高考地理一轮总复习学案第1部分第2章第1讲大气的组成和垂直分层冷热不均引起大气运动

第1讲大气的组成和垂直分层冷热不均引起大气运动细化课标素养要求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、生活的联系。2.理解大气的受热过程，厘清热量的传递过程。3.结合生产、生活实际，解释大气受热原理的主要应用。4.理解热力环流的形成，会解释常见的热力环流现象。5.知道风的受力状况，会判读等压线分布图中的风向。1.综合思维：运用大气受热原理、热力环流原理、大气运动原理，分析解释有关温差大小、温室效应、海陆风、风向等实际问题。2.区域认知：结合实际图文材料，认识不同地区的热力差异和大气运动差异。3.地理实践力：结合实际观察海陆风、山谷风、温室生产、昼夜气温变化等现象，并运用相关知识加以解释。一、大气的组成与垂直分层1．大气的组成成分有哪些？其各自的主要作用是什么？大气组成主要作用干洁空气主要成分氧气氧是维持生命活动的必需物质氮气氮是生物体的基本元素次要成分二氧化碳绿色植物光合作用的原料；对地面保温臭氧吸收紫外线，使地球上的生物免遭伤害水汽成云致雨的必要条件；对地面保温固体杂质成云致雨的必要条件2．大气层主要分为几层？每层的主要特点是什么？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增加而降低(每升高100米，气温大约降低0.6℃地面是对流层大气的直接热源人类生活在对流层底部，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几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层，对流运动易成云致雨平流层从对流层顶部至50～55千米高空气温随高度增加而增加该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线人类生存环境的天然屏障，利于高空飞行以水平运动为主该层大气上热下冷，大气稳定天气晴朗水汽、杂质少，气流平稳高层大气从平流层顶部到3000千米的高空空气密度极小距地面远，受到引力小电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用二、大气的受热过程1．大气的受热过程中能量的根本来源和直接来源是什么？(1)大气根本的能量来源：太阳辐射能。(2)近地面大气热量的主要、直接来源：地面辐射。[特别提醒]太阳辐射能为短波辐射，地面辐射和大气辐射为长波辐射。大气吸收的热量主要为长波辐射，对短波辐射吸收很少。因此，地面辐射是近地面大气热量的主要、直接来源。2．大气的受热过程主要表现为哪两个过程？(1)地面的增温过程：大部分太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温。(2)大气的增温过程：地面以地面辐射的形式向大气传递热量。3．大气的削弱作用和保温作用分别是指什么？(1)削弱作用：大气层中水汽、云层、尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射作用。(2)保温作用：大气通过大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。[易误点拨]大气逆辐射及其影响因素(1)大气逆辐射在白天和夜晚都存在，而且白天比晚上还要强烈，最强时为大气温度最高时，即午后两小时(14时)左右。(2)影响大气逆辐射的因素主要有：空中的云量多少，大气的洁净度、干燥度。一般情况下，云量越多、空气越浑浊、湿度越大，大气逆辐射越强。4．大气受热的主要影响是什么？大气的受热过程影响着大气的热状况、温度分布和变化，制约着大气的运动状态。三、热力环流1．热力环流的成因及形成过程是什么？(1)形成原因：地面间冷热不均。(2)形成过程。eq\x(\a\al(地面间,冷热不均))→eq\x(\a\al(空气的上升,或下降))→eq\x(\a\al(同一水平面上的,水平气压差异))→eq\x(\a\al(大气的,水平运动))2．完成下图，在图中填出近地面的冷热状况和气压高低。四、大气的水平运动1．大气水平运动形成的原动力是什么？由水平气压差异产生的水平气压梯度力。