对流层大气受热过程
第三节1对流层大气的受热过程
• 低层大气的3大组成：
干洁空气（ N2 、O2 、CO2、O3等）
水汽
成云致雨
固体杂质
• 大气垂直分3层
对流层、平流层、高层大气
1
80-500km高空存在电 离层，反射无线电波
500 电离层
80
27 22
臭氧层
1.气温随高度而增加
（22-27km高空臭氧层）
2.平流运动 3.大气稳定，天气晴
白天多云，对太阳 夜晚多云，大气逆辐射 辐射的削弱作用强。 作用（保温作用）强。
6
4.下列各图中，昼夜温差最小的是
√A
B
C
D
7
5. 沙漠地区气温日较差大的原因是 • A. 沙漠地区距离海洋远 • B. 沙漠地区反射率大
√• C. 沙漠地区水汽少、云量少，大气的保 温作用和削弱作用都小 • D. 沙漠地区大气中的固体杂质含量多
8
朗，高能处见不度胜高，寒适
合高空飞行
地面辐射是对流层 大气的直接热源
1.气温随高度的增加 而递减 －0.6℃／100米 2.对流运动显著 3.天气复杂多变
2
二、对流层大气的受热过程
• 白天大气对太阳辐射的3种削弱 选择性吸收、散射和反射
• 大气对地面的保温作用3过程
太阳辐射→地面增温 地面辐射→大气增温 大气逆辐射→地面保温
宇 宙 空
直接 间
地面辐射
热源
影响因素
纬度 下垫面 气象
4
1.为什么赤道地区终年太阳高度较大，但 它并不是全球太阳辐射强度最大的地区？
（赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多， 大气的反射作用强的缘故）
2.为什么在月球上白天看太阳只是一个 明亮的圆盘，而四周背景却是黑暗的？
对流层大气的受热过程和大气的水平运动
对流层大气的受热过程和大气的水平运动一、大气的受热过程1.大气的垂直分层读大气垂直分层示意图，回答问题。
代号名称温度变化与人类的关系A 对流层气温随高度增加而降低最密切，云、雨、雾、雪等天气现象均发生在本层B 平流层气温随高度增加而升高气流以平流运动为主，利于高空飞行；臭氧层被称为地球生命的保护伞C 高层大气随高度增加气温先降低再升高存在电离层，对无线电短波通信有重要作用【深度思考1】为什么对流层和平流层的温度垂直分布和大气运动不同？提示对流层大气的直接热源是地面，因此温度随高度增加而降低。
因下部热上部冷，所以对流运动显著；平流层因所含的臭氧层吸收太阳紫外线而使其增温，因此温度随高度增加而升高。
因下部冷上部热，所以大气以平流运动为主。
2.对流层大气的受热过程读太阳辐射与地面辐射、大气逆辐射示意图，回答问题。
(1)大气对太阳辐射的削弱作用：表现形式为a选择性吸收、散射和b反射。
(2)地面辐射和大气辐射：图中字母性质意义地面辐射 B 长波辐射是对流层大气增温的直接能量来源大气辐射 C 长波辐射大气逆辐射(e)使地面增温(3)影响地面辐射的主要因素。
①纬度因素：太阳辐射强度从低纬向两极递减。
②下垫面因素：影响吸收和反射的太阳辐射比例。
③其他因素：其中气象因素的影响最大。
3.大气对太阳辐射的削弱作用(1)表现形式：a选择性吸收、散射和b反射。
(2)削弱强度：对流层大气基本上不能直接吸收太阳辐射的能量。
①平流层臭氧吸收紫外线吸收作用②对流层水汽和二氧化碳吸收红外线反射作用云层和较大颗粒尘埃，无选择性反射散射作用空气分子或微小尘埃→使天空呈蔚蓝或白色(可对比月球) 【深度思考2】为什么晴朗的早晨反而比阴天的早晨气温更低一些？提示晴天的早晨，天空中云量少，大气逆辐射弱，地面损失的热量多，故较阴天的早晨气温低。
4.陆地气温的时间变化规律最高气温出现时间最低气温出现时间差值变化差异日变化约14时日出前后日较差内陆地区日较差较大，沿海地区日较差较小年变化北半球7月北半球1月年较差内陆地区年较差大，沿海地区年较差小南半球1月南半球7月二、热力环流1.形成原因：地面冷热不均。
对流层大气的受热过程
地 面 吸 收
大气吸收
大 气 辐 射
大气增温
大气逆辐射
射向地面
?
