1、第一节大气的组成和垂直分层课程标准：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。学习目标：1.了解大气的组成成份及其作用。2.了解大气的垂直分层，掌握各层的主要特征。一、大气的组成1低层大气中除去水汽和杂质以外的混合气体，称为干洁空气。25千米以下的干洁空气中，氮气和氧气合占总体积的99%。氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质；氮是地球上生物体的基本元素。2大气中二氧化碳和臭氧含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有着重要作用。二氧化碳是绿色植物进行光合作用的基本原料，另外，它吸收地面辐射的能力强，使气温升高，对地面有保温作用。臭氧能吸收太阳光中的紫外线，被誉为“地
2、球生命的保护伞”。3大气中的水汽和杂质含量很少，却在天气变化中扮演重要角色。大气中的杂质作为凝结核，是成云致雨的必要条件。二、大气的垂直分层1分层依据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。2垂直分层垂直分层气温特点与人类关系A对流层随高度升高而降低最为密切B平流层随高度升高而升高适合飞机飞行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1为什么对流层的天气现象复杂多变？答案一方面，对流层集中了几乎全部的水汽和杂质，另一方面，对流层温度随高度的升高而降低，使水汽和杂质通过对流运动向上层空间输送。在上升过程中随着气温的降低，容易成云致雨，所以对流层天气现象复杂多变。2为什么不同纬度对流
3、层厚度不同？答案对流层的厚度受地面温度高低的影响。地面温度越高，对流运动越强，对流层厚度越大，地面温度越低，对流运动越弱，对流层厚度越小。探究点一 大气的垂直分层材料北京时间2011年9月29日21时25分45秒，我国自主研制的“天宫一号”目标飞行器在酒泉卫星发射中心发射升空后准确进入预定轨道。“天宫一号”是中国首个空间实验室的名称，将在太空中分别与“神舟八号”、“神舟九号”、“神舟十号”飞船对接。从而建立第一个中国空间实验室。“天宫一号”其中一项任务是实现航天员的在轨驻留、生活和工作，为航天员提供在组合体内工作生活所需的基本条件。问题“天宫一号”升空过程中，依次经过了大气层的哪几层？提示对流
4、层、平流层和高层大气。 大气层各层的主要特点【例1】读“大气气温垂直变化曲线示意图”，回答(1)(2)题。(1)上图中能正确表示大气气温垂直变化的曲线是()A B C D(2)飞机平稳飞行过程中所处的大气层是()A层中部 B层C层底部 D层中部审题指导注意图中四条曲线的形状及横坐标对应的数值。解析第(1)题，大气气温垂直变化的特点为对流层气温随海拔升高而降低，平流层气温随海拔升高而升高，高层大气气温随海拔升高先降低后升高，故错误。近地面温度约20 ，对流层顶温度约50 ，故正确，错误。第(2)题，飞机平稳飞行过程中所处的大气层是平流层，空气以平流运动为主，有利于飞行，对应图中层，B项正确。答案
5、(1)B(2)B大气气温垂直变化曲线的判读(1)看形状：逆时针旋转90后呈“W”形。(2)看变化趋势：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。(3)看特殊高度的气温数值：近地面气温约20 ，对流层顶气温约50 。探究点二 对流层气温的变化材料中新社北京2014年12月21日电随着本轮冷空气过程趋于结束，取而代之的是卷土重来的雾霾天气。中央气象台预计，12月下旬冷空气虽活动频繁，但势力偏弱，大气静稳程度增加，雾、霾天气将有所发展。中央气象台预计，2014年12月21日夜间至23日白天，华北中南部、黄淮等地将有轻度至中度霾天气；此外，25日至26
