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大气圈的组成与结构


第二节

大气圈与天气、气候

一、大气圈的组成与结构 (一)低层大气的组成 低层大气的组成: (1)干洁空气(氮、氧、二氧化碳、臭氧等) (2)水汽和固体杂质

2、大气各成分的作用
组成成分 氮最多 干 氧其次 洁 二氧 空 化碳 气 臭氧 作 用 地球生物体内蛋白质的重要组成部分 人类和一切生物维持生命

活动必 需的物质 绿色植物光合作用的原料;调节 地表的气温 吸收太阳辐射的紫外线,对地球生 命体有保护作用 成云致雨的必要条件,固体杂质是 凝结核,促成水汽的凝结

水汽和固 体杂质

(二)大气圈的结构 高

读图:地球 大气共分哪 几层?划分 依据是什么
大气垂直方向 上的温度、密 度及运动状况 的差异

度 K

m

大气的垂直分层

高 层 大 气
平流层 对流层

读图归纳:对流 层和平流层的气 温如何随高度而 变化?原因是什么?
分析:高处不 胜寒的原因?
气温递减率是多少?

大气的垂直分层
高 层 大 气
平流层 对流层

上冷下热 高空对流

对流层和平流层 中,大气运动的 特点是什么?

上热下冷 气流平稳 上冷下热对 流运动显著

大气的垂直分层
电 离 层

高 层 大 气

电离层能反射 不同的大气层对人类 无线电波,对 的影响有何不同? 无线电通讯有 重要作用

平流层 对流层

大气的垂直分层
分层 高度(km) 特点 与人类关系
气温随高度增加而降 对流 平均厚度 低;空气对流运动显 最密切 12 层 著;天气复杂多变。 气温随高度增加而增 平流 加;空气水平运动为 利于高空飞行; 12—50 主,气流平稳;天气晴 保护地球生命。 层 朗。 空气密度小;有若干 高层 50—大气 对无线电通信 能反射无线短波的电 上界 有重要作用。 大气 离层。

①图中正确表示大气层气温 垂直变化的曲线是 ( B ) A.① B.② C.③ D.④ ②对短波通信具有重要意义 的电离层位于( D ) A.Ⅰ层顶部 B.Ⅱ层底部 C.Ⅱ层中部 D.Ⅲ层

下列是关于大气对流层特点的描述:

①气温随高度增加而递增;
②空气对流运动显著; ③低纬地区厚度大于高纬地区;

④天气现象复杂多变。其中全部正确的一组 叙述是( C ) A、 ①②③
C、②③④

B、①②④
D、①②③④

巩固练习: 1、读气温的垂直分布图,回答下列问题 ⑴写出图中字母代表的大气层的名称 A 对流层B 平流层 C 高层大气 ⑵A层 下 部热, 上 部 冷,气流以 对流 运动为主。 C ⑶在A、B、C三层中: 50 与人类关系最密切的是 A B 层;现代飞机多在 B 层 飞行,因为该层 天气晴朗 ; 12 A 大气平稳 。 B 层中有人类生存的天然 -100 -50 0 50 100 温度(℃) 屏障; C 层中的电离层 气温的垂直分布图 对无线电短波通讯有重要作用。

二 、 大 气 的 受 热 过 程

太 阳 辐 射 光 谱 示 意 图

(一)大气对太阳辐射的 削弱作用 太阳
大气和地面反 射、散射34%

大气上界 大气吸收19%

地面吸收47%
可见绝大部分太阳辐射可以透过大气射到地面

大气吸收具有选择性。

大气对太阳辐射的吸收作用
不同的空气成分对太阳辐射不同光线的吸收有何不同?

大气上界

臭氧:吸收 紫外线 二氧化碳、水 汽吸收红外线

从臭氧、二氧 化碳和水汽的 吸收作用,可 知大气吸收具 有选择性。





大气对太阳辐射的反射作用:

参与的大气成分: 云层、较大颗粒 的尘埃

特点:无选择性
不具有选择性,像镜 面一样,反射太阳辐 射

实例:在夏季,多云的 白天气温不会太高,是 因为云的反射减少了到 达地面的太阳辐射。

大气对太阳辐射的散射作用:
事例:晴朗的天空多成蔚蓝色, 是因为空气分子对波长较短的 蓝色光散射造成的。早上或傍 参与的大气成分: 晚,太阳没出或已落山,天空 空气分子和微小尘埃 仍然很明亮,是空气分子对太 太阳辐射的可见光中波 阳光散射的结果。

