第二章地球上的大气第一讲大气的组成和大气的受热过程

第二章地球上的大气第一讲大气的组成和大气受热过程【考情分析】考点大气的组成和大气受热过程课程标准1.运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。2.运用示意图等，说明大气受热过程，并解释相关现象。素养解读区域认知：通过大气的垂直分层示意图，描述不同纬度对流层的高度范围，并解释不同纬度对流层厚度不一的原因。综合思维：结合实例，综合分析大气受热过程及对地理环境的影响。地理实践力：学会解释大气的主要成分与生产和生活的联系，运用大气保温作用的原理解释有关地理现象。人地协调观：能够从人地关系的角度，理解大气环境与人类活动的相互影响。考情分布2022上海卷、2021浙江卷：大气的组成与垂直分层；2023全国乙卷、2023北京卷、2023浙江1月、2022湖南卷、2022浙江1月、2021福建卷、2021浙江1月、2020浙江7月：大气的受热过程；考题趋势总体看，大气运动中的各知识点，考察频率较高，其中热力环流、气候的影响因素以及天气系统是近几年的考查热点，2024年高考大气的运动依然是高频考点。【考点点拨】一、大气的组成与垂直分层1.大气成分的时空变化成分变化特点二氧化碳大致夏季较少，冬季较多；乡村较少，城市较多，重工业发达的城市更多杂质一般来说，近地面大气中的杂质陆地多于海洋，城市多于乡村，冬春季节多于夏秋季节水汽因海陆位置、纬度、地势高低不同而有差异，大致低纬度地区多于高纬度地区，海洋多于陆地2.大气垂直分层及特征分层高度范围主要特点特点成因与人类的关系对流层低纬：17～18千米中纬：10～12千米高纬：8～9千米气温随高度的升高而降低(每升高1千米气温大约下降6℃)地面是低层大气主要的、直接的热源人类生活在对流层的底部，与人类关系最密切空气对流运动显著该层上部冷、下部热天气现象复杂多变集中了大气圈质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质；对流运动易成云致雨平流层自对流层顶部至50～55千米高空气温随高度升高而升高该层中的臭氧吸收大量太阳紫外线平流运动有利于高空飞行；臭氧层有保护地球生命的作用以平流运动为主该层大气上部热、下部冷，大气稳定无云雨现象，能见度好水汽、杂质少，气流平稳高层大气从平流层顶部到2000～3000千米的高空气温随高度升高先降低后增加；空气密度很小温度随高度增加而增加是由于氧原子强烈吸收波长小于微米紫外线缘故。距地面远，受到的引力小，密度小80～500千米的高空，有若干电离层，电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用3.逆温现象及其影响(1)逆温的类型及成因类型示意图成因辐射逆温地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快平流逆温暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用锋面逆温冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部地形逆温由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，从而出现温度的倒置现象(2)辐射逆温现象的形成及消失过程①图a为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气也随之降温。离地面越近，降温越多；离地面越远，降温越少，因而形成了自地面开始的逆温(图b)。②随着地面辐射冷却的加剧，逆温层逐渐向上扩展，黎明时达到最强(图c)。③日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温层便自下而上逐渐消失(图d)，最终恢复正常(图e)。(3)逆温的影响有利①逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生；②逆温出现在高空，有利于飞机的飞行；③逆温可作为一种气候资源加以利用。例如，在我国新疆伊犁河谷，逆温出现在10月至次年3月，长达半年之久，有效地提高了冬季谷地的温度，越冬果树可以免受冻害等不利①逆温时大气结构比较稳定，不利于污染物扩散，容易加重大气污染；②对天气的影响：容易产生大雾等不利天气；③对交通的影响：能见度降低，地面湿滑二、大气受热过程1.图解大气的受热过程2．大气削弱作用原理应用：分析某地区太阳能的多寡(1)高海拔地区(如青藏高原地区)eq\x(地势高)→eq\x(空气稀薄)→eq\x(\a\al(大气的削,弱作用弱))→eq\x(\a\al(太阳能,丰富))(2)内陆地区(如我国西北地区)eq\x(\a\al(气候较,为干旱))→eq\x(\a\al(晴天多、阴,雨天气少))→eq\x(\a\al(大气的削,弱作用弱))→eq\x(\a\al(太阳能,丰富))(3)湿润内陆盆地(如四川盆地)3．大气保温作用的应用(1)解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响eq\x(\a\al(温室气,体排放,增多))→eq\x(\a\al(大气吸收,地面辐射,增多))→eq\x(\a\al(大气逆辐射,增强，保温,作用增强))→eq\x(\a\al(气温升高，,全球气候,变暖))(2)分析农业实践中的一些现象①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。②深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。④干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石，不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。4．与青藏高原有关的大气热力作用(1)青藏高原太阳辐射强①纬度较低，太阳高度大，太阳辐射强度大；②地势高，空气稀薄，大气削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多；③晴天多，日照时间长。(2)青藏高原气温日较差大地势高，空气稀薄；白天大气削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多，增温快；夜晚大气逆辐射弱，地面损失的热量多。(3)青藏高原气温年较差小①地势高，空气稀薄，大气保温作用差，因此夏季气温低；②纬度低，冬季太阳高度大，日照时间较长，因此冬季气温较高。(4)青藏高原比同纬度的长江中下游平原气温低地面辐射是近地面大气的直接热源，而青藏高原地势高，空气稀薄，大气对地面长波辐射的吸收能力有限，不利于热量的积累，且大气逆辐射弱，地面损失的热量多，所以年均温较低。5.利用大气受热过程原理分析昼夜温差分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理，主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几个角度分析。(1)地势高低：地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。(2)天气状况：晴朗的天气条件下，白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。(3)下垫面性质：下垫面的比热容大→地面增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地。6．大气受热过程的影响因素(1)大气成分：主要是大气中二氧化碳、水汽等对地面辐射的吸收和对大气逆辐射作用的影响。(2)天气状况：主要是大气中云层、尘埃对太阳辐射与地面辐射的影响。(3)地面状况：地面是大气的直接热源，地面状况的差异影响大气受热过程，进而影响气温状况。水面、裸地、植被、冰雪等差异不仅直接影响下垫面对太阳辐射的反射率，而且影响地面辐射释放的持续度。地形起伏、地势高低通过影响大气层的厚度来影响大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。【真题感悟】（2023·全国·高考）位于日本海附近的珲春与内陆的辽源各日最高气温时刻（北京时间）的月均值不同（如表）。规定各日最高气温时刻与月均值相差超过1小时为偏离。据此完成下面13小题。气象台站经度纬度1月各日最高气温时刻均值1月偏离天数/天7月各日最高气温时刻均值7月偏离天数/天珲春130.35°E42.86°N约14时00分约14时40分辽源125.15°E42.90°N约13时20分约13时50分1．珲春7月各日最高气温时刻均值滞后当地正午约（

