大气热力作用
大气热力作用原理
大气热力作用原理大气热力作用原理（AtmosphericThermalActionPrinciple）是一种重要的热学原理，它可以解释一些大气现象的形成机理，包括风和温度的变化以及地表热量的移动等。
下面我们从原理的基本概念和原理的演变，还有在实践中的应用等几个方面来详细阐述大气热力作用原理。
大气热力作用原理的基本概念是指大气中的热量从高温区流向低温区，也就是说，热量通过大气及其组成物件之间传递，从而影响大气中的风、温度和地表热量分布等现象。
这就是大气热力作用原理的基本概念。
大气热力作用原理的演变可以追溯到17世纪，当时，格里高利牛顿（G. Newton）提出了“传热现象”的观点，即在分散的物质之间可以发生热量的传递。
后来，拉瓦锡（Lavoisier）提出了温度的定义，即温度是一种物理量，用来表示物质的热力。
到19世纪，热力学的发展，使大气热力作用原理发生了巨大的变化，使得它可以更好的解释大气中现象的形成机理，其中特别是道里斯费曼（D. Fermi）和罗伯特布劳恩（R. Brown）关于热辐射的理论和实验，使人们更加清楚地认识到了大气热力作用原理。
大气热力作用原理在实践中有很多应用，如气象预报和气候趋势的预测，都依赖于大气热力作用原理。
气象预报是预测未来一段时间内大气中温度、水汽和风的变化，这一预测结果依赖于大气热力作用原理，也就是太阳热量的传递原理。
同样，气候趋势的预测也需要依赖大气热力作用原理，因为气候趋势是大气中时间尺度长（如几个月）上温度、水汽和风的变化，都基本上是受大气热力作用原理的影响。
此外，大气热力作用原理也可以用来解释一些天气现象的形成机理，如热带气旋，山地阵风，眩晕等。
总而言之，大气热力作用原理是一个非常重要的热学原理，它可以解释大气中一些现象的形成机理，且在气象预报、气候趋势预测等实践中都十分重要。
大气的热力作用
• 大气的温度结构 • 大气的热源和热量传输 • 大气的热力过程 • 大气的热力效应 • 大气的热力作用的影响
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
大气的温度结构
气温随高度的变化
气温随高度的增加而降低
这是由于大气的密度和厚度随着高度的增加而减小，导致大气对太阳辐射的吸 收和保温作用减弱。
气温随高度的变化率
在低纬度地区，由于大气较为稠密，气温随高度的增加而降低的速度较快；而 在高纬度地区，大气较为稀薄，气温随高度的增加而降低的速度较慢。
04
大气的热力效应
对流层和平流层的温度变化
对流层温度变化
对流层是大气的最低层，其温度随高度的增加而降低，这是因为地面辐射的热量主要在对流层中传递。
平流层温度变化
平流层位于对流层之上，其温度随高度的增加而升高，这是因为平流层中的臭氧吸收太阳辐射的紫外线能量。
温室效应
温室效应定义
温室效应影响
温室效应是指大气层能够让阳光透进 来照射地面，阻止地面热量散发出去 的自然现象。
湿度的过程。
当水蒸气凝结时，它会释放潜热， 使得温度升高；当水蒸气蒸发时， 它会吸收潜热，使得温度降低。
潜热交换对于云的形成、降水、 风和气候变化等都有重要影响。
非感热交换
非感热交换是指通过分子扩散和湍流 扩散等方式，在大气中传递热量和动 量的过程。
非感热交换对于大气的稳定性和气候 变化也有重要影响，它能够影响大气 的温度和湿度分布。
臭氧层破坏原因
人类活动释放的含氯和含 氟物质是导致臭氧层破坏 的主要原因，这些物质在 大气中分解臭氧分子。
臭氧层破坏影响
臭氧层破坏对人类和生态 系统产生负面影响，如皮 肤癌、白内障、生态平衡 破坏等。
高一地理同步精品讲义2-2-1大气的受热过程和保温作用(学生版)(人教版2019必修第一册)
第5课大气的受热过程和保温作用课程标准课标解读1．运用示意图等，说明大气受热过程，并解释相关现象1．能够通过示意图，说明大气的受热过程2．能够解释大气对地面的保温作用3．能根据所学知识解释生活中的相关现象知识点01 大气的受热过程1，大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换。