长较短的蓝、紫光最易 被散射。 特点: 具有选择性

削弱 作用 吸收 作用
反射 作用

参与作用的大气成分

作用的特征

臭氧、氧原子、 水汽、二氧化碳 尘埃、水滴、云层

选择性 无选择性 选择性

散射 作用

质点是空气分子

(二)大气的保温效应
大气上界

大气吸收
被 地 面 吸 收

大气辐射
大 气 逆 辐 射

地 面 辐 射 地 面

大气地面的 反射散射34%

太 阳 辐 射 大气上界 大 气 吸 收 19 % 地 面 吸 收 47% 地 面 辐 射

大气吸收 大 气 逆 辐 射

太阳暖大地

大地暖大气

大气还大地

小 结
大气对太阳辐射的_____作用

太阳

A

B

地面

大气

C

大气对地面的_____作用

为什么多云的夜晚要比晴朗的夜晚温暖些? 北方每到深秋,农民常常在田间燃烧柴 草秸秆,人为的制造大量烟雾,这是为 什么呢? 举例说明人为活动对大气成分有怎样的 改变?这些改变对环境有什么影响?

分析:地球热量的根本来源?大气热量 的根本来源?大气热量的直接来源?

例1(2009 南京模拟试题)下列四幅图中的地点均为 北半球同一纬度、同一季节,其中气温最低的是

解题思路:白天与夜晚相比,白天由于太阳辐射的因素,因比夜晚的气温高 ,
因此四幅图中,A、C的气温比B、D高,A、C相比,C点有云层遮挡, 白天云层对太阳辐射具有削弱作用,因此有云的白天气温不会太高,所 以C点气温低于A点;B、D相比,D点有云层遮挡,夜晚太阳已经落山,因 此大气热量主要依靠地面辐射而来,大气对地面辐射起保温作用, 而云层的存在使保温作用加强,因此有云的夜晚气温高于晴朗的夜晚, 因此B点气温最低。

资料:青藏高原平均海拔在4000米以上,太阳辐射很强,是我国太 阳能最丰富的地区,日照时数也是全国的高值中心。但同时也是我国最冷 的地区,最热月平均最高气温只有10—15度左右,年平均气温只有7.1度。 拉萨的年平均气温和最热月平均气温就比同纬度的重庆、上海低了10—15 度。

1、青藏高原为什么能成为我国太阳能最丰富的地区? 2、青藏高原的太阳辐射很强,但气温却很低,两者之 间有矛盾吗?为什么?青藏高原纬度较低,太阳高度角较大;海拔最高,太阳
辐射到达地面前通过大气层的光程较短;高原上大气的密度较小(空气稀薄),大气中的水汽、 固体杂质含量较少,云量少,大气透明度好。上述原因,使得太阳辐射的折射、散射和吸收作 用大大减弱,从而使太阳辐射增强;夏季时也比其他地区晴天多,日照时间长。所以,青藏高 原是我国太阳年总辐射最高的地区,也是我国夏季太阳辐射强烈的地区。

但是,由于青藏高原海拔高,高原上空气稀薄,大气层中云量少,大气逆辐射少,大气的保温 作用却很差,不能很好地保存地面辐射的热量,加以高原上风速较大,更不利于热量的积累和 保持,所以,即使是夏季,青藏高原大部分地区的平均气温也很低,是我国夏季平均气温最低 的地区。

(2008年江苏卷)读图,完成1—2题: 1.图示箭头中,代表近地面大气主要直接 热源的是 A.① B.② C.③ D.④ 2.表示大气补偿地面辐射热量的箭头是 A.① B.② C.③ D.④

例2图12是“大气热力作用关联示意图”,读 图回答2—3题。

B

3.近地面大气的热量主要直接来自 A .a B.b C.e D .d 4 .表示大气补偿地面辐射损失热量的箭头是 C A .a B .b C .c D .d

冷热不均引起的热力环流
高空

冷却

受热

冷却

B

A

C

地面

地面受热: 空气膨胀上升 地面冷却:空气收缩下沉

冷热不均引起的热力环流
400 300







300

1200 高 B

1000


A

1200 高 C

地面冷热不均形成的空气环流——叫热力环流 热力环流——是大气运动的最基本形式

冷 热 不 均

大 气 的 垂 直 运 动

同 一 水 平 面 的 气 压 差

大 气 的 水 平 运 动

热力环流

大气运动的最简单、最基本的形式

B300′ 低

A400′ 高

C 低 (百帕)

′ 300

冷却 规律小结: B

高 1200

受热 A

低 1000

1010 高1200 冷却 C

(1)气压的高低一般只在同一高度上比较。 (2)同一地点,气压值随高度的增加而减小;且高低空的气压 高低相反. ( 3)等压面凸起的地方是高压区,下凹的地方是低压区。 (高高低低)
冷高压 热低压

