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第12课时　大气的组成和垂直分层
课程标准
运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。
学习目标
1.结合图表资料，说出大气的组成物质及其作用。
2．结合大气的垂直分层图，说出大气垂直分层的依据、各层的特点及其与人类活动的关系。
3．根据地理资料，分析人类活动对大气成分的影响。
必备知识梳理
1．大气的组成
(1)干洁空气
①氧气：氧是人类和其他生物维持____________所必需的物质。
②氮气：氮是地球上________的基本元素。
③____________：绿色植物进行光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高。
④臭氧：吸收太阳光中的________，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对________具有保护作用。
(2)水汽和杂质
①________：直接影响地面和大气的温度；成云致雨的必要条件。
②杂质：作为________，是成云致雨的必要条件。
(3)人类活动对大气的影响
人类活动排放的________进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对______系统和人类生存造成不利影响。
2．大气的垂直分层
(1)依据：地球大气从地面向上，根据________、运动状况和密度的差异。
(2)在上图中填出对流层平均高度，并补绘平流层气温变化曲线。
(3)各层特点及与人类活动的关系
分层 高度范围 主要特点 成因 与人类的关系
对流层 低纬：17～18千米。 高纬：________千米 气温随高度的升高而______，在对流层的顶部气温降至－60 ℃ 地面是低层大气主要的直接热源 人类生活在对流层的底部，对流层与人类关系最密切
空气______运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 该层集中了大气圈质量的四分之三和几乎全部的水汽、杂质；对流运动容易______
平流层 自对流层顶部至________千米高空 气温随高度升高而________ 在22～27千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成________，它可以吸收大量太阳紫外线 平流运动适合航空飞行；臭氧层被称为“地球生命的保护伞”
气流以________运动为主 该层大气上部热、下部冷，不易形成对流，主要以平流运动为主
无云雨现象，能见度好 水汽、杂质含量很少，气流平稳
高层大气 自平流层顶部开始，在到2 000～3 000千米的高空 气温随高度增加先下降后上升 自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温会下降；随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升 80～500千米的高空，有若干____，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
[方法技巧]　对流层高度分析法
地面温度高，空气对流作用强，对流层高；反之，地面温度低，空气对流运动弱，对流层低。
(1)纬度差异
低纬度地区，地面受热多，对流运动旺盛，对流层高；高纬度地区，地面受热较少，对流运动较弱，对流层低；中纬度地区则适中。
(2)季节变化
低纬度地区和高纬度地区季节变化小，中纬度地区季节变化大。
同一地区，夏季对流层高，冬季对流层低。
【知识体系构建】
关键能力提升
能力点 对流层逆温现象及其影响
1.逆温的含义：在一定条件下，对流层中会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。
2．逆温的类型及成因
类型 示意图 成因
辐射 逆温 地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快
平流 逆温 暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用
锋面 逆温 冷、暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部
地形 逆温 由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，从而出现温度的倒置现象
