第二单元第二节 大气圈与天气气候

第二节

大气圈与天气、气候

一、大气圈的组成与结构

大气圈是多种气体组成的混合物低层大气干洁空气水汽固体杂质氮氧其他1.大气圈的组成

气体成分 体积（%）氮（N2） 78.08 氧（O2） 20.94 氩（Ar） 0.934 二氧化碳（CO2）0.033 臭氧（O3)0.000001

干洁空气的主要成分大气组成主要作用干洁空气主要成分微量成分水汽固体杂质成云致雨的必要条件水的相变产生天气现象；影响地面和大气的温度

大量吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害（氟氯烃的增加会导致臭氧层的破坏）

植物光合作用的原料；对地面保温

人类和一切生物维持生命活动必须的物质地球生物体的基本成分O3CO2O2N2大气圈各成分的主要作用温室效应温室效应O3被破坏对流层平流层

高层大气2.大气的结构读图分析：大气的温度变化曲线有什么特点？“M”

高层大气温度随高度增加先是降低，一定高度后又上升很快

平流层大气随高度增加而增加对流层大气温度随高度的增加而递减“W”对流层平流层高层大气气温初稳后升热层中臭氧多水平流动天气好适合高空飞行上冷下热高空对流电离层能反射无线电波，对无线电通讯有重要作用大气的垂直分层1.气温随高度的增加而递减2.空气对流运动显著3.天气现象复杂多变对流层

●对流层是紧贴地面的一层，整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽和固体杂质都集中在这一层。该层是大气中最活跃，与人类活动关系最密切的一层。人类就生活在对流层的底部。

气温随高度的增加而递减

原因

对流层大气的热量绝大部分直接来自地面，因此离地面越高的大气，受热越少，气温越低。

空气对流运动显著（1）对流层上部冷下部热,有利于空气的对流运动，对流运动显著，对流层由此而得名低纬地区受热多，对流旺盛，对流层高度高，可达17~18千米高纬地区受热少，对流层高度就低，仅8~9千米。（2）对流层高度的范围随纬度的变化而变化

天气现象复杂多变

近地面的水汽和固体杂质通过对流运动向上空输送，在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨。云，雨，雪等天气现象都发生在这一层。对流层与人类的关系最为密切。

范围：自对流层顶至50~55千米高度的范围为平流层。

特点1.气温起初不随高度变化或变化很小；到30千米以上，气温随高度增加迅速上升，这是因为平流层的热量主要来源于臭氧吸收的紫外线。

2.气流以平流层运动为主,有利于高空飞行。平流层列表归纳

高度气温的垂直变化大气运动天气现象与人类关系平流层对流层顶致50-55千米气温随高度增加而上升水平运动为主大气稳定天气晴朗有利于飞机高空飞行对流层高纬地区8-9千米；低纬地区17-18千米

气温随高度增加而下降

对流运动显著复杂多变云、雨、雪发生在这一层大气中最活跃、与人类关系最密切的一层地球上能量源泉——太阳辐射

紫外线区（波长小于0.4微米）占太阳辐射总能量的7％；人眼能看见的可见光区（波长在0.4～0.76微米之间），占太阳辐射总能量的50％，所以我们称太阳辐射为短波辐射；红外线区（波长大于0.76微米）占太阳辐射总能量的43％。地面高层大气平流层对流层臭氧大量吸收紫外线二氧化碳、水汽吸收红外线参与的大气成分：臭氧二氧化碳水汽特点：选择性二、大气的受热过程

地面辐射的方向是由地面向上，地面放出的长波辐射除少部分透过大气射向宇宙空间外绝大部分被对流层大气中的水汽和二氧化碳吸收使大气增温，大气在增温的同时也向外放出红外辐射，其中大部分朝向地面，因与地面辐射方向相反。大气逆辐射

大气逆辐射在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起保温作用。思考

为什么在浓云密布的夜晚，不易凝结霜和露？大气辐射保温作用太阳辐射地面辐射太阳地面大气宇宙空间大气逆辐射地面辐射削弱作用

1.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。全部正确的一组叙述（）A、①②③B、①②④C、②③④D、①②③④C练习题：2.为什么寒冷的冬季能在塑料大棚中生产蔬菜?什么是大气的保温效应?其基本原理何在?

