2.1 冷热不均引起大气运动(共三课时).doc

第二章 地球上的大气2.1 冷热不均引起的大气运动大气的热力作用主要包括：大气对太阳辐射的削弱作用大气的保温作用补充：大气的垂直分布依据温度、密度、大气运动状况，将大气分为：对流层、平流层和高层大气对流层平流层高层大气-80C -50C -10C 20C 温度/C20C20C20C20C5012高度/Km 低纬:178千米对流层的高度 中纬:1012千米 高纬: 89千米原因：大气热量主要来自地面辐射大气温度随高度变化曲线密度高度特 点 原因 与人类活动关系对流层高低纬：1718km中纬：1012km高纬：89km1、 气温随高度增加而递减。2、对流运动显著。3、天气现象复杂多变。1、地面是大气主要的直接热源。2、上热下冷，有利于对流运动。3、近地面水汽和固体杂质随气流上升气温下降，易成云致雨。大气中与人类关系最密切的一层。我们生活在对流层的底层，各种天气现象都发生在该层，与人类生产生活密切相关。平流层 由对流层顶至5055km高度1、 下层气温随高度变化很小；30km以上，气温随高度增加而迅速上升。2、 大气以水平运动为主。气温不受地面影响，来自臭氧吸收紫外线增温。上部热下部冷，不易形成对流，大气稳定以水平运动为主。臭氧层（2227km）臭氧吸收太阳紫外线，成为人类生存环境的天然屏障。能见度好，大气平稳，有利于高空飞行高层大气低由平流层顶至20003000km气压低，密度小，有空气质点散逸到宇宙空间。受地球引力小电离层反射无线电波对无线通信有重要作用。流星、极光、人造卫星、宇宙飞船等规律：1、气温垂直递减率： 气温随海拔高度升高而递减，平均每升高1000米，气温下降6，称气温垂直递减率。例题：同一纬度“高处不胜寒”，原因是到达的地面辐射少。2、逆温现象：对流层由于热量主要直接来自地面辐射，所以海拔越高，气温越低。一般情况下，海拔每上升1000米，气温下降6C。有时候出现下列情况：海拔上升，气温升高；海拔上升1000米，气温下降幅度小于6C。这就是逆温现象。造成的原因：1、辐射逆温。常出现在冬季晴朗的早晨。2、锋面逆温。冷空气南下，冷锋过境。3、地形逆温。常出现在盆地和谷地。影响：逆温现象使空气对流运动减弱，大气中的污染物不易扩散，大气环境较差。但能抑制沙尘暴的发生。例题1：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，最有利于某工厂68米高的烟囱烟尘扩散的是（ C ）20m40m60m80m100mA16.3C16.6C16.8C17.0C17.1CB21.0C21.0C20.9C20.9C21.0CC20.9C20.8C20.6C20.2C20.0CD15.2C14.8C14.7C14.9C15.2C例题2：形成沙尘暴的条件主要是干旱、大风、较旺盛的上升流，若大气对流层中出现逆温现象，可抑制沙尘暴。读图9，做(1)(2)题：(1)若E处的高度为1000米，气温为10，要抑制沙尘暴的发生，F地的气温至少应降到（ D ）A16B6C4D4(2)图9右侧是F地某日气温变化曲线图，该地最有可能出现沙尘暴的时段是（ C ）A时段B时段C时段D时段(3)若只考虑风力与沙源因素，我国北方地区的沙尘暴以冬春季最多，若再考虑地面状况及空气对流因素，则尤以初春最多，原因主要有（ C ）初春与冬季比较，初春的土质更加松软干燥初春与冬季比较，初春的大风天气显著增多初春与冬季比较，初春出现逆温现象的时数增加初春与冬季比较，初春出现逆温现象的时数缩短ABCD例题3：图2为北半球中纬度某地某日5次观测到的近地面气温垂直分布示意图。当日天气晴朗，日出时间为5时。读图回答34题。(2010山东高考卷)3.由图中信息可分析出( A )A.5时、20时大气较稳定B.12时、15时出现逆温现象C.大气热量直接来自太阳辐射D.气温日较差自下而上增大4.当地该日 ( B )A.日落时间为17时B.与海口相比白昼较长C.正午地物影子年内最长D.正午太阳位于正北方向一、大气的受热过程1、太阳辐射光谱：射线、x射线、紫外线、可见光线、红外线、电波。2、各种波长的太阳辐射占太阳辐射总能量的比例：紫外线区约7%、可见光区约50%（波长0.4-0.76微米）、红外线区约43%。太阳辐射中能量最集中的部分是可见光区。