高中地理2.3.1大气的垂直分层及对流层大气的受热过程教案含解析湘教版必修.pdf

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第 1 课时 大气的垂直分层及对流层大气的受热过程
学习目标
1．掌握大气的垂直分层，理解对流层、平流层、高层大气的特点及与人类的关系。
2．掌握对流层大气的受热过程，理解大气的削弱作用和大气的保温作用。
知识导引




一、大气的垂直分层
1．大气垂直分层的依据：大气在垂直方向上的温度、密度和运动状况的差异。
2．垂直分层

垂直分层 气温特点 气流特点 与人类的关系
A 对流层 随高度增加而降低 对流运动显著 最为密切
B 平流层 随高度增加而升高 以平流运动为主 适合飞机飞行
C 高层大气 随高度增加先降低后升高 人造卫星等在此运行
大气的组成
大气组成 重要作用
氮(N) 地球上生物体的基本成分
干
氧(O) 一切生物维持生命必需的物质
洁
二氧化碳 绿色植物光合作用的重要原料；大量吸收红外线，对地面起
空
(CO ) 到保温作用
2
气
臭氧(O ) 大量吸收太阳紫外线，保护生物免受伤害
3
水汽(H O) 成云致雨的
2
固体杂质 必要条件


二、对流层大气的受热过程
1．大气对太阳辐射的削弱作用：主要表现为选择性吸收、散射和反射。
(1)选择性吸收：平流层中的臭氧吸收波长较短的紫外光，对流层中的水汽和二氧化碳
吸收波长较长的红外光。
(2)散射和反射：散射主要改变太阳光线的方向；云层或尘埃能反射太阳光线，云层越
1 : .
厚，对太阳辐射反射越强。
2．地面辐射和大气辐射

(1)地面辐射：如图中的 B，从波长看，地面辐射属于长波辐射，地面辐射是对流层大
气增温的直接能量来源。
(2)大气辐射：大气吸收地面辐射增温的同时，也向外辐射能量，即为大气辐射。
(3)大气逆辐射：射向地面的大气辐射称为大气逆辐射，如图中的 C，对地面起到保温
作用；云量越大，大气逆辐射越强。
太阳辐射是短波辐射，而地面辐射和大气辐射是长波辐射。
物体温度越高，其辐射中最强部分的波长越短；反之，物体温度越低，其辐射能力越弱，
辐射波长越长。
太阳表面温度高达 6 000 K，它的辐射能量主要集中在可见光部分( 微米～ 微
米)，故被称为短波辐射。地面温度和大气温度比太阳温度低得多，其辐射的波长范围主要
集中在 3 微米～120 微米之间的红外波部分，因而被称为长波辐射。

影响因素 影响的原理 具体影响
纬度低，年平均正午太阳高度大，太
纬度因素 阳辐射经过大气的路径短，太阳辐射 太阳辐射强度由低纬向两极递减
强度大，地面辐射强；反之则弱
下垫面状况不同，吸收和反射的太阳 各地地面辐射的变化，不完全与纬度
下垫面因素
辐射比例不同 的变化相一致
同纬度地区，地面获得的太阳辐射不
气象因素 同纬度地区，年日照时数长短不同
同

点拨：太阳辐射、地面辐射和大气辐射三者的波长关系为：太阳辐射<地面辐射<大气辐
射。

探究点一 大气的垂直分层
[核心归纳]
1．大气的垂直分层
地球大气从地面可延伸到数千千米高空，根据温度、密度和大气运动状况，可将其划分
为对流层、平流层和高层大气，其主要特点及与人类关系如下表所示：
2 : .
垂直
高度分布 主要特点 与人类关系
分层
①气温随高度增加而递
高度因纬度而异：低纬 与人类关系最为密切，
减；②空气对流运动显
对流层 17～18 km，中纬 10～12 人类就生存在对流层底
著；③天气现象复杂多
km，高纬 8～9 km 部
变
①气温随高度增加迅速
是人类生存环境的天然
平流层 对流层顶到 50～55 km 上升；②大气以水平运
屏障
动为主，气流平稳
高层 在 80～500 km 高空，大
平流层顶到大气上界 影响无线电通信
大气 气处于高度电离状态

(1)含义
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 ℃。这主要是因为对流层大气的主要热源是地面，离地面越高，受热越少，气温就
越低。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，称为逆温现象。
(2)逆温类型
①辐射逆温：在晴朗无云的夜间或黎明，由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失的热量多，
近地面气温迅速下降，而高处大气层降温幅度较小，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆
温现象黎明前最明显，日出后逆温层自下而上消失。


②平流逆温：当暖空气运动到冷的地面上时，暖空气与冷地面之间不断进行热量交换，
暖空气下层受冷地面影响大，气温降低较快，上层降温较慢，从而形成逆温。该逆温现象多
出现在中纬度沿海地区。
③锋面逆温：锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带，暖气团位于锋面之上，冷气团在下，
在冷暖气团之间的过渡带上形成逆温。
④地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡
下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆
温一般是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。
状元随笔 逆温的影响
(1)不利影响
①出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使大气能见度降低，给
3 : .
人们的出行带来不便，甚至导致交通事故。
②加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面大气中的污
染物不能及时扩散，从而危害人体健康。
(2)有利影响
①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逆温若出现在高空，对飞机的飞行极为有利，使飞机在飞行中不会有大的颠簸，同时
也提高了大气能见度，使飞行更加安全。

[应用体验]
如图为大气垂直分层示意图。读图回答 1～2 题。

1．图中能正确表示大气层气温垂直变化的曲线是( )
A．① B．②
C．③ D．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
解析：第 1 题，由教材知识可知，Ⅰ层为对流层，Ⅱ层为平流层，Ⅲ层为高层大气。地
面气温在 20 ℃左右，对流层顶部气温在－50 ℃左右，平流层顶部气温在0 ℃左右，在高
层大气中上部为热层，拐点温度为－80 ℃左右。第 2 题，在高层大气中有电离层，能反射
无线电短波。