大 气 吸 收
地面增温
地
面
大气的保温作用----温室效应
从图中我们可以看出大气逆辐射是整个大气保温作用最关键 的一个环节。其特点是在天空中有云，特别是浓密的低云， 或者空气中湿度比较大时，大气逆辐射就会增强，从而使地 面增温，加强了地面辐射。
大气 上界
1
臭氧层
20
0
对流层
-100 -50 0 50
100 温度（°C）
一、对流层大气的受热过程
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
大气反射
大气上界
大气吸收
大气散射
到达地面的太阳辐射
一、对流层大气的受热过程
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
辐太 射阳
100%
大气上界
地 面 吸
47%
吸收
大气
反射 散射
O3吸收波长较短的紫外光 CO2和 H2O吸收波长较长 的红外光 水汽、云吸收部分可见光 云层越厚，反射越强 波长较短的蓝色光易被散射
（二）地面辐射与大气辐射
1、地面辐射
⑴地面吸收太阳辐射 获得能量 ⑵地面向外辐射能量 称为地面辐射 ⑶地面辐射是红外线 属于长波辐射 ⑷方向： 向上将热量 传给大气
太阳辐射 地面辐射
大气上界 水汽 二氧化碳
（二）地面辐射与大气辐射
2、大气辐射
⑴对流层大气强烈吸 收地面辐射并保持热量 ⑵地面是对流层大气 的主要直接热源
参与的成分： 空气分子 特点： 波长越短越容 易被散射
夜间，地面辐 射绝大部分热 白天，大气削弱了到 夜间由于没有大气的保温 量又被大气逆 达地面的太阳辐射，效应，月球表面辐射强烈， 白天，由于没有大气对太 辐射还给地面， 气温不会太高 阳辐射的削弱作用，月面 使气温不致降 月面温度骤降，气温很低 温度升得很高，气温很高 得过低 月球 地球
2.3.1-对流层大气的受热过程解析
为什么一 天中气温 到达最大 值是午后 2点左右?
3.大气热力作用下气温的日变化规律
时间 太阳辐射
强度 地面储存
热量 地面温度
地面辐射
气温
日出—正午 正午—14时左右
不断增强 不断增多 不断升高 不断增强 不断上升
开始减弱
增多—盈余—亏 损 升高—13时达最 大值—降低 继续增强至13时 达最大值—减弱 继续上升至14时 达最大值
√A、到达的地面辐射少B、到达的太阳辐射少 C、空气淡薄D、气压低
例1 (2023·大纲全国卷)一般状况下，空气的密度与气温、空气中的水 汽含量呈负相关。以以以下图示意北半球中纬某区域的地形和8时气温状况剖 面。高空自西向东的气流速度约20千米/时。据此答复(1)～(3)题。
(1)此时甲、乙、丙三地的大气垂直状况相比较( ) A．甲地比乙地稳定 B．乙地对流最旺盛 C．乙地比丙地稳定 D．丙地最稳定 (2)正午前后( ) A．甲地气温上升最快 B．乙地可能消逝强对流天气 C．丙地刮起东北风 D．甲地消逝强劲的偏南风 (3)该区域可能位于( ) A．黄土高原B．内蒙古高原C．华北平原 D．东南丘陵
2、大气对地面的保温作用
太阳 辐射
短波辐射，其余 均为长波辐射
如何区分 射向宇宙空间
大气反射1 散射2
大
气
大
地 面
辐 吸收3 射
吸
气 吸 取
收
大气逆辐射
大气上界
地面增温
地地面面将热量还给地面，从而
起到保温作用
“太阳暖大地” “大气还大地”“大地暖大气”
A A2
A1
是〔
B2
C2 B C1
B1
C
读左图，答复以下问题：
对流层大气的受热过程
散射作用： 散射作用：
