对流层的大气受热过程-李希文

1、主讲人主讲人: : 李希文李希文思考：思考： 1.1.随高度的上升，对流随高度的上升，对流层和平流层的气温分别是怎层和平流层的气温分别是怎样变化的？样变化的？ 2.2.为什么平流层适合于为什么平流层适合于飞机飞行？飞机飞行？ 3.3.为什么说，对流层与为什么说，对流层与人类的关系最为密切？人类的关系最为密切？一、大气的垂直分层一、大气的垂直分层因为人类生活在对流层底，雨、因为人类生活在对流层底，雨、雪、冰、雹、霜、露、雾等对流雪、冰、雹、霜、露、雾等对流层内的天气现象都对人类的活动层内的天气现象都对人类的活动有很大影响，对流层空气的清洁有很大影响，对流层空气的清洁程度也直接影响到人的健康，所程

2、度也直接影响到人的健康，所以对流层与人类关系最为密切。以对流层与人类关系最为密切。对流层也称为天气层对流层也称为天气层 对流层对流层 气温随高度的增加而递减气温随高度的增加而递减上冷下热，有利于空气的对流；上冷下热，有利于空气的对流；对流层的高度对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层高度可达流层高度可达1718千米；高纬度地面受热少，千米；高纬度地面受热少，对流运动弱，对流层高度仅对流运动弱，对流层高度仅89千米。千米。 w对流运动显著对流运动显著对流层对流层海拔上升海拔上升10001000米，气温下降幅度为米，气温下降幅度为6 6

3、C C逆温现象：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，海拔每上升高，气温越低。一般情况下，海拔每上升10001000米，气米，气温下降温下降6 6C C。有时候出现下列情况：。有时候出现下列情况：海拔上升，气海拔上升，气温升高；温升高；海拔上升海拔上升10001000米，气温下降幅度小于米，气温下降幅度小于6 6C C。这就是逆温现象。逆温现象往往出现在近地面气温较这就是逆温现象。逆温现象往往出现在近地面气温较低的时候，如冬季的早晨。逆温现象使空气对流运动低的时候，如冬季的早晨。逆温现象使空气对流运动减弱

4、，大气中的污染物不易扩散，大气环境较差减弱，大气中的污染物不易扩散，大气环境较差。A A 发生时稳定性特别强发生时稳定性特别强( (不利于垂直运动不利于垂直运动),),易出现大气污染易出现大气污染B B 最有利于逆温发生的条件是平静而晴朗的夜晚最有利于逆温发生的条件是平静而晴朗的夜晚C C 日出前后的逆温层最厚日出前后的逆温层最厚, ,日出后地面温度升高日出后地面温度升高, ,逆温层慢慢逆温层慢慢消失消失逆温现象特征逆温现象特征平流层平流层特点：特点： 气温随高度增高。气温随高度增高。w平流运动为主平流运动为主上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以平上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以平 流运动

5、为主，利于飞行流运动为主，利于飞行该层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线而增温。该层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线而增温。臭氧层臭氧层平流层高层大气高层大气 电离层反射无线电短波电离层反射无线电短波w极光极光20003000千米的高空为地球大气的上界。千米的高空为地球大气的上界。80500千米的高空，有若干电离层。千米的高空，有若干电离层。特点：特点：w气压很低，密度很小。气压很低，密度很小。电电离离层层高层大气后天后天描绘的是描绘的是以美国为代表的地以美国为代表的地球一天之内突然急球一天之内突然急剧降温，进入冰川剧降温，进入冰川期的科幻故事。故期的科幻故事。故事中，气候学家杰事中，气候学家杰克克霍尔

6、霍尔( (丹尼丹尼斯斯奎德饰演奎德饰演) )在观在观察史前气候研究后察史前气候研究后指出，温室效应带指出，温室效应带来的全球暖化将会来的全球暖化将会引发地球空前灾难。引发地球空前灾难。 大气层消失是冯小宁在大气层消失是冯小宁在1990年执导的一部科幻年执导的一部科幻电影，剧情讲述的是人类电影，剧情讲述的是人类进入了进入了1990年，距年，距1999年那个世界大灾难的预言年那个世界大灾难的预言越来越近。一起列车劫持越来越近。一起列车劫持案，造成三节黄色罐车的案，造成三节黄色罐车的剧毒品泄漏，烧穿了某地剧毒品泄漏，烧穿了某地区上空的大气臭氧层，使区上空的大气臭氧层，使全球的生命危在旦夕。大全球的生

