第二章地球上的大氣第一節大氣的組成和垂直分層一、大氣的組成1．大氣的組成及作用組成成分占大氣體積作用干潔空氣氮氣78%地球上生物體的基本元素氧氣21%人類和其他生物維持生命活動所必需的物質二氧化碳很少①綠色植物進行光合作用的基本原料；②吸收地面輻射的能力強，使氣溫升高臭氧很少①能吸收太陽光中的紫外線，使大氣增溫；②減少到達地面的紫外線，對生物具有保護作用水汽很少，因時因地而異水的相變，產生云、雨、霧、雪等一系列天氣現象，同時伴隨著熱量的吸收和釋放，直接影響地面和大氣的溫度雜質作為凝結核，是成云致雨的必要條件2.人類活動對大氣的影響：人類活動排放的污染物進入大氣，會影響大氣的成分和含量，產生大氣污染，對生態系統和人類生存造成不利影響。二、大氣的垂直分層1．依據：大氣在垂直方向上的溫度、運動狀況和密度。2．各層特征比較垂直分層氣溫特點大氣運動狀況與人類關系A對流層隨高度升高而遞減，頂部氣溫降至－60℃上部冷、下部熱，有利于大氣的對流運動最為密切，天氣現象復雜多變，人類生活在對流層的底部B平流層隨高度升高而升高上部熱、下部冷，不易形成對流，以平流運動為主適合航空飛行C高層大氣隨高度增加先降低后升高有若干電離層，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用（1）對流層高度范圍：低緯：17～18千米中緯：10～12千米高緯：8～9千米。主要特點：氣溫隨高度的增加而降低℃)；空氣對流運動顯著；天氣現象復雜多變。特點成因：地面長波輻射是對流層大氣的直接熱源；該層大氣上部冷、下部熱；幾乎全部的水汽、雜質和大氣中的污染物集中在該層，對流運動易成云致雨。與人類的關系：人類生活在對流層底部，與人類關系最密切。平流層高度范圍：從對流層頂部至50～55千米高空。主要特點：氣溫隨高度升高而升高；以平流運動為主；天氣晴朗，能見度好。特點成因：該層中的臭氧大量吸收太陽紫外線；該層大氣上部熱、下部冷，大氣穩定；水汽、雜質含量很少，無云雨現象。與人類的關系：人類生存環境的天然屏障，適合航空飛行。高層大氣高度范圍：從平流層頂部到3000千米的高空。主要特點：大氣密度很小。特點成因：距地面遠，受到引力小。與人類的關系：電離層能反射無線電波，對無線電通信有重要作用。3.逆溫及危害(1)逆溫現象：正常情況下，對流層的氣溫隨高度增加而遞減，且海拔每升高100m，氣溫約下降0.6℃。但在一定條件下，對流層的某一高度有時也會出現氣溫隨高度增加而升高的現象，或者氣溫隨高度增加而降低的幅度小于垂直遞減率，這種現象我們稱之為“逆溫”。如下圖所示。(2)危害①出現多霧天氣。早晨多霧的天氣大多與逆溫有密切的關系，它使能見度降低，給人們的出行帶來不便，甚至導致交通事故。②加劇大氣污染。由于逆溫現象的存在，空氣垂直對流運動受阻，造成近地面污染物不能及時擴散，從而危害人體健康。③對航空造成影響。“逆溫”多出現在低空，多霧天氣給飛機起降帶來不便。如果出現在高空，則對飛機飛行極為有利，因為大氣以平流運動為主，飛行中不會有較大的顛簸。大氣受熱過程和大氣運動一、大氣的受熱過程1．兩個熱源(1)地球大氣最重要的能量來源：太陽輻射。(2)近地面大氣主要的、直接的熱源：地面長波輻射。2．兩個過程(1)地面增溫過程：大部分A太陽輻射透過大氣射到地面，使地面增溫。(2)大氣增溫過程：地面被加熱，并以B長波輻射的形式向大氣傳遞熱量，使大氣增溫。