波长较短的蓝紫光传播方向改变
参与的大气成分： 参与的大气成分： 空气分子和微小尘埃 特点： 特点： 具有选择性
作用 参与作用的 形式 大气成分 吸收
臭氧（平流层） 臭氧（平流层）
波长范围
作用特点
紫外线 红外线 各种波长同 样被反射
吸收强烈， 吸收强烈，有选 择性， 择性，大部分可
太阳辐射的削弱作用 ），具体 ），具体 表现为（ 表现为（ 吸收）、（反射）、 （ 散射 ）， A2更小的原因 更小的原因
大气吸收有选择性， 是（ 大气吸收有选择性，对太阳辐射中能量最强的可见光 却吸收得很少
）。
3、C1表示（ 大气吸收地面辐射 ）， 、 表示 表示（ ），C1>A2说明了 说明了 （ 地面是大气的直接热源 ）。 4 、B1称为（ 大气逆辐射 ）。 称为（ 称为
一 对流层大气的受热过程
（一）大气对太阳辐射的削弱作用
吸收作用
(红外线、紫外线、可见光) 红外线、紫外线、可见光 红外线
大气上界
平流层 对流层
臭氧吸收紫外线
二氧化碳、水汽、 二氧化碳、水汽、云、浮尘 吸收红外线
地面
反射作用： 反射作用：
参与的大气成分： 参与的大气成分：
云层、尘埃 云层、
特点： 特点： 无选择性
水汽、二氧化碳 水汽、 对流层） （对流层）
见光可穿透 无选择性， 无选择性，反 射光呈白色 向四面八方散 射 ，有选择性
反射
云层、 云层、尘埃
散射
空气分子、 空气分子、 微小尘埃
蓝色光最 易被散射
（二）地面辐射和大气辐射
太 阳 辐 射 地 面 吸
短 波 辐 射
长 波 辐 射
对流层大气的受热过程解析
对流层大气的受热过程解析流层大气的受热过程是指大气中的空气受到太阳辐射能量的吸收和释放的过程。
它是地球气候系统的重要组成部分，对地球的能量平衡和气候变化起着关键作用。
下面对流层大气的受热过程进行详细分析。
其次，大气层中的气体分子对太阳辐射有选择性的吸收，这是受热过程的关键步骤之一、大气层中的主要气体是氮气、氧气和水蒸气，它们对不同波长的光有不同的吸收能力。
其中，氧气主要吸收较短波长的紫外线，而氮气主要吸收较短波长的紫外线和较长波长的红外线。
水蒸气则主要吸收红外线。
这些吸收过程会导致局部的温度升高。
第三，大气层中的吸收过程会使大气层变得热起来。
当空气分子吸收辐射能量后，会增加其内能，分子间的相互作用增强，从而提高其温度。
这使得大气层中的温度随着海拔的升高而逐渐降低，达到温度递减层。
因此，大气层中的温度分布是非常不均匀的。
第四，大气层中的吸收过程还会导致热辐射的释放。
被激发的气体分子会通过碰撞和辐射的方式将能量传递给周围的空气分子，从而扩散热量。
当空气分子被激发到一个更高的能级时，它会以辐射的形式释放能量。
释放的能量可以是光子（光能）或热能（红外线）。
这些热辐射在大气层内部传递，一部分向上辐射到太空，一部分向下辐射到地表，形成地球的长波辐射。
最后，地表接收到大气层中传递下来的热辐射，会导致地表温度的升高。
地表吸收的热辐射随着太阳辐射能量的增加而增加，因此，白天地表的温度会比夜间高。
地表受热后，再通过传导、对流和辐射的方式将热量传递给大气层中，这些过程共同构成了大气层的能量平衡。
总结起来，流层大气的受热过程是一个复杂的过程，包括太阳辐射的传递、大气层中气体分子的吸收和释放、热辐射的传递等。
这些过程是地球气候系统中能量平衡和气候变化的重要机制。
深入理解流层大气的受热过程，对于更好地掌握气候变化规律以及预测和应对气候变化具有重要意义。
对流层大气的受热过程