（一）、大气对太阳辐射的削弱作用太阳辐射要经过地球大气层才能到达地面，这样大气削弱了到达地面的太阳辐射。大气对太阳辐射的削弱作用主要有：吸收、反射、散射。1、大气对太阳辐射的吸收有选择性平流层中的臭氧吸收紫外线选择性 对流层中的二氧化碳和水汽等吸收红外线对太阳辐射的可见光部分吸收得很少大气直接吸收的太阳辐射是很少的。大部分可见光能到达地面。2、大气对太阳辐射的反射无选择性云层和较大的尘埃能把太阳辐射反射回宇宙空间。云层越厚，云量越多，反射越强。反射作用无选择性。例：在夏季，多云的白天气温不会太高。3、大气对太阳辐射的散射有选择性空气分子或微小尘埃 太阳辐射以这些质点为中心，向四面八方散射。例：通信号灯用红、黄、绿三种颜色（红、黄、绿三种颜色光波长较长，不易散射）。例：日出前的黎明、日落后的黄昏天空依然是明亮的(散射作用)。例：晴朗的天空呈蔚蓝色是因为可见光中波长较短的蓝光最易被空气分子散射(因为可见光中波长较短的蓝光最易被空气分子散射)。例：白天坐在教室里能看到黑板上的字，而在月球上则见不到（散射作用）。例：人造烟幕能起到防御霜冻的作用（增强大气逆辐射）。、大气对太阳辐射的削弱作用与太阳高度大小有关：太阳高度越大太阳辐射经过大气的距离越短，被大气削弱得越少，到达地面的太阳辐射越多。太阳高度越小太阳辐射经过大气的距离越长，被大气削弱得越多，到达地面的太阳辐射就越少。 这是太阳辐射由低纬向高纬递减的原因之一。（二）、大气的温室效应大气对太阳短波辐射几乎是透明体，而对地面长波辐射是隔热层，大气把地面辐射放出的热量绝大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面。大气的这种作用称为大气的温室效应，又称为大气的保温作用。“太阳暖大地，大地暖大气，大气还大地”例题1：“十雾九晴”是为什么？答：晴天大气逆辐射弱，地面气温低，水汽易凝结成雾。例题2：晚秋或寒冬，多云的夜晚为什么不易出现霜冻？答：因为天空多云时，大气逆辐射加强，地面温度不至于过低。【P29活动内容】（1）大气逆辐射的存在，对地面有什么作用？如果“用大气保温作用”概括，你认为合适吗？答：合适。因为大气对地面的长波辐射几乎全部吸收，同时又以大气逆辐射的方式还给地面，对地面起了极为重要的保温作用。地球表面及大气层里保存着的这部分热量，成为地理环境里许多自然现象及其过程的能量源泉。（2）为什么月球表面的昼夜温度变化比地球表面剧烈？答：有大气的地球，白天一部分太阳辐射在穿过大气层时被大气反射、吸收和散射，到达大气上界的太阳辐射不能全部到达地面，使地面温度不致上升太高，夜间大部分地面辐射被近地面大气吸收，然后以辐射和对流的方式层层上传，使地面放出的热量绝大部分保留在大气中，散失到宇宙的热量很少。更重要的是大气在增温的同时，又以大气逆辐射的方式，把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射的热量的损失，使地表夜间的降温减速，正是由于大气对太阳辐射的削弱作用的对地面的保温作用，使地面温度变化比较缓和。 没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月面，使月面温度迅速升高。夜间，月球表面辐射强烈。没有大气对月面的保温作用，温度下降速度很快。所以月面的温度昼夜变化比地球剧烈得多。小结：1地球大气最重要的能量来源是太阳辐射能。2辐射热交换是大气增温的最重要方式3地面是近地面大气主要、直接的热源。4物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之则越长。由于地球表面的温度比太阳低得多，所以地面辐射和大气辐射的波长比太阳辐射长得多。相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。5大气在增温的同时，也向外辐射热量。大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。大气辐射中向下的部分，因为与地面辐射方向相反，称为大气逆辐射。例题1：下图中，昼夜温差最小的是（ D ）陆 地陆 地海 洋海 洋昼昼昼昼夜夜夜夜ABCD补充：一、气温日变化和年变化1、日变化： 、一天中气温最高值出现在午后2时左右或14时 、一天中气温最低值出现在日出前后2、年变化： 太阳辐射最强出现在6月，最弱出现在12月。 