高中地理学案第三章第一节大气的组成与垂直分层

地球上的大气第一节大气的组成与垂直分层一、大气的组成1.干洁空气:成分作用氮地球上生物体的基本成分氧人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质,并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程二氧化碳绿色植物进行光合作用的基本原料,对地面起着保温作用臭氧强烈吸收太阳紫外线,对地球生物起保护作用2.水汽:(1)分布规律:在水平方向上,海洋上空高于陆地上空,湿润地区上空高于干旱地区上空;在垂直方向上,一般自地面向高空逐渐减少。(2)影响:在大气温度变化的范围内,水汽可发生固、液、气三态的转化,产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。3.杂质:(1)分布规律:随时间、地点、天气条件而变化。通常,在近地面大气中,陆上多于海上,城市多于乡村,冬季多于夏季。(2)影响:使大气能见度变差,但作为凝结核,又是成云致雨的必要条件。二、大气的垂直分层根据大气的温度、密度和运动状况在垂直方向上的差异,大气自下而上可划分为对流层、平流层和高层大气。1.对流层:(1)位置:大气最低层。(2)组成:整个大气质量的3/4和几乎全部的水汽、杂质,大气中污染物多集中在这一层。(3)厚度:低纬度地区17～18千米,高纬度地区8～9千米(4)特征。①气温随高度升高而递减。②大气对流运动显著。③天气现象复杂多变。(5)与人类活动关系:与人类的关系最为密切。2.平流层:(1)位置:对流层顶向上至50～55千米高空。(2)组成:15～35千米含有大量臭氧。(3)特征。①气温随高度增加而迅速上升。②大气以水平运动为主。③无云雨现象,能见度好。(4)与人类活动关系:适合高空飞行。3.高层大气:(1)位置:平流层顶以上的大气。(2)特征。①气压很低,密度很小。②空气高度电离,形成若干电离层。(3)与人类活动关系:电离层反射无线电波,对无线电通信具有重要作用。判断下列说法的正误1.干洁空气主要成分是氮和氧。 (√)2.大气圈中最多的成分是氧。 (×)3.臭氧对人类和动物是无害的。 (×)4.二氧化碳是光合作用的基本原料,对地表气温没有影响。 (×)结合大气垂直分层示意图。1.写出A、B、C三层分别代表哪一层?提示:A层对流层,B层平流层,C层高层大气。2.据图说出A层的气温变化特点?提示:气温随高度升高而递减。3.天气现象复杂多变的是哪一层?提示:对流层(A层)。判断下列说法的正误1.全球各地对流层的高度是一样的。 (×)2.对流层的厚度低纬度地区大于高纬度地区,夏季大于冬季。 (√)3.高层大气气温随高度的升高而升高。 (×)4.对流层的高度受地面影响很大。 (√)能力一大气的垂直分层与人类关系大气的垂直分层与人类关系:垂直分层高度分布主要特点与人类关系对流层高度因纬度而异:低纬17～18km;中纬10～12km,高纬8～9km①气温随高度增加而递减;②大气下热上冷,空气上升,对流现象显著;③天气复杂多变与人类关系最密切:人类生活在该层底部平流层对流层顶向上到50～55km①气温随高度升高而迅速上升;②大气下冷上热,以平流运动为主①天气晴朗,适合高空飞行;②O3吸收紫外线,是人类生存环境的天然屏障高层大气平流层顶到大气上界①在60～500km高空,存在若干电离层;②温度随高度增加先降低后升高对无线电通信有重要作用下图为大气垂直分层示意图。读图,回答(1)、(2)题。(1)图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 ()A.①B.②C.③D.④(2)对短波通信具有重要意义的电离层位于 ()A.Ⅰ层顶部 B.Ⅱ层底部C.Ⅱ层中部 D.Ⅲ层【思路点拨】解答该类问题的思路如下:(1)依据高度判断Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别是哪个大气层。(2)依据各层的气温变化特征确定垂直方向气温变化曲线。(3)依据各层大气的特点及其与人类的关系知识分析回答问题。【解析】(1)选B,(2)选D。第(1)题,对流层中,气温随高度的增加而降低,高度每增加1000米,温度下降6℃;平流层中,地球大气中臭氧集中的地方,尤其是在其下部臭氧浓度最大,由于臭氧层能大量吸收紫外线而使空气温度大大升高,因而温度随高度的上升而升高,到顶部温度升高到最大值。