是地球大气最重要的能量来源。
2，投射到地球上的太阳辐射，要穿过厚厚的大气才能到达地球表面。
太阳辐射在传播的过程中，小部分被大气或，到达地球表面。
3，到达地球表面的太阳辐射，被地面和。
地面因吸收太阳辐射而，同时又以的形式把热量传递给。
4，近地面大气吸收地面长波辐射以后，以、等方式层层向上传递能量。
5，从大气的受热过程看，大气对吸收较少，太阳短波辐射能够透过大气到达地面；大气对吸收较多，绝大部分地面长波辐射被大气截留。
所以，地面长波辐射是近地面大气、热源，的热量主要也是来源于此。
【知识拓展】逆温：在一定条件下，对流层某一高度会出现气温高于理论气温，甚至是气温随高度的上升而升高的现象。
逆温现象的形成及消失过程如下图所示：目标导航知识精讲逆温现象使大气垂直对流运动受阻，主要影响有：成雾、大气污染、影响航空【即学即练1】读下图“大气受热过程示意图”，完成下列小题。
1．图中序号含义正确的是（）A．①太阳辐射B．②地面辐射C．③大气逆辐射D．④削弱作用2．近地面大气的主要直接热源是（）A．①B．②C．③D．④知识点02 大气的保温作用1、对流层中的、等，吸收长波辐射的能力很强。
因此，地面长波辐射除极少部分穿过大气，到达宇宙空间外，绝大部分被对流层中的水汽、二氧化碳等吸收。
大气在吸收地面长波辐射后会。
2、大气在增温的同时，也向外辐射。
大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间外，大部分，其方向与方向相反，故称。
3、大气逆辐射把热量传给地面，这就在一定程度上补偿了的热量，对地面起到了作用。
天空有云，特别是浓密的低云时，大气逆辐射。
【知识拓展】1，大气反射：起到削弱太阳辐射的作用（大气削弱作用）。
大气的热力作用原理的应用
大气的热力作用原理的应用一、热力作用原理简介大气的热力作用是指空气在地球表面或空中运动时所具有的温度差异引起的现象。
这种热力作用是地球上大气环流和气候形成的重要原因之一。
热力作用原理的应用涉及气象学、地理学、能源等多个领域，其影响和作用非常广泛。
二、热力作用原理的应用1. 大气环流系统•热力作用原理对大气环流系统的形成和维持起着重要作用。
因为地球上不同地区的太阳辐射受到的角度和强度不同，导致地球表面温度差异巨大。
热空气会上升，冷空气则下沉。
这种温度差异引起的空气运动形成了大气环流系统，包括赤道低压带、副热带高压带、中纬度低压带和极地高压带等。
2. 风力发电•风力发电是一种利用热力作用原理的可再生能源技术。
当地面受到阳光的加热，空气就会膨胀，变得比较轻，而冷空气则比较密集。
这样的温度差异和空气的密度差异会产生气流，形成风。
风能通过风力发电机转化为电能。
因此，风力发电是利用大气的热力作用原理得以实现的。
3. 气象预测•大气的温度和压力变化是天气变化的重要指标。
利用热力作用原理，可以对气象进行预测。
当冷空气和热空气发生较大的温度差异时，就会形成气象现象，如台风、暴雨等。
通过观察大气的热力变化，气象学家可以预测天气的变化趋势，提供给人们做出相应的应对措施。
4. 温室效应•温室效应是指地球上的大气层对太阳辐射的吸收和反射导致的地球表面温度升高的现象。
大气中的温室气体（如二氧化碳、甲烷等）能够吸收并重新辐射地球上的长波辐射，使得热量在大气层中停留，增加了地球的整体温度。
这也是热力作用原理在地球气候变化中的应用之一。
5. 地质勘探•热力作用原理在地质勘探中也有应用。
地球表面的地热能主要来源于太阳辐射和地球内部的热能释放。
由于地壳中地下水和岩石的热化学作用，使得地下的温度差异较大。
通过观测地下温度的变化，可以判断地下的地热资源分布情况，为地热能的开发提供依据。
6. 空调制冷•空调制冷是利用热力作用原理实现的技术之一。
大气环境—组成、分层、热力作用(2017)
此河流在山麓地带形成地貌名称是 _冲__积_扇___此地按 干湿状况划分属于__半__干_旱____区。