陆地上的气温最高值出现在7月，最低值出现在1月。 海洋上的气温最高值出现在8月，最低值出现在2月。二、气温的水平分布1、在南北半球上，无论7月或1月，气温都是从低纬度向两极递减。2、南半球的等温线比北半球平直。3、北半球，1月份大陆上的等温线向南（低纬）凸出，海洋上则向北（高纬）凸出，7月份正好相反。符合“高高低低”规律：同一纬度，温度高，等温线向高纬凸，温度低，等温线向低纬凸。4、7月份，世界上最热的地方是20N-30N大陆的沙漠地区，撒哈拉是全球的炎热中心。1月份，西伯利亚形成北半球的寒冷中心。世界极端气温出现在冰雪覆盖的南极洲大陆上。例题1:下图能正确反映南半球七月份等温线分布特点的是：（ ）例题2：自某城市市中心向南、向北分别设若干站点，监测城市气温的时空分布。监测时间为8日（多云）9时到9日（晴）18时。监测结果如图2所示。据此完成68题。(2010全国文综卷)图26 图示的最大温差可能是( C ) A4 B.12 C. 16 D. 187监测时段被监测区域气温( B ) A最高值多云天高于晴天 B.白天变化晴天比多云天强烈 C从正午到午夜逐渐降低 D.白天变化比夜间变化平缓8下列时间中热岛效应最强的是( B ) A.8日15时左右 B.8日22时左右 C.9日15时左右 D.9日18时左右二、热力环流大气运动实现水热输送，引起各种天气变化。大气运动的能量来源是太阳辐射。由于各纬度获得的太阳辐射能多少不均匀，造成高低纬度间温度的差异，引起大气运动的根本原因。1、概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。是大气运动的一种最简单的形式。2、形成过程：等压面（线）受热 受热 冷却高 低 高A BC D 低 高 低垂直气流近地面气压高空气压水平气流受热（A）上升低压高压高压 低压冷却（B、C）下沉高压低压同一水平面上气压高低是空气水平运动的直接原因注意：通常所说的高气压和低气压是指同一水平高度上的气压高低状况。3、气压、气温、高度三者之间的关系。一般情况 同一高度 气温高、气压低气温低、气压高不同高度 越往高、气压越低 近地面气压的高低与高空相反补充：垂直方向等压线（面）的判读垂直方向等压线（面）的判读：1、气压值在垂直方向上高度越高，气压值越低。(近地面的气压数值永远大于高空)（EDA）2、近地面的气压与高空气压高低值正好相反。3、不论是高空或低空，等压面凸的地方为高压区， 等压面凹的地方为低压区。（ABC）即符合高高低低规律：高压区，等压线向高处弯曲，低压区，等压线向低处弯曲。小结：太阳辐射冷热不均空气垂直运动空气水平运动同一水平面气压差异根本原因直接原因热力环流大气运动最简单形式例题：读下面四幅“气压分布图”，回答34题。3、如果四图都位于北半球，a、b、c、d四地风向都正确的是（ B ）A.西北风 东北风 东南风 南风B.东北风 西北风 西南风 西南风C.东南风 西南风 东北风 西北风D.西南风 东南风 西北风 东北风4、四幅气压分布图中，风力最大的点是（ A ）A.a B.b C.c D.d4、热力环流的典型例子：（1）城市与郊区之间的热力环流 城市风A城市工业、居民、交通等释放大量的人为热，使城市温度高于郊区 B市风在大的环流微弱时，表现得明显。C市规划时,为减轻大气污染：解决方法：A、将污染严重的工业企业布局在下沉距离之外，避免这些工厂排出的污染物从近地面流向城区。B、应将卫星城建在城市热岛环流之外，以避免相互污染。C、城市绿地应建在市区与郊区之间，这样会使经绿地净化的空气流向市区，并且使市区的气温降低，湿度增大，改善局部小气候。热力环流还可存在于海陆之间（海陆风）、陆上水面与周围地区、绿地与裸地之间、盆地、坡地（山谷风）等地区。 （2） 海陆风：白天风由海洋吹向大陆（海风），晚上风由大陆吹向海洋（陆风）。1.成因：海陆热力性质不同，海洋热容量大，陆地热容小，因此海洋升温降温较慢，陆地升温降温则较快。2.白天：陆地受热升温较快，海洋受热升温较慢，从而产生了冷热差异，近地面风由海洋吹向陆地。3.夜晚：陆地降温较快，海洋降温较慢，从而产生了冷热差异，近地面风由陆地吹向海洋。（3）山谷风：白天因山坡上的空气增温强烈，于是暖空气沿坡上升，形成谷风(如下图a)。