大气的垂直分层受热过程及运动
《大气的受热过程与运动》 讲义
《大气的受热过程与运动》讲义一、大气的组成和垂直分层首先，让我们来了解一下大气的组成。
大气主要由干洁空气、水汽和固体杂质组成。
干洁空气的主要成分包括氮气、氧气、氩气等，其中氮气和氧气所占的比例最大。
水汽的含量因地区和时间的不同而有所变化，它在天气变化和水循环中起着重要作用。
固体杂质则包括尘埃、花粉、孢子等微小颗粒，它们对大气的能见度和气候变化有一定影响。
接下来是大气的垂直分层。
根据温度、密度和大气运动状况，大气自下而上可以分为对流层、平流层和高层大气。
对流层是最接近地球表面的一层，平均厚度约为 12 千米。
在对流层中，气温随高度的升高而降低，这是因为对流层的热量主要来自地面辐射。
对流层的大气对流运动显著，天气现象复杂多变，如云、雨、雪等都发生在这一层。
平流层位于对流层之上，从对流层顶到约 50 千米的高度。
在平流层中，气温随高度的升高而升高，这是因为平流层中存在着臭氧层，能够吸收太阳紫外线，使大气增温。
平流层的大气以水平运动为主，气流平稳，适合飞机飞行。
高层大气是指平流层顶以上的大气，其温度随高度的变化较为复杂。
高层大气中有电离层，能够反射无线电波，对无线电通信具有重要意义。
二、大气的受热过程大气的受热过程主要包括太阳辐射、地面辐射和大气辐射三个环节。
太阳辐射是大气受热的根本能量来源。
太阳辐射的能量主要集中在可见光波段，它穿过大气层时，会被大气中的水汽、二氧化碳等气体以及尘埃等物质吸收、散射和反射，从而使到达地面的太阳辐射有所减少。
地面吸收了太阳辐射后，温度升高，同时向外辐射能量，形成地面辐射。
地面辐射的能量主要集中在红外线波段，由于地面温度相对较低，所以地面辐射的波长较长。
地面辐射的大部分被大气中的水汽和二氧化碳等气体吸收，使大气增温。
大气吸收了地面辐射后，也会向外辐射能量，形成大气辐射。
大气辐射的一部分射向地面，称为大气逆辐射。
大气逆辐射对地面起到了保温作用，使得地面在夜间的温度不会降得太低，从而减小了昼夜温差。
大气垂直分层和受热过程
大气中的云层和气溶胶颗粒物也能够 反射和散射太阳辐射，影响地球表面 的热量收支。
03
大气中水汽的相变和循环
水汽的凝结和降水
凝结
水汽在大气中冷却到露点以下时，会 凝结成水滴或冰晶，形成云或雾。
降水
当水滴或冰晶在云中积累到一定重量 时，会通过下落的方式形成雨、雪、 冰雹等降水。
大气污染的扩散和传
大气流动
温度层结
大气污染物的扩散和传输受到大气流动的 影响，污染物会随着风向和气流运动而传 播。
大气的温度层结对污染物的扩散和传输也 有重要影响，不同高度的温度变化会影响 污染物的扩散和聚集。
地理环境
大气污染的扩散和传输模型
地形、地貌、城市规划等因素也会影响大 气污染物的扩散和传输，如山谷、盆地等 地形容易造成污染物聚集。
大气治理措施
采取措施来减少大气污染物的排放， 如烟气脱硫、脱硝等处理技术，以及
空气质量监测和预警系统等。
THANKS
感谢观看
农业活动
农业活动中使用的化肥、农药等化学物质，以及 养殖业产生的废气和固体废弃物，也是大气污染 物的来源之一。
交通运输
汽车、飞机、火车等交通工具排放的废气也是大 气污染的重要来源，主要污染物包括一氧化碳、 氮氧化物、挥发性有机物等。
大气污染的影响
大气污染物对人类健康、生态系统和气候变化都 有严重影响。例如，空气污染会导致呼吸道疾病 、心血管疾病等健康问题，对农作物生长和生态 系统造成损害，还可能加剧气候变化。
太阳辐射的散射
大气中的气体分子和微小颗粒物 能够将太阳辐射散射到各个方向 ，从而使天空呈现蓝色或白色。
大气的垂直分层及受热过程
大气的垂直分层及受热过程 (2011年大纲文综,9~11,12分)一般情况下,空气的密度与气温、空气中的水汽含量呈负相关。