对流层大气的受热过程流层大气是指地球大气圈中的最底层，从地球表面到大约15千米高度。
这一层的温度分布和受热过程是影响地球气候和天气变化的重要因素之一、在这篇文章中，我将详细介绍流层大气的受热过程。
流层大气主要是通过辐射和传导两种方式来受热。
辐射是指太阳辐射热能以电磁波的形式传播到地球大气层，它以可见光和红外线的形式到达地球。
太阳辐射主要包括可见光和紫外线，其中大部分是可见光，占据太阳辐射总能量的50%左右。
其中，紫外线被地球大气的臭氧层吸收，而可见光则主要是被地球大气层中的空气分子和云层吸收和散射。
辐射进一步分为太阳辐射的短波辐射和地球辐射的长波辐射。
太阳辐射以短波辐射的形式穿过大气层直接到达地面，而地球辐射则以长波辐射的形式从地面向大气层传播。
对流层大气来说，地面的辐射是一个重要的热源，它主要由太阳辐射的短波辐射作为能量输入。
传导是指由于温度差异引起的能量传递方式，它通过空气分子之间的碰撞来传导热量。
由于流层大气是由空气分子组成的，空气分子之间的碰撞会导致温度的传导。
当地面受到太阳辐射的加热时，地表会升温，而空气分子也会受到热量的传导而升温。
此时，由于密度的差异，热空气会上升，而冷空气则下沉，形成对流循环。
这种对流循环不仅影响地球大气的温度分布，还对天气现象和气候变化起着重要的作用。
此外，也存在一些其他因素影响流层大气的受热过程。
例如，水蒸气是地球大气中的重要成分，它可以吸收和释放大量的热量。
当水蒸气凝结形成云层时，释放的潜热会增加大气的温度。
而当云层通过降水或蒸发释放潜热时，则会对大气的温度产生影响。
总结起来，流层大气的受热过程是一个复杂的过程，既受到太阳辐射和地球辐射的影响，又受到传导和水蒸气等因素的影响。
另外，地球自转和周围大陆和海洋的热导也对流层大气的受热过程产生了影响。
了解这些受热过程对于理解地球气候和天气变化是至关重要的，也对于预测未来气候变化和做出应对措施具有重要的意义。
大气的垂直分层和对流层大气的受热过程
大气的垂直分层和对流层大气的受热过程对流层是大气中最接近地面的一层，它的厚度大约为10∼15km。
在这一层大气中，空气的温度通常随着海拔的增加而递减，这种现象被称为温度递减。
平均温度递减率为6.5℃/km。
这种温度递减的分布形式也被称为标准大气。
对流层中的空气主要靠地面受热而产生对流运动，也就是因为地面受热，将热量传递给空气，使得空气变热，密度减小，从而形成气块上升的气流。
这样，就形成了大气中被称为对流的运动。
对流层的对流运动是大气环流系统的主要形式之一，它使得大气中的热量和水分能够有效地垂直输送。
对流层大气的受热过程主要有辐射、传导和对流三种方式。
第一，辐射是指地面受到太阳辐射的热量，然后将热量辐射向大气。
太阳辐射热量经过大气层的透过、反射和散射后，最终达到地面。
地面吸收到的太阳辐射热量一部分会直接转化为感热，使地表温度升高；另一部分会转化为潜热，使水蒸气从地表蒸发转化为水蒸气。
地面升热后会向空气传递热量，使空气受到加热，从而形成对流运动。
第二，传导是指地面受到太阳辐射热量后，热量从地表向大气传导。
地面与大气之间通过热传导传递热量的主要方式是热对流。
即地面升热后会向空气传递热量，使空气受到加热，从而形成对流运动。
第三，对流是指地面受热后，空气受到加热而产生上升运动。
地面受热后，空气受到加热，温度升高，密度减小，形成气块上升的气流。
空气上升到一定高度后，受到气温递减的影响，空气冷却，水蒸气凝结成云，随着云的不断增加，空气开始下沉，从而形成对流运动。
