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第06讲 大气的组成、垂直结构及受热过程
目录
01 考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 3
03 考点突破·考法探究 3
考点一 大气的组成与垂直分层 3
知识梳理 3
知识点1 大气的组成 3
知识点2 大气的垂直分层 4
核心突破 7
考点 逆温 7
题型01 大气组成与垂直分层 13
题型02 逆温 14
考点二 大气受热过程 15
知识梳理 15
知识点 大气受热过程原理 15
核心突破 18
考点1 大气受热过程原理的应用 18
考点2 气温影响因素 20
题型01 大气受热过程 23
题型02 气温影响因素 24
热点应用 25
01 云底高度 25
02 有效辐射 27
03 晨昏蒙影与白夜现象 28
考点要求 考题统计＋考点提取
大气的垂直分层 2023广东卷，10题，3分，白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随高度增加而增多是因为随高度增加，大气成分组成和垂直分层 2022上海卷，5题，2分，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，大气垂直分层
大气受热过程 2024广东卷，3-4题，6分，2—4月西双版纳热带季雨林林冠层之上大气逆辐射值较低原因，大气受热过程 2024安徽卷，9-11题，9分，我国某地面观测站连续4天太阳辐射、地面反射太阳辐射、地面长波辐射和大气逆辐射的通量逐小时观测结果为情境，大气受热过程 2024浙江1月卷，3题，2分，引起植被上限上升段土壤温度升高的主要原因是，大气受热过程 2023浙江1月，25题，2分，造成夜间海面上云强烈对流的原因有，大气受热过程
气温与 逆温 2023全国乙卷，10-11题，8分，珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源的原因，气温影响因素 2023浙江6月卷，24题，3分，雾区地面以上气温垂直变化最接近的是，气温垂直变化与逆温 2021广东卷，12-14题，9分，冬季易加强辐射逆温的地形、逆温常出现的时间和天气状况、黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于，逆温
命题趋势： 考查内容集中在大气垂直分层、逆温、气温日变化的判断,考查方向注重图表数据的判读和应用。备考过程中要注重图表资料的判读技巧和大气相关知识原理的掌握,结合案例进行分析,提高对知识的理解和应用能力。
考点一 大气的组成与垂直分层
知识点1 大气的组成
低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。
在25千米以下的干洁空气中氮气、氧气占总体积的99%
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；吸收地面辐射的能力强，使气温升高
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；吸收长波辐射，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
知识点2 大气的垂直分层
（1）分层依据
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。
（2）大气垂直分层
厚度变化 8～18千米，因纬度和季节的不同而不同。低纬17～18km，高纬度8～9km
大气运动 空气对流运动显著(该层上部冷、下部热)
天气状况 天气现象复杂多变(集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽与杂质；对流运动易成云致雨)
气温变化 随高度增加而递减（地面是低层大气主要的直接热源）
对流层的厚度与对流运动的强弱有关，地面温度越高，对流运动越强，对流层的高度越高。
在空间上，低纬>中纬>高纬；在季节上，夏季>春季、秋季>冬季。
厚度变化 对流层顶至50-55千米；臭氧层在15-35千米处
大气运动 水平运动为主（上热下冷，大气稳定）
天气状况 天气晴朗，能见度好（水汽杂质少，气流平稳）
气温变化 气温随高度增加而升高(臭氧吸收太阳紫外线)
厚度变化 平流层顶至大气边缘。在 80~500 千米的高空，有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
大气运动 高空对流和高空平流
天气状况 天气晴朗，能见度好，大气密度极小
气温变化 气温随高度增加先下降后上升
项目 主要特点 特点成因 与人类的关系
对流层 气温随高度升高而递减 地面是低层大气主要的直接热源 人类生活在对流层底部，与人类关系最密切
空气对流运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽与杂质；对流运动易成云致雨
平流层 气温随高度增加而升高 臭氧吸收太阳紫外线 无云雨现象，能见度好，适合航空飞行；臭氧层有保护地球生命的作用
水平运动为主 上热下冷，大气稳定
天气晴朗 水汽杂质少，气流平稳
高层大气 气温随高度增加先下降后上升；大气密度极小 距地面远，受到引力小 80－500 千米有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
（3）大气污染的主要原因分析
1)自然因素
