地球上的大气1讲义

地球上的大气1讲义1.大气（低层大气）的组成：干洁空气氮：含量最多（78%）是生物体的基本成分氧：含量第二（21%）是人类和一切生物维持生命活动必需的物质二氧化碳：光合作用的基本原料，对地面有保温作用臭氧：大量吸收紫外线——地球生命保护伞；少量紫外线有杀菌作用水汽，固体杂质成云致雨的必要条件——雨后的空气是清新2.大气的垂直分层：据大气的温度、密度和大气运动状况划分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的一层平流层对流层顶到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大气的受热过程1．地球大气最重要的能量来源2．近地面大气主要和直接的热源从大气的受热过程来看，地球大气对图中的吸收较少，大部分能够透过大气层射到地面；大气对图中的吸收较多，因此大气增温的最主要方式是。1．大气对太阳辐射有什么作用？保温和削弱作用2．大气的受热和保温过程是怎样的？在这个过程中大气对地面又起什么作用？(1)“太阳暖大地”：太阳辐射能是地球最主要的能量来源。太阳辐射在穿过大气层时，小部分能量被吸收和反射，大部分透过大气射到地面，地面因吸收太阳辐射能而增温。(2)“大地暖大气”：地面增温的同时向外辐射热量。相对于太阳短波辐射，地面辐射是长波辐射，除少数透过大气返回宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。(3)“大气还大地”：大气在增温的同时，也向外辐射热量，既向上辐射，也向下辐射，其中大部分射向地面，称为大气逆辐射，大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。（2010全国文综）简述图示葡萄种植园中地表鹅卵石对葡萄生长的影响？鹅卵石利于保持土壤水分(利于地表水下渗，防止土壤水分蒸发)；鹅卵石白天(受到太阳辐射)增温快，夜间降温也快，增大气温的日较差，利于葡萄的糖分积累。气象谚语有“露重见晴天”的说法。就此现象，下列叙述正确的是()A．天空云量少，大气保温作用强B．地面辐射强，地表降温慢C．空气中水汽少，地表降温慢D．大气逆辐射弱，地表降温快教育部、国家体育总局和共青团中央决定，全国开展学生冬季长跑活动(简称冬跑令)。北京、南京、哈尔滨和海口等城市的中小学生及高校学生都积极响应该决定。1.居住在我国北方某重工业城市的学生执行“冬跑令”，在清晨跑步是否科学？不科学。清晨，大气逆温层存在，大气对流运动微弱。大气中的污染物不易向高空扩散，污染物浓度高；同时日出前绿色植物光合作用弱而呼吸作用强，大气中此时二氧化碳含量较高。应该在下午或傍晚跑步最适宜。（4）霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失，气温随之降低。（5）沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？沙漠地区晴天多，白天大气削弱作用小，气温高；夜晚大气对地面的保温作用弱，气温低。（6）青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区？青藏高原的海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，所以太阳辐射强。大气的热力作用（1）大气对太阳辐射的削弱作用：反射作用最强，吸收作用最弱。①吸收：有选择性。平流层中的臭氧与高层大气层的氧原子吸收紫外线，水汽、二氧化碳吸收波长较长的红外线，太阳辐射能量最集中的可见光波段被吸收的很少。②反射：无选择性，云层和较大颗粒，其中云的反射作用最为显著。卫星云图上白色越浓，云层越厚，反射太阳光最多。③散射：有选择性。空气分子和微小尘埃，蓝、紫色光最容易被散射，所以晴朗天空呈现蔚蓝色。天空呈灰白色是因为太阳光被较多尘埃和雾粒散射的缘故。④削弱作用与太阳高度：太阳高度大的地区太阳辐射经过大气路程短，削弱得少。⑤效果：太阳辐射由低纬向两极递减，形成全球气温大体上由低纬向高纬减少的宏观规律。（2）大气对地面的保温效应①大气对地面的保温作用：对流层大气中的水汽和二氧化碳强烈吸收地面长波辐射促使大气增温，又以大气逆辐射的形式把能量返还地面，可以补偿地面损失的部分热量。