1、湘教版必修I 第二章 自然环境中的物质运动和能量交换 第三节 大气环境第1课时 对流层大气的受热过程 热力环流学习目标1.了解大气对太阳辐射的吸收、反射作用。2.运用图示说明太阳辐射、地面辐射和大气辐射之间的关系。3.运用图表分析说明大气的受热过程及大气保温作用的基本原理。4.掌握热力环流的形成原理，并能解释有关的自然现象，如城市热岛效应。01 课前自主学习自主梳理一、大气的垂直分层二、对流层大气的受热过程1大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的削弱作用主要表现为选择性、散射和，但干洁空气对于太阳辐射近“”。吸收反射完全透明2.地面辐射、大气辐射及其影响因素(1)概念比较(2)影响大气逆辐射
2、的因素云层：增厚湿度：增大 大气逆辐射都会增强3影响地面辐射的因素(1)纬度因素：同样性质的地表，纬度越低，太阳辐射强度，地面辐射。(2)下垫面因素：地面反射率越强，获得的太阳辐射，地面辐射。(3)气象因素：同纬度地区，的长短，会影响地面获得太阳辐射的多少。越大越强越少越弱年日照时数三、热力环流形成的原理1大气运动的原因太阳辐射在地表的差异分布，造成不同地区不同，并导致水平方向上各地间的差异，引起大气运动。2热力环流的形成(如下图)气温气压(1)垂直运动(2)水平运动思考问题1大气逆辐射只有晚上存在吗？提示：大气逆辐射是大气辐射的一部分，是始终存在的。白天辐射更强，只是白天由于受太阳辐射的影响
3、，考虑问题时主要侧重于大气对太阳辐射的削弱作用；夜晚由于没有太阳辐射，近地面气温主要受大气逆辐射强弱的影响，因而容易产生只有晚上存在的误解。2为什么宇航员看到的太空是黑色的，而我们看到的天空是蔚蓝色的？提示：在太空中，缺少大气的散射作用。而在地球上，波长较短的蓝、紫色光最容易被空气分子所散射，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色。3古诗云：“何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。”你能解释巴山为何多夜雨吗？提示：巴山地区谷地众多，夜间风从山坡吹向谷地，而山谷中气流则垂直上升，将水汽带上高空，受冷凝云致雨。02 课堂合作探究考点 大气的受热过程和保温作用课堂实录阅读教材相关内容，探究下列问题。(1)结合教材“大气
4、的温室效应”，探究“太阳暖大地”“大地暖大气”“大气还大地”等现象的含义。画简图说明什么是大气的“温室效应”。(2)多云的夜晚为什么比晴朗的夜晚温暖些？(3)深秋季节，农业生产中为了防止晚熟的庄稼遭受霜冻，人们经常在田间地头用潮湿的柴草燃起一堆堆篝火。你认为他们这样做对防止霜冻有作用吗？为什么？(4)大气保温和玻璃温室保温的原理是否相同？答案：(1)太阳暖大地：绝大部分的太阳辐射可以透过大气层到达地面，地面吸收太阳辐射而增温。大地暖大气：地面放出的长波辐射除少部分透过大气射向宇宙空间外，绝大部分被对流层中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。大气还大地：大气逆辐射把热量还给地面，在一定程度上补偿了
5、地面辐射损失的热量，对地面起保温作用。大气的“温室效应”可以简化为下图：(2)多云的夜晚，大气逆辐射强，还给地面的热量多，因而气温较高。(3)有作用。潮湿的柴草在燃烧的过程中释放出大量的烟雾，虽然燃烧柴草放出的热量很少，但浓浓的烟雾弥漫在农田上空，使得夜间大气逆辐射作用明显增强，起到了很好的保温作用，在很大程度上能防止和减轻霜冻的危害。(4)同是保温作用，但二者原理并不相同。大气保温作用主要依赖大气的逆辐射把地面辐射的热量还给地面；而温室的玻璃并不能阻截或吸收地面长波辐射，而在于阻止空气在室内外对流或湍流发生的热交换。据研究，这种阻止空气在室内外热交换的作用，比大气的保温气体吸收长波辐射致暖作