①气象因素
风速 风速小，污染物不易扩散；大风天气，利于污染物扩散
气温 逆温天气出现时，空气对流运动受阻，污染气体不易扩散而大量积聚
湿度 一般而言，湿度越低，污染越重
②地形因素：山间盆地、谷地以及三面环山的地区，大气污染物受地形阻碍，不易扩散，加剧污染。
2)人为因素
①人口因素：人口集聚度越高，经济活动越频繁，环境污染越重。
②经济因素：第二产业比重越高，对环境的压力越大，空气质量越差；以煤炭为主的能源结构会加重大气污染。
3)技术进步可以提高能源利用效率和环境管理水平，从而降低大气污染，提高空气质量。
考点 逆温
（1）逆温现象
逆温：在一定条件下，对流层的某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至是气温随高度的增加而升高的现象，实际气温高于理论气温，称为逆温。
正常情况下，海拔每升高100m气温下降0.6℃，但在不同地点及不同时间，可能会小于0.6℃或大于0.6℃（其中小于0.6℃情况为逆温）。
逆温的重要特征判断——“上暖下冷”
（2）逆温的形成与消亡过程
逆温的生消过程——近地面先发生，后逐步向上发展，近地面先结束。无论其形成还是结束都是从近地面开始的。
（3）逆温的类型
①辐射逆温
晴朗无云的夜间或黎明，由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失热量多，离地面越近降温越快，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温现象黎明前最强，日出后逆温层自下而上消失。这种逆温在中高纬地区大陆上都能发生，尤以冬季最强，特别是在沙漠地区经常出现。
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。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
比如，冬季从海而来的气团平流到陆地冷的下垫面上。或是秋季空气由低纬地区平流到高纬地区时，都有可能产生平流逆温。
③地形逆温
常发生在山地、盆地和谷地中。夜晚，由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象，称为地形逆温。
如天山北坡从12月—次年2月在近地层会存在一层深厚的逆温层，它的形成主要是由于冷空气受阻积累的，在形成的“冷空气湖”上有较暖的空气层。天山北坡的逆温层厚度至少有1500米，在南坡只有700米。这种冬季逆温层在青藏高原东部和北部边缘是普遍存在的。
④锋面逆温
对流层中，暖空气运移到冷空气之上，形成冷暖相交的锋面。暖气团位于锋面之上，冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上，若锋面上下暖冷空气的温差较大，便形成逆温。由于锋是从地面向冷空气上方倾斜的，逆温层也随锋面的倾斜而呈倾斜状态。因此逆温只能在冷空气所控制的地区内观察到，在冬半年有时会形成冻雨一些恶劣性天气。锋面逆温离地的高度与观测点相对于锋线的位置有关，距地面锋线越近，逆温层的高度越低；反之越高。
类型 发生的条件 出现的地区
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，近地面大气层气温迅速下降，而高处大气层降温较慢 中高纬度大陆冬季黎明前
平流逆温 暖空气水平移动到冷的地面或气团上 中纬度沿海地区
地形逆温 主要由地形造成，由于山坡散热快，冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖空气被较冷的空气抬挤上升 盆地和谷地中夜间
锋面逆温 锋面之上的暖空气与锋面之下的冷空气之间温度差异显著 锋面活动地区
（4）逆温的影响
①有利影响：阻碍空气对流，抑制沙尘暴的发生；逆温出现在高空，可减弱对流，飞机飞行不易颠簸；可当成一种气候资源加以利用，如在我国新疆伊犁河谷，逆温出现在10月至次年3月,长达半年之久,有效地提高了冬半年坡地的温度,利于多年生果树越冬。
②不利影响
成雾 早晨易出现多雾天气，降低大气能见度，影响人们的出行，甚至出现交通事故
大气污染 逆温使空气垂直对流受阻，近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康，如果位于盆地内，将会更加严重
航空 低空逆温造成的多雾天气不利于飞机起降
（2023·浙江6月选考）贵州中西部地区冬季多出现水平能见度小于1千米的锋面雨雾，雾区位于锋线附近。下图为贵州某次锋面雨雾发生过程中，大致呈纬向分布的三个测站测得的能见度变化图。这次雨雾形成的气象条件是西南气流沿锋后弱冷平流爬升，形成弱降水。雨雾随锋面缓慢东移消亡。完成下面小题。
1．本次锋面雨雾出现时，雾区地面以上气温垂直变化最接近的是（ ）
A． B．
C． D．
【解析】
1.
【答案】1．A
（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4000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成下面小题。
2．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
3．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
4．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
【解析】
2.
3.
4.
