ℃ 0.8℃/100米 18 材料二：在考察过程中，起初空气潮湿， 气温每百米降0.8℃。某一高度后，空气逐渐干爽，气 温每百米降低0.5℃。翻过山顶往山下走，气温每百米 升高1 ℃。 (1)计算同一海拔高度A、B两地的气温。 ？ 饱和 凝结 22 28
（4）海拔越高，空气越稀薄，虽然太阳辐射较强，但空气保温作用较弱，地面失去的热量较获得的热量多，所以海拔越高气温越低 （2）在爬山过程中，在什么高度附近气温的垂直递减率发生了明显的变化？并描述此高度附近的天气差异。 （3）描述在考察过程中，山坡两侧天气的明显差异。 （4）运用所学原理，分析为什么他们越往高处走，海拔越越高，气温越低。 （5）山地阻挡了海洋气流的深人，山地常成为气候类型的分界线。试各举中国和世界的一个例子加以说明。 （2）1000米 1000米附近以下云雨天气，以上天气晴朗 （3）迎风坡多云雨；背风坡天气多晴朗 （4）海拔越高，空气越稀薄，虽然太阳辐射较强，但空气保温作用较弱，地面失去的热量较获得的热量多，所以海拔越高气温越低 （5）中国：大兴安岭、贺兰山等阻挡东南季风进入，是我国季风气候与非季风气候的分界线.世界：如科迪勒拉山系，阻挡海洋水汽进入，形成南、北美洲大陆西岸与东岸、中部气候类型的差异.
逆温现象
逆温现象 一、含义:一般情况下，对流层的某一高度出现气温随高度增加而递增的现象，这种气温逆转的现象就是逆温现象。 对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，平均垂直递减率为-0.6℃/100米。 如果出现气温随高度增加垂直递减率小于-0.6℃/100米或者气温上升都可以看作是逆温现象。 二、形成：
冬季强于夏季；低谷盆地强于山顶。 1、辐射逆温： 在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温（见下图）。随着地面辐射冷却速度加快，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。 冬季强于夏季；低谷盆地强于山顶。
暖空气 较暖空气 冷 地 面 伦敦多雾的原因分析。 暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却的作用，越近地面降温越多。 2、平流逆温： 当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响而迅速降温，上层空气因距离较远，降温较慢，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和地面的温差决定。温差越大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现平流逆温。 暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却的作用，越近地面降温越多。 暖空气 较暖空气 冷 地 面
3. 地形逆温： 常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。
对流层中，冷暖空气相遇，形成锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温。 4. 锋面逆温： 对流层中，冷暖空气相遇，形成锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温。 由于锋面是从地面向冷空气上方倾斜的，逆温层也随锋面的倾斜而呈倾斜状态。因此逆温现象只能在冷空气所控制的地区内观察到。 千米 ℃ 试一试:请画出锋面附近垂直方向气温随高度变化曲线图。
逆温现象 三、逆温产生的影响: 利： 弊：
弊：不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，有利于雾的形成并使能见度变差，使大气污染更为严重。
利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆温的好处有： ①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。 ②逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞 行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。
C 例题：读下表，在风速大致相同，而气温垂直分布不同的A、B、C、D四种情况中，最有利于该地某工厂78米高的烟囱烟尘扩散的是（ ） 20米 40米 60米 80米 100米 A 16.3℃ 16.6℃ 16.8℃ 17.0℃ 17.1℃ B 21.0℃ 20.9℃ C 20.8℃ 20.6℃ 20.2℃ 20.0℃ D 15.2℃ 14.8℃ 14.7℃ 14.9℃
解析: 主要通过看78米高度以上气温的垂直分布状况，上冷下热即呈正常分布时有利于气流的扩散，上热下冷即呈逆温分布时不利于气流的扩散。对照ABCD四项气温的垂直分布情况，可以得知在ABD三项60-100米高度存在着逆温，故只有C项才有利于工厂灰尘的扩散。 答案:C
例题．下列四种气温垂直变化状况最有利于非典型肺炎扩散的是 （ ） C