3.逆温的影响
有利影响 逆温的出现阻碍空气对流，可以抑制沙尘暴的发生
逆温出现在高空，有利于飞机的飞行
逆温可作为一种气候资源加以利用。例如，伊犁河谷逆温出现在10月至次年3月，有效地提高了冬季谷地的温度，果树越冬可以免受冻害等
不利影响 对环境 逆温时，大气比较稳定，加重大气污染
对天气 容易产生大雾等不利天气
对交通 能见度降低，地面湿滑
真 题 感 悟
[典例]　[2021·广东卷]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，冬季辐射逆温现象多发。据此完成(1)～(3)题。
(1)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
(2)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
(3)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
[解题能力培养]
第(1)题：
第(2)题：
第(3)题：
[答案]　(1)　　　　(2)　　　　(3)　　　
变 式 演 练
如图示意北半球中纬度某地景观。据此完成1～2题。
1．下列四图最可能正确表示此时图示区域气温垂直变化状况的是(　　)
2．图中所示大气现象(　　)
A．可能使近地面大气污染加剧
B．由近地面大气强烈上升引起
C．有利于近地面大气污染的消散
D．由近地面大气强烈下沉引起
　随堂巩固训练
如图为某沿海地区一日平均气温随高度变化曲线图。读图，完成1～3题。
1．该地最有可能位于(　　)
A．赤道地区
B．中纬地区
C．高纬地区
D．高山地带
2．该地当日最有可能的天气特征为(　　)
A．雷雨大风冰雹天气
B．烈日高温酷暑天气
C．潮湿闷热无风天气
D．雪虐风饕地冻天气
3．导致A、B两层气温垂直变化差异的主导因素是(　　)
A．海拔 B．大气成分
C．气象条件 D．纬度
[2024·湖南省阶段性检测]一般每年5月份过后，我国各地进入强对流天气的高发期，往往伴有雷暴、大风等现象。下图示意雷暴云的结构。据此完成4～6题。
4．雷暴云产生的基本条件有(　　)
①充足的水汽　②地转偏向力作用　③气流上升运动　④大气逆温
A．①②　　B．①③ C．②③　　D．②④
5．推测我国雷暴发生的时空特征是(　　)
A．夏秋多冬春少，南多北少
B．夏秋多冬春少，西多东少
C．夏秋少冬春多，南少北多
D．夏秋少冬春多，西少东多
6．雷暴云在消亡阶段(　　)
A．没有降水现象 B．水汽蒸发旺盛
C．气流以下沉为主 D．出现雷电现象
必备知识梳理
1．(1)氧气　氮气　①生命活动　②生物体　③二氧化碳　④紫外线　生物　(2)①水汽　②凝结核　(3)污染物　生态
2．(1)温度
(2)
(3)8～9　递减　对流　成云致雨　50～55　升高　臭氧层　平流　电离层
关键能力提升
[真题感悟]
[典例]　答案：(1)C　(2)D　(3)B
[变式演练]
1～2.解析：第1题，由图可知，烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而是转为水平方向向四周扩散，这是典型的逆温现象。四图中只有C图能够正确表示逆温。第2题，逆温阻碍了大气的垂直扩散，使污染物在近地面集聚，从而使近地面大气污染加剧。
答案：1.C　2.A
随堂巩固训练
1～3.解析：第1题，对流层的厚度整体由赤道地区向两极递减，低纬度对流层厚度大约17～18 km，中纬度12 km左右，高纬度大约8～9 km。图中对流层厚度约为12 km，最有可能位于中纬度地区，B对。第2题，根据对流层内的气温垂直变化，由地表25 ℃降至对流层顶的－70 ℃左右，由此可推测出，此时该地的气温垂直递减率高于对流层的平均垂直递减率6 ℃/km，故推测其可能对应为强对流天气特征，雷雨大风冰雹属于强对流天气，A对。第3题，A、B两层分别为对流层和平流层，对流层中的主要温室气体为二氧化碳等，使得地面成为直接热源，进而导致对流层内气温垂直递减。平流层二氧化碳等含量已经极低，而臭氧含量明显增加，臭氧因主要吸收短波波段辐射，使得太阳辐射成为这一层大气的主要热源，故而该层大气气温垂直递增。所以主要影响因素为大气成分，B对。
答案：1.B　2.A　3.B
4～6.解析：第4题，由图并结合所学知识可知，产生雷暴云需要有充足的水汽，以及气流做强烈的上升运动，①③正确，B正确；读图可知，雷暴云天气形成于高空，高空气流受地转偏向力的影响小，②错误；大气逆温出现时，大气相对稳定，不易产生雷暴云，④错误。故选B。第5题，由材料信息可知，雷暴是强对流天气带来的结果，我国强对流天气主要发生在夏秋季节。雷暴天气南部地区多于北部地区，东部地区多于西部地区，故选A。第6题，读图并结合所学知识可知，雷暴云形成阶段，云中气流以上升运动为主；成熟阶段，上升气流不断冷凝，伴有降水、冰雹、雷暴等现象；消亡阶段，上升气流减弱，以下沉气流为主，降水逐渐减少，天气渐渐转晴。故选C。
