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大气垂直分层与受热过程
备战2024年高考地理一轮复习课件
课程标准
课程标准：
1、运用图表等资料【高评：情境载体】，说明大气的组成和垂直分层【高评：必备知识】，及其与生产生活的联系【高考考查方向】
2、运用示意图等【高评：情境载体】，说明大气受热过程与热力环流原理【高评：必备知识】，并解释相关现象【高考考查方向】
高考评价体系：命题趋势
应用性、综合性、创新性：此部分高考命题选取全球气候变化、农业生产、宇航航天前沿资讯【社会热点、科研成就】、自然地理现象等为问题情境考查学生运用必备知识、学科素养解决实际问题的能力。
高考评价研究
近四年考情分析
考 卷 题号【选择题】 呈现形式 考查内容 分值
2023年广东卷 9-10 示意图+文字 以探空气球往返为背景考查大气削弱作用 6分
2022年浙江1月卷 24-25题 示意图+文字 以我国某城市大气散射日变化图为背景，考查大气削弱作用的原理及其应用 8分
2022年浙江1月卷 1题 文字 以农业生产地膜覆盖为背景，考查大气受热过程原理的农业生产的应用 4分
2022年浙江6月卷 24题 示意图+文字 以北半球某地某季节平均纬向风速随高度分布图为背景，考查大气垂直分层的特点 4分
2022年上海卷 5题 文字 以神舟返回舱返回经过平流层和对流层为背景，考查大气垂直分层的特点 4分
2021年浙江1月卷 24题 示意图+文字 以飞机云带的出现为背景，考查逆温的现象的成因及其影响 4分
2021年广东卷 12-14题 文字 以黄河源地辐射逆温为背景，考查大气受热过程原理的农业生产的应用 9分
考点一 大气的组成和垂直分层
知识点1 大气的组成（基础）
知识点2 大气的垂直分层（基础）
考点二 大气的受热过程与逆温现象
知识点1 大气的受热过程（重点）
知识点2 逆温现象（重点）
一、 大气的组成和垂直分层【基础】
1、低层大气：（1）概念1【了解】：指的是海拔在25千米以下的地球大气层。包括对流层和平流层中下部。
（2）组成：主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成
大气组成 主要作用
干洁空气 氮气 氮是地球上生物体的基本元素、
氧气 氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
二氧化碳 绿色植物进行光合作用的基本原料；保温作用
臭氧 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
水汽 成云致雨的必要条件；保温作用；
杂质 成云致雨的必要条件：凝结核；保温作用；影响大气能见度
垂直分层 概念 特点 与人类关系
高层大气
平流层
对流层
位于大气的最低层，集中了约75%的大气质量和90%以上的水汽质量。其下界与地面相接，上界高度随地理纬度和季节而变化。
位于对流层顶部至50-55千米，气温随海拔升高而升高，22-27千米范围内为臭氧层。
平流层以上的大气统称为高层大气。
a密度最大；b地面是对流层的直接热源，故下热上冷，对流运动显著，天气现象复杂多变；c上界高度：纬度：低纬到高纬降低；同一地区：冬季低，夏季高；
a臭氧吸收紫外线增温，故上热下冷，不易形成对流，以平流运动为主；b.水汽杂质少，晴天，能见度好，大气稳定利于航空飞行【逻辑】
人类生活在对流层底部，与人类关系最为密切
a.航空飞行b.地球生命保护伞
气温先降低后升高
有电离层
a.流星
b.无线电通信
2、大气垂直分层【基础】
分层依据：根据地球大气的温度、密度和运动状况，可将其划分为对流层、平流层和高层大气。

纬度
17～18
10～12
10～12
8～9
8～9
N 90° 60° 30° 0° 30° 60° 90° S
厚度（km)
5
10
15
20
同一地区，随季节变化：夏季：厚 冬季：薄 分析原因
随纬度变化 分析原因
重点突破：对流层厚度
纬度低，正午太阳高度角大，获得太阳辐射多，气温高，空气对流运动强烈，对流层厚度大。
同一地点，夏季与冬季相比：正午太阳高度角大，白昼时间长，获得太阳辐射多，气温高，空气 对流运动强烈，对流层厚度大。
例题讲解【原则：难易适中、原理应用、避免喧宾夺主】
（2022年浙江6月卷）下图为北半球某地某季节平均纬向风速随高度分布图，甲、乙、丙为该地三个不同高程面，完成下面小题。