7、命危在旦夕。大气卫星临测站发现此情况，气卫星临测站发现此情况，紧急组织专家调查污染源，紧急组织专家调查污染源，提出控制措施，并严格封提出控制措施，并严格封锁消息。某住宅楼的一个锁消息。某住宅楼的一个男孩忽然发现自己能听懂男孩忽然发现自己能听懂动物语言，他的大白猫告动物语言，他的大白猫告诉他这个可怕的消息，但诉他这个可怕的消息，但当男孩告诉人们时，却没当男孩告诉人们时，却没人相信。人相信。二、大气对太阳辐射的削弱作用二、大气对太阳辐射的削弱作用削弱作用：削弱作用：大气对太阳辐射的削弱作用，主大气对太阳辐射的削弱作用，主要表现为选择性吸收、散射和反射要表现为选择性吸收、散射和反射 紫紫 蓝蓝 青青

8、 绿绿 黄黄 橙橙 红红太阳辐射大气对太阳辐射的吸收作用大气对太阳辐射的吸收作用地地 面面高层大气高层大气平流层平流层对流层对流层臭氧大量吸收紫外光臭氧大量吸收紫外光二氧化碳、水汽吸收二氧化碳、水汽吸收红外光红外光（选择特性）（选择特性）思考：思考：1 1、从臭氧、从臭氧、二氧化碳和水汽的二氧化碳和水汽的吸收作用，可知大吸收作用，可知大气吸收具有什么特气吸收具有什么特性？性？2 2、为什么大气直、为什么大气直接吸收的太阳辐射接吸收的太阳辐射能量是很少的？能量是很少的？（大气对太阳辐（大气对太阳辐射中能量最强的射中能量最强的可见光吸收得很可见光吸收得很少，大部分少，大部分 可见可见光能够透过大气

9、光能够透过大气到地面）到地面）上层大气吸收紫外光上层大气吸收紫外光大气对太阳辐射的反射作用：大气对太阳辐射的反射作用：参与参与 的大气成分：的大气成分：特点：特点：大气对太阳辐射的散射作用：大气对太阳辐射的散射作用：参与的大气成分：参与的大气成分：云层、尘埃云层、尘埃无选择性无选择性空气分子和微小尘埃空气分子和微小尘埃特点：特点：具有部分选择性具有部分选择性活动探究：活动探究：大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？各有什么大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？各有什么特点？特点？作用作用形式形式参与作用的参与作用的大气成分大气成分波长范围波长范围作用特点作用特点吸收吸收 反射反射散

10、射散射臭氧（平流层）臭氧（平流层）水汽、二氧化水汽、二氧化碳（对流层）碳（对流层）较短紫外线较短紫外线较长红外线较长红外线有选择性，大有选择性，大部分可见光可部分可见光可穿透穿透云层、尘埃云层、尘埃各种波长同各种波长同样被反射样被反射无选择性，反无选择性，反射光呈白色射光呈白色空气分子空气分子微小尘埃微小尘埃蓝色光最蓝色光最易被散射易被散射向四面八方向四面八方散射散射 ，有选，有选择性择性削弱作用削弱作用读大气垂直分层示意图，回答读大气垂直分层示意图，回答57题。题。5图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 （ ）A B C D6对短波通信具有重要意义的电

11、离层位于（对短波通信具有重要意义的电离层位于（ ）A层顶部层顶部 B层底部层底部 C层中部层中部 D层层72003年年10月我国发射的月我国发射的“神州神州5号号”飞船运行轨道所在的大飞船运行轨道所在的大气层（气层（ ）A气温在气温在50到到20之间之间 B气温随高度增加平稳下降气温随高度增加平稳下降C最低气温约为最低气温约为80 D最高气温约为最高气温约为40BDC下图表示某一高度的大气，根据下图表示某一高度的大气，根据所学知识回答下列问题。所学知识回答下列问题。（1）若该层是人类生存环境的天然屏障，则该层是）若该层是人类生存环境的天然屏障，则该层是_层，原因是层，原因是_。该层因该层因_而