答:大气的温室效应

它指太阳短波辐射可以透过大气层射入地面,而地面吸收后放出长波辐射被大气中的二氧化碳吸收而增温。大气增温的同时也向外辐射小部分射向宇宙,大部分返回地面正好相反,形成大气逆辐射,这在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量,大气对地面起到了保温作用。

大气中二氧化碳和水汽就像一层厚厚的玻璃把地球变成了一个大暖房。除二氧化碳和水汽外,还有甲烷、臭氧、氧化亚氮和氟里昂等。谢谢！三、大气的运动热力环流

(thermalcirculation)假设：地面受热均匀，那么形成的等压面会是什么样的呢？abcd高空近地面等压面为一个个水平面，但在通常情况下，由于地面受热不均，是弯曲的。往高空，等压面气压值越小思考abcd高空近地面

有四个气压面值分别是1004、1006、1008、1010(hPa),请判断一下分别对应图上的等压面为

____________d、c、b、a往高空，等压面气压值越小abcd高空近地面由于地面受热不均，

如下图所示，A地受热多，B、C两地受热少！思考A、B、C三地空气垂直运动情况？BAC高空地面近地面冷冷热热力环流的形成思考A、B、C三地高低空密度如何变化？A地空气受热，膨胀上升B、C两地空气冷却，收缩下沉

——大气垂直运动的表现AC高空地面近地面冷冷热BBAC高空地面近地面冷冷热同一水平面上的A、B、C三点，气压较大的是——，较小的是——。密度增大密度减小密度增大密度增大密度减小密度减小BAC高空地面近地面冷冷热高高高低低低近地面的气压分布状况是由于

原因热力密度增大密度增大密度增大密度减小密度减小密度减小BAC高空地面冷冷热高高高低低低近地面

近地面与高空气压状况相反高高低低”规律：等压线向高处凸则气压高等压线向低处凸则气压低在水平方向上，空气由高压流向低压BAC高空地面冷冷热高高高低低低近地面定义:地面间冷热不均引起的空气环流称为热力环流。(因和果的关系)这样便形成了热力环流注意1.高低压是相对于同一水平面而言2.垂直方向上呢先比较地面，再比较高空,用大于号连接气压比较方法之一：100810101006（百帕）高压低压

水平气压梯度力

观察书上图2-2-8（同一水平面上）

风—梯度风水平气压梯度力水平气压梯度力①垂直于等压线并由高压②指向低压

等压线越密集，气压梯度力越大，风越大。

A自转偏向力2.地转偏向力的方向垂直与风向1.关于偏向：在地转偏向力的作用下，北半球向右偏，南半球向左偏南半球偏转方向北半球偏转方向初始方向100810101006100410021000（百帕）高空风的形成在水平气压梯度力与地转偏向力共同作用下形成的风－－风向平行于等压线北半球地转偏向力：方向垂直于运动方向，北右南左，大小与风速成正比100810101006100410021000（百帕)风向水平地转偏向力摩擦力近地面风的形成北半球水平气压梯度力

太阳辐射引起地面冷热不均（引起大气运动的根本原因）大气的垂直运动同一水平面气压差异大气的水平运动（大气运动最简单形式）风热力环流①

②

③

地球不转时风向地球自转时风向高空近地面要求掌握的概念：

1.热力环流

2.气压梯度

3.水平气压梯度力1.读下列等压线示意图，正确的是：()冷热冷热冷热冷热冷热冷热ABCDBD“高高低低”规律：气压高则等压线向上突起；气压低则等压线向下凹陷。练习题：2.下列叙述正确的是（）

A.水平气压梯度力是形成风的直接原因

B.水平气压梯度力平行于等压线

C.地转偏向力不仅改变风的方向，而且改变风的速度

D.摩擦力可减小风速，但不能改变风向3.热力环流是大气运动的最简单形式,关于它的叙述正确的是()A、近地面和高空的气压分布是相同的

B、低温区垂直方向上气流下沉

C、低压分布区是受热区,高压分布区是冷却区

D、城郊间的热力环流,城市气流从近地面向郊区扩散AB四、全球气压带与风带

1.大气环流的概念

地球上大范围、有规律的大气运动3.大气环流的形成2.大气环流的作用

大气环流使高低纬度之间，海陆之间的热量和水汽得到交换，促进了地球上的热量平衡和水平衡；同时对天气和气候有很大影响。高气压低气压地面热

大气运动的最基本形式——热力环流(地面冷热不均形成的空气环流)低气压低气压高气压高气压冷冷ABC0

30N60N90N●

考虑：高低纬间热量差异——单圈环流赤道受热多气流上升两极受热少气流下沉DGGD在气压梯度力和地转偏向力共同作用下的风（北半球高空）（百帕）10001005101010151020气压梯度力地转偏向力风向气压梯度力地转偏向力风向0