24. 能正确反映上图平均纬向风速随高度分布的地点位于（ ）
A. 春季的低纬度 B. 夏季的中纬度
C. 秋季的中纬度 D. 冬季的高纬度
【解析】【24题详解】由图可知，自近地面到高空，纬向风速先变大，到对流层顶后达到最大，然后风速再变小，之后随高度增加，风速再变大，且风向有明显变化。对流层厚度在低纬度地区最大，约为17-18千米，由第1题图可知，春季的低纬度（0-30°），风速为0处与上图不符且20千米以下随海拔增加，风速先变大后变小，与上图不符，A错误；夏季的中纬度（30-60°），随海拔升高，风速先变大，再变小，等于0后，风速为负值，表示改变了风向，与上图相符，B正确；秋季的中纬度和冬季的高纬度，随海拔升高，风速的数值一直为正值，与上图不符，CD错误。故选B。
（2022年上海卷）2.2022年4月16日9时，神舟返回舱在一次经过平流层和对流层的时候温度的变化，描述正确的是
A.先持续升高 B.先降低后升高 C.持续降低 D.先升高后降低
【参考答案】B、先降低后升高
【解析】平流层温度随海拔的降低而降低，对流层温度随海拔的降低而升高，所以温度变化是先降低后升高。故选B。
例题讲解
返回
50%
7%
43%
大气受热拓展补充
太阳辐射最强部分为可见光，为短波辐射
地面辐射和大气辐射为长波辐射
由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短，反之则越长。
补充1.太阳辐射波长分布
补充2、大气对太阳辐射的削弱作用
作用 形式 参与作用的大气成分 被削弱的光线 作用特点
吸收
反射
散射
臭氧（平流层）
水汽、二氧化碳（对流层）
紫外线
红外线
吸收强烈，
有选择性
云层、尘埃
各种波长同样被反射
无选择性
空气分子、微小尘埃
有选择性可见光中
波长较短的蓝紫光
晴朗的天空
呈蔚蓝色
云层越厚
反射能力越强
大气对太阳辐射的削弱作用【基础】
云层反射示意图
使到达地面太阳辐射减少
二、大气的受热过程【重难点】
大气上界
地面
太阳辐射
大气吸收
太
阳
辐
射
地面辐射
射向宇宙空间
大气辐射
大气逆辐射
长波辐射
长波辐射
地面增温
大气增温
过程分解
1.太阳辐射被大气削弱后大部分可见光到达地面，地面吸收太阳辐射增温
2.地面增温同时，向外辐射即地面长波辐射，近地面大气中二氧化碳和水汽吸收大部分地面长波辐射而增温。地面为近地面大气直接热源。太阳辐射是近地面大气根本热源。
3.大气增温同时，也在辐射长波，即大气长波辐射，小部分射向宇宙空间，大部分大气辐射射向地面即大气逆辐射，对地面有保温作用 。
1、一地太阳辐射最强为地方时12时，
成因：正午太阳高度最大
地面辐射最强为13时、大气辐射最强为14时
成因：任何物体温度最高时，辐射最强，地面温度最高为13时，大气温度最高为14时
深入分析
2、结合右图分析，随纬度升高，得到的太阳辐射有何变化？一日之中呢？
纬度越低，太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，到达地面的太阳辐射越多；纬度越高，太阳辐射被大气削弱得越多，到达地面的太阳辐射越少。
一日内，正午太阳高度最大，得到太阳辐射最多
二、大气的受热过程【重难点】
1.全球气候变暖与温室气体（主要是CO2）剧增有关【保温】
温室气体排放增多
大气吸收地面辐射增多
大气逆辐射增强，保温作用增强用弱【加上】
气温升高，全球气候变暖
2、深秋至第二年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚【保温】
成因：①冬半年昼短夜长，夜晚地面和大气降温幅度大②晴天，大气逆辐射弱，大气保温作用弱，气温低。
3、秋冬季节燃烧稻草、秸秆等制造烟雾防霜冻【保温】
浓烟含有大量二氧化碳可以吸收地面长波辐射，增加大气逆辐射，起到保温作用，提高地表温度。
4、利用温室大棚生产反季节蔬菜等【保温】。
a. 短波辐射穿透玻璃或塑料薄膜的能力强，长波辐射穿透能力弱；
b. 因此太阳辐射能够大量进入温室，并被温室内地面、墙面吸收，增温。
c. 温室内的地面辐射、大气辐射不能大量穿过玻璃 (或塑料薄膜) ，从而使大部分热量保留在室内。
原理应用
【重难点】
5.晴天昼夜温差比阴天大的原因？【削弱+保温】
6、青藏高原光照强【削弱】，但热量不足的原因【保温】？
光照强：纬度低，正午太阳高度角大，到达地表太阳辐射多；海拔高，空气稀薄，空气透明度高；晴天多，大气对太阳辐射的削弱作用小。