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均20千米/时。
据此回答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.乙地可能出现强对流天气C.丙地刮起东北风D.甲地出现强劲的偏南风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.东南丘陵解析:本题组以某区域地形及气温状况剖面图为切入点,考查区域位置及区域大气环境特征。
第1题,题干中指出气压与气温、湿度的关系,即乙、丙区域为暖气团一侧,甲的西面气温变化剧烈,则甲靠近锋面附近,高空中风向为自西向东,近地面风向也为自西向东,所以该地有天气系统——冷锋。
因此甲地对流应当强于乙、丙两地,又乙地下垫面性质不均,易形成局部热力环流,丙为陆地,且位于暖气团一侧,垂直方向上单位距离温差小,所以丙地空气最稳定。
第2题,该天气系统——冷锋自西向东移动,正午前后将移动到甲、乙两地之间(12-8)×20千米/小时=80千米,所以乙地附近可能有强对流,甲地因冷锋过境而降温,风向为偏西风;丙地受单一暖气团控制而微风。
故选项B正确。
第3题,该地位于北半球中纬度且地形多为低山丘陵,故该区域最有可能位于东南丘陵地区。
答案:1.D 2.B 3.D (2010年全国文综Ⅰ,7,4分)自某城市市中心向南、向北分别设若干站点,监测城市气温的时空分布。
监测时间为8日(多云)9时到9日(晴)18时。
监测结果如图所示。
据此回答第4题:4.监测时段被监测区域气温( )A.最高值多云天高于晴天B.白天变化晴天比多云天剧烈C.从正午到午夜逐渐降低D.白天变化比夜间变化平缓解析:读图可知,9日最高值达21℃以上,高于8日气温最高值,故A项错误;9日9时到18时比8日等温线密集,说明白天气温变化晴天比多云天剧烈,故B项正确;一天中,正午过后14时左右气温最高,故从正午到午夜温度不是逐渐降低的,故C项错误;白天等温线比夜晚密集,说明气温变化更快,故D 项错误。
07讲 大气组成和大气垂直分层与大气受热过程(复习课件) (全国通用)
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（全国通用）
专题三地球上的大气
第七讲大气组成和大气垂 直分层与大气受热过程
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本讲分析
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O3 水汽
吸收紫外线，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用 成云致雨的必要条件；影响地面和大气的温度
杂质
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
基础知识--大气的组成 TEACH
2.大气主要成分的时空分布规律
成分
时空变化特点
水平方向：海洋上空>陆地上空；湿润地区上空>干旱地区上空
水汽版权声明 感谢您下载平台上提生对大气垂直分层和大气受热过程 的掌握。能够数量的运用相关理论分析地理现象的合理 性。本知识点既有基础知识的考察，也有对考生综合能 力提升的要求。尤其是原理运用与气温及逆温，属于高 考考察的主要方向，需要考生引起注意。
核心素养分析
综合思维：能够掌握大气分层的特征，理解大气受热过程中两种作 用的原理运用。 区域认知：能运用图表掌握大气圈层的空间结构并分析不同区域大
第7讲 对流层大气的受热过程及大气运动
