高中地理教案大气的组成垂直分层和大气热状况

高三地理高考第一轮单元复习大气●网络体系总览●考点目标定位1.大气的组成成分对地理环境的影响，大气各层的特点及对人类活动的影响。2.大气热力作用的过程及与人类活动的关系。3.热力环流、气旋、反气旋、三圈环流、季风环流等大气环流形式及成因、地理意义。4.气温、降水的时空变化及与人类活动的关系，副热带高压脊的时空变化过程对我国降水的影响。5.气候类型、分布及规律，气候类型的分析和判断。6.气候在地理环境中的作用和地位，气候对其他自然环境要素的影响，气候与人类活动之间的关系。7.生活化地理现象的发现、分析、阐释、评价，运用掌握的知识、方法解决实际问题，如南方的梅雨、北方夏季暴雨、江淮地区的伏旱、2003年黄淮地区的洪涝、2004年南方部分省份的干旱等。第一讲大气的组成、垂直分层和大气热状况●知识梳理一、低层大气的组成及各成分的作用组成成分作用干洁空气氧维持人类及一切生物的生命活动；具有氧化作用氮生物体的基本成分；有减弱氧化的作用二氧化碳植物进行光合作用的重要原料；吸收长波辐射，有“保温效应”臭氧吸收太阳紫外线，保护地球生物；影响大气温度水汽水汽的相变，产生了一系列天气现象，直接影响地面和大气温度固体杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件人类活动对大气成分的影响1.二氧化碳含量增加：人类活动燃烧煤、石油等矿物燃料，不断向大气中排放大量的二氧化碳；大量森林被砍伐，从而使大气中的二氧化碳的含量增加。2.大气中臭氧总量的减少：随着冰箱、空调的广泛使用，释放出大量的氟氯烃化合物，使大气中的臭氧总量减少。思考讨论大气成分的变化能带来哪些危害？提示：加剧温室效应，使全球变暖；形成臭氧空洞，危害人体健康。二、大气的垂直分层1.分层依据：据大气的温度、密度和大气运动状况将大气划分为对流层、平流层和高层大气。2.各层特点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17～18千米中纬10～12千米高纬8～9千米①气温随高度增加而递减②空气对流运动显著③天气现象复杂多变与人类关系最为密切，人类就生存在对流层底部平流层对流层顶到50～55千米①下层气温随高度变化很小，在30千米以上，气温随高度增加迅速上升②大气以平流运动为主③有利于高空飞行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在80～500千米高空，大气处于高度电离状态影响无线电通讯思考讨论对流层的高度随纬度有何变化?为什么？提示：对流层高度随纬度增加而降低。低纬度地区受热多，气温高，空气对流旺盛，所及高度大，对流层顶高；高纬度相反。三、大气的热力作用1.大气对太阳辐射的削弱作用（1）吸收作用：具有选择性。平流层大气中的臭氧主要吸收紫外线；对流层的水汽和二氧化碳主要吸收红外线。（2）反射：无选择性。反射量的多少与云层厚度、云量多少有关。（3）散射：有选择性。散射可以改变太阳辐射的方向，使一部分太阳辐射不能到达地面；波长较短的蓝色、紫色光最易被散射。经大气对太阳辐射的削弱后，到达地面的太阳辐射主要是可见光部分。2.大气的保温效应①太阳辐射使地面增温：地面吸收太阳短波辐射后，温度增高，同时又以长波辐射的形式把热量向外辐射。②地面辐射使大气增温：对流层大气中的水汽和二氧化碳对太阳短波辐射的吸收能力很差，但对地面长波辐射的吸收能力很强，因此地面辐射的绝大部分能量被保留在大气中，使大气增温。③大气逆辐射对地面起保温作用：大气增温的同时，也向外放出长波辐射，其中的大部分向下射向地面，称为大气逆辐射，被地面吸收，补偿了地面的热量损失，起到保温作用。3.意义：大气对太阳辐射的削弱作用，使得到达地面的太阳辐射减少，从而使得白天气温不至于过高；而大气对太阳辐射的保温作用，使夜晚地面散热不至于过多，从而使夜晚气温不至于过低，对形成适宜于人类生存的温度环境起到了重要作用。思考讨论云量的多少对气温有何影响？提示：云量对气温的影响分白天和夜间两种情况。白天多云，太阳辐射经过大气层时，被削弱的多（吸收、反射、散射多），故气温偏低；夜间多云，大气逆辐射强，对地面的保温作用强，气温较高。●疑难突破逆温现象的成因及其危害一般情况下，对流层温度上冷下暖。