1、海口一中20132014學(xué)年度高二第一學(xué)期培優(yōu)教案 劉湘蓉專題一：大氣的受熱過(guò)程與熱力環(huán)流（2013-9-14）課程標(biāo)準(zhǔn)：運(yùn)用圖表說(shuō)明大氣的受熱過(guò)程 考綱點(diǎn)擊大氣受熱過(guò)程(1)大氣的受熱過(guò)程。(2)大氣保溫作用的基本原理。(3)大氣熱力環(huán)流的形成過(guò)程。一、大氣的組成及其作用1、低層大氣的組成：干潔空氣、水汽、固體雜質(zhì)補(bǔ)充：大氣成分的變化大氣中的水汽和固體雜質(zhì)的含量因時(shí)因地而異 例：地面有植被覆蓋，水汽含量增多，而固體雜質(zhì)含量變少。我國(guó)北方地區(qū)冬春季節(jié)，氣候干旱，大氣中水汽含量少，而固體雜質(zhì)多。 人類活動(dòng)對(duì)干潔空氣成分比例的影響 例：人類活動(dòng)燃燒礦物燃料（煤、石油、天然氣），使大氣中的CO2增多

2、。冰箱、冰柜的廣泛使用，大氣中的氟氯烴含量增多（制冷工業(yè)發(fā)展以前，大氣中沒(méi)有氟氯烴化合物），氟氯烴能破壞大氣中的臭氧，使大氣中的臭氧減少。保護(hù)大氣環(huán)境 2、大氣的垂直分層：( 1 ) 對(duì)流層：大氣底層，厚度隨季節(jié)和緯度變化；氣溫隨高度遞減；各層中最薄，但集中了大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽和雜質(zhì)；空氣對(duì)流強(qiáng)烈，天氣復(fù)雜多樣。（2） 平流層：大氣中臭氧的主要分布區(qū)。因其大量吸收太陽(yáng)紫外輻射，所以氣溫隨高度遞增。空氣做平流運(yùn)動(dòng)，大氣平穩(wěn)，天氣晴朗，有利于航天飛行。( 3 ) 高層大氣：從平流層頂?shù)?000千米的高空范圍。密度小，與星際空間接近。該層中有大量離子和自由電子，構(gòu)成電離層。電離層能夠反

3、射無(wú)線電波。二、大氣受熱過(guò)程作用形式參與作用的大氣成分波長(zhǎng)段作用特點(diǎn)實(shí)例吸收臭氧(平流層)紫外線吸收強(qiáng)烈，有選擇性，對(duì)可見(jiàn)光吸收得很少平流層氣溫隨海拔高度增加而上升水汽、CO2(對(duì)流層)紅外線反射較大顆粒塵埃、云層各種波長(zhǎng)同樣被反射無(wú)選擇性，云層越厚，反射越強(qiáng)夏季多云的白天，氣溫不會(huì)太高(偏低)散射空氣分子、微小塵埃波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光(藍(lán)光、紫光)向四面八方散射，有選擇性晴朗的天空呈蔚藍(lán)色顆粒較大的塵埃、霧粒、小水滴各種波長(zhǎng)同樣被散射無(wú)選擇性陰天的天空灰蒙蒙的補(bǔ)充：1、大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用2、大氣對(duì)地面的保溫效應(yīng)弄清地面輻射與大氣輻射之間的關(guān)系是理解大氣保溫效應(yīng)的關(guān)鍵。如下圖：(1)大氣吸收

4、地面輻射增溫：對(duì)流層大氣中的水汽和二氧化碳，對(duì)地面長(zhǎng)波輻射具有很強(qiáng)的吸收能力。大部分的地面輻射被吸收而增溫，然后它再以輻射、對(duì)流的方式向高層大氣傳送熱量。所以說(shuō)，地面輻射是對(duì)流層大氣的主要的直接熱源。(2)大氣逆輻射對(duì)地面起到保溫作用：近地面大氣吸熱增溫后，也向外進(jìn)行輻射，叫大氣輻射。大氣輻射中一小部分向上，散失到宇宙空間；其余絕大部分是向下的，因其與地面輻射的方向相反，稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射使得大氣把從地面輻射中獲取的熱量還給了地面，所以說(shuō)大氣對(duì)地面起著保溫效應(yīng)。根據(jù)所學(xué)知識(shí)解釋自然現(xiàn)象：（1）日出前的黎明、日落后的黃昏，以及陰天，天空為什么仍是明亮的？（大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用）（2）

