资源描述
第1讲 地球上的大气
[课程标准] 1.运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。2.运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
[体系架构]
[素养考查] 1.综合思维：识记大气的受热过程，理解大气的削弱作用和保温作用；理解热力环流的形成原理并学会解释相关地理现象。2.地理实践力：掌握大气的水平运动——风的影响因素，并能够在等压线图上判断风向和风力大小。
课时14 大气的组成和垂直分层 大气的受热过程
考点1 大气的组成和垂直分层
1．大气的组成
(1)组成及比例
(2)大气各成分的作用
大气组成
主要作用
干洁空气
主要成分
氮气
氮是地球上生物体的基本元素
氧气
氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
次要成分
二氧化碳
绿色植物进行光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高
臭氧
吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用
水汽
成云致雨的必要条件；影响地面和大气的温度
杂质
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
(3)人类活动对大气的影响
人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利影响。
人类活动对大气成分的影响
人类大量排放氟氯烃使臭氧减少；城市中人类生产生活比较密集，导致大气中的杂质增多；人类燃烧化石燃料(如煤炭、石油等)，使大气中的二氧化碳增多。
2．大气的垂直分层
(1)在上图中填出对流层平均高度，并补绘平流层气温变化曲线。
答案
(2)各层特点及与人类活动的关系
分层
高度范围
主要特点
成因
与人类的关系
对流层
低纬：17～18 km。
高纬：8～9 km
气温随高度的升高而递减(对流层的顶部气温降至－60 ℃)
地面是低层大气主要的直接热源
人类生活在对流层底部，对流层与人类关系最密切
空气对流运动 显著
该层上部冷、下部热
天气现象复杂 多变
该层集中了大气圈质量的四分之三和几乎全部的水汽、杂质；对流运动易成云致雨
平流层
从对流层顶部至50～55 km高空
气温随高度升高而升高
在22～27千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层，它可以吸收大量紫外线
平流运动有利于航空飞行；臭氧层有保护地球生命的作用
气流以平流运动为主
该层大气上热下冷，大气稳定
无云雨现象，能见度好
水汽、杂质含量很少，气流平稳
高层大气
从平流层顶部到 2 000～3 000 km的高空
气温随高度增加先下降后上升
距地面远，受到的引力小
80～500 km的高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
不同纬度对流层高度不一样的原因
低纬地区地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的高度高；而高纬地区地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的高度低；中纬地区则居中。
下图为“某沿海地区一日平均气温随高度变化曲线图”。读下图，完成1～3题。
1．该地最有可能位于( )
A．赤道地区 B．中纬地区
C．高纬地区 D．高山地带
2．该地当日最有可能的天气特征为( )
A．雷雨大风冰雹天气
B．烈日高温酷暑天气
C．潮湿闷热无风天气
D．雪虐风饕地冻天气
3．导致A、B两层气温垂直变化差异的主导因素是( )
A．海拔 B．大气成分
C．气象条件 D．纬度
答案 1.B 2.A 3.B
解析 第1题，对流层的厚度整体由赤道地区向两极递减，低纬度对流层厚度大约17～18 km，中纬度12 km左右，高纬度大约8～9 km。 图中对流层厚度约为12 km, 最有可能位于中纬度地区，B对。第2题，根据对流层内的气温垂直变化，由地表25 ℃降至对流层顶的－70 ℃左右，由此可推测出此时该地的气温垂直递减率高于对流层的平均垂直递减率6 ℃/km，故推测其可能对应为强对流天气特征，雷雨大风冰雹属于强对流天气，A对。第3题，A、B两层分别为对流层和平流层，对流层中的主要温室气体为二氧化碳等，使得地面成为直接热源，进而导致对流层内气温垂直递减。平流层二氧化碳等含量已经极低，而臭氧含量明显增加，臭氧因主要吸收短波波段辐射，使得太阳辐射成为这一层大气的主要热源，故而该层大气气温垂直递增。所以主要影响因素为大气成分，B对。