(2007年南京调研卷)地球上的大气运动既复杂又有 规律,读图回答。
地面 :气流上升的地方温度高 地面:气流下沉的地方气压高

例3 若上图为热力环流示意图,
有关甲、 乙两地的说法正确的是 A.甲地比乙地气温高、气压高 B.甲地比乙地气温低、气压高 C.甲地比乙地气温高、气压低 D.甲地比乙地气温低、气压低

B

思考:

3

等压面
1 4 2 2000米

A

B

地面

受热

冷却

1、3、4、2 (1)把1至4点按气压由高到低排序__________ (2)在1、2、A、B之间绘出热力环流过程箭头。 (3)A、B哪受热,哪冷却? (4)A、B、两点都位于北半球同一条纬线,此时

海洋 若地球位于近日点,则A点处在_____ (陆地或海洋)

2.右图为对流层大气某要素等值面垂直分布图, 据此回答下面两题。 (1).若abcde为不同气压值, G D 则气压值的大小比较正确的是 A.甲>乙>丙>丁 B.乙>甲>丁>丙 D C.甲>乙>丁>丙 D.乙>甲>丙>丁 D G (2).若abcde为不同气压值, 则甲乙丙丁四地的气流运动方向是 A.甲→乙→丁→丙→甲 D B.丁→丙→甲→乙→丁 C.乙→甲,丙→丁 D.乙→甲→丙→丁→乙

结合热力环流的原理,分析海陆 风、山谷风等热力环流的成因

3.请大家分析: 海陆风的形成?
地面 :气流上升的地方温度高 地面:气流下沉的地方气压高

海陆风

海 风

陆 风

陆地

海洋

陆地

海洋

当近地面大气等压面呈图中状况时,北半球是夏季还 是冬季,说明判定的原因。

G D

D G

由等压面知识可知,同一水平面相比,等压面上凸气 压高,等压面下凹气压低。在示意图中,陆地上等压 面下凹,而海洋上等压面上凸,由此可以判定是北半 球的夏季。

为何巴山多夜雨?

夜晚山坡降温快, 气温低,冷空气 沿山坡下滑,谷 底的暖空气被迫 抬升,成云致雨。

三国后期,诸葛亮北伐中原、六出祁山。 一次将司马懿父子及所率魏军困在葫芦峪。遍 山燃起大火,欲将敌方全部烧死。司马父子自 度难逃此劫,抱头痛哭等死。不料突然一场大 雨浇灭了山火,司马氏得以死里逃生。
这场雨其实不是什么“天意”,恰恰是诸葛亮 自己制造的。熊熊的大火使此山区的近地面空 气受热上升,气压降低。形成低气压区,其中 心因空气上升冷却凝结而降雨。诸葛亮虽然通 晓天文地理,但毕竟缺乏现代科学知识,否则, 他可能会用另外的战术来歼灭魏军。

为何城市气温比郊区高?

二. 空气的水平运动: ——风
水平面上存在着气压梯度,就产生了促使大气由 高压区流向低压区的力,叫水平气压梯度力。 水平气压梯度力是:大气水平运动的原动力, 形成风的直接原因

1.水平气压 梯度力

(百帕) 1000 1005

a. 垂直于 等压线

b .由高压 指向低压

1010

2.地转偏向力

a.北半球向右偏, 南半球向左偏;
b.垂直于空气的运动 方向(即风向);
(百帕) 1000 1005

水平气压
梯度力

c.由低纬向 高纬增大;

1010 地转偏向力 (北半球)

3.地面摩擦力: 与空气运动方向相反。
请依据图中风向,画出空气运动时的受力情况 水平气压 梯度力 风向 (百帕) 1000

1005
1010

(北半球)
地面摩擦力 地转偏向力

形成风的几种作用力的比较:
三种力 力的方向 对风向影响 水平气压梯 垂直于等压线, 决定风向 度力 由高压指向低压 地转偏向力 与风向垂直 影响风向 南左北右 摩擦力 与风向相反 影响风向 对风速影响 决定风速

不影响风速
减小风速

5、图2-2-1中能正确表示北半球近地面风向的箭头是( B )

图2-2-1

画出AB 两点的风向,比较AB两点风力的大小
风向

A

B

等压线越密集,水平气压梯度力越大,风速越大

? 画风向技巧: 1、先画出水平气压梯度力,由高压指向低 压,与等压线垂直; 2、根据北半球右偏南半球左偏规律画出偏 转方向; 3、将水平气压梯度力箭头擦掉。

大气环流是全球性有规 律的大气运动。如果只 考虑赤道和极地之间的 冷热不均,不考虑地转 理想环流.swf 偏向力作用,则全球的 大气运动就是一个赤道 和极地之间的热力环流。 完成高低纬度之间的热 量交换。