（白天风从谷底吹向山顶（谷风） 夜间因山坡空气迅速冷却，密度 增大，因而沿坡下滑，流入谷地，形成山风(如下图b)。（晚上风从山顶吹向谷底（山风）谷风山风例题1：下列各图所示的热力环流中画法正确的是（ B ）海风乙图2725151060121824时甲例题2：在图27中，甲图表示的是某滨海地区陆地和海洋表面气温日变化的曲线图，乙图表示的是该地区海陆之间气流的变化图，回答2425题。24有关甲图描述正确的是:（ B ）A曲线表示的是海洋气温曲线 B曲线表示的是海洋气温曲线C曲线所示日温差大的主要原因是昼夜长短所致D曲线所示日温差小的主要原因是纬度所致25由图甲推断，图乙中海风出现时间约为（ B ）A18时次日7时 B8时当时16时C16时次日8时 D6时次日18时 （hPa） 气压梯度力1000 风向10021004 地转偏向力1006100810041008(hPa)100010061002F1F2f风向 三、大气的水平运动风 F1 水平气压梯度力 F2 地转偏向力f 摩擦力(F1、F2共同作用下形成的风) （北半球） （近地面大气中的风向） （图四） （图五）（一）、基本概念1、气压梯度：同一水平面上，单位距离间的气压差叫气压梯度。2、水平气压梯度力：同一水平面上存在的气压梯度，产生了促使大气由高压区流向低压区的力，这个力就是水平气压梯度力。它是风形成的原动力。也是形成风的直接原因。方向：垂直于等压线，由高压指向低压；大小：与气压梯度成正比；3、地转偏向力： 地球上直线运动的物体，将会受到地转偏向力的作用。背风而立，北半球右偏、南半球左偏； 地转偏向力只改变风的方向，不能改变风的速度。它永远与风向垂直。4、摩擦力： 近地面风的流动将会受到摩擦力的作用。 摩擦力的方向与风的方向相反，可以减小风速，同时影响风向。（二）、对比三力：作有力产生原因特点对风的影响作用方向大小风速风向水平气压梯度力高低压之间存在气压梯度垂直于等压线并由高压指向低压 与气压梯度成正比,水平面单位距离气压梯度越大,水平气压梯度力越大 影响影响形成风的直接原因地转偏向力由于地球自转产生的一种促使沿地表作水平运动的物体偏离其运动方向的力垂直于运动方向,北半球向右南半球向左与运动速度成正比,赤道地区为零,向两极逐渐增大不影响影响只改变风向,北半球右偏,南半球左偏,不改变风速的大小摩擦力地面与空气之间,以及运动状况不同的空气层之间产生的阻力与风向相反与摩擦系数成正比,与下垫面状况有关,与风速的大小有关影响（降低）影响减小风速,改变风向,对近地面大气的运动影响显著方向对风的影响水平气压梯度力高压指向低压，与等压线垂直。它不因风向而变化风形成的直接原因影响风向、风速地转偏向力与风向垂直北半球右 南半球左只改变风向，不改变风速摩擦力与风向相反可减风速，影响风向（三）、风的形成1、单一水平气压梯度力影响下： 由高压指向低压，并与等压线垂直。2、高空大气中的风向： 高空大气中的风向，是水平气压梯度力和地转偏向力共同作用的结果，风向与等压线平行。3、近地面大气中的风向： 近地面大气中的风向，是水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力共同作用下的结果，风向与等压线之间成一夹角。三力共同作用下的风向如图：北半球背风而立，低压在左前方，高压在右后方。摩擦力越大风向与等压线夹角越大， 摩擦力越小风向与等压线夹角越小，摩擦力为零风向与等压线平行。水平气压梯度力水平气压梯度力地 转 偏 向 力 摩 擦 力垂直等压线 高压指向低压 平 行 于 等 压 线 斜 穿 等 压 线总结: 风压定理：北半球，背风而立，左前低压，右后高压。例题1：图1示意某一等高面。M、N为等压线，其气压值分别为PM、PN，M、N之间的气压梯度相同。是只考虑水平受力，不计空气垂直运动时，O点空气运动的可能方向。回答68题。(07海南地理卷) 6、若此图表示北半球，PMPN，则O点风向为（ A ） A.或 B.或 C.或 D.或 7、若此图表示高空等高面，PMPN，则O点风向为（ C ） A.或 B.或 C.或 D.或 8、近地面，空气作水平运动时，所受摩擦力与地转偏向力的全力方向（ D ） A. 与空气运动方向成180角 B. 与空气运动方向成90角 C. 与气压梯度力方向成90角 D.与气压梯度力方向成180角