(2022·湖南省阶段性检测)一般每年5月份过后，我国各地进入强对流天气的高发期，往往伴有雷暴、大风等现象。下图示意雷暴云的结构。据此完成4～6题。
4．雷暴云产生的基本条件有( )
①充足的水汽 ②地转偏向力作用 ③气流上升运动 ④大气逆温
A．①② B．①③ C．②③ D．②④
5．推测我国雷暴发生的时空特征是( )
A．夏秋多冬春少，南多北少
B．夏秋多冬春少，西多东少
C．夏秋少冬春多，南少北多
D．夏秋少冬春多，西少东多
6．雷暴云在消亡阶段( )
A．没有降水现象 B．水汽蒸发旺盛
C．气流下沉为主 D．出现雷电现象
答案 4.B 5.A 6.C
解析 第4题，由图并结合所学知识可知，产生雷暴云需要有充足的水汽，以及气流做强烈的上升运动，①③正确，B正确。读图可知，雷暴云天气形成于高空，高空气流受地转偏向力的影响小，②错误。大气逆温出现时，大气相对稳定，不易产生雷暴云，④错误。第5题，由材料信息可知，雷暴是强对流天气带来的结果，我国强对流天气主要发生在夏秋季节。雷暴天气南部地区多于北部地区，东部地区多于西部地区，故选A。第6题，读图并结合所学知识可知，雷暴云形成阶段，云中气流以上升运动为主；成熟阶段，上升气流不断冷凝，伴有降水、冰雹、雷暴等现象；消亡阶段，上升气流减弱，以下沉气流为主，降水逐渐减少，天气渐渐转晴。故选C。
考点2 大气的受热过程
1．在上图中填出三种辐射的名称。
答案
2．两个来源
(1)大气最重要的能量来源：太阳辐射。
(2)近地面大气主要的、直接的热源：地面长波辐射。
3．两大作用
(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：大气逆辐射对地面辐射损失的热量有补偿作用。
1．大气两种作用的实践应用
(1)大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡
①高海拔地区：(如青藏高原地区)
→→→
②内陆地区：(如我国西北地区)
→→→
③湿润内陆盆地：(如四川盆地)
(2)大气保温作用原理应用→分析生产、生活现象
①解释温室气体大量排放对全球变暖的影响
→→→
②分析农业实践中的一些现象
我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜；深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻；华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
(3)昼夜温差大小的分析
天气状况
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
地势高低
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
下垫面性质
下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地
2.逆温
(1)概念：气温随高度增加而上升的现象，或者随高度的增加气温的垂直递减率小于6 ℃/km。
(2)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
越接近地表，降温越快
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
(3)逆温现象的形成及消失过程
(4)逆温的影响
有利
①逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生。
②逆温出现在高空，有利于飞机的飞行。
③和其他天气现象一样，逆温可作为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，越冬果树可以免受冻害等
不利
①逆温时大气结构比较稳定，不利于污染物扩散，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
(2021·广东地理)辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4 000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成1～3题。
1．冬季易加强辐射逆温的地形是( )
A．山峰 B．平原 C．谷地 D．丘陵
2．黄河源地区辐射逆温出现的时间和天气状况是( )
A．日落前后，大风呼啸 B．正午时刻，雨雪交加