答案：4.B　5.A　6.C(共32张PPT)
第12课时　大气的组成和垂直分层
课程标准
运用图表等资料，说明大气的组成和垂直分层，及其与生产和生活的联系。
学习目标
1.结合图表资料，说出大气的组成物质及其作用。
2．结合大气的垂直分层图，说出大气垂直分层的依据、各层的特点及其与人类活动的关系。
3．根据地理资料，分析人类活动对大气成分的影响。
必备知识梳理
关键能力提升
随堂巩固训练
必备知识梳理
1．大气的组成
(1)干洁空气
①氧气：氧是人类和其他生物维持____________所必需的物质。
②氮气：氮是地球上________的基本元素。
③____________：绿色植物进行光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高。
④臭氧：吸收太阳光中的________，使大气增温；减少到达地面的紫外线，对________具有保护作用。
氧气
氮气　
生命活动
生物体
二氧化碳
紫外线
生物
(2)水汽和杂质
①________：直接影响地面和大气的温度；成云致雨的必要条件。
②杂质：作为________，是成云致雨的必要条件。
(3)人类活动对大气的影响
人类活动排放的________进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对______系统和人类生存造成不利影响。
水汽
凝结核
污染物
生态
2．大气的垂直分层
(1)依据：地球大气从地面向上，根据________、运动状况和密度的差异。
(2)在上图中填出对流层平均高度，并补绘平流层气温变化曲线。
温度
(3)各层特点及与人类活动的关系
分层 高度范围 主要特点 成因 与人类
的关系
对 流 层 低纬：7～18千米。 高纬：________千米 气温随高度的升高而______，在对流层的顶部气温降至－60 ℃ 地面是低层大气主要的直接热源 人类生活在对流层的底部，对流层与人类关系最密切
空气______运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 该层集中了大气圈质量的四分之三和几乎全部的水汽、杂质；对流运动容易______
8～9
递减
对流
成云致雨
平 流 层 自对流层顶部至________千米高空 气温随高度升高而________ 在22～27千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成________，它可以吸收大量太阳紫外线 平流运动适合航空飞行；臭氧层被称为“地球生命的保护伞”
气流以________运动为主 该层大气上部热、下部冷，不易形成对流，主要以平流运动为主
无云雨现象，能见度好 水汽、杂质含量很少，气流平稳
50～55
升高
臭氧层
平流
高 层 大 气 自平流层顶部开始，在到2 000～3 000千米的高空 气温随高度增加先下降后上升 自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温会下降；随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度又持续上升 80～500千米的高空，有若干______，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
电离层
[方法技巧]　对流层高度分析法
地面温度高，空气对流作用强，对流层高；反之，地面温度低，空气对流运动弱，对流层低。
(1)纬度差异
低纬度地区，地面受热多，对流运动旺盛，对流层高；高纬度地区，地面受热较少，对流运动较弱，对流层低；中纬度地区则适中。
(2)季节变化
低纬度地区和高纬度地区季节变化小，中纬度地区季节变化大。
同一地区，夏季对流层高，冬季对流层低。
【知识体系构建】
关键能力提升
能力点 对流层逆温现象及其影响
1.逆温的含义：在一定条件下，对流层中会出现气温随高度增加而上升的现象，称为逆温现象。
2．逆温的类型及成因
类型 示意图 成因
辐射 逆温 地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快
平流 逆温 暖空气水平移动到冷的地面或水面上，而发生的冷接触作用