对流层大气的受热过程影响着大气的动力过程和气候变化。
通过对大气的垂直分层和对流层大气的受热过程的了解，可以更好地理解大气环流的形成机制，预测天气变化以及研究全球气候的变化趋势。
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波长范围
作用特点
吸收 反射
臭氧（平流层）
水汽、二氧化 碳（对流层） 云层、尘埃
散射
空气分子、微小 尘埃
颗粒较大尘埃 雾粒、小水滴
紫外线
红外线
各种波长同 样被反射 蓝色光最 易被散射
所有波段
有选择性，大部 分可见光可穿透
无选择性，反 射光呈白色 向四面八方散 射 ，有选择性 无选择性，各波 段同样被散射
臭氧吸收紫外线
二氧化碳、水汽 等吸收红外线
面
思考：1、从臭氧、 二氧化碳和水汽的 吸收作用，可知大 气吸收具有什么特 性？（有选择性）
2、为什么大气直 接吸收的太阳辐射 能量是很少的？
（大气对太阳辐 射中能量最强的 可见光吸收得很 少，大部分 可见 光能够透过大气 到地面）
2、反射作用： （无选择性）
白天多云，对太阳辐射
的削弱作用强。
夜晚多云，大气逆辐射作
用（保温作用）强。
如下图所示，只考虑昼夜和云量状况，下列地区气温排列 正确的是（ ）D
a A、a>b>c>d
b
c
d
B、b>a>c>d C、a>b>d>c D、b>a>d>c
2、日出前的黎明、日落后的黄昏，以及阴天，天空 为什么仍是明亮的？
（大气对太阳辐射的散射作用）
面
辐吸
吸
射收
（大气逆辐射）
收
射向地面
地面增温
地面
太阳暖大地
大气还大地
大地暖大气
体验成功
为什么月球表面的温差如此巨大？
地球
月球
月球表面，白天在太阳直射的地方，温度可达127℃ ，夜晚则降 到-183 ℃ ，这是生活在地球上的人类无法想象的。
仅从大气的热力作用，说明为什么地球表面 温度的昼夜变化不像月球那样明显？
5、在晚秋和寒冬，为什么霜冻多出现在晴朗的夜晚？ （因为晴朗的夜晚，天空少云或无云，大气逆辐射 弱，地面辐射的热量散失多，所以晚秋或寒冬晴 朗的夜晚地面气温很低，容易出现霜冻）
6、在寒冬，为什么人造烟幕能起到防御霜冻的作用？
（人造烟幕能增强大气逆辐射，对地面起到保温 作用，所以可防御霜冻）
影三响、太影阳响辐地射面最辐主要射的的因主素要：因太素阳高度角
影响因素；①云层的厚度及数量
②杂质颗粒大小
参与 的大气成分： 云层、杂质颗粒
一般云层越厚，云量越多，反射作用越强。 杂质颗粒越多越大，反射作用也越强。
3、散射作用： （有选择性）
一般来说，波长较短较易被散射； 空气质点越大，其散射能力越强。
蓝光最易被散射！
大气的削弱作用小结
作用 参与作用的 形式 大气成分
4.0
波长（微米）
深入探究
可 见 光
到达地面的太阳辐射占太阳辐射 总量的47％。其中，紫外线大部分 没有到达地面，红外线一部分未到 达地面，大部分可见光到达了地面 。
大气上界
占太阳辐射总量47％
地面
一、大气的削弱作用
1、吸收作用
红外线，可见光 和紫外线
高 层 大 气
平 流 层
对 流 层
地
吸收小于0.175微 米的波
2、下垫面因素：
1）下垫面含义：指与大气下层直接接触的地
球表面
2）对地面辐射的影响： 吸收和反射
3、海拔高度： 例青藏高原
空气密度大小
4、气象因素
空气的洁净程度 天气状况
学以致用
山东烟台农业园，园区山清水秀，林木茂密， 四季常青，即使在严寒的冬季，园内也是生机盎 然，俨然一座天然的生态植物园。
为什么北方的生态园内能四季常青呢？请尝试画出简图并简要说明。