）A．1小时40分钟 B．2小时00分钟 C．2小时40分钟 D．3小时20分钟2．珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源，原因是珲春（

）A．降水多 B．受海洋影响强 C．风力强 D．受山地影响强3．辽源冬季偏离天数少，说明辽源冬季多（

）A．雨雪天气 B．温带气旋 C．晴朗天气 D．冷锋过境【答案】1．D2．B3．C【解析】1．根据珲春的经度可知，当地时间比北京时间早约40分钟，当地正午时，北京时间约为11时20分。7月该地各日最高气温时刻均值约为14时40分，滞后当地正午约3小时20分钟，故D正确，排除ABC；故选D。2．本题考查海陆位置及热力性质对气温的影响，与珲春相比，辽源更靠近内陆，海陆位置不同，受海洋影响的程度不同；水体比热容大，升温较慢，珲春受海洋影响较强，最高气温出现的时间晚于辽源，B正确，D错误；最高气温时刻月均值滞后与该地降水、风力关系不大，排除AC选项。故选B。3．本题考查影响气温的因素，辽源冬季各日最高气温时刻与月均值偏离较少，说明此时段大气较稳定，多晴天，故C正确；受雨雪天气、温带气旋、冷锋过境影响下，天气变化较大，气温不稳定，偏离的天数较多，排除A、B、D选项。故选C。【点睛】影响气温的因素有很多，如太阳辐射、下垫面性质、地形、天气等。晴天时，太阳辐射最强在正午12点，地面温度最高在中午后13点，气温最高值在午后14时左右，阴雨天气时，偏离会较大。（2022·浙江·高考）大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。下图为我国某城市大气散射辐射日变化图。完成下面45小题。4．有关该城市大气散射辐射强弱的叙述，正确的是（