但在一定条件下，对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象，这种气温逆转的现象我们称之为“逆温”。造成逆温现象的原因有很多种：一是地面辐射冷却。在晴朗无云或少云的夜间，地面辐射冷却快，贴近地面的气层也随之降温，离地面愈近，降温愈快，因此形成了自地面开始的逆温（如上图）。这种逆温在大陆上常年都可出现，尤以冬季最强。二是空气平流。当暖空气水平移动到冷的地面或水面上，会发生接触冷却的作用。愈近地表，降温愈快，于是产生逆温现象。三是锋面因素。在锋面上，如果冷暖空气的温度差异比较显著，由于暖空气位于锋面之上，而冷空气位于锋面之下，也会产生明显的逆温现象，如下图。无论哪种条件造成的逆温，都会对大气质量造成很大的影响。由于逆温层的存在，造成局部大气上热下冷，阻碍了空气垂直运动的发展，使大量烟尘、污染物、水汽凝结物等聚集在它的下面，使能见度变差。空气污染加重；尤其是城市及工业区上空，由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重的大气污染事件，如光化学烟雾等。●典例剖析【例1】（2000年广东，34）下图中图乙表示近地面空气若上升到3000米高度时，理论温度为T，3000米高空的实际温度为TS，当TS≥T时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日变化图（图甲）”，回答问题。（1）若TS稳定在－8℃，该城市气温至少要上升到______________℃以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为_____________________时。（2）一般逆温结束后2小时，近地面对流才能起到“净化”空气的作用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净因素，上午体育锻炼的时间宜选在_____________________时以后。命题意图：本题考查学生的环境意识，灵活运用各方面知识进行综合分析解决问题的能力。易错分析：该题图文信息丰富，涉及到的知识点有：对流层气温的垂直变化规律（空间上）、气温的日变化规律（时间上）、逆温的概念等等。设问平淡，实际上深刻，能体现数学思维方法在地理学科中的运用。如不能正确理解上述问题，则易出错。解题思路：地面以上12千米（平均高度）范围为对流层，对流层大气热量的直接来源是地面，故对流层大气温度随海拔增高而降低，每升高1000米，气温下降6℃；由于大气上冷下热，引起大气的垂直对流运动，在此过程中，近地面空气得到净化。按气温垂直递减规律，如果3000米高空气温为－8℃，则地面空气温度应为：－8℃+3×6℃=10℃，所以第（1）题中，该城市气温要上升到10℃以上时，地面空气才能够膨胀上升，逆温现象才会结束；对照图乙，该城市气温大于10℃的时间是一天中的8时至次日2时，（夜间）2时以后地面气温低于10℃，开始出现逆温现象，一直延续到早晨8时，逆温现象才结束。如果逆温结束2小时后，近地表对流才能起到“净化空气”的作用。按照题意，上午体育锻炼的时间宜选在早晨8时以后的2小时后，也即10点钟。答案：（1）108（2）10【例2】（2004年全国卷四，7～9）下图是“大气垂直分层示意图”，读图回答（1）～（3）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（3）2003年10月，我国发射的“神舟”五号飞船运行轨道所在的大气层A.气温在－50℃到20℃之间B.气温随高度增加平稳下降C.最低气温约为－80℃D.最高气温约为40℃命题意图：本题考查学生对统计图表的数字信息与曲线分布信息的认定能力；具体考查大气垂直分层和各层特点。易错分析：对各层温度变化不理解及对各层特点掌握不好，易出现错误。解题思路：第（1）题，初步认定上述图像信息，特别是0℃；认定四条曲线在近地面的温度值；认定①③④三条温度曲线的变化趋势和数值与实际不符；而曲线②符合实际情况，故为B选项。第（2）题，回忆短波通信是通过电离层而完成的基础知识，故选择D。第（3）题，明确飞船运行轨道是在外层大气中；读图认定相关信息，逐一筛选四项文字选项；着眼于②曲线Ⅲ层大气气温变化特点，确定C为正确答案。答案：（1）B（2）D（3）C