第7讲对流层大气的受热过程及大气运动1．大气的垂直分层大气垂直分层气温变化与人类活动的关系对流层随高度升高而降低大气下热上冷，空气上升，对流现象显著；与人类活动最密切平流层随高度升高而上升大气平稳，天气晴朗，适合飞机飞行高层大气随高度增加先降低后升高存在若干电离层，对无线电通信有重要影响(1)两大过程①地面的增温：大部分太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温。
②大气的增温：地面以长波辐射的形式向大气传递热量。
(2)两大作用①削弱作用：大气层中的水汽、云层、尘埃等对太阳辐射的选择性吸收、反射和散射作用。
②保温作用：C大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。
(3)影响地面辐射的主要因素①纬度因素：纬度不同，年平均正午太阳高度不同。
②下垫面因素：下垫面状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同。
③气象因素：大气状况不同，地面获得的太阳辐射也不同。
3．热力环流的成因(1)大气运动的根本原因：太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的热量差异。
(2)热力环流的概念：由于地面冷热不均而形成的空气环流。
(3)形成：要抓住“一个过程、两种方向、两个关系”。
①一个过程近地面冷热不均→空气的垂直运动(上升或下沉)→同一水平面上出现气压差异→空气的水平运动→热力环流。
②两种气流运动方向a．垂直运动——受热上升，冷却下沉。
b．水平运动——从高压指向低压。
③两个关系a．温压关系：下垫面热低压、冷高压。
b．风压关系：水平方向上，风总是从高压吹向低压。
4．大气的水平运动——风(1)判断图中A、B、C分别代表的力及其对风的影响A是水平气压梯度力，影响风向和风速。
B是摩擦力，影响风向和风速。
C是地转偏向力，影响风向。
(2)甲、乙、丙三条等压线气压大小关系是甲>乙>丙，判断理由是水平气压梯度力由甲指向乙、丙。
(3)图示地区位于北(填“南”或“北”)半球，判断理由是风向向右偏转。
图中的风是近地面(填“高空”或“近地面”)风，判断理由是风向与等压线成一夹角。
高中地理图册——地球上的大气+大气受热过程+大气运动
地球上的大气大气的组成与结构大气的垂直分层平流层和对流层空气运动示意图大气的受热过程读图记要大气的组成和作用大气层在垂直方向上由于物理性质的显著差异，大致分为对流层、平流层和高层大气。
对流层位于大气圈的最下面，与地面相接，其厚度由赤道向两极逐渐减小，是大气各层中最薄的一层，集中了大气质量的3/4和几乎整个大气中的水汽和杂质，云、雨、雷电等天气现象均发生在对流层里；平流层主要是臭氧层，空气以水平运动为主，利于飞机飞行；高层大气可细分多层，无线电波、通信卫星、宇宙飞船在此层运转。
气压与大气层高度成反比，即大气层高度越高，气压越低；气温随大气层高度的变化成“不规则”变化，对流层气温与高度正反比，平流层气温与高度成正比，高层大气正反比不规律。
不同的大气层“上下”空气冷热不同，对流层下热上冷，平流层下冷上热，从而气体的运动方向自然不同。
平流层的热能主要是臭氧对太阳紫外辐射的吸收，对流层的热能主要来自地面的辐射。
熟悉大气各主要成分的作用；逆温现象。
物体辐射电磁波与自身温度的关系波长温度常数λ()T()=C()温度和波长成反比，即物体自身温度越高，向外辐射的电磁波的波长越短；反之温度越低，向外辐射的电磁波的波长越长。
因此太阳辐射是短波辐射，地面辐射是长波辐射。
大气对太阳辐射的削弱作用大气对太阳辐射的吸收具有选择性。
平流层大气中的臭氧主要吸收太阳辐射中波长较短的紫外线。
对流层大气中的水汽和二氧化碳主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。