6、日、28日至29日，华北黄淮等地空气污染气象条件等级较高，不利于污染物扩散，会出现两次霾天气过程。问题你知道雾霾天气与大气运动的关系吗？提示雾霾天气多形成于大气稳定无风状况下。1气温垂直递减率的变化正常情况下，海拔每升高100米，气温约下降0.6 。但在不同的地点和不同的时间，气温垂直递减率可能会小于0.6 或大于0.6 ，如下图所示(表现为曲线变陡或变缓)。在情况下，大气的对流运动减弱，大气比较稳定；在情况下，大气对流运动更加强烈。2对流层中的逆温现象(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0.6 。这主要是由于对流层大气的主要热源是地面辐射
7、，离地面越远，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)辐射逆温的发展过程经常发生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强，日出后逆温层自下而上消失。具体过程如下图所示：无逆温逆温生成逆温消失(3)逆温的类型辐射逆温在晴朗无云或少云的夜间，地面辐射散失热量多，地面迅速冷却，使贴近地面的大气层也随之降温，离地面越近，降温越快，使得近地面空气温度低于上部空气温度，从而产生逆温现象。这种逆温，在大陆上常年都可出现，尤以冬季
8、最强平流逆温暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，由于暖空气的下层受到冷地面或冷水面的影响而迅速降温，上层受影响较小，降温较慢，从而形成逆温。这种逆温现象主要出现在中纬沿海地区锋面逆温在锋面附近，由于冷暖空气的温度差比较大，暖空气爬到冷空气的上面，也会产生明显的逆温现象地形逆温在山谷(盆地)中，较重的冷空气沿山坡流动下沉聚集在谷(盆)底，谷(盆)底原来的暖空气被冷空气抬挤上升，由此形成逆温，这种逆温一般发生在晚上；还有一种情况是冬半年冷空气在向低纬地区运动过程中，因冷空气较重，把地势较低的盆(谷)地地区填满，而盆(谷)地上空是暖空气，盆(谷)地上空暖空气与盆(谷)地内冷空气交界附近的大气层形成逆温
9、(4)逆温的影响出现多雾和晴朗天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至引发交通事故。加剧大气污染。由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康。对航空造成影响。“逆温”多出现在低空，多雾天气给飞机起降带来不便。如果出现在高空，对飞机飞行极为有利，因为大气以平流运动为主，飞行中不会有较大的颠簸。【例2】下图是某地气温垂直分布图，读图回答(1)(2)题。(1)四幅图中，最有利于大气污染物扩散的是()A B C D(2)下列哪种地形易造成该地气温由到的演变()A山地 B谷地 C平原 D丘陵审题指导先明确插图体现的
10、是逆温的过程，然后结合逆温的类型和影响等进行分析。解析第(1)题，空气对流越旺盛，越有利于大气污染物扩散。四幅图中，图上、下温差最大，且底层温度高，上层温度低，因此空气对流最旺盛，A项正确。第(2)题，图示由到的变化体现了逆温的形成过程，从地形角度来看，最易造成逆温的是谷地。答案(1)A(2)B(1)逆温的影响主要从逆温抑制空气的对流运动角度进行分析。(2)大气中出现的逆温常常是由几种原因共同引起的，因此，在分析逆温的成因时，必须结合当时的具体条件具体分析。读图，完成12题。1从大气垂直分层看，图示大气层是()A低纬度的对流层B中纬度的平流层C高纬度的对流层D低纬度的平流层2该层大气()A随高
11、度增加，温度增幅变小B能够大量吸收紫外线长波辐射C以水平运动为主，有利于飞机高空飞行D受强烈的太阳辐射呈电离状态解析本题组考查大气的垂直分层及平流层的特点。图中显示大气层高度在1250千米之间，且温度随高度的增高而增加，因此可判断为中纬度平流层，该层大气以水平运动为主，有利于飞机高空飞行；紫外线辐射为短波辐射。答案1.B2.C气球作为探空的工具已被广泛使用，如下图所示，一探空气球由地面上升至100千米处。据其可能探测到的现象回答34题。3探空气球记录的随高度增加气温变化的规律可能是()A一直递减B一直递增C递增递减递增递减D递减递增递减递增解析探空气球在上升的过程中，依次经过对流层、平流层和高