5、為什么晴朗的正午天空呈藍(lán)色，早晚呈紅色？（正午太陽(yáng)高度大，穿過(guò)路程短，僅藍(lán)光被散射掉，因而天空呈藍(lán)色；早晚陽(yáng)光斜射，穿過(guò)路程長(zhǎng)，短波各色光皆被散射，剩下紅光投射地面，陽(yáng)光紅似火，地平線附近的天空呈紅色霞光）（3）為什么赤道地區(qū)終年太陽(yáng)高度較大，但它并不是全球太陽(yáng)輻射強(qiáng)度最大的地區(qū)？（赤道地區(qū)空氣對(duì)流旺盛，多云雨，云量多，大氣的反射作用強(qiáng)的原故）3、大氣熱力作用與自然現(xiàn)象的事例對(duì)流層大氣溫度隨高度升高而降低對(duì)流層大氣熱量主要來(lái)自地面輻射。平流層大氣溫度隨高度升高而升高平流層的臭氧大量吸收太陽(yáng)紫外線。夏季多云的白天氣溫比晴朗的白天低云層具有反射作用，削弱到達(dá)地面的太陽(yáng)輻射。多云的夜晚比晴朗的夜晚氣

6、溫高大氣逆輻射強(qiáng)，可以減少地面熱量的損失。晴朗的天空呈現(xiàn)蔚藍(lán)色、霞、日出前和日落后天空明亮等大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用。樹陰下，空間中無(wú)陽(yáng)光直射仍然明亮散射作用。冬季風(fēng)速較大因低緯度與高緯度相比，太陽(yáng)高度大且白晝長(zhǎng)，所以南北溫差大，導(dǎo)致風(fēng)速大。晴天氣溫日較差大白天晴朗，獲得太陽(yáng)輻射多，夜間大氣逆輻射弱，地面熱量損失大。交通信號(hào)中“紅燈停”紅光的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，難被散射，穿透力強(qiáng)，以紅燈為停止的信號(hào)燈更為醒目。有經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民利用人造煙幕在深秋、初冬為防止蔬菜、作物被霜凍凍壞在夜晚增加了云量，增強(qiáng)了大氣逆輻射，從而達(dá)到保溫作用。旭日和夕陽(yáng)，朝霞和晚霞呈紅色日落日出前后，太陽(yáng)高度角小，太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)的大氣路徑長(zhǎng)

7、，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用強(qiáng)，波長(zhǎng)較短的可見(jiàn)光都被散射了，只有波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光、橙光透射下來(lái)。因此旭日和夕陽(yáng)呈紅色，投射到云朵上也使其被染成紅色，因此旭日和夕陽(yáng)，朝霞和晚霞均呈紅色。4、大氣熱力作用原理的應(yīng)用地球大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱作用和對(duì)地面的保溫作用，既降低了白天的最高氣溫，又提高了夜間的最低溫度，從而減小了氣溫的日較差，使地球表面的均溫提高了15，對(duì)適宜人類生存環(huán)境的形成，具有十分重要的意義。(1)解釋溫室氣體大量排放對(duì)全球變暖的影響。(2)分析農(nóng)業(yè)實(shí)踐中的一些現(xiàn)象：利用溫室大棚生產(chǎn)反季節(jié)蔬菜；利用煙霧防霜凍；果園中鋪沙或鵝卵石在防止土壤水分蒸發(fā)的同時(shí)能增加晝夜溫差，有利于水果的糖分積累等

8、。在寒冬，為什么人造煙幕能起到防御霜凍的作用？（人造煙幕能增強(qiáng)大氣逆輻射，減少夜晚地面輻射損失的熱量，對(duì)地面起到保溫作用，所以可防御霜凍）5、晝夜溫差大小的分析 分析晝夜溫差的大小要結(jié)合大氣受熱過(guò)程原理，主要從地勢(shì)高低、天氣狀況、下墊面性質(zhì)幾方面分析。(1)地勢(shì)高低：地勢(shì)高大氣稀薄白天大氣的削弱作用和夜晚大氣的保溫作用都弱晝夜溫差大。(2)天氣狀況：晴朗的天氣條件下，白天大氣的削弱作用和夜晚大氣的保溫作用都弱晝夜溫差大。(3)下墊面性質(zhì)：下墊面的比熱容大地面增溫和降溫速度都慢晝夜溫差小，如海洋的晝夜溫差一般小于陸地。三、逆溫現(xiàn)象1、含義及類型:一般情況下，對(duì)流層溫度上冷下暖,氣溫隨高度增加而遞