30N60N90NDGGD受地转偏向力影响北半球向右偏

赤道—30ºN高空气压梯度力地转偏向力气压梯度力地转偏向力风向（纬度）40º30º20º10º0º气流堆积在30º上空气流被迫下沉赤道低压带极地高压带副热带高压带东北信风带24副极地低压带中纬西风带极地东风带76低纬环流中纬环流高纬环流1358910●

考虑到高低纬间热量不均，地转偏向力——三圈环流高压低压高压低压低压中高纬环流30ºN60ºN90ºN高压0º30ºN30ºS高压低压高压高压低压低压低纬环流赤道低压带副热带高压带副热带高压带副极地低压带副极地低压带极地高压带极地高压带东北信风中纬西风极地东北东南信风中纬西风极地东风地球上的气压带和风带23°26´N23°26´S66°34´S66°34´N0°

●

考虑到高低纬间质量不均、地转偏向力，以及太阳直射点位置的移动——气压带、风带的南北移动23°26´N23°26´S66°34´S66°34´N0°

●

考虑到高低纬间质量不均、地转偏向力，以及太阳直射点位置的移动——气压带、风带的南北移动

【陆地与海洋的气温、气压差异】

夏季

冬季

原因

气温

气压

气温

气压陆地

高

低

低

高海陆热力性质差异海洋

低

高

高

低

【总结】

海陆热力性质差异会影响到海陆气压的分布，从而破坏了气压带和风带的带状分布。

●

考虑到地球表面海陆热力性质差异七月

◆

考虑到海陆热力性质差异和夏季风——气压带割裂为若干个高、低气压中心副热带高气压带亚洲（印度）低压亚速尔高压夏威夷高压30ºN副热带高气压带0ºN一月

●

考虑:海陆热力性质差异和冬季风----气压带断裂成单个的高低气压中心副极地低气压带60ºN蒙古--西伯利亚高压阿留申低压冰岛低压副极地低气压带0º东亚季风南亚季风风向冬：偏北风夏：偏南风10－5月：东北风5－10月：西南风气候类型亚热带季风气候温带季风气候热带季风气候成因海陆热力性质差异气压带风带移动、海陆热力性质差异东亚季风和南亚季风比较A高低纬间热量差异B地转偏向力C太阳直射点的南北移动D海陆热力性质差异气压带断裂成块状，形成季风气压带、风带南北移动单圈环流三圈环流气压带和风带总结：

①假设条件：地表是均匀的、地球静止不动、太阳直射赤道。赤道、两极受热不均热力环流单圈闭合环流

①假设条件：地表是均匀的、地球静止不动、太阳直射赤道。赤道、两极受热不均热力环流单圈闭合环流

①假设条件：地表是均匀的、地球静止不动、太阳直射赤道。赤道、两极受热不均热力环流单圈闭合环流1.形成三圈环流的因素有（）

A.太阳辐射对各纬度加热的不均匀

B.地球自转偏向力

C.海陆热力性质差异

D.气压带、风带的季节移动

ABC练习题：2.当亚洲低压控制亚欧大陆时（）

A.亚洲低压切断了副极地低压带

B.副热带高压切断了副极地低气压

C.亚洲东部吹东南风，南部吹西南风

D.亚洲东部吹西北风，南部吹东北风

五、常见的天气系统

1.气团

冷气团（冷空气）暖气团（暖空气）

●概念－物理性质较均匀的大团空气●分类◆

锋面系统

锋面是冷暖气团的交界面，又称锋区。水平范围可达几百千米到几千千米。

2.锋面冷空气主动向暖气团移动的锋称为冷锋冷空气被迫后退，说明暖空气强大，主动向冷空气移动这种锋，称为暖锋都有暖空气沿锋面作上升运动冷气团暖气团冷气团暖气团甲乙锋线锋线冷锋符号暖锋符号分类特点倾斜的过渡地带两侧温度、湿度差别大附近伴有云雨、大风等天气暖气团过境前冷气团暖气团过境时冷气团暖气团过境后冷气团

3.冷锋与天气

(1)指冷气团主动向暖气团移动的锋

(2)过境时：云层较厚、出现雨雪、较大的风；

(3)过境后：气温下降、气压上升、天气较好；

(4)是影响我国天气的主要锋面；

(5)举例：我国北方夏季的暴雨；我国冬季爆发的寒潮。

(1)暖气团主动向冷气团移动的锋；

(2)暖锋降雨多发生在锋前，多为连续性降水；

(3)过境时：云层加厚，形成连续性降雨；

(4)过境后：气温升