C．午夜时分，浓云密雾 D．日出之前，晴朗无风
3．黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于( )
A．锋面气旋多 B．下沉气流盛行
C．准静止锋强 D．热力对流强盛
答案 1.C 2.D 3.B
解析 第1题，从现象上看，逆温是近地面气温低于较高处气温，地面附近气温越低，越有利于逆温的发育。题目提供的四种地形中，凹型的谷地更易于积累冷空气，冬季冷空气沿山坡下沉到谷底，导致底部冷空气聚集，产生下冷上热的逆温现象，故选C。第2题，辐射逆温是“因地面强烈辐射冷却导致”的，近地面气温低于高处气温，形成上暖下冷的逆温现象，其实质是近地面热量的收支平衡问题。近地面大气热量的直接来源是地面辐射，距离地面越近受到地面的影响就越大；逆温发生时，近地面气温低，意味着地面辐射弱，即地温低。地温最低的时刻一般是日出之前。逆温的发育需要相对稳定的气象条件，晴朗天气，大气逆辐射弱，地面降温快，利于逆温的形成；风力小，空气稳定，与周边大气热量交换微弱，更易于冷空气集聚，选D。第3题，逆温的形成是近地面低温的结果，黄河源地区地处青藏高原，冬季严寒，空气冷却下沉，冷空气在地面集聚，利于逆温的形成，选B。锋面气旋、准静止锋多发生于中纬度、冷暖空气易于交汇的地区，青藏高原海拔高，冷暖空气难以在此汇聚，A、C错；青藏高原冬季对流运动微弱，D错。
读“对流层大气受热过程图”，完成1～2题。
1．四川盆地是我国年太阳辐射总量最少的地区，主要原因是( )
A．①较强 B．②较强 C．③较强 D．④较强
2．诗句“秋阴不散霜飞晚，留得枯荷听雨声”中，与“秋阴不散”导致“霜飞晚”现象密切相关的是( )
A．① B．② C．③ D．④
答案 1.A 2.C
解析 第1题，读图可知，①由云层指向宇宙，为大气对太阳辐射的削弱作用，②由地面指向天空，为地面辐射，③由云层指向地面，为大气逆辐射，④由太阳穿过云层指向地面，为被大气削弱后的太阳辐射。因四川盆地为盆地地形，水汽难以扩散，云层厚，所以大气对太阳辐射的削弱作用强，选A。第2题，“秋阴不散”是指秋季阴天多，“霜飞晚”是指霜形成得晚，阴天难成霜，这是由于大气的保温作用所致。阴天时云量大，云层厚，导致大气逆辐射强，大气对地面的保温作用强，选C。
(2022·江苏泰州中学开学考试)在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高100米，气温降低0.6 ℃，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，或者地面上随高度的增加，降温变化率小于0.6 ℃/100米，这种现象称为逆温。下图是“12月22日我国某地午夜时所测得的地面到空中某高度的气温垂直变化图”。据此完成3～4题。
3．图中①～④段中发生逆温现象的是( )
A．①②④ B．①②③
C．②③④ D．①③④
4．该地可能为( )
A．杭州 B．天津
C．广州 D．海口
答案 3.B 4.A
解析 第3题，据图示可知，①②两处气温随海拔升高而升高，③处气温随海拔升高降温幅度小于0.6 ℃/100米，所以这三处有逆温现象；④处降温幅度较大，没有出现逆温现象。选B。第4题，12月22日午夜时分地面温度为3 ℃，天津纬度较高，此时地面温度远低于3 ℃，排除天津；广州、海口位置偏南，冬季受冷空气影响小，气温较高；只有杭州位于30°N左右，离秦岭—淮河一线较近，故此地应为杭州，A正确。
课时精练
2021年9月7日，我国在太原卫星发射中心成功发射高分五号02星。卫星顺利进入预定轨道，发射任务获得圆满成功。下图示意大气的垂直分层。据此完成1～2题。
1．高分五号02星升空过程中( )
A．气温随高度的升高越来越高
B．依次经过平流层和臭氧层
C．气温先降—再升—再降—再升
D．气温先升—再降—再升—再降
2．高分五号02星穿过对流层时，该大气层( )
A．天气现象复杂多变
B．有极光现象发生
C．大气层比较稳定
D．气流水平运动明显
答案 1.C 2.A
解析 第1题，卫星入轨后位于高层大气，高分五号02星升空过程中依次经过对流层、平流层和高层大气。对流层气温随高度升高而降低，平流层气温随高度升高而升高，高层大气气温随高度升高先降低后升高，因此高分五号02星升空过程中气温先降—再升—再降—再升，C正确。第2题，对流层对流运动显著，天气现象复杂多变，极光现象发生在高层大气，A正确，B错误；平流层气流水平运动明显，大气稳定，C、D错误。
(2022·浙江衢州期末)下图为“局部大气层气温随高度变化曲线示意图”。完成3～4题。
3．图示大气层属于( )
A．对流层 B．平流层
C．臭氧层 D．高层大气