6、用大34倍。知识精讲1受热过程由上图可知，大气的受热过程可归纳为下表。2.大气的保温作用大气受热后又以大气辐射的形式向外辐射热量，其中射向地面的部分被称作大气逆辐射。大气逆辐射把热量返还给地面，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(大气还大地)。(1)白天大气对太阳辐射的削弱作用和夜晚大气对地面的保温作用，使地面的气温日较差减小。(2)臭氧能强烈吸收紫外线而使大气增温；水汽和二氧化碳能强烈吸收红外线而使大气增温。(3)大气逆辐射始终是存在的，且白天气温高，大气逆辐射强。题组演练1读“地球大气热量传递与平衡示意图”，回答下列问题。(1)图中字母A表示_，B表示_，C表示_，
7、D表示_。(2)冬半年的霜冻多发生在晴朗的夜间，其原因是_，这一原因与图中甲、乙、丙中的_过程有关。大气和地面的反射太阳辐射 地面辐射射向宇宙空间大气辐射射向宇宙空间晴朗的夜间少云，大气对地面的保温作用弱，气温下降快丙(3)多云的白天比晴朗的白天气温低，其原因是_，这一原因与图中甲、乙、丙中的_过程有关。(4)近地面大气温度随高度增加而递减，其原因是_，这一原因与图中甲、乙、丙中的_过程有关。多云的白天，大气对太阳辐射的削弱作用强甲对流层大气的热量直接来源于地面乙解析 本题以地球大气热量传递与平衡示意图为切入点，考查学生对大气对太阳辐射的削弱作用及大气对地面的保温作用等相关知识的掌握情况。第(
8、1)题，要注意下列几组概念之间的联系和区别：吸收、散射、反射是大气对太阳辐射削弱作用的主要形式，不能把反射作用和削弱作用等同起来；大气辐射的一部分射向高层大气和宇宙空间，一部分射向地面，射向地面的大气辐射称为大气逆辐射，不能把大气辐射与大气逆辐射等同起来。第(2)题，霜冻出现在晴朗的夜晚，说明晴朗的夜晚气温低，晴朗的夜晚温度低应从晴天云量少，大气逆辐射弱的角度来分析。第(3)题，多云的白天气温低，主要是云对太阳辐射有强烈反射作用的结果。第(4)题，近地面大气的温度随高度增加而递减是因为近地面大气的热量的直接热源来自地面，而不是来自太阳辐射。比较两地昼夜温差大小的思路一看地势高低：地势高大气稀薄
9、白天大气削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱昼夜温差大。二看天气状况：晴朗的天气条件下，白天大气削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱昼夜温差大。三看下垫面性质：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小于陆地。考点 热力环流的形成原理和几种常见的形式课堂实录北京某学校开展了“城市热岛效应现象及其影响”地理课题研究，以下是某组学生的研究报告，下面我们协助他们完成这项工作。材料一 北京近地面多年平均气温分布图(单位：)和北京热力环流模式图。材料二 到2015年，北京市将新增造林面积7万公顷(105万亩)，森林面积增加5万公顷(75万亩)，林木绿化率达到57%，森林覆盖率达到4
10、0%；基本建成功能完备的“山区绿屏、平原绿网、城市绿景”三大生态体系。结合以上材料，探究下列问题。(1)观察上图，说出北京市近地面多年平均气温分布状况(特点)。(2)根据图中所示的信息，画出图中热力环流的方向。(3)根据热力环流的特点，你认为北京市的造林重点应选在图中A、B、C三地中的何处？请说明你的理由。(4)北京市要把大气污染严重的某大型企业从城区迁出，根据热力环流的特点，最适合该企业的新厂址应选在图中A、B、C三地中的何处？请说明你的理由。提示：由于城市人为释放热量多，城区出现“热岛”效应，形成城市与郊区的热力环流，其方向为：近地面空气从郊区流向城区，高空空气从城区流向郊区。森林有净化空