(2) 描述图示地区城镇的分布特点， 分析该地区大量种植番茄的社会经济因素
分布特点：沿河流、沿交通线分布。 社会经济因素：市场需求大，交通便利，国家西 部大开发政策支持，土地租金便宜及有廉价的劳 动力
1、逆温概念
高度m
高度m
正常现象
温度℃
温度℃
逆温现象
高度m
逆温层
温度℃
逆温现象
2、逆温形成的因素：
有自然原因、人为原因。
（1）辐射逆温：经常发生在晴朗无云的夜间，由于地面有效辐射 很强，近地面层气温迅速下降，而高处气层降温较少，从而出现上 暖下冷的逆温现象。这种逆温黎明前最强，日出后自下而上消失。 辐射逆温的形成过程，如下图：
读下图和材料回答问题 材料1：逆温层的形成原因主要有以下几种：一是地面辐射冷却；二是 空气平流冷却；三是空气下沉增温；四是锋面上形成的逆温。此地冬季 往往形成明显的逆温层结。逆温产生于10月，消失于翌年4月。以1月 份的层结为最大，达3000米左右。
材料2： 此地降水冬春季节较多，最多 年份可达1000mm以上，平均降水在 500mm以上。 材料3：此地大量出产番茄，是我国著名 的番茄产地，出产番茄以有机质含量高 而出名。有多家饮料公司在此设厂。 (1)该地区种植番茄的主要限制性因素
两大过程
2.大气的增温（即“大地暖大气”）：地面长以波辐射 的形式向 大气传递热量，大气吸收地面红外线长波辐射而增温。
二、大气的热力作用
（二）大气的热力作用
1.大气对太阳辐射的削弱作用
大气的热力作用
B
P1 P2 P3
结论1:同一垂直位置,海拔越高气压越低
学以致用
结论2:气压高等压面向高处突,气压低等压面向低处突”高高低低”
结论3: 同一水平面上, 气流始终由高压流向低压
结论4:此处的高压与低压都是与同一水平面相比而言
结论5:同一近水地平面面，上，气温高形成低压，气温低形成高压
之间的气流方向是（ ）（甲→ 乙或乙→甲）；甲乙两地的天气 分别是：甲（阴天）乙（晴天）
海洋
(2)若该图表示的是近地面的等温
线，则甲乙两地昼夜温差较大的
是（甲）；若甲乙两地地球自转
线速度相同，则甲乙之间的风向
甲
是（ ）
A.西北风 B.东北风
C.东南风 D.西南风
等压面
陆地
a b c d 乙
例3.下图阴影 部分表示林地，空白部分表示均质裸地。若此时反
注: 1 水平气压梯度力——垂直于等压线
2 地转偏向力——与风向垂直
3 摩擦力——与风向相反
例1、下图表示海陆之间近地面的等压面的高度分情况，则此时是 （ ）（夏季、冬季）；甲海域现在的盐度（ ）（较大或较小）
例2、下图为北半球某一等值线的 垂直高度分布情况示意图
（1）、若表示的是等压线则甲乙
甲
D
A．该地区近地面为一低压槽
B．B近地面形成一个冷锋天气
C．A 近地面风向为西北风
D．此时C处近地面伴随着一次降水过程
高压
Bห้องสมุดไป่ตู้
A 高压
C
高压 西
高压 东
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例5.右图为等高线分布图,2008年10月8 日,我校(28°N,120°E)一地理兴趣小 组用立杆测影法测量正午太阳高度,图 示区域内A处有一学校,此时该校操场的 国旗飘向什么方向(不考虑大气环流及 地转偏向力的影响)( ) A.西北 B.东北 C.东南 D.西南
大气环境二大气的热力作用
思索
１、拉萨有“日光城”之称，为何其 昼夜温差大？ ２、赤道地域为何昼夜温差小？？
思索： 太阳辐射旳波长范围
1.太阳辐射根据波长共分为哪几种波段？
2.太阳辐射最强部分旳波长集中在哪个光区？
可见光 0.4 紫 蓝 青 绿 黄 橙 红 0.76
1.吸收作用
大气上界
1、从臭氧、二氧 化碳和水汽旳吸收 作用，可知大气吸 收具有什么特征？
选择性
高层大气 平流层 对流层
2、为何大气直接
吸收旳太阳辐射能 量是极少旳？
旳距离和太阳高度不同 D.西北地域旳光照资源丰富，但热量不丰富——主要是
海拔较高
课后作业
大气对太阳辐射旳减弱 作用体现在哪 些方面?