12、有利于高空飞行。而有利于高空飞行。（2）若该层的热量直接来自地面，则该层是）若该层的热量直接来自地面，则该层是_层。层。其空气运动以其空气运动以_为主，原因是为主，原因是_。该层的天气特征是。该层的天气特征是_。（3）若该层对无线电通信有重要作用，则该层是）若该层对无线电通信有重要作用，则该层是_层，原因是层，原因是_，导致这种现象产生的原因是导致这种现象产生的原因是_。（4）若人类活动导致其成分增加或减少，则该层可能是）若人类活动导致其成分增加或减少，则该层可能是_和和_。知识应用知识应用:平流平流 此层臭氧含量最多，臭氧大量吸收太此层臭氧含量最多，臭氧大量吸收太阳紫外线，保护地球生物免受伤

13、害阳紫外线，保护地球生物免受伤害 天气晴朗，能见度好，大气平稳天气晴朗，能见度好，大气平稳 对流对流 对流对流 上冷下热上冷下热 复杂多变复杂多变 电离电离 大气处于高度电离状态大气处于高度电离状态 太阳紫外线和宇宙射线的作用太阳紫外线和宇宙射线的作用 对流层对流层 平流层平流层 三、地面辐射和大气辐射三、地面辐射和大气辐射l阅读教材阅读教材P44-45P44-45，思考下列问题，思考下列问题：u什么是地面辐射？什么是地面辐射？u什么是大气辐射？什么是大气辐射？u什么是大气逆辐射？什么是大气逆辐射？u他们各自对大气的受热起到他们各自对大气的受热起到了什么作用？了什么作用？大气上界大气上界地地

14、面面太太阳阳辐辐射射太太阳阳辐辐射射大气吸收大气吸收 、 反射、反射、散射等削弱散射等削弱作用作用地面增温地面增温地地面面长长波波辐辐射射大气大气吸收吸收射向宇宙空射向宇宙空 间间射向宇宙空射向宇宙空 间间大大气气辐辐射射射向地面射向地面大气的受热过程及大气的受热过程及大气对地面的保温作用大气对地面的保温作用“太阳暖大地太阳暖大地”“大地暖大气大地暖大气”“大气还大地大气还大地”大大气气增增温温3 3 大气保温作用：大气保温作用：大气大量吸收地面的长波辐射而增温大气大量吸收地面的长波辐射而增温大气大气逆逆辐射补偿了部分地面损失的热量辐射补偿了部分地面损失的热量1.1.阴天的白天气温比较低的原因

15、？阴天的白天气温比较低的原因？ 大气对太阳辐射的削弱作用引起的，厚厚的大气对太阳辐射的削弱作用引起的，厚厚的云层阻挡了到达地面的太阳辐射，所以气温低。云层阻挡了到达地面的太阳辐射，所以气温低。2.2.晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？ 大气的散射作用引起的，波长较短的蓝色、大气的散射作用引起的，波长较短的蓝色、紫色光最易被小的空气分子散射。紫色光最易被小的空气分子散射。3.3.日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？明亮的？ 散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看

16、不见太阳，但天八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天空仍很明亮。空仍很明亮。4.4.霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？温低）？ 晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失，气温随之降低。失，气温随之降低。5.5.沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？ 沙漠地区晴天多，白天大气对太阳辐射的削弱沙漠地区晴天多，白天大气对太阳辐射的削弱作用小，气温高；夜晚大气对地面的保温作用弱作用小，气温高；夜晚大气对地面的保温作用弱（特别是大气逆辐射弱），气温低。（特别是大气逆辐射弱