2012年10月12日早，天津出现大雾天气，能见度很低，给道路交通和市民出行带来不便。下图为城区海棠立交在浓雾中若隐若现。回答3～4题。（1）浓雾天气使能见度降低的原因之一是()A．浓雾吸收地面辐射，增强大气逆辐射B．浓雾削弱了地面辐射C．浓雾削弱了太阳辐射D．浓雾改变了太阳辐射的波长（2）深秋初冬时节也是该地大雾多发期，这其中的道理是()A．昼夜温差减小，水汽易凝结，但风力微弱，水汽不易扩散B．昼夜温差减小，水汽不易凝结，直接悬浮于大气中C．昼夜温差较大，水汽不易凝结，直接附着在地面上D．昼夜温差较大，水汽易凝结，且该季节晴好天气多，有利于扬尘的产生3.逆温现象的成因及其危害对于违反正常温度分布规律的现象都可以称为逆温，如对流层的下冷上热，表层海水冬季的上冷下热。对流层逆温：对流层的某一个高度范围内出现气温随高度增加而上升的反常现象(即下冷上热现象)。①造成“逆温”现象的原因有很多种：一是地面辐射冷却(辐射逆温)。下图表明了这种辐射逆温的生消过程。辐射逆温厚度从数十米到数百米，在大陆上常年都可出现，以冬季最强。冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。二是冷空气下沉(地形逆温)。在山谷与盆地区域，由于冷却的空气会沿斜坡流人低谷和盆地，因而常使山谷和盆地的辐射逆温得到加强，往往持续数天而不会消失。三是空气平流(平流逆温)。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。四是锋面逆温。锋面出现时，冷气团在下，暖气团在上，可以形成一段时间的逆温层。②危害：由于逆温层的存在，造成对流层大气局部上热下冷，大气层结稳定，阻碍了空气垂直运动的发展，使大量烟尘、水汽凝结物等聚集在它的下面，易产生大雾天气，使能见度变坏，尤其是城市及工业区上空，由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重大气污染事件，如光化学烟雾等。关于地球的热量收支状况，表述正确的是()A．地球不断吸收太阳辐射，结果终将变得越来越热B．高纬地区接收的太阳辐射少于其支出的长波辐射，高纬地区将变得越来越冷C．高纬地区热量的收入少于支出，但因温室效应的作用，高纬度地区并不会越来越冷D．由于大气环流和洋流的作用，低、高纬度地区间不断进行热量交换，地球热量收支总体处于平衡状态(2010·山东文综)下图为北半球中纬度某地某日5次观测到的近地面气温垂直分布示意图。当日天气晴朗，日出时间为5时。由图中信息可分析出()A．5时、20时大气较稳定B．12时、15时出现逆温现象C．大气热量直接来自太阳辐射D．气温日较差自下而上增大1.热力环流的形成过程太阳辐射→地面冷热不均→大气的垂直运动(热上升或冷下沉)→水平气压差异→水平运动(大气由高压区流向低压区即形成风)说明：①冷热不均是导致大气运动的根本原因，即知道冷热差异可以画出热力环流，反之知道热力环流可以找出冷热差异。②热力环流引起的大气运动总是先垂直后水平。③高气压和低气压是指同一水平高度的气压状况；同一地点在垂直方向上永远是近地面气压大于高空气压。④等压面弯曲方向与气压高低的关系遵循“高凸低凹”原则：等压面凸起是高压区(如上图A、D处)，下凹是低压区(如上图B、C处)。常见的形式(1)城市风①成因：城市生产、生活释放出大量人为热，而城市的热容量又较小，热量不易扩散，导致城市在空间上形成了一个温暖的“热岛”。城市热岛的存在使城市空气上升，与郊区下沉气流形成城市热力环流；下沉气流又从近地面流向城市中心并把郊区工厂排出的污染物带入城市，致使城市的空气污染更加严重。(2)海陆风在沿海地区，白天在太阳照射下，陆地增温快，气温比海上高，空气膨胀上升，高空气压升高，空气在高空由大陆流向海洋；近地面，陆地上形成低气压，海洋上形成高气压，使下层空气由海洋流向大陆，形成海风(如下图a)。夜间陆地降温快，气温比海上低，空气冷却下沉，地面气压比海面高，使下层空气由陆地流向海洋，形成陆风(如下图b)。海风和陆风的转换时间，随地区和天气而定，一般，海风开始于11时，到13—15时最强，此后逐渐减弱，到17—20时转为陆风。