大气的垂直分层、受热过程和运动

预备：大气的组成成分及其作用三大组成成分作用干洁空气氧含量21%、氧化作用氮含量78%、减弱氧化二氧化碳光合作用的原料、“温室效应”臭氧吸收紫外线、影响气温水汽成云致雨的必要条件、强烈吸收长波辐射、温室效应固体杂质成云致雨的必要条件、影响大气温度和质量读P43页的图——思考：1、地球大气共分几层？2、在不同纬度，对流层高度是否一样？为什么？3、对流层和平流层的气温随高度变化的特点是什么？原因？4、对流层和平流层的大气运动的特点是什么？原因？图解：大气的垂直分层对流旺盛近地面，纬度不同厚度变；高度增来温度减，只因热源是地面；天气复杂且多变，风云雨雪较常见。气温初稳后升热只因层中臭氧多水平流动天气好高空飞行很适合电离层能反射无线电波，对无线电通讯有重要作用高层大气平流层对流层上冷下热高空对流电离层学法指导：大气的垂直分层依据：温度、密度和大气运动状况（自下向上）垂直分层高度分布气温垂直分布及原因大气运动特征对流层平流层高层大气低纬17~18km中纬10~12km高纬8~9km气温随高度增加而递减，－0.6℃/100m对流运动显著对流层顶到50~55km气温随高度增加而迅速增加水平运动为主平流层顶至2000~3000km复杂复杂课堂演练1：运用大气层气温垂直变化曲线图，考查大气各层的特点及与人类活动的关系。图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是A．①B．②C．③D．④()B一、对流层大气的受热过程预备：关于太阳辐射地球上的能量来源是：太阳辐射图中A、B、C分别表示什么？太阳辐射能主要集中在哪两个部分？（A为紫外区，B为可见光区，C为红外区；主要集中在可见光区和红外区）假如到达大气上界的太阳辐射定为百分之百，而实际上到达地球表面的太阳辐射却只有47%，这是什么原因造成的？（一）大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的吸收大气对太阳辐射的反射（主要）大气对太阳辐射的散射表现形式平流层对流层高层大气地面臭氧大量吸收紫外光二氧化碳、水汽吸收红外光吸收紫外光波长小于0.175分析P44表格，指出太阳辐射经过大气各层时都有哪些部分被吸收？1、从臭氧、二氧化碳和水汽的吸收作用可知大气对太阳辐射的吸收具有什么特性？（选择性）2、为什么说大气直接吸收的太阳辐射能量是很少的？（大气对太阳辐射中能量最强的可见光吸收得很少，大部分可见光能够透过大气到地面）大气对太阳辐射的吸收作用大气对太阳辐射的反射作用：参与的大气成分：特点：大气对太阳辐射的散射作用：参与的大气成分：特点：空气分子云层、尘埃无选择性具有选择性表格（一）大气对太阳辐射的削弱作用作用形式吸收反射散射参与作用的大气成分臭氧（平流层）水汽、二氧化碳（对流层）云层、尘埃空气分子、微小尘埃波长范围作用特点紫外线红外线各种波长的光都被反射蓝、紫色光最易被散射有选择性，大部分可见光可穿透无选择性，云层越厚反射越强向四面八方散射，有选择性根据所学知识解释自然现象（一）：1、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空为什么仍是明亮的？2、为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？（大气对太阳辐射的散射作用）赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多，大气的反射作用强。1、被大气削弱后的太阳辐射能到达地面后，又产生怎样的能量交换过程？2、大气主要靠吸收什么辐射而升温？3、大气对太阳辐射能有削弱作用，对地面又有什么作用？（二）地面辐射和大气辐射大气上界地面地面增温“太阳暖大地”太阳辐射大气吸收地面吸收（二）地面辐射和大气辐射大气上界地面地面增温“太阳暖大地”太阳辐射大气吸收地面吸收射向宇宙空间大气吸收面地辐射“大地暖大气”（二）地面辐射和大气辐射大气上界地面地面增温“太阳暖大地”“大气还大地”太阳辐射大气吸收地面吸收大气辐射大气逆辐射射向宇宙空间大气吸收面地辐射“大地暖大气”地面辐射是近地面大气能量的直接来源，太阳辐射是根本来源。