大气对可见光吸收很少。
大气中的云层和较大颗粒的尘埃，能反射一部分太阳辐射，大气能散射太阳辐射的一部分。
大气对地面的保温效应22CO H O −−−−→−−−−−→−−−→大气透明地面辐射逆辐射，吸收太阳辐射地面大气地面 地球大气对太阳短波辐射几乎是透明体，大部分辐射能够透过大气射到地面，使地面增温；大气对地面长波辐射却是隔热层，把地面辐射放出的热量绝大部分截留在大气中，并通过大气逆辐射又将热量还给地面，大气的这种作用称为大气保温效应。
2.3.1大气环境大气的垂直分层
二、对流层大气的受热过程
太 阳 辐 射 地 面 吸 收
射向宇宙空间 大气吸收、 散射、反射
大气上界
大 气 吸 收
“太阳暖大地”
“大地暖大气”
（二）地面辐射和大气辐射
1、地面辐射
（1）地面辐射为长波辐射，太阳辐射为短波 辐射。 （2）作用：地面辐射是对流层大气增温的直 接能量来源。
二、对流层大气的受热过程
思考：为什么白天 多云，温度不会太 高？ 厚厚的云层阻挡了 到达地面的太阳辐射， 所以气温低。
大气对太阳辐射的削弱作用小结：
作用 参与作用的 形式 大气成分 被削弱的光线 对流层）
紫外线 红外线 蓝紫光最 易被散射 各种波长的光 都可被反射
有选择性
散射
空气分子、
C
）
读左图，回答问题： A A2 A1 B C1 C B2 C2
1、A、B、C中表示短波辐射 是 （ A ） ，表示长波辐 射的是（ B、C ） 。 2、A1小于A的原因是 （ 大气对
太阳辐射的削弱作用 ），具体 表现为（ 吸收）、（反射）、 （ 散射 ）， A2更小的原因
B1
是（ 大气吸收有选择性，对太阳辐射中能量最强的可见光
太 阳 辐 射 地 面 吸 收
射向宇宙空间
射向宇宙空间
大气吸收、 散射、反射
大 气 辐 射
地面
射向地面（大气逆辐射）
大 气 吸 收
大气上界
地面增温
“太阳暖大地” “大气还大地” “大地暖大气”
2、大气辐射
（1）影响因素：大气中含有水汽、二氧化碳越 多，吸收的地面辐射越多，大气辐射越强。 （2）大气辐射和大气逆辐射也为长波辐射。
2、电视剧《闯关东》中，为什么朱开山 在霜冻之前带领全家在地里点火放烟？
大气的分层及受热过程
N2
干 洁 空 气 水
O2
CO2
O3
汽
固体杂质
干洁空气组成图
氧21.94% 氮78.08%
其他气体不到 1%，如：CO2、O3 1%，
大气的成分及其作用
N2
干 洁 空 气 水
生物体的基本成分 维持生命活动必需的物质 植物光合作用的原料； 植物光合作用的原料；对地面保温 吸收紫外线，使地球上的生物免遭 吸收紫外线， 过量紫外线的伤害 天气变化的重要角色 成云致雨的必要条件
7％ 0.175～ 0.40
绝大部分 被臭氧层 吸收
思考： 1. 大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？各有什么特点？ 2. 为什么晴朗的天空多呈现蔚蓝色？
地面辐射和大气辐射
到 达 地 面 的 太 阳 辐 射
太阳辐射 100% 太阳常数 8.24J／cm2∙min 大气和地面的 反射散射34% 大气上界
大气的组成和 垂直分层 对流层大气的 受热过程 气压带、风带 的分布和移动 气压带和风带 对气候的影响 常见天气系统
太 阳 辐 射 波 长 范 围
思考：
1.太阳辐射根据波长共分为哪几个波段？ 2.太阳辐射最强部分的波长集中在哪个光区？
二、对流层大气的受热过程
（一）大气对太阳辐射的削弱作用 1、吸收 具有选择性 、吸收—具有选择性 2、反射—不具有选择性 、反射 不具有选择性
几乎完全 被上层大 气吸收
总体波长范围：0.15～4微米 可见光 50％ 0.40～0.76