11、气的作用，其布置在郊区与城区之间，有利于净化由郊区流向城区的空气；有污染的企业需布局在城郊热力环流下沉距离以外，避免有污染的大气被吹入城区。答案：(1)气温由市区向郊区递减。(2)画图略(在城区上升，在郊区下沉)。(3)B地。其布置在郊区与城区之间，有利于净化由郊区流向城区的空气。(4)C地。布局在城郊热力环流下沉距离以外，避免了城市风将大气污染物带入城区。知识精讲1热力环流的形成原理理解热力环流的形成，关键抓住以下两点关系：(1)温压关系(如上图中甲、乙、丙三地所示)(2)风压关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压(如图中所示)。2热力环流的几种常见形式应用热力环流原理解释自然界中存在的一些
12、局部小型环流的成因。(1)海陆风形成白天陆地比海洋增温快，近地面陆地气压低于海洋，风从海洋吹向陆地，形成海风夜间陆地比海洋降温快，近地面陆地气压高于海洋，风从陆地吹向海洋，形成陆风影响海陆风使滨海地区气温日较差减小，降水增多(2)山谷风形成白天山坡比同高度的山谷升温快，气流上升，气压低，暖空气沿山坡上升，形成谷风夜晚山坡比同高度的山谷降温快，气流下沉，气压高，冷空气沿山坡下滑，形成山风影响在山谷和盆地常因夜间冷的山风吹向谷底，使谷底和盆地内形成逆温层，阻碍了空气的垂直运动，易造成大气污染(3)市区与郊区之间的热力环流形成由于城市居民生活、工业和交通工具释放大量的人为热，导致市区气温高于郊区，形
13、成“城市热岛”，引起空气在市区上升，在郊区下沉，近地面风由郊区吹向市区，在市区与郊区之间形成城市热岛环流影响一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外(1)高压的数值并不一定大于低压的数值。在同一水平面上高压的数值大于低压；在垂直方向上，近地面的低压反而高于对应高空的高压。(2)气流并不总是由高压区流向低压区。在同一水平面上气流总是由高压区流向低压区；在垂直方向上，气流却有可能由低压区流向高压区。题组演练2运用热力环流原理，在下图恰当处标上箭头。解析 以气温水平分布和垂直分布图为切入点，考查气温的分布特点和热力环流的相关知识。解决本题，需结合热力
14、环流的形成原理和海陆热力性质差异分析，具体分析如下：选项分析A晚上，陆地降温快，气温低，气压高，近地面风从陆地吹向海洋B白天，陆地升温快，气温高，气压低，近地面风从海洋吹向陆地C白天，山顶升温快，气温高，气压低，风从山谷吹向山顶D赤道地区接受热量多，气温高，空气上升，高空大气由赤道流向南北回归线，近地面大气由南北回归线流向赤道答案 考点 等压面的判读课堂实录某地理小组做演示实验：把一盆热水和一盆冰块分别放入玻璃缸内的两侧，盖上胶合板，胶合板上有孔的一侧对着冰块盆。点燃香，把香垂直从小孔插入到适当深度，观察玻璃缸内气流的运动状况(见图一)。图二是玻璃缸内的底部和顶部的等压面。图三是某地对流层大气
15、某要素等值面垂直分布图。结合以上材料，探究下列问题：(1)你认为图一实验模拟的是什么？(2)玻璃缸内气流发生了运动，你认为先发生水平运动还是先发生垂直运动？图二中的甲处放置的是热水盆还是冰块盆？玻璃缸顶部的气流由吹向还是由吹向？(3)如果图三中a、b、c、d、e是不同温度值，请将甲、乙、丙、丁的气压值由大到小进行排列。(4)如果图三中a、b、c、d、e是不同气压值，则甲、乙、丙、丁四地的气流运动方向是怎样的？提示：地面冷热不均首先导致大气垂直运动，进而引起大气水平运动，从而形成热力环流。对流层大气温度垂直递减，即甲、乙两处气温高于丙、丁，且乙高于甲，丙高于丁。所以，甲地气压高于乙地，丁处气压高