9、減，平均垂直遞減率為-0.6/100米。如果出現(xiàn)氣溫隨高度增加垂直遞減率小于-0.6/100米或者氣溫上升都可以看作是逆溫現(xiàn)象。（1）輻射逆溫：隨著地面輻射冷卻速度加快，逆溫逐漸向上擴(kuò)展，黎明時(shí)達(dá)最強(qiáng)。一般日出后，太陽(yáng)輻射逐漸增強(qiáng)，地面很快增溫，逆溫便逐漸自下而上消失。 夏季夜短，逆溫層較薄，消失較快；冬季夜長(zhǎng)，逆溫層較厚，消失較慢。（2）平流逆溫：當(dāng)暖空氣水平移動(dòng)到冷卻的地面、水面或氣層之上時(shí)，底層空氣因受下墊面的影響而迅速降溫，上層空氣因距離較遠(yuǎn)，降溫較慢，于是產(chǎn)生逆溫。逆溫的強(qiáng)弱，主要由暖空氣和地面的溫差決定。溫差越大，逆溫越強(qiáng)。冬半年，在中緯度的沿海地區(qū)，因?yàn)槟抢锖ｊ懙臏夭铒@著，當(dāng)海上

10、暖空氣流到大陸上時(shí)，常常出現(xiàn)平流逆溫 。（3）地形逆溫：常發(fā)生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散熱快，山坡上的冷空氣沿山坡下沉到谷底，谷底原來(lái)較暖的空氣被冷空氣抬擠上升，從而出現(xiàn)溫度的倒置現(xiàn)象。這樣的逆溫主要是在一定的地形條件下形成的，所以稱為地形逆溫。如美國(guó)的洛杉磯因周圍三面環(huán)山，每年有兩百多天出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象。（4） 鋒面逆溫：對(duì)流層中，冷暖空氣相遇，暖空氣密度小，爬升到冷空氣的上面，兩者之間形成一個(gè)傾斜的過(guò)渡區(qū)即鋒面。在鋒面上，如果冷暖空氣的溫度差比較顯著，也可出現(xiàn)逆溫。2、逆溫產(chǎn)生的影響:利：由于逆溫的出現(xiàn)會(huì)阻礙空氣垂直對(duì)流的發(fā)展，所以逆溫的好處有： 可以抑制沙塵暴的發(fā)生，因?yàn)樯硥m暴發(fā)生的條

11、件是大風(fēng)、沙塵、強(qiáng)對(duì)流運(yùn)動(dòng)。 逆溫出現(xiàn)在高空，對(duì)飛機(jī)的飛行極為有利。因?yàn)轱w機(jī)在飛 行中不會(huì)有大的顛簸，飛行平穩(wěn)。同時(shí)，萬(wàn)里晴空提高了能見(jiàn)度，使飛行更加安全。不利影響：（1）對(duì)環(huán)境影響：空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)被抑制，加重大氣污染，妨礙煙塵、污染物、水汽凝結(jié)物的擴(kuò)散（2）對(duì)天氣影響：易產(chǎn)生大霧天氣、陰雨天氣（鋒面逆溫）、凍雨天氣（3）對(duì)交通影響：能見(jiàn)度降低，地面濕滑例題1：我國(guó)四川盆地是有名的霧區(qū)，重慶冬季無(wú)云的夜晚或早晨，幾乎80%是霧日，有時(shí)終日不散，有“霧都”之稱。根據(jù)下述資料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，回答(1)(3)題。資料一霧是懸浮于近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見(jiàn)度小于1千米的現(xiàn)象。霧多出現(xiàn)在晴朗

12、、微風(fēng)、近地面水汽比較充沛且比較穩(wěn)定或有逆溫存在的夜間或清晨。資料二見(jiàn)下表。輻射霧與平流霧的比較 概念與特征形成條件輻射霧是由地面輻射冷卻，使近地面大氣降溫而形成的霧。多出現(xiàn)在冬半年晴朗、微風(fēng)的夜間和清晨。近地面空氣中水汽充沛；地面輻射使近地面氣溫降低，利于水汽凝結(jié)；風(fēng)力弱，近地面大氣穩(wěn)定，水汽積存下來(lái)；有充足的凝結(jié)核平流霧暖而濕的空氣作水平運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)寒冷的地面或水面，逐漸冷卻而形成的霧。海洋上四季皆可出現(xiàn)。下墊面與暖濕空氣的溫差較大；暖濕空氣的濕度大；適宜的風(fēng)向(由暖向冷)和風(fēng)速(27m/s)；大氣穩(wěn)定。(1)輻射霧和平流霧中，具有明顯季節(jié)性特征的是_霧。(2)氣象諺語(yǔ)“十霧九晴”