2．填写下表，厘清风的受力状况与风向类型高空风近地面风图示(北半球)受力F1(水平气压梯度力)和F2(地转偏向力)共同影响F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3(摩擦力)共同影响风向与等压线平行与等压线斜交[特别提醒](1)近地面摩擦力越大，风向与等压线之间的夹角愈大；反之，夹角愈小。(2)风向与半球位置及气压分布有密切关系。无论高空还是近地面，风的来向为高压一侧的方向；风向向右偏的处于北半球，向左偏的处于南半球。1．读大气的热力作用图和太阳高度与太阳辐射经过大气路程长短的关系示意图，回答下列问题。(1)图中各序号表示的作用过程是：①__________辐射；③________辐射；⑤________辐射。(2)冬天多云的夜晚比晴朗的夜晚要暖和一些，其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在低纬地区，太阳高度角较大，太阳辐射经过大气的路程较________，被大气削弱得较________，最后到达地面的太阳辐射较________。(4)下列自然现象是图中大气的什么作用的结果？①白天多云时，气温比晴天低：________作用；②地球上观察晴朗白天的天空是蔚蓝色：________作用。[答案](1)太阳地面大气逆(2)云层吸收的地面辐射较多，大气逆辐射较强(3)短少多(4)反射散射2．读我国东部沿海某地热力因素形成的高空等压面示意图，完成下列要求。(1)高空C比D的气压________(填“高”或“低”)，地面A比B的气压________(填“高”或“低”)。(2)A比B的温度________(填“高”或“低”)。(3)ABCD之间的热力环流呈________(填“顺”或“逆”)时针方向流动。(4)如果A地是海洋，B地是陆地，则此时应该是________(填“白天”或“夜晚”)，此时A地与B地间吹________风。(5)此时高空C与D之间吹________风。[答案](1)高低(2)高(3)顺(4)夜晚西北(5)南大气的受热过程eq\a\vs4\al([例1])(2020·全国卷Ⅱ)对我国甘肃某绿洲观测发现，在天气稳定的状态下，会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象❶。下图呈现该绿洲和附近沙漠某时段内地表温度的变化❷。据此完成(1)～(3)题。(1)图示观测时段内()A．正午绿洲和沙漠长波辐射差值最大B．傍晚绿洲降温速率大于沙漠C．凌晨绿洲和沙漠降温速率接近D．上午绿洲长波辐射强于沙漠(2)导致绿洲夜间地表温度仍低于沙漠的主要原因是绿洲()①白天温度低②蒸发(腾)多③空气湿度大④大气逆辐射强A．①② B．②③C．③④ D．①④(3)这种现象最可能发生在()A．1－2月 B．4－5月C．7－8月 D．10－11月[思维流程]第一步：提取信息❶绿洲位于我国甘肃，在天气稳定的状态下，会季节性出现绿洲地表温度全天低于周边沙漠的现象。❷图中显示该时段内绿洲的气温比沙漠低；相对而言，沙漠的气温昼夜变化比绿洲大。图中显示沙漠的最高气温接近40°左右。第二步：调用知识大气热量的直接来源是地面，在大气的受热过程中，大气通过吸收、反射和散射作用对太阳辐射起到削弱作用，通过大气逆辐射对地面起到保温作用。沙漠与绿洲相比，沙漠吸热快，放热也快。第三步：综合判断对信息❶❷综合分析可知：第(1)题，图中显示绿洲和沙漠长波辐射差值最大约在15：00左右；傍晚沙漠降温速率大于绿洲；凌晨这段时间绿洲和沙漠降温速率接近。温度越高，物体辐射强度越大，上午绿洲温度低于沙漠，辐射强度也低于沙漠。第(2)题，绿洲夜间地表温度较沙漠低，主要是因为其白天地表温度较沙漠低得多，①对；绿洲夜间地面水分蒸发和植物蒸腾较沙漠强，热量在水分蒸发和植物蒸腾过程中被吸收，夜间温度会持续降低，②对；夜间空气湿度大，大气对地面长波辐射吸收强，大气逆辐射强，对绿洲的保温作用强，绿洲地表温度下降较慢，故绿洲夜间地表温度低于沙漠与空气湿度、大气逆辐射无关，③④错误。第(3)题，由图中得出此时段内绿洲与沙漠温度均较高，沙漠地区最高气温甚至达到40℃，因此最可能是在夏季。结合选项，[尝试解答](1)C(2)A(3)C1．大气对太阳辐射的削弱作用的应用(1)分析某地太阳辐射能分布的多寡。