拓展应用
“地水高面调处是不歌对胜头流寒”层，大为气什的么直对接流热层气源温随高度升高而降低？
高度 苏轼
(K明M)月几时有？ 把酒问12 青天。
不知天上宫阙、
今夕是何年？
我欲乘6 风归去，
惟恐琼楼玉宇，
高处不胜
寒．起舞弄清-50
-25
0
影，何似在人 间？ 对流层的气温曲线
25
气温(℃)
解释下列现象：1、夏季天空多云时，白天气温 不会太高；多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些。
二、大气的保温作用
阅读“地面辐射和大气辐射”回答下列问题： 1、什么是地面辐射？是长波辐射还是短波辐射？ 2、对流层大气的直接热源是什么？ 3、什么是大气辐射？大气逆辐射？ 4、大气逆辐射的影响因素是？有什么作用？
短
大气的保温效应
波
长
辐
波
射
辐
太
射
阳
辐
射向宇宙空 间
射
地
大气吸收
大 气
大 气
大气上界
3、为什么晴朗的正午天空呈蓝色，早晚呈红色？
（正午太阳高度大，穿过路程短，蓝光被散射， 因而天空呈蓝色；早晚阳光斜射，穿过路程长， 短波各色光皆被散射掉，剩下红光投射地面， 阳光红似火，地平线附近的天空呈红色霞光）
4、 为什么赤道地区终年太阳高度较大，但它 并不是全球获得太阳辐射强度最大的地区？
赤道地区空气对流旺盛，多云雨，云量多， 大气的反射作用强的原故
• 不相同 不同的下垫面，对太阳辐射的影响是不同，那么会 对地面辐射产生影响吗？结果呢？ ❖下垫面的状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也 不同。反射的越多，地面得到的越少，地面辐射的越 少，大气得到的就越少。这就使世界各地地面辐射的 变化，并不完全与纬度的变化一致。
影响地面辐射的主要因素
1、纬度因素
纬度低——太阳高度大— —经过的大气路程短—大 气削弱少
纬度高——太阳高度小—— 经过的大气路程长——大气 削弱多
大 气
L1
L2
上 界
A
B
地球
纬度低——太阳高度大— —光热集中——单位面积 地面获热多
纬度高——太阳高度 小——光热分散——单 位面积地面获热少
不同性质的地面，对太阳辐射的反射率是否相同？
体温测量结果：
对象
时间
月球
地球
白天
127℃ 57.9°C （最高）
晚上
-183℃ -89.2°C （最低）
这是什么原因引起的呢？
第三节 大气环境（二）
对流层大气的受热过程
温故知新 回顾：太阳辐射的电磁波主要有哪些？
辐 射 能 力
紫可
外见
区
光 区
红 外
区
0.2 0.4 0.761.0
2.0
3.0
太阳辐射的波长分布
学以致用
“温室效应”
请尝试用大气受热过程的原理解释全球变暖的原因。 我们还能为延缓全球变暖做些什么？
玻璃温室
大气作用----保温作用
地 面 辐 射
• 大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表 向外放出的长波热辐射线却被大气吸收， 这样就使地表与低层大气温度增高，因其 作用类似于栽培农作物的温室，故名温室 效应。
夜间，地面辐
白达气天地温射量辐，面不射绝 又大 的 会还大 被气 太 太给部 大削 阳 高地分 气弱 辐面热逆了射，到， 使气温不致降 得过低
白天，由于没有大气对太 夜阳间辐由射于的没削有弱大作气用的，保月温面 效温应度，升月得球很表高面，辐气射温强很烈高， 月面温度骤降，气温很低
大气 上界
月球
地球