锋面 逆温 冷、暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部
地形 逆温 由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，从而出现温度的倒置现象
3.逆温的影响
有利影响 逆温的出现阻碍空气对流，可以抑制沙尘暴的发生
逆温出现在高空，有利于飞机的飞行
逆温可作为一种气候资源加以利用。例如，伊犁河谷逆温出现在10月至次年3月，有效地提高了冬季谷地的温度，果树越冬可以免受冻害等
不利影响 对环境 逆温时，大气比较稳定，加重大气污染
对天气 容易产生大雾等不利天气
对交通 能见度降低，地面湿滑
[典例]　[2021·广东卷]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，冬季辐射逆温现象多发。据此完成(1)～(3)题。
(1)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
(2)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
(3)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
答案：(1)C　(2)D　(3)B
[解题能力培养]
第(1)题：
第(2)题：
第(3)题：
如图示意北半球中纬度某地景观。据此完成1～2题。
1．下列四图最可能正确表示此时图示区域气温垂直变化状况的是(　　)
答案：C　
解析：第1题，由图可知，烟柱上升到一定的高度后不能继续上升，而是转为水平方向向四周扩散，这是典型的逆温现象。四图中只有C图能够正确表示逆温。
2．图中所示大气现象(　　)
A．可能使近地面大气污染加剧
B．由近地面大气强烈上升引起
C．有利于近地面大气污染的消散
D．由近地面大气强烈下沉引起
答案：A
解析：第2题，逆温阻碍了大气的垂直扩散，使污染物在近地面集聚，从而使近地面大气污染加剧。
随堂巩固训练
如图为某沿海地区一日平均气温随高度变化曲线图。读图，完成1～3题。
1．该地最有可能位于(　　)
A．赤道地区
B．中纬地区
C．高纬地区
D．高山地带
答案：B　
解析：第1题，对流层的厚度整体由赤道地区向两极递减，低纬度对流层厚度大约17～18 km，中纬度12 km左右，高纬度大约8～9 km。图中对流层厚度约为12 km，最有可能位于中纬度地区，B对。
2．该地当日最有可能的天气特征为(　　)
A．雷雨大风冰雹天气
B．烈日高温酷暑天气
C．潮湿闷热无风天气
D．雪虐风饕地冻天气
答案：A　
解析：第2题，根据对流层内的气温垂直变化，由地表25 ℃降至对流层顶的－70 ℃左右，由此可推测出，此时该地的气温垂直递减率高于对流层的平均垂直递减率6 ℃/km，故推测其可能对应为强对流天气特征，雷雨大风冰雹属于强对流天气，A对。
3．导致A、B两层气温垂直变化差异的主导因素是(　　)
A．海拔 B．大气成分
C．气象条件 D．纬度
答案：B
解析：第3题，A、B两层分别为对流层和平流层，对流层中的主要温室气体为二氧化碳等，使得地面成为直接热源，进而导致对流层内气温垂直递减。平流层二氧化碳等含量已经极低，而臭氧含量明显增加，臭氧因主要吸收短波波段辐射，使得太阳辐射成为这一层大气的主要热源，故而该层大气气温垂直递增。所以主要影响因素为大气成分，B对。
[2024·湖南省阶段性检测]一般每年5月份过后，我国各地进入强对流天气的高发期，往往伴有雷暴、大风等现象。下图示意雷暴云的结构。据此完成4～6题。
4．雷暴云产生的基本条件有(　　)
①充足的水汽　②地转偏向力作用　③气流上升运动　④大气逆温
A．①②　　B．①③ C．②③　　D．②④
答案：B　
解析：第4题，由图并结合所学知识可知，产生雷暴云需要有充足的水汽，以及气流做强烈的上升运动，①③正确，B正确；读图可知，雷暴云天气形成于高空，高空气流受地转偏向力的影响小，②错误；大气逆温出现时，大气相对稳定，不易产生雷暴云，④错误。故选B。
5．推测我国雷暴发生的时空特征是(　　)
A．夏秋多冬春少，南多北少
B．夏秋多冬春少，西多东少
C．夏秋少冬春多，南少北多
D．夏秋少冬春多，西少东多
答案：A　
解析：第5题，由材料信息可知，雷暴是强对流天气带来的结果，我国强对流天气主要发生在夏秋季节。雷暴天气南部地区多于北部地区，东部地区多于西部地区，故选A。
6．雷暴云在消亡阶段(　　)
A．没有降水现象 B．水汽蒸发旺盛
C．气流以下沉为主 D．出现雷电现象
答案：C