①高海拔地区(如青藏高原地区)。eq\x(地势高)→eq\x(\a\al(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(太阳能,丰富))→eq\x(\a\al(大气的削,弱作用弱))③湿润内陆盆地(如四川盆地)。(2)分析白天气温的高低。2．大气保温作用的应用——主要看大气逆辐射的强弱(1)解释常在夜晚出现的一些自然现象。(2)解释温室气体大量排放对全球气候的影响。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))(3)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，有利于水果糖分的积累等。3．大气受热过程与气温垂直分布(1)一般情况下，对流层的气温随着海拔的升高而降低，每升高100m气温降低0.6℃，即气温垂直递减率为0.6℃/(2)在一定条件下，对流层的某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至是气温随高度的增加而升温的现象，称为逆温。①逆温现象的形成及消失过程。②逆温对地理环境的影响。影响具体表现成雾早晨多雾的天气大多与逆温有密切关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故大气污染由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康对航空造成影响逆温多出现在低空，多雾天气给飞机起降带来不便。如果出现在高空，对飞机飞行极为有利，因为大气以平流运动为主，飞行中不会有较大颠簸考向一结合示意图，考查大气的受热过程(2020·湖湘名校3月联合检测)2019年9月以来，澳大利亚多地发生了近几十年来最严重的山林大火，总过火面积超过1000万公顷。其中，新南威尔士州灾情最严重。下图分别是澳大利亚简图、大气热力作用示意图。据此完成1～2题。1．与正常的晴天比，山火产生的烟霾最可能会使()①a减弱②c增强③b减弱④d增强A．①③ B．②④C．②③ D．①④2．新南威尔士州东部某山地植被几乎被山火烧光，推测该山地2020年的()①降水量减少②坡面径流增加③蒸发(腾)量增加④地下径流减少A．①② B．②③C．②④ D．①④[答案]1.D2.C考向二利用大气受热过程原理解释相关自然现象(2020·北师大附中模拟)下图示意华北某区域裸地和秸秆覆盖情况下土壤的冻结过程状况。据此完成3～4题。3．与裸地相比，该地秸秆覆盖地土壤冻结厚度较薄的原因主要是秸秆()A．增强了大气逆辐射B．使到达地面的太阳辐射增加C．使地面反射率变小D．使土壤与大气的热交换减弱4．与裸地相比，该地秸秆覆盖地土壤融化时间较迟的原因主要是土壤()A．冻结时间较迟 B．获得光照较少C．水分蒸发较弱 D．上空气温较低[答案]3.D4.B考向三结合生产、生活实际，考查大气的受热过程原理的应用(2020·长沙望城区模拟)地膜覆盖是一种现代农业生产技术，进行地膜覆盖栽培一般都能获得早熟增产的效果，其效应体现在增温、保温、保水、保持养分、增加光效和防治病虫害等几个方面。结合下图，完成5～6题。5．我国华北地区在春播时进行地膜覆盖，可有效地提高地温，保障了农作物的正常发芽生长，其主要原理是()A．减弱了射向膜外的地面辐射B．增强了地膜对太阳辐射的削弱作用C．增强了太阳辐射的总量D．增强了对太阳辐射的吸收6．山东省胶东地区的一些果农夏季在苹果树下覆盖地膜，其主要的作用是()A．减弱地面辐射，保持地温B．反射太阳辐射，降低地温C．反射太阳辐射，增加光效D．吸收太阳辐射，增加地温[答案]5.A6.C对流层中的逆温现象1．逆温现象产生的机理在对流层，气温垂直分布的一般情况是气温随高度增加而降低，大约每升高100m，气温降低0.6℃，这主要是因为对流层大气的主要热源是地面，离地面越高，受热越小，气温就越低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象，2．逆温的类型、过程及其影响(1)逆温的类型及成因。