下垫面原因
太
阳
辐
射
84－95
29－35
20
22－32
26
10－15
14
50 7(平均) 2(赤道)
地面性质 沙土 黏土 浅色土深色土草地 耕地 新雪 冰 海洋 海洋
不同性质地面旳反射率
一般规律：颜色越浅旳物体，其反射就越强、 吸收就越弱；颜色越深旳物体，其反射就越弱、 吸收就越强。陆地表面旳反射率高于海洋。
2.有关平流层旳论述，正确旳是（ B ）
A、平流层上冷下热，大气稳定，不易形成对流 B、气温基本上不受地面影响 C、在平流层中存在一种电离层，能反射无线电波 D、平流层有利于高空飞行，与人类旳关系最为亲密
3.有时地面无线电短波通讯忽然中断，这可能是（ C ）
大气的热力作用
导入：
• 在晚秋或寒冬，霜 冻为什么多出现在 晴朗的夜晚？
• 为什么人造烟幕 能起到防御霜冻 的作用？
二、大气对地面的保温作用
太 阳 辐 射
射向宇宙空 间 大气上界 大气吸收 、 反射、 散射等削弱 作用
地 面 吸
收
地面增温
地
面
“太阳暖大地”
二、大气对地面的保温作用
太 阳 辐 射
射向宇宙空 间 大气上界 大气吸收 、 反射、 散射等削弱 作用
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？ 夜间，地面辐 射绝大部分热 白天，大气削弱了到 量又被大气逆 达地面的太阳辐射， 白天，由于没有大气对太 辐射还给地面， 夜间由于没有大气的保温 气温不会太高 阳辐射的削弱作用，月面 使气温不致降 效应，月球表面辐射强烈， 温度升得很高，气温很高 得过低 月面温度骤降，气温很低 月球 地球
有选择性(空气分子)——反射光呈有色光 无选择性(尘埃)——反射光呈白光
影响削弱作用的因素
太阳高度—— 大弱小强 海拔高低—— 高弱低强
天气状况—— 晴弱阴强
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原故
讨论：根据所学知识解释自然现象：
复习：太阳辐射
1、太阳辐射由紫外线、 可见光、红外线三部 分组成。 2、太阳辐射的能量主要 集中在可见光部分。 3、太阳辐射是一种短波 辐射。
一、大气对太阳辐射的削弱作用
高 层 大 气 平 流 层 对 流 层 地面
臭氧大量 吸收紫外线
二氧化碳、 水汽吸收 红外线
1.吸收作用
(1)参与的大气成分： O3、CO2、H2O (2)特点： 具有选择性
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二、产生逆温的原因有哪些？
1、辐射逆温
晴朗无风的夜晚，地面很快辐射冷却，贴近地面的大气层 也随之降温。离地面越近，降温越多，反之越少，形成自 地面开始的逆温。黎明时达到最强，直到日出后才逐渐消 失。
2、平流逆温
由于暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时， 底层空气因受下垫面的影响迅速降温，上层空气因距离较 远，降温较少，于是产生逆温。
大气环境第一课时
对流层大气的受热过程
1、大气垂直分层的依据 是什么？ 2、对流层和平流层的气 温如何随高度而变化?原 因是什么? 3、在不同纬度，对流层 高度是否一样?为什么? 4、对流层和平流层中， 大气运动的特点是什么?
