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大气垂直分层及逆温


第二讲
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大气的垂直分层__对流层大气的受热过程
考纲解读

1.识记:大气运动的根本原因和直 接原因。 大气受热过程。 2.理解:热力环流的形成和大气的 水平运动。 3.应用:运用热力环流的原理,解 释实际问题;运用影响地面辐射

的因素解释实际问题。

一、大气的垂

直分层

垂直分层

气温变化 随高度升高而 降低 _____ 随高度升高而 升高 _____ 随高度增加先

与人类关系 大气下热上冷,空气上

对流层

升,对流现象显著,与
人类最密切 大气平稳,天气晴朗适 合飞机飞行

平流层

升高 高层大气 _____

后_____ 降低

存在若干电离层,对无
线电通信有重要作用

[温馨提示]

①对流层在不同纬度厚度不同,

低纬度为17~18 km,中纬度为10~12 km,高纬度为 8~9 km;②平流层的22~27千米处存在臭氧层,是 地球生命的天然屏障。

(

)

1、图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 A.① B.② C.③ D.④

B

2、对短波通信具有重要意义的电离层位于 A.Ⅰ层顶部 B. Ⅱ层底部

D

C. Ⅱ层中部

D. Ⅲ层

2014届高考专题复习——逆温专题

阴霾天气是在大气环流相对稳定时期,大气层结稳定,近地层空气 流动(风速)很小,大气会形成上暖下冷的“逆温层”,加上近地 层空气湿度大,以及各种污染物的堆积,而形成了阴霾天气。

一、逆温概念:
对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。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。
高度m

高度m

温度℃ 正常现象

逆温现象 温度℃

一、逆温的概念
设理论温度(按温度的直减率变化)为T,实际温度为TS
高度m

R
2000

r1

r2

1000

3

6

9

12

温度℃

(1)当 r1 > R时, TS>T 开始出现逆温现象,空气无垂直对流,大气层结稳定。
(2)当

r2 ≤ R 时, TS≤T

逆温现象消失,温差越大,对流越旺盛。

例.下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。

(1)若TS稳定在-8℃,该城市气温至少要上升到 10 ℃以上时, 逆温现象才会结束,这时的时间约为 8 时。 (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 的时间宜选在 10 时以后

二、产生逆温的原因
成因有自然原因、人为原因。根据其成因可分为辐射逆 温、地形逆温、平流逆温、锋面逆温和城市逆温等。

二、产生逆温的原因
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。

【经典试题】 1.该城市计划新建以煤为燃料的火力发电厂,最合适 的厂址应布局在城市的:

B C

A.东北方 B.西南方 C.东南方 D.西北方

2. 该发电厂烟囱的设计高度应不低于:
A.50米 B.75米 C.100米

D.150米

二、产生逆温的原因
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。

【经典试题】
我国四川盆地是有名的雾区,重庆冬季无云的

夜晚或早晨,几乎80%是雾日,有时终日不散,有
“雾都”之称。分析下述资料,结合所学知识,回 答(1)~(4)题。(共8分) 资料一:雾是悬浮于近地面空气中的大量水滴 或冰晶,使水平能见度小于1千米的现象。雾多出现 在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛且比较稳定、 或有逆温存在的夜间或清晨。

资料二:见下表,辐射雾与平流雾的比较。
概念与特征 辐 射 雾 是由地面辐射冷却, 使近地面大气降温而 形成的雾 多出现在冬半年晴朗、 微风的夜间和清晨 暖而湿的空气作水平 运动,经过寒冷的地 面或水面,逐渐冷却 而形成的雾 海洋上四季皆可出现 形成条件

近地面空气中水汽充沛; 地面辐射使近地面气温 降低,利于水汽凝结; 风力弱,近地面大气稳 定,水汽积存下来; 有充足的凝结核
下垫面与暖湿空气的温 差较大: 暖湿空气的湿度大; 适宜的风向(由暖向冷) 和风速(2~7m2/s); 大气稳定

平 流 雾

(1)辐射雾和平流雾中,具有明显季节性特征的是 辐射 _________雾。 (2)海洋上暖湿的空气流到的洋面上,一般形成 平流 _________雾。

(3)气象谚语 “十雾九晴”中 的“雾”一般指 辐射 _________雾。

(4)重庆的雾大多属于辐射雾还是平流雾?分析形 成原因。 辐射雾。成因:①位于我国的湿润地区(位于河流 交汇处),水汽充足(空气湿润);②夜晚地面辐 射强(夜晚温 度低或夜晚降 温快);③位 于四川盆地, 空气比较稳定 (近地面水汽 积存);④城 市附近尘埃多, 凝结核多。