类型成因特点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，降温越快大陆上常年均可出现，尤以冬季最强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愈近地表，降温愈快锋面逆温冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部出现于锋面附近地形逆温冷空气沿斜坡向低谷或盆地流动出现于山谷或盆地(2)逆温的形成及消失过程。正常气温出现逆温逆温层加厚eq\a\vs4\al(逆温逐渐消失)气温恢复正常(3)逆温的影响。①有利方面。a．逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生。b．逆温出现在高空，有利于飞机的飞行。c．和其他天气现象一样，逆温可以当成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，多年生果树越冬可以免受冻害等。②不利方面。a．逆温时大气结构比较稳定，容易加重大气污染。b．对天气的影响：容易产生大雾等不利天气。c．对交通的影响：能见度降低，地面湿滑。考向一分析自然现象，考查逆温现象的表现及影响霾的形成与水平方向的静风现象、垂直方向的逆温现象、悬浮颗粒物的增加有关。当大气湿度增加时，霾可以转化为雾，因而霾与雾常常相伴而生，统称雾霾。据此回答1～2题。①②③④1．四图中容易出现严重雾霾的天气状况及其原因是()A．①——湿度大，降水多 B．②——气压高，气温低C．③——逆温层，风力小 D．④——风力小，湿度大2．雾霾天气对下列相关产业直接影响最大的是()A．果林园艺及乳畜业 B．环境保护及文教事业C．钢铁及汽车制造业 D．旅游业及交通运输业[答案]1.C2.D考向二研究某地气温的时空变化，考查逆温现象的成因与影响读南京北郊秋季某日垂直温度梯度时空变化图(单位：℃/100m)，完成3～5题。3．该日，此地发生大气逆温现象的时段是()A．8时至16时30分B．17时至23时C．16时30分至次日6时D．23时至次日5时4．发生大气逆温现象的最大高度约为()A．500米 B．C．350米 D．5．当某地大气发生逆温现象时()A．空气对流更加显著B．抑制污染物向上扩散C．有利于大气成云致雨D．减少大气中臭氧的含量[答案]3.C4.C5.B热力环流与大气水平运动eq\a\vs4\al([例2])(2019·全国卷Ⅱ)积云为常见的一类云，其形成受下垫面影响强烈❶。空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度不断下降，至凝结温度时，水汽凝结成云❷。水汽开始凝结的高度即为积云的云底高度。❸据此完成(1)～(3)题。(1)大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布，因此积云常常呈()A．连续层片状 B．鱼鳞状C．间隔团块状 D．条带状(2)积云出现频率最高的地带是()A．寒温带针叶林地带 B．温带落叶阔叶林地带C．亚热带常绿阔叶林地带 D．热带雨林地带(3)在下垫面温度决定水汽凝结高度的区域❹，积云的云底高度低值多出现在()A．日出前后 B．正午C．日落前后 D．午夜[思维流程]第一步：提取信息❶积云的形成受下垫面影响强烈。❷来自下垫面的水汽随气流上升，温度下降而凝结成云。❸水汽开始凝结的高度为积云的云底高度。❹下垫面温度决定水汽凝结高度的区域。第二步：调用知识对流层中气温随高度的增加而降低；地面的冷热不均产生热力环流，受热的一地空气受热产生对流上升运动，变冷的一地大气收缩下沉。第三步：综合判断第(1)题，由信息❷可知，积云是大气对流上升运动使水汽凝结而形成的，因此存在对流上升运动的区域多云，而对流下沉运动的区域云层较少，如果上升气流与下沉气流相间分布则形成的积云往往呈间隔团块状。第(2)题，由信息❶❷可知，常出现对流上升运动的区域，积云出现的频率较高，热带雨林地带处于低纬度地区，全年气温高，盛行上升气流，积云出现的频率高。第(3)题，由信息❸可知，水汽开始凝结的高度为积云的云底高度，结合信息❹可知，有些区域下垫面温度决定水汽凝结的高度，因此地面温度低的时段，形成的积云的云底高度较低，一天当中气温最低值往往出现在日出前后，因此这个时段形成的积云云底高度较低。[尝试解答](1)C(2)D(3)A1．热力环流形成原理理论依据：大气的热胀冷缩。(1)一个过程。