12、层大气，因此气温变化规律是递减递增递减递增。答案D4探空气球探测到水汽集中的层次是()A对流层 B平流层C高层大气 D电离层解析水汽几乎全部都集中在对流层。答案A5读“大气垂直分层示意图”，回答问题。(1)A是_层，该层气温随高度的变化特点是_。(2)B是_层，该层气流平稳，适合于_飞行。(3)地球人造卫星在轨运行期间，主要是在大气中的_中运行，其返回时，在距地面1000米的高度内，所经历的气温变化特点是_，原因是什么？(4)300千米以上的大气层气温高达1000 以上，但其中运行的人造卫星不会被烧毁，主要原因是()A卫星与大气处于相对静止状态B卫星在大气中高速运行，能很好地散热C该层大气稀薄
13、，卫星从中吸收的和与之摩擦产生的热量都有限D该层大气密度很大，有利于卫星散热解析从图中各层高度数值可以看出，A是对流层，B是平流层，50千米以上是高层大气。各层的气温变化从气温垂直分布曲线上读出。300千米以上的高层大气中，气温很高，但空气稀薄，气压低，人造卫星在运行中与空气摩擦产生的热量很有限，并且人造卫星从大气中吸收的热量很少，所以不会被烧毁。答案(1)对流气温随高度的增加而降低(2)平流飞机(3)高层大气气温逐渐升高地面辐射是近地面大气的直接热源，越靠近地面，大气所获得的地面辐射热量越多。(4)C课后作业(五)一、单项选择题1对流层大气中氧气的主要作用是()A光合作用的原料 B吸收紫外线
14、C维持地球生命活动 D生物体的基本成分解析对流层大气中光合作用的原料是二氧化碳，能吸收太阳辐射中紫外线的是臭氧和氧原子，组成生物体的基本成分是氮，氧气的作用是维持生命活动。答案C2大气中能够成云致雨的主要成分是()A二氧化碳和水汽 B臭氧和二氧化碳C水汽和尘埃 D氧和氮解析水的相变产生云、雨、雾、雪等天气现象，尘埃是水汽凝结的凝结核，是成云致雨的必要条件。答案C3对地面有保温作用的大气成分主要是()A氧 B氮C二氧化碳 D臭氧解析本题考查二氧化碳对地面的保温效应。二氧化碳和水汽能吸收地面的长波辐射，并以逆辐射的形式将其还回地面。答案C4对流层高度随纬度增高而降低，原因是()A近地面气压高纬度高
15、，低纬度低B近地面气温低纬度高，高纬度低C水汽含量低纬度多，高纬度少D高空气温低纬度低，高纬度高解析下部热上部冷的气温分布利于空气的对流运动。低纬地区受热多，下部空气热，对流旺盛，对流层所达高度就高。高纬地区受热少，下部空气较低纬冷，对流层高度较低。答案B5有关电离层的叙述，错误的是()A出现在平流层和对流层之间B大气在太阳紫外线和宇宙射线作用下电离C对无线电通信有重要作用D大约在80500千米高空有若干电离层解析电离层出现在高层大气中，在80500千米的高空有若干电离层，电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离，故能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用。答案A下图为“地球大气
16、的垂直分层图(部分)”，读图回答68题。6、四条曲线中，正确表示图示大气层气温垂直分布状况的是()A B C D7影响该大气层气温垂直变化的主要因素是()A地面辐射 BCO2气体C臭氧气体 D人类活动8有关该大气层的叙述，正确的是()A有电离层，对无线电通讯有重要作用B天气晴朗，对流旺盛，有利于高空飞行C上部冷下部热，空气以平流运动为主D顶部与底部的气温相差约50 左右解析本题组考查了大气的垂直分层及特点。第6题，根据图中大气层距地面的高度可知该大气层是平流层，平流层下层气温随高度变化很小，30 km以上气温随高度增加而迅速上升，B、C、D错，故选A。第7题，平流层较高，受地面影响很小，依靠臭
17、氧气体吸收紫外线而增温，故选C。第8题，平流层上热下冷，大气以水平运动为主，大气平稳，天气晴朗，有利于高空飞行，图中大气层的温差约为50 。答案6.A7.C8.D晴朗无风的夜晚，地面因辐射而失去热量，近地面大气层冷却强烈，较高大气层冷却较慢，气温从地面开始向上递增，称为辐射逆温。读图回答910题。9图中a表示辐射逆温形成前的气温垂直分布，一般出现在午后；b表示辐射逆温形成后，一般出现在黎明以前。则c出现的时间最可能是()A上午 B正午 C傍晚 D凌晨解析c出现的时间最可能是上午，日出后，近地面吸收太阳辐射增温，大气吸收地面辐射增温，近地面慢慢增温，形成c图的形态，A项正确。答案A10逆温的影响