）①夏季大于冬季②郊区大于城区③冬季大于夏季④城区大于郊区A．①② B．①④ C．②③ D．③④5．下列现象与大气散射作用密切相关的是（

）①晴天天空多呈蔚蓝色②朝霞和晚霞往往呈红色③深秋晴天夜里多霜冻④雪后天晴阳光特别耀眼A．①② B．①④ C．②③ D．③④【答案】4．B5．A【分析】4．据材料可知，大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。又据图可知，北京时间1214时，正午太阳高度角大，大气散射辐射强，说明大气散射辐射与正午太阳高度正相关，故大气散射辐射夏季大于冬季，①正确，③错误；又据图可知，阴天云层厚，大气透明度低，大气散射辐射强，说明大气散射辐射与大气透明度反相关，城区比郊区污染较严重，大气透明度低，大气散射辐射城区大于郊区，故②错误，④正确。综合起来①④正确，故A、C、D错误，B正确；故选B。5．在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝色光最容易被散射，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色，①正确；日出和日落的时候，太阳光要穿过较厚的大气层才能到达地面，波长较短的蓝光、青光、紫光大部分已被上层大气散射掉了，到达近地面大气时主要只有波长较长的红光、橙光、黄光了，故朝霞和晚霞往往呈红色，②正确；秋冬季节出现霜冻，与晴朗的夜晚云量少、大气逆辐射弱有关，与大气散射无关，③错误；雪后天晴阳光特别耀眼是因为云层少，大气透明度高，大气对太阳辐射的反射、散射、吸收作用少，不只是散射作用，④错误。综合起来，①②正确，B、C、D错误，A正确；故选A。（2021·浙江·高考）秀珍菇生产需避光遮阳。浙江某地在秀珍菇生产大棚上搭建光伏发电系统，实现了棚内种菇、棚顶发电.形成了“农业+新能源"生态高效生产方式。完成下面67小题。6．该生产方式会使棚内（

）A．太阳辐射减弱 B．地面辐射增加C．大气吸收增加 D．地面反射增加7．与原秀珍菇生产方式相比，该生产方式的优势有（

）①增加经济效益②增加土壤肥力③减少土壤污染④提高土地利用率A．①③ B．②④ C．①④ D．②③【答案】6．A7．C【分析】6．本题考查大气受热过程。大棚顶部搭建光伏发电系统（有光伏板），会使到达棚内的太阳辐射进一步减弱，从而使棚内的地面辐射、大气吸收、地面反射等也随之减弱。A正确，BCD错误，故选A。7．本题考查区域农业可持续发展。与原秀珍菇生产方式相比，该生产方式在几乎同样的土地面积上既种植了秀珍菇，还实现了光伏发电，增加了经济效益，提高了土地利用率，①④正确。对土壤肥力和污染没有影响，②③错误。故选C。8．（2022·上海·高考）2022年4月16日9时，神舟返回舱在一次经过平流层和对流层的时候温度的变化，描述正确的是（

）A．持续升高 B．先降低后升高 C．持续降低 D．先升高后降低【答案】B【详解】由所学知识可知，对流层内气温随海拔升高而降低，平流层内气温随海拔升高而升高。神舟返回舱返回过程中依次经过平流层和对流层，海拔降低，故温度应先降低后升高，B正确，ACD错误，故选B。（2020·浙江·高考）氧化亚氮（N2O）在百年尺度内的增温效应是等量二氧化碳的近300倍。农田是氧化亚氮的第一大排放源。完成下面910小题。9．氧化亚氮具有增温效应，主要是因为（

）A．大气辐射总量增加 B．大气吸收作用增强C．地面辐射总量增加 D．地面反射作用增强10．农田排放的氧化亚氮，主要来源于（

）A．作物生长时的排放 B．大气中氮气的转化C．秸秆燃烧时的产生 D．生产中氮肥的施用【答案】9．B10．D【解析】9．氧化亚氮是最重要的温室气体之一，氧化亚氮能够强烈吸收地面反射的太阳辐射，使大气吸收作用增强，并且重新发射辐射，从而具有增温效应，B正确，A错误。氧化亚氮并不能使地面辐射总量增加；也不能使地面反射作用增强，CD错误。故选B。10．我国是农业大国，由农业产生的氧化亚氮量约占全球总排放量的％％，这其中约72％来自农田排放。而农田生态系统中大部分的氧化亚氮源于土壤的排放，主要是农业生产中氮肥的大量施用造成，D正确。作物生长时的排放、大气中氮气的转化和秸秆燃烧时的产生均不是农田排放的氧化亚氮的主要来源，ABC错误。故选D。11．（2020·浙江·高考）茶树是一种喜温好湿、耐阴性较强、多年生的经济作物。浙江盛夏高温少雨时，有茶农给茶树撑起了黑色的遮阳棚，其目的是（