若地表 均一, 但受热 不均, 地球不 自转, 会形成 单圈环流。

三圈环流.swf

2、气压带和风带
极地高压带 极地东风

三圈环流 在地球上 形成了七 大气压带 和六大风 带

副极地低压带
中 纬 西 风

副热带高压带
东 北 信 风

赤道低压带
东 南 信 风

副热带高压带 中 纬 西 副极地低压带 风

极 地 东 风 极地高压带

气压带
极地高气压带

分布

成因

特征
冷高压 冷低压 热高压 热低压

气流 影响气候
下沉 上升 下沉 上升 干冷 温湿 干热 湿热

南北纬 热力原因 90°附近 副极地低气压带 南北纬60° 动力原因 附近

副热带高气压带 南北纬30° 动力原因
附近

赤道低压带

赤道附近

热力原因

风带
极地东风带 中纬西风带 东北风 西南风 东北风

风向
北半球

影响 南半球 气候
干冷 温湿 干热

东南风 西北风 东南风

低纬信风带

1.有关甲、乙的位置,正确的是( A ) A.甲位于30°N B.乙位于30°N C.甲位于90°N D.无法确定 2.有关①②气流的叙述,正确的是(C ) A.①是冷性气流 B.②是暖性气流 C.①是西风带 D.②是西南风

气压带 风带随太阳 直射点的季 节移动而移 动。

就北半 球而言,气 压带和风带 的位置大致 是夏季偏北, 冬季偏南

当我国各地白昼时间最短时,下列四幅图所 示气压带、风带分布正确的是 ( C )

读“以北极为中心的地球部分示意图”(阴影部分为气压 带)。完成下题。

1、判断季节
2.图中甲所在地的气压带名称是 A.赤道低气压带 B.副热带高气压带 C.副极地低气压带D.极地高气压带 3、受气压梯度力和地转偏向力等因素影响,近地面 形成了风带和无风带(无盛行风地带)。全球无风带的 分布范围是 ( ) A.南北纬80°附近 B.南北纬60°附近 C.南北纬40°附近 D.南北纬30°附近

C

2、读右图,回答下列问题。 (1)图中箭头表示大气运动方向。该图 表示北半球 冬 季时的大气环流状况,判 断理由是 气压带、风带南偏。 (2)一般地说A地比B地降水量 丰富 。 (3)C气流来自的气压带是 副热带高气压带 ,为什么C气流与D气流相遇 后向上爬升? C暖而轻,D冷而重。C与D之间形成的气压带 是 副极地低气压带 ,该气压带是 动力 原因形成的。

1 、 对 气 压 带 的 影 响

大陆 大洋 升温快 升温慢 副热带高气压带

亚洲 低压

夏威 夷高 压

7月份海平面等压线分布图

副极地低气压带
亚洲 高压

阿留申 低压

1月份海平面等压线分布图

东南信风带

澳大利亚 北部季风:



夏季(1月) 西北季风; 冬季(7月) 东南季风 。

类型 季节 风向 源地 成因 性质

东亚季风 冬季 夏季

南亚季风 冬季 夏季

东北风 西南风 亚洲高压夏威夷高压 亚洲高压南印度洋 气压带风带的 海陆热力性质差异 海陆热力性质 差异 季节移动; 寒冷干燥 高温多雨 温和少雨 高温多雨

西北风

东南风

右图为亚欧大陆东部某季节大 气运动图,读图回答21—22题。 21.图示季节长江中下游地区 的天气状况可能是( ) A.阴雨连绵的梅雨天 B.炎热干燥的伏旱天气 C.受热带气旋的影响 D.受强冷空气的影响 22.当P天气系统最强盛时, 印度半岛( ) A.德干高原一年中凉爽的时 候 B.盛行西北季风 C.乞拉朋齐降水最多的时候 D.西南季风来得早,造成严 重洪涝灾害

读北半球大气环流剖面示意图(图甲)及沿30°N的大气环流 剖面示意图(图乙),若两图季节相同,完成下列要求。

e

f

b表示的气压带 是 副热带高气压带 ,e表示的气 压中心名称是印度低压 。当b气压 带被大陆上相反的气压中心切 高空 断时,太平洋低空等压面向 (高空、近地面)凸出,亚欧大陆 上等温线向 北(高纬) 凸出。 (3)c处与e处同为上升气流,但 两者的成因不同,请简述原因。

c处为副极地低气压带,由从副热带高气压带北上的暖气流与从极 地南下的冷气流在60°N附近相遇,北上的暖气流爬升到冷气流之 上而形成(动力原因形成);e处位于亚欧大陆上,夏季,同纬度的大 陆与海洋相比,气温高,空气上升形成低压(热力原因形成)


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