二、大氣對地面的保溫作用1．吸收作用：對流層中的水汽、二氧化碳等，吸收長波輻射的能力很強(75%～95%)。2．大氣逆輻射：大氣在增溫的同時，也向外輻射長波輻射。大氣輻射大部分向下射向地面，其方向與地面輻射方向相反，故稱大氣逆輻射。3．保溫作用：大氣逆輻射把熱量傳給地面，在一定程度上補償了地面輻射損失的熱量，對地面起到了保溫作用。4．大氣對太陽輻射的削弱作用作用特點參與作用的大氣成分被削弱的輻射形成的自然現象反射作用無選擇性云層、較大塵埃各種波長的太陽輻射夏季多云的白天，氣溫不太高散射作用有選擇性大氣分子、顆粒微小的塵埃波長較短的藍、紫色光晴朗天空呈蔚藍色無選擇性顆粒較大的塵埃等各種波長的太陽輻射陰天、黎明天空呈灰白色吸收作用有選擇性臭氧、水汽、二氧化碳紫外線、紅外線5.大氣對地面的保溫作用由上圖可知，大氣對地面保溫作用的過程可歸納如下表：圖示名稱形成機制熱量來源Ⅰ太陽暖大地太陽輻射穿過厚厚的大氣層，小部分被大氣吸收或反射，大部分到達地球表面太陽輻射Ⅱ大地暖大氣地面吸收太陽輻射而增溫，同時又以長波輻射的形式把熱量傳遞給近地面大氣地面輻射Ⅲ大氣還大地大氣增溫后形成大氣輻射，其中向下射向地面的部分稱為大氣逆輻射，它將大部分熱量還給地面大氣逆輻射6.大氣受熱過程原理的應用(1)解釋溫室氣體大量排放對全球變暖的影響(2)應用于農業生產實踐，提高生產效益利用溫室大棚生產反季節蔬菜；利用煙霧防霜凍；果園中鋪沙或鵝卵石不但能防止土壤水分蒸發，還能增加晝夜溫差，有利于水果的糖分積累等。(3)利用大氣的削弱作用原理分析某地區太陽能的豐歉如：高海拔地區——空氣稀薄，大氣的削弱作用弱，太陽能豐富；內陸地區——晴天多，陰雨天少，大氣的削弱作用弱，太陽能豐富。三、大氣熱力環流1．概念：由于地面冷熱不均而形成的空氣環流，稱為大氣熱力環流。2．形成過程(1)圖a：當地面受熱均勻時，空氣沒有相對上升和相對下沉運動。(2)圖b：當A地接受熱量多，B、C兩地接受熱量少時，A地近地面空氣膨脹上升，到上空聚積，使上空空氣密度增大，形成高氣壓；B、C兩地空氣收縮下沉，上空空氣密度減小，形成低氣壓。于是空氣從氣壓高的A地上空向氣壓低的B、C兩地上空擴散。(3)圖c：在近地面，A地空氣上升向外流出后，空氣密度減小，形成低氣壓；B、C兩地因有下沉氣流，空氣密度增大，形成高氣壓。這樣近地面的空氣從B、C兩地流回A地，從而形成了熱力環流。3．常見形式：城市熱島環流、海陸間大氣熱力環流。四、大氣的水平運動——風1．形成過程地面受熱不均→空氣上升和下沉→同一水平面上產生氣壓差(水平氣壓梯度力)→大氣的水平運動(即風由高壓區流向低壓區)直接原因：水平氣壓梯度力；根本原因：地面受熱不均3．受力分析(北半球近地面)符號F1F2F3類型水平氣壓梯度力摩擦力地轉偏向力方向垂直于等壓線，由高壓指向低壓與風向相反垂直于風向，北半球向右偏轉，南半球向左偏轉類型受力風向圖示(北半球)高空中的風水平氣壓梯度力和地轉偏向力最終與等壓線平行近地面的風水平氣壓梯度力、地轉偏向力、摩擦力與等壓線斜交【特別提醒】1．熱力環流的形成過程(1)溫壓關系(甲、乙、丙三地)：(2)風壓關系：水平方向上，風總是從高壓吹向低壓——①②③④處風向。2．幾種常見的熱力環流形式(1)海陸風①成因分析：②影響與應用：海陸風使海濱地區氣溫日較差較小，夏季氣溫低，空氣較濕潤，是避暑的好地方。(2)山谷風①成因分析：②影