）A．减少阳光直接照射，根治病虫害 B．遮光，阻止杂草生长C．避免阳光直接照射，减少茶树蒸腾 D．减少空气对流，防止热量散失【答案】C【详解】根据材料可知，“茶树喜温好湿，耐阴性较强”，浙江盛夏高温少雨时，日照强，不利于茶树生长。黑色的遮阳棚，可以遮挡太阳光，避免阳光直接照射，从而减少茶树水分蒸腾，C正确。不可能根治病虫害，A错误。可以遮光，但不能阻止杂草生长，B错误。黑色的遮阳棚不能减少空气对流，防止热量散失，D错误。故选C。12．（2023·北京·高考）读图，回答下列问题。(1)分析南极半岛地表污染物少的原因。含碳物质不完全燃烧叶产生黑碳。在科考站附近采样点积雪中，黑碳含量较其他区域偏高。(2)说出采样点积雪中黑碳的可能来源。并说明黑碳对当地积雪的影响。【答案】(1)南极半岛人类活动少，排放的污染物少；南极半岛位于极地东风带控制区，风力强劲，不利于污染物沉降。(2)化石燃料和生物质燃烧产生的黑碳进入大气层，受大气环流影响带至南极半岛上空，水汽凝结过程中混入黑碳物质，通过降雪带至采样点；游客和科学工作等人类活动排放的废弃物中含有碳元素。影响：黑碳会降低地表对太阳辐射的反射率，使地表温度升高，从而加速积雪融化。【分析】本题以南极半岛为材料，设置2道小题，涉及南极半岛地表污染物少的原因、积雪中黑碳的可能来源、黑碳对当地积雪的影响等相关知识点，考查学生获取和解读地理信息、调动和运用地理知识的能力，体现区域认知、综合思维的学科素养。【详解】（1）南极半岛纬度高，气候寒冷，人类活动少，排放的污染物少；南极半岛位于极地东风带控制区，风力强劲，大气中的污染物容易扩散吹走，不利于污染物沉降至南极半岛地表。（2）黑炭的来源可从直接来源和间接来源两方面分析，直接来源主要是游客和科学工作等人类活动，随着科学技术的发展和经济发展，前往南极半岛的游客和科学工作人员增多，排放的废弃物也增多，排放的废弃物中含有碳元素；间接来源主要通过大气环流，化石燃料和生物质燃烧产生的黑碳进入大气层，受大气环流影响带至南极半岛上空，水汽凝结过程中混入黑碳物质，通过降雪带至采样点。对积雪的影响：黑碳颜色较深，会降低地表对太阳辐射的反射率，使地表吸收的太阳辐射量增多，地面温度升高，从而加速积雪融化。【对点精炼】（2023·山东泰安·统考模拟预测）受热力环流影响，云南西部某高山存在两个逆温层，高层逆温接近山顶，表示意该山地逆温层分布特征：据此完成下面小题。项目高层逆温底层逆温坡向东西东西起始海拔高度/m240025207601440逆温层厚度/m＞260＞240＞640＞700出现频率/%1154191．与西坡相比，东坡逆温出现频率明显偏低，主要取决于（

）①盛行风向②太阳方位③植被条件④白昼时间A．①② B．①④ C．②③ D．③④2．该山地低层逆温强盛时，最有可能出现（

）A．积雪逐渐消融 B．高山森林枯黄 C．持续晴热高温 D．阴雨天气连绵3．高层逆温与低层逆温的贯通离不开（

）A．沿坡上升气流加强 B．沿坡下沉气流减弱C．谷地垂直抬升气流加强 D．谷地垂直下沉气流减弱【答案】1．A2．B3．C【解析】1．根据材料信息可知，该山地位于云南西部高山，属于亚热带季风气候，位于西南季风的迎风坡，带来海洋上的暖湿气流，使其西坡地区容易形成逆温层，①正确；同时，西部为下午太阳方位，日落时气温逐渐下降，山坡处容易形成逆温层，②正确；东西两坡植被条件差异较小，白昼时间差异也较小，排除③④。因此A正确，排除BCD。故选A。2．根据所学知识，逆温层出现时使对流活动减弱，当低层逆温出现强盛时，对流活动较弱，山地降水减少，山坡森林缺乏水分容易枯黄，B正确；逆温层出现，对高山积雪融化影响较小，排除A；逆温层出现时多晴朗天气，但不一定是持续晴热高温，排除CD。故选B。3．根据所学知识，山地逆温现象是由于山坡冷空气顺坡而下，抬升谷地暖空气，形成上暖下冷的现象，当高层逆温与低层逆温贯通说明山坡沿坡下沉冷空气增强，谷地暖空气被迫抬升强烈，C正确，排除ABD。故选C。【点睛】一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，可是在某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，气象学上称之为“逆温”，发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。可分成平流逆温，辐射逆温，地形逆温和锋面逆温。（2023·山东威海·威海市第一中学统考二模）热浪天气是指日最高气温＞35°C且持续3天以上的天气过程。下图示意上海市7月某热浪和非热浪天气城区与郊区的气温日变化。据此完成下面小题。4．代表上海城区热浪天气的气温日变化曲线是（