热量不足：海拔高，空气稀薄，大气中 CO2 、水汽含量低，大气对地面长波辐射吸收能力弱，大气逆辐射弱，对地面的保温作用弱，气温低。
成因：阴天与晴天比：
白天，大气对太阳辐射的削弱作用强，气温低；
夜晚，大气逆辐射强，大气对地面的保温作用强，气温高；
因此，晴天比阴天昼夜温差大。
吃透原理 灵活应用
语言规范 逻辑准确
原理应用
【重难点】
（2022·浙江·统考高考真题）大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。下图为我国某城市大气散射辐射日变化图。完成下面小题。
3．有关该城市大气散射辐射强弱的叙述，正确的是（ ）
①夏季大于冬季②郊区大于城区③冬季大于夏季④城区大于郊区
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
4．下列现象与大气散射作用密切相关的是（ ）
①晴天天空多呈蔚蓝色②朝霞和晚霞往往呈红色③深秋晴天夜里多霜冻④雪后天晴阳光特别耀眼
A．①② B．①④ C．②③ D．③④
例题讲解
据材料可知，大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。又据图可知，北京时间12-14时，正午太阳高度角大，大气散射辐射强，说明大气散射辐射与正午太阳高度正相关，故大气散射辐射夏季大于冬季，①正确，③错误；又据图可知，阴天云层厚，大气透明度低，大气散射辐射强，说明大气散射辐射与大气透明度反相关，城区比郊区污染较严重，大气透明度低，大气散射辐射城区大于郊区，故②错误，④正确。综合起来①④正确，故A、C、D错误，B正确；故选B。
4．在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝色光最容易被散射，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色，①正确；日出和日落的时候，太阳光要穿过较厚的大气层才能到达地面，波长较短的蓝光、青光、紫光大部分已被上层大气散射掉了，到达近地面大气时主要只有波长较长的红光、橙光、黄光了，故朝霞和晚霞往往呈红色，②正确；秋冬季节出现霜冻，与晴朗的夜晚云量少、大气逆辐射弱有关，与大气散射无关，③错误；雪后天晴阳光特别耀眼是因为云层少，大气透明度高，大气对太阳辐射的反射、散射、吸收作用少，不只是散射作用，④错误。综合起来，①②正确，B、C、D错误，A正确；故选A。
（2020·浙江·统考高考真题）氧化亚氮（N2O）在百年尺度内的增温效应是等量二氧化碳的近300倍。农田是氧化亚氮的第一大排放源。完成下面小题。
5．氧化亚氮具有增温效应，主要是因为（ ）
A．大气辐射总量增加 B．大气吸收作用增强
C．地面辐射总量增加 D．地面反射作用增强
6．农田排放的氧化亚氮，主要来源于（ ）
A．作物生长时的排放 B．大气中氮气的转化
C．秸秆燃烧时的产生 D．生产中氮肥的施用
解析：5．氧化亚氮是最重要的温室气体之一，氧化亚氮能够强烈吸收地面反射的太阳辐射，使大气吸收作用增强，并且重新发射辐射，从而具有增温效应，B正确，A错误。氧化亚氮并不能使地面辐射总量增加；也不能使地面反射作用增强，CD错误。故选B。
6．我国是农业大国，由农业产生的氧化亚氮量约占全球总排放量的1.0％-1.5％，这其中约72％来自农田排放。而农田生态系统中大部分的氧化亚氮源于土壤的排放，主要是农业生产中氮肥的大量施用造成，D正确。作物生长时的排放、大气中氮气的转化和秸秆燃烧时的产生均不是农田排放的氧化亚氮的主要来源，ABC错误。故选D
例题讲解
1、补充概念：气温垂直递减率：指在垂直方向上，海拔每升高100m气温的变化值。一般情况下对流层中海拔每升高 100 m 气温下降约 0.6℃ 。
三 逆温现象【重难点】
2、逆温概念：一定条件下，对流层的某一高度会出现实际气温高于理论气温【气温垂直递减率＜0.6℃/100m】，甚至是气温随高度的增加而升高的现象，称为逆温。
3、逆温分类
气温随高度
升高而递减
气温
高度
气温随高度
升高而递增
气温
高度
（1）辐射逆温：①概念：在晴朗无云的夜间，由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失热量多，近地面气温迅速下降，而高处大气层降温幅度较小，从而出现上暖下冷的逆温现象。②特点：这种逆温现象黎明前【日出前后】最强，日出后地面吸收太阳辐射增温，逆温层自下而上消失。