高层大气分为中间层、热层和散逸层,中间层中气温随高度增加而降低,热层中气温随高度增加而升高,散逸层中温度高,但温度变化小,近似等温。根据各层温度变化,可推知变化曲线为②。第(2)题,电离层是地球大气的一个电离区域。由于受地球以外射线(主要是太阳辐射【补偿训练】(2020·西宁高一检测)2017年4月20日晚,中国首单“太空快递”正式发出,两天后到达离地面380km的天宫二号。读大气垂直分层示意图,(1)关于大气各层特点的叙述正确的是 ()A.大气质量约75%都在a层B.纬度越高a层层顶越高C.b层是臭氧吸收红外线而增温D.高层大气对流明显,天气多变(2)下列是“太空快递”升空新闻上部分网友的弹幕,没有道理的是 ()A.我晕,越来越缺氧B.经历了风吹雨打,前途晴空万里C.小哥不易啊,一阵冷一阵热地往上飞D.我要飞得更高,离地300千米【解析】(1)选A,(2)选D。第(1)题,据图可知,a为对流层,大气质量约75%都在对流层,故A项正确;纬度越低,热量越丰富,对流层高度越高,纬度越高,对流层的高度越低,故B项错误;b为平流层,大气以平流运动为主,臭氧吸收紫外线放热而增温,故C项错误;对流层的大气对流明显,天气多变,不是高层大气。第(2)题,“太空快递”由对流层上升到高层大气,随着高度的升高引力减小,大气越来越稀薄,氧气越来越少,所以越来越缺氧;在对流层会出现风雨雷电等天气现象,在平流层大气以平流运动为主,会出现晴空万里的现象;在对流层气温随着高度的升高而下降,在平流层气温随着高度的上升而上升,会出现一阵冷一阵热地往上飞;彩虹出现在对流层中,300千米能力二对流层大气的逆温现象1.气温垂直递减率的变化:正常情况下,气温随海拔升高而逐渐降低,海拔每升高100m,气温下降0.6℃(如图1),但是在不同的地点和不同的时间,可能会小于0.6℃或者大于0.6℃,如图2表现为曲线变陡或变缓,在①情况下,大气对流运动会更加强烈,在②情况下,2.逆温现象:(1)类型。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和盆地流动出现于山谷或盆地(2)逆温的形成消失过程。3.逆温的影响:(1)有利影响。①逆温可提高谷地在冬季的温度,冻害得以避免或减轻;②抑制沙尘暴的发生,因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。③逆温出现在高空,有利于飞机的飞行。(2)不利影响。①逆温时大气结构比较稳定,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。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”。由于“逆温层”的存在,大气很稳定,对流作用减弱,空气中水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散,只能滞留在近地面。张华居住在某重工业城市,他习惯于在清晨的林荫道上跑步。(1)画出对流层大气(正常情况下)气温的垂直变化图,当近地表大气出现逆温时,画出大气的气温垂直变化图。(地理实践力:搜集、处理地理信息和画图的能力)提示:(2)根据上图说明他选择的锻炼时间是否科学?请你帮他分析原因。(综合思维:要素的综合)提示:不科学。清晨,大气逆温层存在,大气对流运动微弱,城市空气中的水汽、尘埃和其他污染物不易向高空扩散,大气污染物浓度较高。日出前绿色植物以呼吸作用释放二氧化碳为主,造成清晨林荫道上的空气中二氧化碳含量较高。晴朗无风的夜晚,地面因辐射而失去热量,近地面大气冷却强烈,高空大气冷却较慢,气温从地面开始向上递增,称为辐射逆温。读下图,回答(1)、(2)题。(1)图中a表示辐射逆温形成前的气温垂直分布,一般出现在午后;b表示辐射逆温形成后,一般出现在黎明以前。则c出现的时间最可能是 ()A.上午 B.正午 C.傍晚 D.凌晨(2)逆温的影响有 ()①利于污染物的扩散 ②利于雾的形成③抑制沙尘暴的发生 ④减轻山区农作物冻害A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④【解析】(1)选A,(2)选B。第(1)题,c表示逆温逐渐消失,故c出现的时间是在黎明之后,午后之前即上午时间。第(2)题,逆温出现后近地面温度低,高空温度高,气体不易发生对流运动,不利于污染物的扩散,故①错误;由于近地面的温度较低,有利于水汽凝结成雾,故②正确;逆温出现后,大气运动会减弱,可以抑制沙尘暴的发生,故③正确;山区农作物分布海拔较高,如处于逆温层,温度较高可以减轻冻害,故④正确。