5、对流层和平流层大气 与人类有何关系?
6、电离层与人类有什么 关系？
知识拓展——逆温现象：
高度m
高度m
温度℃
正常现象
逆温现象
温度℃
逆温形成的条件：
设理论温度为T，实际温度为TS
高度m
R 2000
r1
r2
1000
3
6
9
12
温度℃
（1）当 r1 ＞ R时， TS＞T时开始出现逆温现象，空 气对流运动受到抑制，大气层结稳定。 （2）当 r2 ≤ R 时， TS≤T时逆温现象消失，温差 越大，对流越旺盛。
例4：图3为地球大气受热过程示意图。读图，回答第5题 （13北京）。
图3
5．大气中 A．臭氧层遭到破坏，会导致①增加 B．二氧化碳浓度降低，会使②减少 C．可吸入颗粒物增加，会使③增加 D．出现雾霾，会导致④在夜间减少
B
例1．下图甲表示近地面空气若上升到3000米高度时，理 论温度为T。3000米高空的实际温度为TS。当TS≥T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（图乙）”。回答下列问题。
（1）若TS稳定在-8℃，该城市气温至少要上升到 10 ℃以上时， 逆温现象才会结束，这时的时间约为 8 时。 （2）一般逆温结束后2小时，近地面对流才能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 10 时以后
高度 高度 高度 高度
气温 ① ②
气温 ③ 第 1 题图
气温 ④
气温
1. 图中最有利于雾霾大气污染物扩散的情形是 A. ① B. ② C. ③ D. ④
A
探究活动Βιβλιοθήκη 为什么月球的昼夜温差很大? 地球上的昼夜温差小?
（2）大气对地面的保温作用
太 阳 辐 射 大气反射
射向宇宙空 间
地
面
大气吸收
大气散射 吸 收
一、什么是逆温？
二、产生逆温的原因有哪些？
三、逆温有什么影响？
一、逆温概念：
对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。一般情 况下，气温随海拔的升高而降低，称为气温垂直递减率R， R为0.6℃／100米，但有时可能出现温度随高度上升而增 高现象，称为气温逆温，简称逆温。出现逆温的大气有一 定的厚度，这层大气称为逆温层。如下图
。
大 气 辐 射
大气上界
大 气 吸 收
大气逆辐射 地面
地面增温
“太阳暖大地”
“大气还大地” “大地暖大气”
请解释下列现象：
1、警示灯为什么一般都用红色？
2、青藏高原太阳辐射比四川盆地强，为什么 气温反而比四川盆地要低？ 3、一天中气温最高值一般出现在午后2点 4、冬季利用大棚种植反季节蔬菜的原理 5、宁夏的瓜农在西瓜地上覆盖一层沙石，从 而使得西瓜的口感大大改善，请解释原因。 6、青藏高原“一天有四季、一年无四季”。
例 2. 下图为山东丘陵某区域剖面示意图。读图回答（ 12 山东）
优质苹果树多种植在山腰而少在山谷，原因是山腰果树开花 早。下图中能正确解释这一现象的是
D
2.弊：
（1）对环境影响：
空气对流运动被抑制， 加重大气污染
易产生大雾天气
（2）对天气影响：
冻雨天气
（3）对交通影响： 能见度降低，地面湿滑
例3：近年来，雾霾天气在我国频繁出现，空气质量问题已引起 全社会高度关注。下图是气温垂直分布的4种情形。读图完成第1 题。（13浙江高考题）
多发生在山地地区。山坡上的冷空气沿坡体下沉，谷底原 来的较暖空气被迫抬升，形成地形逆温。 冷暖气团相遇，暖气团爬升到冷气团之上，两者之间形成 一个锋面过渡区，在锋面附近形成上热上冷的逆温现象。
3、地形逆温 4、锋面逆温
三、逆温的影响
1.利：
①可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大 风、沙尘、强对流运动。 ②逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为 飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万 里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。 ③作为气候资源利用：利用逆温在半山坡种植蔬菜瓜果， 成熟时间较早。