13、中的“霧”一般指_霧。(3)重慶的霧大多屬于輻射霧還是平流霧？分析形成原因。這種霧是輻射霧，主要是因?yàn)榍缣斓妮椛渖郎睾徒禍胤却髮?dǎo)致空氣中的水氣飽和度變化幅度大引起的。具體說(shuō)明如下： 晴天時(shí)，由于缺少云層的保溫作用，因此下墊面的晝夜溫差大。 當(dāng)白天溫度高時(shí)，空氣中容易積聚氣態(tài)水；而在輻射降溫后的夜間到太陽(yáng)初出時(shí)間段里（即夜晚到早上6點(diǎn)左右），氣溫日變化達(dá)到最低點(diǎn)，空氣中的水氣飽和度容易驟降，使超過(guò)飽和度的水氣與凝結(jié)核（低空擾動(dòng)的灰塵之類）凝結(jié)成水汽而成霧。 所以說(shuō)大部分的霧發(fā)生在晴天，這叫輻射霧；而另一部分的霧，比如鋒面霧、蒸汽霧、平流霧的成因并不需要發(fā)生在晴天，那些霧是受更大的天氣系統(tǒng)影響，

14、發(fā)生概率較低，因此“十霧九晴”。補(bǔ)充：江南冬、春多霧日，且有“十霧九睛”的農(nóng)諺。那么，“十霧九晴”的科學(xué)道理是什么呢？形成霧的條件有三個(gè)：一是近地層的水汽比較充足；二是空氣中要有較多的凝結(jié)核；三是空氣中的水汽要能夠達(dá)到過(guò)飽和。一般情況下，近地層的水汽是較充足的。凝結(jié)核，如塵埃、煙粒等，空氣中是具備的。關(guān)鍵在第三個(gè)條件，即空氣中的水汽能否達(dá)到過(guò)飽和。 在一定溫度下，空氣能容納的水汽是有限度的，超過(guò)了這個(gè)限度，空氣中的水汽就達(dá)到了過(guò)飽和;或者水汽不增加，溫度下降到一定程度，空氣也可以達(dá)到過(guò)飽和。在一些近地層水汽較充足的日子里，夜空晴朗，風(fēng)速較小，有利于地面輻射降溫，使近地層原來(lái)不飽和的空氣達(dá)到過(guò)飽

15、和，霧就形成了。翌日，日出后，氣溫上升，過(guò)飽和狀態(tài)逐漸結(jié)束，霧也就逐漸消散，天氣晴好。所以有“十霧九晴”之說(shuō)。這種霧主要是由地面輻射降溫形成的，故稱為輻射霧。“十霧九晴”中的霧絕大多數(shù)就是輻射霧。有時(shí)，到上午九十時(shí)，霧也難以消散，農(nóng)諺又有“霧難收，將變天”之說(shuō)。冬春季，江南上空如果有較強(qiáng)的西南氣流，孟加拉灣或南海上空充沛的水汽大量涌入，使原不飽和的空氣達(dá)到過(guò)飽和，從而形成霧，這種霧稱為平流霧。平流霧由于能夠得到水汽補(bǔ)給，所以難以消散。到達(dá)江南上空的暖濕氣流如果與北方南下的冷空氣相遇，將使江南地區(qū)轉(zhuǎn)陰雨天氣。所以“霧難收，將變天”也是有一定的道理的。 霧對(duì)軍事和交通運(yùn)輸?shù)挠绊懚驾^大。霧，特別是濃

16、霧，會(huì)大大地降低能見(jiàn)度，使駕駛?cè)藛T及行人難以及時(shí)判斷前方的情況，容易造成各種惡性事故。霧天行車應(yīng)降低車速，機(jī)場(chǎng)要進(jìn)行局地人工消霧等。氣象部門逐步掌握天氣變化的規(guī)律，積極地開(kāi)展霧日的專業(yè)專項(xiàng)預(yù)報(bào)服務(wù)也是很有意義的。四、熱力環(huán)流1、大氣運(yùn)動(dòng)的根本原因：太陽(yáng)輻射能的緯度分布不均，造成高低緯度間的溫度差異。2、熱力環(huán)流的形成過(guò)程近地面冷熱不均空氣的垂直運(yùn)動(dòng)(上升或下沉)同一水平面上存在氣壓差異空氣的水平運(yùn)動(dòng)形成熱力環(huán)流。如下圖所示：例題1、讀“大氣環(huán)流示意圖”，回答(1)(2)題。(1)若此圖表示大氣熱力環(huán)流示意圖，下列說(shuō)法正確的是 ()A氣壓a地低于b地 B氣溫a地低于b地C若該環(huán)流發(fā)生在城市地區(qū)，