辐射逆温过程示意图
正常的气温垂直分布
夜间地面冷却快，近地面大气随之降温。离地面越近，降温越快，形成自下而上的逆温
随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时厚度达到最大
日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，近地面大气也随之增温，逆温便逐渐自下而上消失
（2）.逆温类型--平流逆温
①概念：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。②多发地区：该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
陆地冷地面
海面
暖气团
冷气团
（3）.逆温类型--锋面逆温
①概念：锋面附近，暖而轻的暖气团沿着锋面爬升至冷而重的冷气团上方，形成下冷上暖的逆温现象。②多发地区常出现面锋面活动地区。
地面
冷气团
暖气团
三 逆温现象【重难点】
（4）.逆温类型--地形逆温
①概念：由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原有空气温度相对较高，形成上升气流并被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象，称为地形逆温。②多发地区和时间：常发生在山地、盆地和谷地中。夜晚，
冷空气
冷空气
暖空气
山
坡
山
坡
山 谷
冷空气
三 逆温现象【重难点】
【阅读材料】：在某些地方，特别是在山区，越往上气温越高，与常识违背。这点在新疆特别明显。当你乘车从乌鲁木齐一路往南，气温随海拔不断升高而升高。这就是避寒胜地——乌鲁木齐南山风景区。
此外，伊犁河谷也经常出现逆温现象。冬季，伊犁河谷的一些坡地上经常出现逆温层。逆温现象从10月持续至次年3月，长达半年。1月份，坡地逆温层厚达400米。逆温层提高冬季的气温，坡地上的多年生果树可不必埋土保护，从而避免或减轻了低温冻害；发展蔬菜大棚，可减少保温材料投入。同时，每到严冬，新疆很多地区的牧民就把牛羊都往山上赶。
拓展阅读：地形逆温
山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原有空气温度相对较高，形成上升气流并被冷空气抬挤上升，故形成逆温现象。
思考
1.为什么会出现这种逆温现象？
2.结合材料，说明坡地逆温有哪些有利影响？
逆温层使坡地冬季温度相对较高，有利于果树越冬；减少蔬菜大棚保温材料投入，降低成本，提高经济效益；逆温层所在坡地成为牲畜避寒产所。
三 逆温现象【重难点】
4、逆温的影响
（1）对航空：逆温现象如果出现在低空，多雾天气给飞机起降带来麻烦。逆温现象如果出现在高空，空气对流运动受阻，飞机飞行平稳，同时提高了能见度，使飞行更加安全。
（2）对环境：逆温时，对流运动受阻，大气比较稳定,加重大气污染
（3）对自然灾害：阻碍了空气对流,可以抑制沙尘暴的发生
（4）对天气：容易产生大雾等不利天气，影响交通
（5）对农业：逆温层的坡地利于农作物越冬，有利于牲畜避寒等
三 逆温现象【重难点】
（2021·广东·高考真题）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4000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成下面小题。
7．冬季易加强辐射逆温的地形是（ ）
A．山峰 B．平原 C．谷地 D．丘陵
8．黄河源地区辐射逆温常出现的时间和天气状况是（ ）
A．日落前后，大风呼啸 B．正午时刻，雨雪交加
C．午夜时分，浓云密雾 D．日出之前，晴朗无风
9．黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于（ ）
A．锋面气旋多 B．下沉气流盛行 C．准静止锋强 D．热力对流强盛
例题讲解
7．冬季在谷地或盆地形成辐射逆温的时候，由于坡地近地面空气冷却，冷空气沿斜坡地形沉入谷底或盆地，则可加强因辐射冷却作用而形成的逆温效应，C正确。山峰被周围大气包围，山峰与大气的接触面小，大气的交换频繁，山峰地面温度降低对周围大气影响较小，不易形成逆温，A错误。平原地形平坦开阔，冬季易受冷空气影响而多大风，大气流动性强，不易形成逆温，B错误。丘陵海拔较低，地形起伏平缓，空气流动性也较强，不易形成逆温，D错误。故选C。