(3)山谷风在山坡和山谷地区，白天由于山坡上空气增温快，暖空气沿坡面上升，形成谷风(如下图a)；谷地中心垂直方向上气流下沉，称之为反谷风。夜间因山坡空气迅速冷却，空气冷重而沿坡面下滑，流入谷地，形成山风(如下图b)；谷地中心垂直方向上，气流辐合上升，称之为反山风。季风环流季风类型风向成因分布范围东亚季风夏季风东南海陆热力性质差异，位于夏威夷高压西部我国东部、朝鲜半岛、日本冬季风西北海陆热力性质差异，位于亚洲高压东部南亚季风夏季风西南气压带、风带的季节移动，南半球的东南信风越过赤道偏转为西南季风印度半岛、我国西南也有西南季风冬季风东北海陆热力性质差异，位于亚洲高压南部3.逆温一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，即是说在数千米以下，总是低层大气温度高，高层大气温度低，显得“头重脚轻”。这种大气层结构容易发生上下翻滚，即“对流”运动，可将近地面层的污染物向高空乃至远方输散，从而使城市空气污染程度减轻。对人体健康影响不大。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，“头轻脚重”从而导致大气层结（层次结构）稳定，气象学家称之为“逆温”，发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。它像一层厚厚的被子罩在城乡上空，上下层空气减少了流动，近地面层大气污染物“无路可走”，只好原地不动，越积越多，空气污染势必加重。1.辐射逆温：经常发生在晴朗无云的夜空，由于地面有效辐射减弱，近地面大气层气温迅速下降，而高处大气层降温较少，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温黎明前最强，日出后自下而上消失。2.平流逆温：暖空气水平移动到冷的地面或气层上，由于暖空气的下层受到冷地面或气层的影响而迅速降温（冷暖空气的温差较大），上层受影响较少，降温较慢，从而形成逆温。主要出现在中纬度沿海地区。3.地形逆温：它主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由于山坡散热快，冷空气循山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现气温的倒置现象。或者冬季冷空气重，一沉聚谷底，造成下冷上热的现象。(例子:果树，蔬菜等农作物不种谷底)4.下沉逆温：在高压控制区，高空存在着大规模的下沉气流，由于气流下沉的绝热增温作用，致使下沉运动的终止高度出现逆温。这种逆温多见于副热带反气旋区。它的特点是范围大，不接地而出现在某一高度上。这种逆温因为有时像盖子一样阻止了向上的湍流扩散，如果延续时间较长，对污染物的扩散会造成很不利的影响。5.洋流逆温：寒流来临时，冷空气潜入暖空气下，带来干燥且多雾气候。好处①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。②逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。③在一些山坡或河谷地区。如中国新疆伊犁谷地，逆温从10月至翌年3月，长达半年之久。1月份的坡地逆温层厚达400米，逆温强度达5℃。逆温带有效地提高了谷地在冬季的温度水平，多年生果树越冬可不必埋土，冻害得以避免或减轻，而且果实硬度高，品质好；在这里发展蔬菜种植，可减少热能投入，提高经济效益；逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所。从该地逆温资源开发利用的角度来说：逆温的下部光热条件适中，一般以发展喜温凉的作物和蔬菜为主；逆温带的中部逆温现象强烈，冬暖夏凉，一般以发展果树和冬季蔬菜基地为主；逆温带上部降水充裕，以发展林、草和药材为宜。如中国的四川盆地、云贵高原的坝子都受逆温的影响增温，是对农业生产有利的一面。坏处不管是何种原因形成的逆温，都会对空气质量产生很大影响，它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍了烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，几十米甚至几百米厚的逆温层像一