解析：第6题，读图并结合所学知识可知，雷暴云形成阶段，云中气流以上升运动为主；成熟阶段，上升气流不断冷凝，伴有降水、冰雹、雷暴等现象；消亡阶段，上升气流减弱，以下沉气流为主，降水逐渐减少，天气渐渐转晴。故选C。课时作业12　大气的组成和垂直分层
现代地球大气是距今3.5亿年前才逐渐形成的，它对地理环境的形成和人类的影响巨大。据此完成1～2题。
1．干洁空气中含量最多，生物体健康生长必不可少的成分是(　　)
A．氧气 B．氮气
C．二氧化碳 D．臭氧
2．下列关于大气的组成成分及其作用的连线，错误的是(　　)
A．二氧化碳——光合作用的原料
B．氧气——温室效应
C．臭氧——吸收紫外线
D．水汽和尘埃——成云致雨
下图示意大气垂直分层。读图，完成3～5题。
3．图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是(　　)
A．①　　　B．② C．③　　　D．④
4．对无线电通信具有重要意义的电离层位于(　　)
A．Ⅰ层顶部 B．Ⅱ层底部
C．Ⅱ层中部 D．Ⅲ层
5．我国发射的“神舟十一号”飞船运行轨道所在的大气层(　　)
A．气温在－50℃至20 ℃之间
B．气温随高度增加平稳下降
C．最低气温约为－80℃
D．最高气温约为40℃
6．阅读图文资料，完成下列要求。(19分)
辐射强迫是指由某种温室气体(或其他因素)浓度变化所引起的向外红外辐射量变化。全球气候变化中不同因素对大气温室效应的贡献可以通过辐射强迫来衡量。
人为产生的温室气体有：CO2、CH4(主要来自水稻种植等)、N2O(主要来自施肥后的土壤)、卤烃等。气溶胶是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体中形成的分散体系，其中的硫酸盐气溶胶浓度与SO2浓度呈正相关，而SO2气体主要来自燃煤。下图示意1750～2005年人为产生温室气体和气溶胶的辐射强迫。
(1)在21世纪初，大气中CH4浓度上升几乎停止，N2O浓度在同时期内持续上升。分别说明其可能原因。(4分)
(2)说出气溶胶产生的辐射强迫特点并说明其形成原因。(5分)
(3)分析温室气体和气溶胶共同作用下可能产生的气候效应。(6分)
(4)推测未来硫酸盐气溶胶气候效应减弱的原因。(4分)
1～2.解析：第1题，氮气是大气中含量最多的气体，氮元素是生物健康成长必不可少的元素，B正确。第2题，氧气是维持生命活动的必要条件，能产生温室效应的是二氧化碳等气体，B符合题意；光合作用需要二氧化碳，臭氧吸收紫外线，水汽和尘埃是形成降水的条件，A、C、D不符合题意。故选B。
答案：1.B　2.B
3～5.解析：第3题，根据大气的温度、运动状况和密度，大气自下而上分为对流层、平流层和高层大气。根据气温的变化趋势及分布特点，②曲线符合大气层气温垂直变化。第4题，Ⅲ层为高层大气，该层中有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要意义。第5题，“神舟十一号”飞船的运行轨道位于高层大气，最低气温约为－80 ℃。
答案：3.B　4.D　5.C
6．解析：第(1)题，根据材料可知，人为产生的温室气体中CH4主要来自水稻种植，所以CH4浓度停止上升应和水稻播种面积变化小相关；N2O主要来自施肥后的土壤，所以N2O浓度上升可能与农业施肥量增多有关。第(2)题，读图可知，气溶胶辐射强迫的两种形式(直接效应和云反射率效应)都为负值，其原因是气溶胶存在于大气中，能够增强大气对太阳辐射的削弱作用，减弱太阳辐射；气溶胶能够增加云量(作为凝结核使水分子凝结)，提高云层对太阳辐射的反射，从而减少到达地面的太阳辐射，降低地表温度。第(3)题，根据材料可知，辐射强迫为正值使大气升温，辐射强迫为负值削弱太阳辐射使地表降温。据图可知，温室气体辐射强迫为正值，使大气升温，气溶胶辐射强迫为负值使地表降温，共同作用使地表升温减缓。第(4)题，根据材料硫酸盐气溶胶浓度与SO2浓度呈正相关，硫酸盐气溶胶气候效应减弱可能与SO2的排放量减少有关，同时读图中信息可知，气溶胶气候效应时间在数小时到数天之间，作用时间较短。
答案：(1)CH4浓度停止上升的可能原因是水稻种植面积相对稳定；N2O浓度持续上升的可能原因是农业施肥持续增多。
(2)特点：呈负值。
原因：气溶胶悬浮于大气中，增强大气对太阳辐射的削弱作用(提高大气的反射率)；气溶胶可以起到凝结核作用，增加云量(提高云层的反射率)，降低地表温度。
(3)温室气体的辐射强迫为正值，增温幅度大；气溶胶的辐射强迫为负值，降温幅度小；两者共同作用下减缓地表温度的上升。
(4)气溶胶作用时间短；(能源利用技术水平的提高、能源消费结构调整等)未来SO2的排放量减少。

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