10 (1)若TS稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到______℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为_____时。 例4.图甲表示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为T。3000米高空的实际温度为TS。当TS ≥T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日变化图”(图乙)。回答下列问题。(2000年广东) TS ＜T 非逆温 TS =－8℃ T ＞ －8℃ (TS) 18℃ T地 =10℃ T地＞ 10℃ (1)若TS稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到______℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为_____时。 10
T理论温度(即正常温度)时, 10℃ T实际温度 ≥ -8℃ 3000米 地面温度至少上升到-------度以上时,逆温层才会消失。 出现逆温,近地面空气运动受阻 ≥ -8℃ 3000米 10℃ 地面温度至少上升到-------度以上时,逆温层才会消失。
10 8 (1)若TS稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到______℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为_____时。 例4.图甲表示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为T。3000米高空的实际温度为TS。当TS ≥T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日变化图”(图乙)。回答下列问题。(2000年广东) (1)若TS稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到______℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为_____时。 10 8
例4.图甲表示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为T。3000米高空的实际温度为TS。当TS ≥T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日变化图”(图乙)。回答下列问题。(2000年广东) (1)若TS稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到______℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为_____时。 10 8 (2)一般逆温结束后2小时，近地面对流才能起到净化空气的作用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间宜选择在_____时以后 10
例5 读某城某日清晨低层大气剖面图,回答： （1）图中气温分布异常部分是①②③中的 ，判断的理由是 。 （1）图中气温分布异常部分是①②③中的 ，判断的理由是 。 （2）该城市工业高度集中，汽车数以百万计，当天发生了重大的烟雾事件，造成这一事件的人为原因是 ； 气象原因是 ； 地形原因是 （3）在商业区、居民区、近郊工业区、农田区域中，烟雾浓度最大的是 ② 气温随高度增加而上升（逆温层） 汽车尾气与工业废气的大量排放 出现逆温层，大气污染物不易扩散 盆地地形，易出现逆温现象 近郊工业区 4）若该城市众多工厂、汽车大量排放CO2、SO2、NO2，产 生的大量环境污染主要有什么？（3分） CO2;温室效应，气候变暖；SO2与NO2;产生酸雨O2等在紫外线作用下，发生光化学反应，产生光化学烟雾。
〖解析〗（1）从图中可以看出随高度的上升①、③两处气温都是下降的；②处气温是上升的即可得出结论。（2）工厂排放的大气污染物、汽车排放的尾气是产生烟雾的物质来源；逆温的存在象盖子一样阻止了向上的湍流扩散，对污染物的扩散会造成很不利的影响，加重了低层大气的污染；低洼的地形不利于气流的扩散，高空的风对污染物的稀释作用不明显。（3）商业区和居民区是汽车尾气的主要发生地，近郊工业区是工业大气污染物的排放地，逆温的存在使污染物不易被扩散，且近郊工业区又处商业区、居民区的下风地带，所以烟雾浓度为最大。 〖答案〗(1)②，②处的温度随高度增加而上升。（2）工厂排放大量煤烟、粉尘，汽车排放的尾气，使凝结核增多，烟雾弥漫；②处的气温下部低于上部即逆温的存在，抑制了气流的上升，不利于扩散，加重了低层大气的污染；商业居民区位于低洼地，气流不易扩散，加重了污染程度。（3）近郊工业区
C.有利于大气成云致雨 D.减少大气中臭氧的含量 （1）该日此地发生大气逆温现象的时段是： A. 8时-16时30分 B. 17时-23时 C. 16时30分-7时 D. 23时-5时 （2）发生大气逆温现象的最大高度约为： A.500米 B.100米 C.350米 D.150米 （3）当某地大气发生逆温时： A.空气对流更加显著 B.抑制污染物向上扩散 C.有利于大气成云致雨 D.减少大气中臭氧的含量 C C B
【解析】此题关键在于理解温度梯度的概念，即温度变化趋势。从图中可以看出，变化曲线中有正的、负的，正的即温度是上升的，负的表明温度是下降的。而温度梯度为0是一个分界线。根据逆温的概念，即正的表明气温随高度上升而上升，直至0，故可判断出在0曲线以内均为逆温。 【解答】（1）0曲线的范围大致是16时30分至7时左右； （2）图中0曲线的最大高度大约是350米； （3）逆温时大气上热下冷比较稳定，抑制了大气的垂直运动，故抑制了污染物向上扩散。 【答案】C C B