8．黄河源地区辐射逆温出现时地面温度低，近地面气温低，一天中日出之前气温最低，晴朗无风，空气流动性差，近地面大气易受冷地面的影响，D正确；日落前后、正午时刻地面温度较高，近地面大气气温较高，AB错误；浓云迷雾，大气逆辐射强，地面不易强烈辐射冷却，C错误。故选D。
9．黄河源地区冬季地面温度低，气流冷却下沉，下沉气流盛行，地面冷空气堆积，导致辐射逆温多发，B正确；锋面气旋、准静止锋均多上升气流，容易形成降水，而逆温出现时大气较稳定，AC错误；冬季气温低，热力对流弱，D错误。故选B。
平流雾，是当暖湿空气平流到较冷的下垫面上，下部分冷却而形成的雾，能将城市中的建筑物“缠绕”其中，使身处地面的人们觉得如临仙境。贵州省威宁县位于草海（湖泊）的东北面，每年冬春季会多次出现平流雾景观。据此完成下面小题。
10．平流雾笼罩县城时，该地主要的风向是（ ）
A．西南风 B．西北风 C．东北风 D．东南风
11．该县城被平流雾笼罩时，该地（ ）
A．出现逆温现象 B．风力较大 C．气温较高 D．天气晴朗干燥
12．雾对人类的健康威胁较大，出现平流雾时，下列说法正确的是（ ）
A．呼吸道感染的学生可以步行上学 B．城市居民继续开展晨练
C．影响民用飞机的高空航行 D．老年人应减少出行
例题讲解
1.概念：
光束通过空气分子、微小尘埃等物质时，部分光线偏离原方向而分散传播的现象
2.特点：
大气对太阳辐射的散射具有选择性：波长越短越容易被散射；波长越长，越不容易被散射，所以波长越长，穿透性越强。
3.影响：
天空颜色的变化，往往与大气散射有关。
拓展延伸 难点突破-----大气散射
原理应用：大气对太阳辐射的削弱作用【难点】
1、晨昏蒙影【曙暮光】：在日出之前（黎明）和日没以后（黄昏）的一段时间，天空仍然明亮，处于半光明状态。这段时间，既不是真正的白昼，也不是真正的黑夜，是昼夜交替的过渡时期。天文学称之为晨昏蒙影。
成因：大气对太阳辐射的散射作用
2.为什么交通灯采用红黄绿？【应用】
成因：红光波长最长，最不容易散射，穿透性最强；黄光波长较长，不易被散射，穿透力较强；绿光波长不如红光和黄光，但与红光、黄光颜色产别大。三种光颜色差别明显，易于识别。
4.红橙色的朝霞、火红色的晚霞的成因？
3.为什么晴朗的天空是蔚蓝色的？
波长较短的蓝紫光易发生散射，人眼对紫色的光不如对蓝色的光敏感，同时空气分子会吸收掉一部分紫色光，所以我们看到的主要是蓝色
当日出和日落的时候，太阳光几乎平行于地平面，在地球大气层中经过较长路程，使得可见光中的波长较短的部分大量散射，而波长较长的红、橙色部分，被散射得不多，因而照射到大气下层时，红光、橙光占着大多数，被散射后进入我们的眼睛，这时不仅日出、日落方向的天空是红色的，就连被它照亮的云层底部和边缘也变成红色。
月球上没有大气，太阳光会直射月表，所以月球上的天空在白天也是黑色的。除去太阳所在的区域外，其他区域的星光不会被太阳光淹没，因此，在月球上的白天，也能看到星星。过去半个世纪以来，一些人对于美国登月质疑不断，怀疑登月是骗局。主要的反驳观点是，在月球上的拍摄的照片天空是黑的，但没有看到星星。
不过，阿波罗登月照片中没有星星，这与相机有关。由于没有大气，月表将会强烈反射太阳光，导致月面非常明亮。相机如果想拍出明亮月表的细节，只能减少进光量和曝光时间。而星星非常暗，亮度远低于月表。暗淡的星星就无法在照片中显示出来。。
拓展阅读：登月骗局真的存在吗？
思考
1.为什么地球白天的天空是明亮的而月球白天的天空是黑色的？
地球大气层对太阳光的散射使天空明亮。月球没有大气，没有大气对太阳光的散射，所以其白天的天空是黑色的。
知识清单
1.了解低层大气概念，记忆低层大气组成成分的主要作用
2.理解记忆降水的形成过程
3.结合对流层、平流层、高层大气概念，理解记忆三者各自特点及与人类社会的关系。并能够绘制大气垂直分层示意图
4.不同纬度对流层顶变化及原因。同一地区不同季节对流层顶变化及原因。
5.能够准确描述大气削弱作用：吸收、散射【概念、特点、影响、原理应用】、反射
6.能够准确描述大气的受热过程、绘制示意图、原理应用
7.掌握逆温概念、逆温每种类型概念、逆温的影响。
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