）A．① B．② C．③ D．④5．与非热浪天气相比，热浪天气发生时上海市（

）A．城区日较差变小 B．郊区以上升气流为主C．热岛强度整体增强 D．受副高影响减弱【答案】4．A5．C【解析】4．由文字材料可知，热浪天气时，上海市城、郊气温应均高于非热浪天气时，②④为非热浪天气，再结合城区气温高于郊区，故可判断图中表示热浪天气时上海城区气温的日变化曲线是①，A正确，BCD错。故选A。5．读图可知，热浪天气时上海市城区和郊区之间同一时刻的温差增大，城市的热岛强度整体增强，日较差增大，C正确，A错；郊区温度低，气流以下沉为主，B错；上海热浪天气发生时，受副高影响较大，D错。故选C。【点睛】热岛效应是指一个地区的气温高于周围地区的现象。中心的高温区就象突出海面的岛屿，所以就被形象地称为热岛。常见的是城市热岛效应，即城市气温高于郊区气温的现象。（2023·山东德州·统考二模）显热通量指由于温度变化而引起的大气与下垫面之间发生的湍流形式的热交换。为研究青海湖对湖区气候的影响，研究人员选取青海湖附近的陆地上空作为试验区，与青海湖区上空显热通量进行对比分析，得出夏季某日青海湖区与试验区的显热通量差异（如图）。据此完成下面小题。6．图中显热通量差异的原因是（

）A．太阳辐射差异 B．地面辐射差异 C．大气逆辐射差异 D．热传导差异7．近年，青海湖面持续扩大。受显热通量变化的影响，青海湖区会（

）①昼夜温差增大②夜晚降水增多③陆风势力增强④扬沙天气增多A．①② B．③④ C．①④ D．②③【答案】6．B7．D【解析】6．材料表明，显热通量指由于温度变化而引起的大气与下垫面之间发生的湍流形式的热交换，由图可知，该日9点到21点范围内，显热通量差异小于0，说明白天青海湖区比试验区显热通量少，即青海湖区空气从湖面吸收的热量少于实验区空气从地面吸收的热量，其原因是白天地面比湖面吸热升温快，向空气传递的热量更多，因此是地面辐射差异，B正确；试验区临近青海湖，两地太阳辐射、大气逆辐射、热传导差异都不大，ACD错误。故选B。7．青海湖面持续扩大，显然湖泊对周围环境的调节能力增强，昼夜温差会变小，①错误；夜晚湖泊气温较陆地气温高，形成低压，湖面扩大，湖区气流上升强度增大，降水增多，②正确；夜晚陆地降温快，形成冷高压，湖面形成低压，湖面扩大，湖陆气压差异增大，陆风增强，故③正确；由于湖面扩大，地下水位上升，湖床裸露较少，沙源减少，扬沙天气减少，故④错误。故②③正确，故选D。【点睛】显热是指当此热量加入或移去后，会导致物质温度的变化，而不发生相变。物质的摩尔量、摩尔热容和温差三者的乘积为显热。即物体不发生化学变化或相变化时，温度升高或降低所需要的热称为显热。（2023·山东·模拟预测）地形云，顾名思义，是潮湿气团被谷风、季风、信风等动力吹送至地形起伏变化的地方，气团抬升、遇冷、凝结，形成云雾。云雾顺着风向翻过山岭，由于重力因素跌落，就像瀑布一样，因此将这个景观命名为“云瀑”。据此完成问题。8．在云瀑跌落时（

）A．形成降水 B．云消雾散C．云雾在山谷中堆积 D．形成云海9．在四川西部地区，观赏地形云的最佳时间是（

）A．12月14点B．12月的日出时刻C．6月14点 D．6月的日出时刻【答案】8．B9．D【解析】8．根据材料信息可知，潮湿气团被谷风、季风、信风等动力吹送至地形起伏变化的地方，气团抬升、遇冷、凝结，形成云雾。而云瀑跌落时，随着海拔的降低，气温会升高，不再具备云雾形成的条件，因此云雾会消散，不会在山谷中堆积，也不能形成云海，B正确，CD错误。水汽遇冷凝结才能成云致雨，云瀑下跌，气温升高，不能形成降水，A错误。故选B。9．云瀑中的云