18、有()利于污染物的扩散破坏臭氧层抑制沙尘暴的发生减轻山区农作物冻害A B C D解析逆温时大气上热下冷，空气稳定，对流活动弱，不利于污染物的扩散。逆温能抑制沙尘暴的发生，可减轻山区农作物冻害。臭氧层的破坏与氟利昂排放有关，与逆温关系不大。答案B浙江省山地、丘陵广布，适宜茶树生长，但春季逆温天气频繁出现，茶园易受霜冻天气影响。为此，当地茶园引进了防霜冻风扇。当夜晚温度约降到4 时，风扇会自动打开，从而减轻霜冻对茶树的伤害。图甲为风扇防霜冻的工作机理示意图，图乙为茶园某时气温垂直分布示意图。据此回答1112题。11防霜冻风扇最适宜的安装高度为()A910米 B78米C67米 D4米以下解析读图可知
19、，48米范围内出现了逆温，且在8米附近气温最高。防霜冻风扇可将上层的暖空气吹到下层，与下层冷空气混合，提高下层空气温度，所以防霜冻风扇安装高度以78米为宜。答案B12关于防霜冻风扇的工作机理的说法，正确的是()防霜冻风扇可以把高处的暖空气往下吹到茶树上防霜冻风扇吹出的热风可以使茶树免受霜冻影响防霜冻风扇的转动会增加下层暖空气上升速度防霜冻风扇转动可带动空气流动，提高下层空气温度A B C D解析根据上题分析可知，防霜冻风扇位于逆温层气温较高处，可把高处暖空气吹到茶树上，正确；防霜冻风扇本身并不能吹出热风，不正确；防霜冻风扇可将上层暖空气吹到下层，错误；防霜冻风扇的转动，加快了空气流动，提高了下
20、层空气温度，正确。答案D二、非选择题13右图表示某一高度的大气，根据所学知识回答下列问题。(1)若该层是人类生存环境的天然屏障，则该层是_层，原因是_。该层因_而有利于高空飞行。(2)若该层的热量直接来自地面，则该层是_层，其空气运动以_为主，原因是_。该层的天气特征是_。(3)该层对无线电通信有重要作用，则该层是_层，原因是_，导致这种现象产生的原因是_。(4)若人类活动导致其成分增加或减少，则该层可能是_和_。解析解答此题的关键是掌握地球大气各层的特点及其与人类活动的关系。解第(1)题的关键是对“天然屏障”有正确认识，大气中的臭氧能够阻隔太阳光中的紫外线，即判定该大气为平流层中的臭氧层，又
21、因该层水汽、固体杂质极少，天气晴朗，能见度好，大气平稳，利于高空飞行。第(2)题，大气各层中只有对流层的热量主要来自地面，导致垂直方向上气温自下而上递减、空气对流运动等。第(3)题考查的是电离层的知识，应了解电离层的成因。第(4)题，受人类活动影响，大气成分变化明显的是二氧化碳增多和臭氧减少，它们分别主要分布在对流层和平流层。答案(1)平流此层臭氧含量最多，臭氧大量吸收太阳辐射紫外线，保护地球生物免受伤害天气晴朗，能见度好，大气平稳(2)对流对流上冷下热复杂多变(3)电离大气处于高度电离状态太阳紫外线和宇宙射线的作用(4)对流层平流层14下图表示近地面空气若上升到3000米高度时，温度往往为T
22、。3000米高空的实际温度为Ts，当TsT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，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，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间宜选在_时左右。解析逆温层出现在高空3000米处，此时Ts8 因为：逆温出现的条件为TTs所以：T8 设此时城市气温为T0因为：TT00.6 3000米/100T018 所以：T018 8 即：T010 该式表明此城市夜间气温降到T10 时逆温出现，同时也说明，日出后该城市气温升至T010 时逆温结束。所以，读图可知，当气温达到10 时，此时约为8时；根据逆温结束后2小时，近地面对流才能起到净化空气的作用，上午体育锻炼应在8时向后移2小时，即10时为宜。答案(1)108(2)10