16、于丙处。甲地为低压，乙地为高压，丙处为高压，丁处为低压，所以气流运动方向是：乙甲丙丁乙。答案：(1)热力环流。(2)先发生垂直运动。冰块盆。由吹向。(3)甲乙丁丙。(4)乙甲丙丁乙。知识精讲1等压面的概念等压面是空间气压相等的各点所组成的面，常用来表示同一水平面上不同区域的气压状况及差异。2判读(1)分布规律和特点气压的垂直递减规律。由于大气密度随高度增加而降低、不同高度的大气所承担的空气柱高度不同，导致气压在垂直方向上随高度增加而降低。近地面与高空等压面凹凸方向相反。等压面的凹凸与气压高低的关系：因地面冷热不均，导致同一水平面上出现气压差异，进而等压面发生弯曲，即等压面凸向高空的为高压，下凹
17、的为低压，可形象记忆为“高凸低凹”。(具体如下图所示)(2)综合应用以等压面为背景，结合气压的分布规律，等压面有以下主要用途：判断气压高低：A比较同一地点不同高度的气压值判读依据：由近地面向高空，气压值递减。如图中PAPaPc，PBPdPb。B比较同一水平面上不同点的气压值判读依据：.等压面高凸低凹，如PaPb；.近地面与高空气压相反。例如，Pa高PA低Pb低PB高 PBPA判断近地面的气温高低：判读依据：近地面温压相反。Pa高PA低TA高(A地热，B地冷)。判断下垫面性质：A判断陆地与海洋、季节或月份判读依据：夏天热，陆地比海洋更热，成低压；冬天冷，陆地比海洋更冷，成高压。B判断城区与郊区判
18、读依据：城区是热岛，气温高的为城区。例如，Pa高PA低TA高(热)A为城市。C判断绿地与裸地判读依据：绿地同海洋，裸地同陆地。(1)同一水平面上的气压高低是相对的，垂直方向上，越向高处气压越低；(2)风向是指风吹来的方向，如南风，即风从南方吹来，吹向北方；(3)同一垂直方向上，近地面和高空的气压类型相反。题组演练3如图是某地高空等高面与等压面关系示意图，读后完成下列问题。(1)A、B两地受热的是_，空气_；冷却的是_，空气_。(2)图中点至点，气压最高的是_，气压最低的是_。(3)用“”完成图中热力环流。(4)若该热力环流发生于城区与郊区之间，则A、B中代表城区的是_，说明判断的依据。(5)若
19、图中A地为海洋，B地为陆地，则该热力环流出现在_(白天或夜间)。B上升A下沉B白天答案 (3)画图略。(近地面由A流向B，高空由B地的高空流向A地的高空；垂直方向是A地下沉，B地上升)(4)B地空气上升，为市区。解析 解决该题的关键是抓住知识间的内在联系，逐步突破，具体分析如下：等压面的凹凸、海陆热力差异、季节三者的相关性(1)无论是高空还是低空，等压面凸起的地方是高压，等压面下凹的地方是低压，这是对同一水平面而言。在垂直方向上，高空的高压也比低空的低压气压数值小，气压低。(2)由于海洋热容量大，陆地的热容量小，所以季节不同，海洋和陆地的表面温度就不同，从而导致陆地和海洋的表面气压状况不同，使
20、得等压面在海洋和陆地上空的凹凸状况不同。所以可以利用海洋和陆地上空的或近地面的等压面凹凸状况判断该地所处的季节。课题太阳辐射、地面辐射和大气逆辐射关系图的判读 结合图形分析，请填写：(1)_(2)_(3)_(4)_(5)_(6)_析图过程揭秘1提取信息热源关系；热量传递过程；数据关系。太阳辐射 反射地面地面辐射大气逆辐射保温作用2判读方法(1)辐射类型判断。由各箭头的方向判断辐射类型。如图，来自大气层外部的是太阳辐射；来自地面的为地面辐射。(2)热源判断。各箭头的指向：它表示能量的提供者、传递过程和接受者。如图，太阳辐射是地面的直接热源；地面辐射是近地面大气的直接热源。(3)热量传递过程判读。按能量的传递过程描述太阳辐射和地面辐射、大气逆辐射关系：太阳短波辐射地面(吸收升温)地面长波辐射近地面大气(吸收升温)大气逆辐射(大气辐射中射向地面的部分)地面(补偿地面辐射热量，起到保温作用)。03 课后课时精练