大气对地面保温作用的过程可归纳如下表：保温过程具体过程热量来源Ⅰ太阳暖大地太阳辐射到达地面，地面吸收后增温Ⅱ大地暖大气地面增温后形成地面辐射，大气吸收后增温Ⅲ大气还大地大气增温后形成大气辐射，其中向下的部分称为大气逆辐射，它将大部分热量还给地面太阳辐射地面辐射大气辐射大气保温作用的成因（表现）：1、大气吸收地面辐射，阻止地面热量散失。2、大气逆辐射把热量还给地面，补偿热量损失。总结大气的热力作用大气对太阳辐射的削弱作用大气对地面的保温作用太阳辐射大气吸收作用反射作用散射作用削弱作用地面大气逆辐射地面辐射保温效应直接热源直接热源宇宙空间地面辐射玻璃温室/塑料大棚大气保温作用的原理塑料大棚、玻璃温室——太阳短波辐射可以透射进入，而地面长波辐射却不能穿过玻璃、薄膜而散失，而且温室、大棚中水汽含量往往较大。3、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？4、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？（因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻）（人造烟幕能增强大气中二氧化碳和水汽含量进而增强大气逆辐射，减少夜晚地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用，所以可防御霜冻）根据所学知识解释自然现象（二）：5、某地昨天为晴朗的天气，今天为多云的天气，仅从大气的热力作用分析，哪一个气温日较差小？为什么？（今天；多云天气，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，气温不会太高，夜晚，大气逆辐射作用强，气温不会太低）6、为什么白天多云，气温比晴天低；夜间多云，气温又比晴天高？（大气对太阳辐射的反射；保温作用）利用温室大棚生产反季节蔬菜；利用烟雾防霜冻；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，有利于水果的糖分积累等。——保温作用原理在生产生活中的应用。(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响。(2)在农业中的应用。月球表面昼夜温差和地球表面昼夜温差有什么差异？从大气环境的角度看各是什么原因？月球白天在阳光直射的地方温度可达127℃夜晚则降至－183℃白天，由于没有大气对太阳辐射的削弱作用，月面温度升得很高，气温很高夜间由于没有大气的保温效应，月球表面辐射强烈，月面温度骤降，气温很低白天，大气削弱了到达地面的太阳辐射，气温不会太高夜间，地面辐射绝大部分热量又被大气逆辐射还给地面，使气温不致降得过低（三）、影响地面辐射的因素：纬度低—太阳高度大—经过的大气路程短—大气削弱少，且光能集中纬度高—太阳高度小—经过的大气路程长—大气削弱多；且光照分散地球大气上界地球阅读课文，还有哪些因素影响地面辐射强度？纬度位置下垫面状况气象因素下垫面的比热容大→地面增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般都较小。在晴朗的天气条件下，白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。——利用大气受热过程原理分析昼夜温差大小。主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析：(1)地势高低。(2)天气状况。(3)下垫面性质。1、大气对地面的保温作用，主要是因为（）A.大气能大量反射地面辐射B.近地面大气吸收太阳辐射C.大气逆辐射把热量还给地面D.大气散射把热量还给地面C2、由于大气的热力作用，因此()A、夏天多云的白天，气温不会太高B、冬夜晴朗，在野外的人们不会觉的寒冷C、使地球表面昼夜温差增大了D、对地面的保温作用，不利于人类生存A高考演练3.下图中，昼夜温差最小的是DAA1A2ABB1B2CC1C2读左图，回答问题：1、A、B、C中表示短波辐射是（），表示长波辐射的是（）。2、A1小于A的原因是()，AB、C大气对太阳辐射的削弱作用3、C1表示(),4、B1称为()，大气吸收地面辐射大气逆辐射——气温的时间变化规律1）地面是对流层大气主要的直接热源。