地面冷热不均→大气垂直运动→水平气压梯度力→大气水平运动(如图A⇒B⇒C⇒D所示)。需要注意：①水平方向的气压梯度产生于大气在垂直方向的上升及下沉运动，大气在水平方向的运动(即风)是其结果。②受重力作用，垂直方向上，近地面的气压永远高于高空。热力环流中气压的高低，是同一水平面的比较。同一水平面由气压高低差异所形成的力，即水平气压梯度力。(2)两个方向。①垂直方向：与冷热差异有关，受热上升，遇冷下沉。②水平方向：与气压差异有关，从高压流向低压。(3)三个关系。①温差关系：近地面两地有气温差。②风压关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压。③等压面的凹凸关系。a．气温高的地方：近地面下凹、高空上凸。b．气温低的地方：近地面上凸、高空下凹。2．常见的热力环流形式(1)海陆风。影响：使滨海地区气温日较差减小，降水增多。(2)山谷风。影响：在山谷和盆地常因夜间的山风吹向谷底，使谷底和盆地内形成逆温层，阻碍了空气的垂直运动，易造成大气污染。(3)城市风。影响：一般将绿化带布局于气流下沉处或下沉距离以内，将卫星城或污染较重的工厂布局于气流下沉距离之外。3．风向与风力分析(1)等压线图中风向的判断。第一步：在等压线图中，画出等压线在拟求风向点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压，但不一定是指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向。第二步：确定南、北半球后，顺着水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°(若为高空，则偏转90°)，画出实线箭头，箭头所指即经过该点的近地面风向。如图所示(北半球)：(2)在等压线图上比较风力大小。①同一等压线图上，等压线密集的地方风力大；等压线稀疏的地方风力小。②不同图中，相同比例尺，且相邻两条等压线图上距离相同，两条等压线数值差越大，风力越大。③不同图中，若相邻两条等压线数值、图上距离相等，则比例尺越大，风力越大。考向一结合示意图，考查常见热力环流的形成与影响云瀑是流云在垂直方向上的一种动态景观，是丰沛的降雨和上升的水汽在低温条件下形成的，随风沿山坡飞流直下。盛行风和山谷风是常见的云瀑形成的动力来源。下图为云瀑示意图。据此完成1～3题。1．云瀑现象多发生在山地的()A．背风坡 B．迎风坡C．阳坡 D．阴坡2．受山谷风影响形成的云瀑出现时，可能存在的现象是()A．山谷气温较低，谷风势力较强B．山谷气温较高，暖空气沿山坡上升C．山坡气温较低，山风势力较强D．山坡气温较高，冷空气沿山坡下沉3．观察云瀑的最佳时间是()A．雨后的清晨 B．晴朗的午后C．晴朗的黄昏 D．雨后的正午[答案]1.A2.C3.A考向二结合区域图，考查大气的水平运动下图中甲城的市区人口约290万，是所在国家的第三大城市，是著名的国际金融中心，被誉为摩天大楼的故乡。甲城因终年多风，被称为风城。当地人自嘲：“一年一场风，从春刮到冬。”据此完成4～6题。4．受密歇根湖影响，甲城夏季白天的主导风向应为()A．偏东风 B．偏西风C．偏南风 D．偏北风5．与密歇根湖沿岸的其他地区相比，甲城风力更强的主要原因是()A．地面开阔 B．高楼林立C．距离风源地更近 D．距离湖泊更近6．在甲城风力最强的季节，下列描述正确的是()A．北京高温多雨 B．洛杉矶炎热干燥C．南极科考正忙 D．巴西高原一片枯黄[答案]4.A5.B6.C热力环流作用下的“岛效应”因两地受热不均而形成的热力环流中，受某区域的特殊地理环境的影响，产生了不同的“岛效应”。名称含义成因影响或对策热岛效应城市气温高于郊区气温城市人工建筑物热容量小，增温快；人口、产业集中，排放热量多；绿地、水域面积小，调节功能弱对策：增大城区绿地、水域面积；控制城市人口密度、建筑物密度；减少人为热的释放冷岛效应夏季绿洲、湖泊比其毗邻地区气温低戈壁、沙漠热容量小，增温快；戈壁、沙漠热空气上升被带到绿洲、湖泊上空，形成上热下冷的逆温层，大气稳定绿洲、湖泊调节气温，形成比较凉爽、湿润的局部小气候湿岛、雨岛效应城市降水比郊区降水多受热岛效应的影响，上升气流增多；人类排放杂质多，使空气中凝结核多，利于形成降水；高楼林立，空气循环不畅雨岛效应集中出现在汛期和暴雨之时，加重城市内涝比湿是