2019年入冬以来,雾霾天气在我国频繁出现,空气质量问题已引起全社会关注。下图示意气温垂直分布的4种情形。读图完成(1)、(2)题。(1)假设四幅气温垂直分布图反映了一次雾霾天气的生消过程,则正确反映雾霾天气生消过程的是 ()A.①→②→③→④ B.④→①→②→③C.③→④→①→② D.②→③→④→①(2)图中最有利于大气污染扩散的情形是 ()A.① B.② C.③ D.④【解析】(1)选D,(2)选A。第(1)题,雾霾的形成与逆温有密切的关系,故雾霾的生消过程与逆温过程大体一致。图中②→③→④→①的顺序是逆温由出现到消失的过程。第(2)题,读图可知,①情形时气温随高度的增加而降低,利于空气对流运动及大气污染物的扩散。②③④情形时均存在气温随高度的增加而升高的情况,即大气中均存在逆温层。逆温层底部气温低、顶部气温高,不利于空气的对流运动,大气污染物不易扩散。【补偿训练】读某地气温垂直分布图,读图回答(1)、(2)题。(1)甲、乙、丙、丁四图中最不利于大气污染物扩散的是 ()A.甲 B.乙 C.丙 D.丁(2)若该地气温由甲逐渐演变到丁,则造成气温垂直变化的原因可能是 ()①台风过境 ②晴朗无云的夜晚③冷空气南下 ④热带海洋气团影响⑤暖锋过境 ⑥连续阴雨A.①④ B.③⑥C.②③ D.⑤⑥【解析】(1)选C,(2)选C。第(1)题,从图中可以看出只有甲图气温是随海拔上升而不断递减,因此甲不存在逆温现象,有利于大气对流运动,有利于大气污染物扩散;乙、丙、丁存在逆温现象,不利于大气对流运动,不利于大气污染物扩散。丙的逆温最严重,且逆温层最厚,所以丙最不利于大气污染物扩散。第(2)题,乙图从近地面开始出现逆温,丙图逆温层进一步上升,丁图逆温从近地面开始渐渐地消失,这种逆温层的出现可能与地形、辐射、平流、锋面等原因有关。台风过境不会导致逆温现象,故①错;晴朗无云的夜晚,地面因辐射而失去热量,近地面气层冷却强烈,较高气层冷却较慢,从地面开始向上气温递增,为辐射逆温,故②对;对流层中,冷暖空气相遇,暖空气密度小,爬升到冷空气的上面,两者之间形成一个倾斜的过渡区锋面。在锋面上,如果冷暖空气的温度差比较显著,也可能出现逆温,因此冷空气南下时,冷暖气团差异明显,容易出现逆温现象,故③对;热带海洋气团影响不易导致逆温现象,故④错;暖锋过境,冷暖气团温度差异不明显,因而不易出现逆温现象,故⑤错;连续阴雨使昼夜温差不大,不易出现逆温现象,故⑥错。(水平1)在对流层中,大气的组成并不是固定不变的。据此回答1、2题。1.大气中含量虽很少,但却是天气变化重要角色的物质是 ()A.二氧化碳和臭氧 B.氩和氖C.水汽和杂质 D.氮和氧2.人类活动造成的大气污染,已导致大气中一些成分比例发生明显变化,表现在 ()A.臭氧增多 B.氧气增多C.水汽增多 D.二氧化碳含量增加【解析】1选C,2选D。第1题,水汽可发生固、液、气三态的转化,产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象,杂质作为凝结核,又是成云致雨的必要条件。第2题,化石燃料的燃烧和森林的破坏使大气中二氧化碳的含量在近300年里大量增加。(水平1)2018年12月22日,中国航天科工集团“虹云工程”首颗卫星成功发射,该卫星在距离地面13.“虹云工程”首颗卫星从发射到进入预定轨道,下列描述正确的是 ()①太阳辐射逐渐增多 ②气压逐渐降低③空气密度逐渐减小 ④臭氧含量逐渐减少A.①②③ B.①②④C.①③④ D.②③④4.“虹云工程”首颗卫星从发射到进入预定轨道,依次经过 ()A.对流层大气上界高层大气B.高层大气平流层对流层C.平流层高层大气对流层D.对流层平流层高层大气【解析】3选A,4选D。第3题,“虹云工程”首颗卫星从发射到进入预定轨道,越往上空气密度越小,对太阳辐射的削弱越小,因此太阳辐射逐渐增多,①正确;越往上空气密度越小,气压逐渐降低,②正确;由于重力作用,空气主要集中在近地面,越往上空气密度越小,③正确。根据所学知识可知,臭氧层位于平流层,从地面往上,先是臭氧含量增大,过了臭氧层后,臭氧含量逐渐减少,④不正确。第4题,图中显示,从地面到大气上界,地球大气层分别为对流层、平流层和高层大气。“虹云工程”首颗卫星从发射到进入预定轨道,即从地面上升至1000千米高空,5.(水平1、2)读大气的垂直分层示意图,完成下列问题。(1)依次写出图中字母A、B、C代表的各大气分层名称。(2)写出A层干洁空气