17、），气温低。吸收吸收反射反射太阳辐射太阳辐射大气削弱大气削弱太阳辐射太阳辐射太阳辐射太阳辐射地面地面（三）影响地面辐射的因素（三）影响地面辐射的因素 探究：探究：a地区，在地区，在A或或B两种照射下，哪种情况下得到的两种照射下，哪种情况下得到的太阳辐射比较多？太阳辐射比较多？纬度低纬度低年平均正午太阳高度年平均正午太阳高度 .经过大气的路径经过大气的路径 .光热愈光热愈 .地面得到多地面得到多大大短短集中集中问题探究：读图比较不同性质地面的反射率，描述其规律？问题探究：读图比较不同性质地面的反射率，描述其规律？太阳辐射太阳辐射下垫面（陆地和海洋表下垫面（陆地和海洋表面）面）其它因素，如气象因其

18、它因素，如气象因素素纬度纬度（三）影响地面辐射的因素（三）影响地面辐射的因素大气的热力作用大气的热力作用大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用大气的保温效应大气的保温效应太阳辐射太阳辐射大气大气吸收作用吸收作用反射作用反射作用散射作用散射作用削弱作用削弱作用地面地面大气逆辐射大气逆辐射地面辐射地面辐射宇宙空间宇宙空间保温效应保温效应直接直接热源热源直接直接热源热源小结小结：温室效应温室效应又称又称“花房效应花房效应”，是大，是大气保温效应的俗称。大气气保温效应的俗称。大气能使太阳短波辐射到达地能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外放出的长面，但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收，波

19、热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故于栽培农作物的温室，故名温室效应。自工业革命名温室效应。自工业革命以来，人类向大气中排入以来，人类向大气中排入的二氧化碳等吸热性强的的二氧化碳等吸热性强的温室气体逐年增加，大气温室气体逐年增加，大气的温室效应也随之增强，的温室效应也随之增强，已引起全球气候变暖等一已引起全球气候变暖等一系列严重问题，引起了全系列严重问题，引起了全世界各国的关注。世界各国的关注。探究：探究： 1、温室内气温高于温室外的原因是什么？臭氧层臭氧层是大气平流是大气平流层中臭氧浓度最大处，层

20、中臭氧浓度最大处，是地球的一个保护层，是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部太阳紫外线辐射大部被其吸收。臭氧层空被其吸收。臭氧层空洞是大气平流层中臭洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空氧浓度大量减少的空域。域。本世纪本世纪7070年代，年代，当时英国的科学家通当时英国的科学家通过观测首先发现，在过观测首先发现，在地球南极上空的大气地球南极上空的大气层中，臭氧的含量开层中，臭氧的含量开始逐渐减少，尤其在始逐渐减少，尤其在每年的每年的9-109-10月月( (这时相这时相当于南半球的春季当于南半球的春季) )减减少更为明显。少更为明显。 臭氧层为什么会出现臭氧层为什么会出现“空洞空洞”？许多科学家

21、认为，是使用氟利昂作制冷剂及在其许多科学家认为，是使用氟利昂作制冷剂及在其他方面使用的结果。氟利昂由碳、氯、氟组成，他方面使用的结果。氟利昂由碳、氯、氟组成，其中的氯离子释放出来进入大气后，能反复破坏其中的氯离子释放出来进入大气后，能反复破坏臭氧分子，自己仍保持原状，因此尽管其量甚微，臭氧分子，自己仍保持原状，因此尽管其量甚微，也能使臭氧分子减少到形成也能使臭氧分子减少到形成“空洞空洞”。我国科学。我国科学家新近提出，仅仅是氟利昂的作用还不够，太阳家新近提出，仅仅是氟利昂的作用还不够，太阳风射来的粒子流在地磁场的作用下向地磁两极集风射来的粒子流在地磁场的作用下向地磁两极集中，并破坏了那里的臭氧分子，这才是主要原因。中，并破坏了那里的臭氧分子，这才是主要原因。（杨学祥，（杨学祥，1999）而无论如何，人为地将氯离子）而无论如何，人为地将氯离子送进大气，终是一种有害行为。送进大气，终是一种有害行为。 未来月球基地设想未来月球基地设想1、下列图示的四种情况，昼夜温差最小的是下列图示的四种情况，昼夜温差最小