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。

山坡冷气流向山底滑落,导致空气上热下冷

4、锋面逆温
对流层中,冷暖空气相遇,暖空气密度小,爬升 到冷空气的上面,两者之间形成一个倾斜的过渡区即 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。如下图,从A点上空气温垂直分布的 情况可见,由下面的冷空气到上面的暖空气,等温线 通过锋面的区域时必有曲折,曲折的程度视两种气团 间的温度对比而决定,曲折段(如图中BC段)就出 现了逆温层。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。而且,逆温的 高度与观测点相对于地面锋线的 位置有关,观测点距地面锋线愈 近,逆温高度愈低。

1781年,西班牙航海者在图示地区创建洛杉矶镇。 这里每年有200多天出现逆温现象,在人口不太多时,是 宁静、环境优美的小城镇。据此回答1—2题: 1.这里经常出现逆温现象的主要原因是 A.盆(谷)地地形 B.大气层上冷下热 C.人为释放的废热多 D.大气逆辐射作用强
121? 35? 120? 200 1000
1000

119?

118?

117?

2435

3560 34?
0 50 100k
m

200
?

500

2.1952年,洛杉矶有近400名老人因光化学烟雾的污染 造成心肺衰竭而死亡。光化学烟雾是指汽车尾气中的碳 氢化合物和氮氧化合物在阳光(紫外线)作用下,发生 光化学反应而产生的混合物。下列时间最容易产生光化 B 学烟雾的是 A.春季早晨 B.夏天中午 C.秋天傍晚 D.冬天晚上

三、逆温的利与弊
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。

三、逆温的利与弊
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。

[例1]

当大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态时,从

高空冰晶层掉下来的雪花通过暖层时融化成雨滴,当它进入 靠近地面的冷气层时,雨滴便迅速冷却至0℃以下,形成冻雨。

下面四幅近地面垂直气温分布图,有利于冻雨形成的是
( )

[解析]

由图可知B、D呈上下冷、中间暖的状态,但

B最暖处亦在0℃以下,雪花通过时不能融化成雨滴,只有D

符合条件。
[答案] D

读某工业区不同时段气温垂直分布图,完成3~4题。

由于太阳辐射引起逆温的生消过程。

3.该地当日大气污染加剧的主要原因是 D A.地面辐射减弱 B.大气逆辐射减弱 C.空气水平运动减弱 D.空气对流运动减弱 4.下列时段空气质量最好的是 ( D ) A.19∶00~22∶00 B.04∶00~07∶00 C.07∶00~10∶00 D.13∶00~16∶00

读某城某日清晨低层大气剖面图,回答:

(1)图中出现逆温现象的是①、②、③中的 ② , 判断理由是?

此处气温随海拔的增加而增加。
(2)该城市工业高度集中,当天发生了重大烟雾事件, 这事件的原因是什么?

地形原因:商业居民区地处洼地,不利于气 流扩散、自净,加剧了污染 气象原因:下冷上热,不利于气流的对流与 扩散,加重了大气污染。 人为原因:工厂排放煤烟、粉尘,空气污染。

1、根据乙图简要分析逆温层变化的规律。 2、根据材料2分析,居住在我国北方某重工业城市的 学生执行“冬跑令”,在清晨跑步是否科学?请分析原 因,并说明在什么时候跑步最适宜?

【答案】

(1)C

(2)日出以后随着地面温度的

升高,逆温层变薄减弱,直至消失。
(3)不科学。清晨,大气逆温层存在,大气对流

运动微弱。大气中的污染物不易向高空扩散,
污染物浓度高;同时日出前绿色植物光合作用

弱而呼吸作用强,大气中此时二氧化碳含量较
高。应该在下午或傍晚跑步最适宜。

1. PM2.5是直径小于等于2.5微米的可吸入颗粒物,它是造成灰霾天气的主要元凶。阴
霾天气是在大气环流相对稳定时期,大气层结稳定,近地层空气流动(风速)很小, 大气会形成上暖下冷的“逆温层”,加上近地层空气湿度大,以及各种污染物的堆积, 而形成了阴霾天气。 这种天气也是PM2.5最高的天气。读南京北城郊秋季某日垂直温 度梯度(0C/100米)时空变化图。完成下列三题:

(1)该日此地发生大气逆温现象的时段是( ) C A.8时-16时30分 B.17时-23时 C.16时30分-7时 (2)发生大气逆温现象的最大高度约为(C ) A.500米 B.100米 C.350米 D.150米 (3)下列各时段中PM2.5值可能会最高的时段是:( ) B
A.15—16时 B,19—20时 C.24—1时 D.10—11时

D.23时-5时


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