波长较短的蓝色光等为大气 分子所散射，水汽、云和浮 尘等可阻挡、反射和吸收一 部分可见光，绝大部分可见 光能够直接到达地面
红外光 43％ 大于0.76
对流层大气中的 二氧化碳、水汽、 云和浮尘，可直 接吸收相当数量 的红外光
地理课件案(新教材湘教版)第一部分自然地理第三章第1讲课时12大气的组成与垂直分层大气受热过程
气
宇航器
重点提示：对流层的厚度
对流层的厚度由赤道到两极递减
➢ 低纬地区地面受热多，对流活动旺盛，因此，对流层的高度高； ➢ 高纬地区地面受热较少，对流活动较弱，所以，对流层的高度低； ➢ 中纬地区则居中。
逆温
(1)概念：气温随高度增加而上升的现象，或者随高度的增加气温的垂直递减率小于 6 ℃/km。
明确 命题方向
1234
(2023·吉林长春模拟)对流层是地球大气最靠近地面的一层，对流层高度与近地面 的受热程度有关。下图为“1979～2008年华北某地区对流层高度变化趋势图”。据此 完成1～2题。 2.下列关于华北某地区对流层高度变化趋势 的成因及影响，叙述正确的是 A.对流层高度总体变化趋势反映气候变冷 B.利于生物繁育，生物多样性增加 C.导致华北地区变得湿润，利于农业增产
对流层 ↑↓ ↑↓
大地暖 大气
回归基础：1短、波大气的受热过长程波
天气多变
天空晴朗
反射率 颜色越浅的物体，反射率越大；颜色越深的物体，反射率越小。比如，对太阳辐射 的反射率：新雪>冰>沙土>草地。
散射的应用
削弱作用 之一
参与的 大气成分
特点
形成的 削弱的辐射
自然现象
散射
空气分子、 有选择性
细小的尘埃
不利
①逆温时大气结构比较稳定，不利于污染物扩散，容易加重大气污染 ②对天气的影响：容易产生大雾等不利天气 ③对交通的影响：能见度降低，地面湿滑
明确 命题方向
真题研析
(2021·广东地理)辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却 导致气温随高度增加
而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地 ，平均海拔4 000多米，冬季辐射逆
大气的组成和垂直分层
射向宇宙空 间
射向宇宙空 间 大气上界
地 面 吸 收
大气吸收
大 气 辐 射
射向地面
大 气 大气 增 吸收 温
地面增温
地
面 “大地暖大气”
“太阳暖大地”
“大气还大地”
应用实例
• （1）多云的夜晚，气温较高。（大气逆辐射强） • （2）在晚秋或寒冬，霜冻多出现在晴朗的夜晚。 （大气逆辐射弱） • （3）人造烟幕能起到防御霜冻的作用。（增强大 气逆辐射） • （4）月球的昼夜温差很大。（因为没大气层，所 以白天无削弱作用，夜晚无保温作用）
依据：
大气在垂直方向上的温度、密度、大 气运动状况
分层：
自下而上依次为对流层、平流层和 高层大气
电 离 层
高 层 大 气
平流层 对流层
对流层高度因纬度变化
二、 大气的 受热过程
地球上能量源泉——太阳辐射
大气对太阳辐射的削弱作用
(1)吸收作用
O3吸收紫外线 CO2、水汽吸收红外线 特点：有选择性
大气的吸收作用有何特点？
(2)反射作用
云层越厚越浓，反射作用越强。 （是大气最强的一 种削弱作用） 特点：无选择性
(3)散射作用
空气分子和微小尘埃 特点：有选择性
波长较短的蓝色光最容易被散射
太阳
大气和地面反 射、散射34% Nhomakorabea大气上界 大气吸收19%
地面吸收47%
到达地面的太阳辐射
2.大气的受热过程和对地面的保温作用
一、大气的组成
和垂直分层
1、大气的组成和作用
N 生物体的基本成分 2 干 维持生命活动必需的物质 O 洁 2 CO 2 植物光合作用的原料；对地面保温 空 吸收紫外线，使地球上的生物免 气 O3 遭过量紫外线的伤害 水 汽 成云致雨的必要条件 固体杂质 成云致雨的必要条件