2）气温日变化的一般规律：午后两点左右是一天中气温最高的时刻。日出前后的气温达一天中的最低值。3）全球气温的年变化规律北半球季节陆地海洋季节南半球最热月最冷月最冷月最热月7月1月8月2月大气中热量和水汽的输送，以及各种天气变化，都通过大气运动来实现热力环流和风A地面高空1100hpa1060hpa单位面积上空气柱的重量500m1000mP1P2一、热力环流1、几个常用概念A、气压：高度升高，气压减小A地面B、高压、低压：同一高度上，空气密度越大，气压值越大，称为高压；密度越小，气压值越小，称为低压同一高度（水平面）上空气由高压向低压运动BCDA地面高空1100hpa1060hpa500m1000m12C、等压面：大气中气压值相等的点所构成的面CB地面高空高度升高，气压减小1100hpa1060hpa1020hpa受热冷却地面冷热不均2、热力环流过程冷却ABC地面高空1100hpa1060hpa1020hpa冷却冷却热力环流受热高压低压低压低压高压高压ABC如上图中比较同一地点不同高度气压值和同一水平面上不同点的气压值可得PBPAPCPD。1、高空的气压高低与地面相反；2、同一水平方向上，凸高凹低（温压相反）。3、同一垂直方向上，高度越高，气压越低。地区间冷热差异太阳辐射空气的垂直运动同一水平面的气压差异大气的水平运动热力环流根本原因能量来源2、热力环流过程受热冷却ABCD图中空气在Ａ、B、C、Ｄ四点的流向如何？Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四点气压值由高到低排列顺序？DABC地面高压低压高压低压高空（1）城市风城市郊区郊区热冷冷高低低高低高３、实例BAC1、有大气污染的工厂应建设在地；2、要改善城市空气质量，最好在地进行植树造林。CB思考1（2）海陆风陆地海洋白天地面吹海风（2）海陆风陆地海洋晚上海边吹陆风ABAB山顶山谷低气压高气压高气压低气压山地热力环流白天：谷风（3）山谷风山顶山谷低气压高气压高气压低气压山地热力环流夜晚：山风热力环流的实例之二：山谷风河流商业区住宅区工业区[练习1]分析图中商业区和住宅区大气污染严重程度日变化特点，并说明原因。图中商业区和住宅区大气污染日变化特点：⑴白天因受谷风影响，大气污染物浓度较大⑵夜晚因受山风影响，大气污染物浓度较小河流商业区住宅区工业区河流商业区住宅区工业区二、大气的水平运动——风影响风形成的几个力1、水平气压梯度力2、地转偏向力3、摩擦力二、大气的水平运动——风气压梯度：单位距离间的气压差气压梯度：＝气压差∕距离气压梯度越大风速越大。1010101010101004(hpa)1008(hpa)1004(hpa)ABC比较下面三图的气压梯度大小:答案：CBA读下面两幅等压线图，A、B、C、D四处风力最大的是（）CAAB10001005B1010A、B两点哪个风速较大？A点风速较B点大等压线图上，等压线越密集，气压梯度越大，风速越大影响风形成的几个力1、水平气压梯度力2、地转偏向力3、摩擦力（百帕）100010051010水平气压梯度力方向：垂直于等压线，由高压指向低压1、形成风的直接原因——水平气压梯度力：使大气由高气压流向低气压的力。是形成风的原动力，既影响风速又影响风向。11001080106010401020(hpa)水平气压梯度力对风向的影响：风向垂直于等压线，指向低压；气压梯度力越大，风速越大只受水平气压梯度力影响风向2、地转偏向力：与纬度和物体运动的速度有关，纬度越高地转偏向力越大，物体运动的速度越大，地转偏向力越大。地转偏向力始终与物体实际运动的方向垂直。地转偏向力只影响风向，不影响风速。2.只受地转偏向力和水平气压梯度力的影响（hpa）100010051010北半球水平气压梯度力地转偏向力风向与等压线平行（存在于高空）3、摩擦力方向：始终与运动方向相反接触面越粗糙，摩擦力越大（高空摩擦力为0）摩擦力既影响风速，又影响风向。（百帕）100010051010水平气压梯度力地转偏向力北半球风向地面摩擦力受水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力影响。风向与等压线斜交11001080106010401020(hpa)水平气压梯度力地转偏向力风向北半球11001080106010401020(hpa)水平气压梯度力考虑水