4．该层大气( )
A．适合飞机高空飞行 B．极光现象频繁
C．适合人造卫星飞行 D．对流运动显著
答案 3.D 4.B
解析 第3题，读图可知，图示大气层高度位于50千米以上，属于高层大气，D正确；对流层和平流层均位于距离地表50千米以下，臭氧层位于平流层中。故选D。第4题，高层大气易与太阳活动抛出的高能带电粒子发生碰撞，产生极光，B正确；平流层更适合飞机的高空飞行；人造卫星飞行在大气层之外；高层大气对流运动不显著，对流层对流运动显著。故选B。
在对流层中，气温垂直分布一般为“上冷下热”，但有时会出现“上热下冷”的现象，我们称之为逆温。下图为“某地某时刻对流层气温垂直分布状况示意图”。读图完成5～6题。
5．对流层出现逆温时，空气中污染物不易扩散的主要原因是( )
A．人类排放污染物增多
B．抑制了①层空气的对流上升
C．增强了③层空气对流上升
D．阻挡了①层空气的水平运动
6．对流层高度季节变化幅度最大的地区是( )
A．极地地区 B．寒带地区
C．赤道地区 D．温带地区
答案 5.B 6.D
解析 第5题，空气中污染物一般分布在对流层，其扩散难易取决于大气对流强弱，逆温时，大气温度上热下冷，抑制了近地面空气对流上升，所以污染物难以扩散，选B。第6题，地面温度高，对流运动强，对流层高度就高，反之则低。由此推断，地面温度变化越大，对流层高度的变化幅度也就越大，反之则小。温带地区夏季高温，冬季低温，地面温度变化幅度最大，因此对流层高度年变化幅度也最大，D正确。
晴朗的天空，喷气式飞机在高空飞行时，机身后边会出现一条或数条长长的“白烟”，这是飞机发动机排出来的高温高湿的废气与周围环境空气混合后(此后称混合气体)，水汽凝结而成的特殊云系，称为飞机尾迹。此混合气体能否出现凝结现象取决于环境空气自身的温度、湿度和大气压力。通常只有当环境温度在－41 ℃～－60 ℃时，才有可能出现飞机凝结尾迹。飞机尾迹出现的频率和高度有一定的季节差异，且对地球热量平衡产生一定影响。下图为拍摄的飞机尾迹。读图，完成7～8题。
7．1月份，西安上空飞机尾迹出现频率最高的高度大约为( )
A．3～5千米 B．8～10千米 C．13～15千米 D．18～20千米
8．通常，飞机尾迹层的平均厚度为1～2 km，其下限高度最高的季节是( )
A．春季 B．夏季 C．秋季 D．冬季
答案 7.B 8.B
解析 第7题，根据材料可知，“通常只有当环境温度在－41 ℃～－60 ℃时，才有可能出现飞机凝结尾迹”。1月份，秦岭月均温在0 ℃左右，西安位于秦岭北侧，月均温稍低于0 ℃。按照气温的垂直递减率，可计算出1月西安上空7～10千米的高度，温度为－41 ℃～－60 ℃， 选B。第8题，根据材料中关于飞机尾迹形成温度条件可推测，夏季，近地面温度最高，环境温度要达到－41 ℃～－60 ℃，海拔要足够高才行，因此夏季飞机尾迹层的下限高度最高，选B。
不同植被类型覆盖对土壤水热状况产生深刻的影响。我国某山脉西部有一局部小流域呈典型“V”形，地表主要为云杉林和草地覆盖。下图示意该流域2 900米海拔高度研究样地不同植被覆盖下土壤温度日变化(土壤温度为一年不同日期同时刻的平均值)，该小流域研究样地云杉林和草地土壤冻结期分别约为280天和130天。据此完成9～11题。
9．与云杉林相比，研究样地草地覆盖下白天土壤温度偏高的原因是( )
A．大气对太阳辐射的保温作用强
B．根系发达，土壤的热传导性好
C．植被对太阳辐射的阻挡作用低
D．覆盖度高，土壤腐殖质含量低
10．研究样地云杉林覆盖土壤的冻结期明显长于草地，其最合理的解释是云杉林( )
A．比热容小增温较慢
B．位于南坡，气温较低
C．土壤水分含量较大
D．位于北坡，蒸发较弱
11．该山脉最可能位于( )
A．辽宁北部 B．山西西部
C．新疆东部 D．山东南部
答案 9.C 10.B 11.C
解析 第9题，表层土壤温度最直接也是最主要的影响因素就是太阳辐射，云杉林对太阳辐射有巨大的阻挡作用，这是导致土壤温度低于草地的主要原因，C正确。大气对太阳辐射只有削弱作用，没有保温作用，A错误。草地根系并不比云杉林发达，B错误。草地的腐殖质含量比林地要高，D错误。第10题，云杉林与草地比热容差别不大，A错误。河谷南坡为阴坡，气温低，冻结期相对较长，B正确。云杉林蒸腾作用强，土壤水分含量少，C错误。冻结日期长短与气温有关，与蒸发大小关系不大，D错误。第11题，从图可知，图中土壤最高温度出现在北京时间16时，一天中最高温度应出现在当地地方时14时，因此该地比北京时间晚2个小时，经度相差30°，约为东经90°，故可能位于新疆，C正确。
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