17、則a是市區(qū)，b是郊區(qū)D若該環(huán)流發(fā)生在沿海地區(qū)，則a是陸地，b是海洋(2)若此圖為冬季海陸間熱力環(huán)流圖，則()Aa為海洋 Bb為陸地C為陸風(fēng) D為海風(fēng)答案：(1)B(2)C3、等壓面的判讀技巧結(jié)合下圖說(shuō)明閱讀等壓面圖的基本技巧和應(yīng)注意的問(wèn)題：(1)從等壓面的定義看，PAPB1 000 hPa，PDPC500 hPa。(2)從高壓的概念看，在空氣柱L1、L2中，距離地面愈近，上方空氣柱越長(zhǎng)，則氣壓值越高，所以氣壓值隨海拔高度的升高而遞減，即PA>PA，PD>PD，PB>PB，PC>PC。由此我們可以總結(jié)出氣壓與海拔高度之間的關(guān)系是氣壓隨海拔高度的升高而降低。（3)A點(diǎn)相對(duì)于

18、B點(diǎn)、C點(diǎn)相對(duì)于D點(diǎn)來(lái)說(shuō)都是低壓區(qū)，其附近等壓面向下凹陷；B、D兩點(diǎn)為高壓區(qū)，等壓面向上凸起。由此我們總結(jié)出同一水平面氣壓高低與等壓面形狀之間的關(guān)系是“凸高凹低”。(4)綜合以上分析，A、B、C、D四點(diǎn)氣壓值從大到小的排序應(yīng)為PB>PA>PD>PC，進(jìn)而可知圖示地區(qū)的大氣環(huán)流流向?yàn)锽ADC。(5)等壓面的凸凹，主要跟下墊面的冷熱有關(guān)。A、B兩處的氣壓差異是由地面熱力狀況的差異引起空氣的上升、下沉運(yùn)動(dòng)所致。地面溫度較高處，空氣受熱膨脹上升，地面氣壓較低；地面溫度較低處，空氣冷卻收縮下沉，地面氣壓較高。因此我們可以根據(jù)地面氣壓高低，反推地面的冷熱狀況。A處近地面氣壓低，說(shuō)明空氣受

19、熱上升，從而得出該地地面溫度較高的結(jié)論。補(bǔ)充：等溫線的彎曲規(guī)律4、常見(jiàn)的熱力環(huán)流形式及其影響熱力環(huán)流是一種最簡(jiǎn)單的大氣運(yùn)動(dòng)形式。海陸熱力性質(zhì)不同，山谷、山坡冷熱不均，人類活動(dòng)都有可能導(dǎo)致熱力環(huán)流的形成。具體分析如下所示：(1)海陸風(fēng)影響海陸風(fēng)：使濱海地區(qū)氣溫日較差減小，降水增多。(2)山谷風(fēng)影響山谷風(fēng)：在山谷和盆地常因夜間的山風(fēng)吹向谷底，使谷底和盆地內(nèi)形成逆溫層，阻礙了空氣的垂直運(yùn)動(dòng)，易造成大氣污染。(3)城市熱島環(huán)流影響城市風(fēng)：一般將綠化帶布置于氣流下沉處及下沉距離以內(nèi)，將衛(wèi)星城或污染較重的工廠布局于下沉距離之外。補(bǔ)充：城市熱島效應(yīng)的原因小結(jié)首先，是受城市下墊面特性的影響。城市內(nèi)有大量的人工

20、構(gòu)筑物，如混凝土、柏油路面，各種建筑墻面吸熱快而熱容量小，升溫快，因而其表面溫度明顯高于自然下墊面。 此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個(gè)主要原因。隨著城市化的發(fā)展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場(chǎng)和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應(yīng)減少，緩解熱島效應(yīng)的能力被削弱。另一個(gè)主要原因是人工熱源的影響。工廠生產(chǎn)、交通運(yùn)輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。城市中的大氣污染也是一個(gè)重要原因。城市中的機(jī)動(dòng)車、工業(yè)生產(chǎn)以及居民生活，產(chǎn)生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些物質(zhì)會(huì)吸收下墊面熱輻射，產(chǎn)生溫室效應(yīng)，從而引起大氣進(jìn)一步升溫。補(bǔ)充：巴山夜雨夜雨是指晚八時(shí)以后，到第二天早晨八時(shí)以前下的雨。“巴山”是指大巴山脈，“巴山夜雨”其實(shí)是泛指多夜雨的我國(guó)西南山地（包括四川盆地地區(qū)）。這些地方的夜雨量一般都占全年降水量的60%以上。例如，重慶、峨眉山分別占