【答案】2．C 3．D 4．B
题型01 大气组成与垂直分层
对流层是地球大气圈的最底层，该层大气上部冷、下部热，有利于大气的对流运动。下图示意1957－1993年南极布伦特冰架上的哈雷站(约75°S，30°W)1月和7月，低层大气平均气温随高度变化。据此完成下面小题。
1．1月份，哈雷站对流层上界高度约为(　　 )
A．1.5 km B．8.5 km
C．12.5 km D．22.5 km
2．a月，高度1.5 千米以下气温垂直变化的原因是哈雷站所在地(　　)
A．大气削弱太阳辐射 B．冰面强烈辐射冷却
C．冰架融化消耗热量 D．冰面反射太阳辐射
【答案】1．B　2.B　
【解析】1.读图可知，a月各高度平均气温普遍低于b月，故a月属于南半球冬季，即7月；b月属于南半球夏季，即1月。1月地面以上至约8.5千米处，符合对流层大气平均气温随高度变化的一般规律。
2.根据上题分析可知，a月即7月，1.5千米以下大气平均气温随高度增加而上升，属于对流层大气逆温现象，主要是冰面强烈辐射冷却形成的；7月南极圈内，大部分地区出现极夜现象，位于75°S的哈雷站极夜时，没有大气削弱太阳辐射和冰面反射太阳辐射现象；读图可知，哈雷站7月近地面大气平均气温低于－20 ℃，冰架不会融化。
题型02 逆温
贴地逆温是指起始高度为0米(地面)的逆温，如图为青海格尔木地区2015－2017年贴地逆温发生频率的月变化图。据此完成下面小题。
3．影响该地贴地逆温发生频率存在季节差异的主要因素是(　　 )
A．地形起伏 B．植被差异
C．昼夜长短 D．人类活动
4．关于该地逆温的影响，说法正确的是(　　 )
A.夏季早晨，适宜开展户外活动 B．冬季早晨，山腰冻害较山麓小
C.夏季傍晚，抑制沙尘暴的发生 D．冬季傍晚，污染物扩散作用强
【答案】3．C　4.B　
【解析】3.贴地逆温发生频率存在季节差异，地形的起伏在全年无差异；格尔木地区夏季植被覆盖率高，但对于逆温的影响不显著；冬季由于昼长较短，地面降温较大气幅度大，因此逆温频率更高，强度更大；人类活动对于逆温的影响并不大。
夏季早晨，逆温发生频率较高，空气流动性和空气质量较差，不宜开展户外活动；冬季早晨逆温发生频率很高，山腰的气温比山麓高，冻害较轻；夏季傍晚，逆温发生频率较低，对流较强，对沙尘暴的抑制作用不大；冬季傍晚，逆温发生频率较高，大气稳定，不利于污染物扩散。
考点二 大气受热过程
知识点 大气受热过程原理
（1）能量来源
(1)大气最根本的能量来源：太阳辐射
(2)近地面大气主要直接热源：地面辐射
（2）三大环节
名称 参与辐射 直接热量来源 具体过程
太阳暖大地 太阳辐射 太阳辐射 大部分太阳辐射穿过大气射到地面，地面吸收后增温
大地暖大气 地面辐射 地面辐射 地面增温后以长波辐射的形式向大气传递热量，大气吸收后增温
大气还大地 大气辐射 太阳辐射（大气吸收） 大气辐射 大气增温后形成大气辐射，其中大气逆辐射射向地面，对近地面大气热量起补偿作用。
【拓展延伸】
(1)物体温度越低，辐射波长越长，因此太阳辐射为短波辐射，地面辐射、大气辐射和大气逆辐射为长波辐射。
(2)地面长波辐射，除少部分透过大气射向宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。
(3)任何物体温度最高时，其辐射最强。就某一地区而言，地方时12点时，太阳辐射最强；地方时13点时，地面温度最高，地面辐射最强；地方时14点时，大气温度最高，大气辐射（包括大气逆辐射）最强。
（3）两大作用
1. 大气对太阳辐射的削弱作用
表现形式：吸收、反射和散射。
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吸收：大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。平流层大气中的臭氧（O3），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(H2O)和二氧化碳(CO2)等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。
②反射：云层越低、越厚，云量越多，反射越强，云的反射作用最为显著。
③散射：当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方弥散，这种现象称为大气的散射。空气分子或微小尘埃散射作用最为显著。
大气散射有时无选择性，有时具有选择性。
大气散射无选择性时，如树荫下以及室内没有太阳光直接照射也能看到光亮；阴雨天没有见到太阳依然有光亮；高纬度地区的白夜现象；晨昏蒙影；曙光和暮光等。
大气对太阳辐射的散射作用具有选择性。其散射强度与入射光的波长的四次方成反比。入射光的波长越短越容易被散射，波长越长，越不容易被散射（穿透性强）。
蓝紫光最易被散射，红黄光最不易被散射。
案例：红橙色的朝霞；火红色的晚霞；蔚蓝色的天空；红绿灯原理等。
大气对太阳辐射的削弱作用随纬度、时间而变化：
1)随纬度变化：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。
2)随时间变化：正午太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，辐射作用越强；反之，被大气削弱得越多，辐射作用越弱。
作用形式 参与作用的大气成分 被削弱的光线 作用和特点
吸收 臭氧（平流层） 水汽、二氧化碳（对流层 红外线 紫外线 对可见光吸收得很少，故太阳辐射不是对流层大气主要的直接热源。
反射 云层（作用最显著）、尘埃（较大颗粒的） 全部光线 云层越低、越厚，云量越多，反射越强。 反射没有选择性，因而反射光呈白色。
散射 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
较大颗粒的尘埃等 无选择性各种波长的太阳辐射 阴天的天空呈灰白色
2. 大气对地面的保温作用
大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。如月球基本上没有大气，赤道处中午高达 127 ℃，晚上最低达 -183 ℃，月球表面昼夜温差大于地球表面。
大气逆辐射越强，大气保温作用越强，与大气中CO2和水汽含量有关。
案例：全球气候变暖与温室气体（主要是CO2）剧增有关；深秋至第二年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚；秋冬季节燃烧稻草、秸秆等制造烟雾防霜冻；利用温室大棚生产反季节蔬菜等。
影响大气削弱作用的因素：①天气—阴雨天气，云雾多，大气的反射作用越强，大气削弱作用强；
②大气洁净度—青藏高原，海拔高，大气稀薄，大气洁净度高，散射越少，大气削弱作用越弱。
③干燥度—大气湿度越大，大气的削弱作用越强。
影响大气保温作用因素：①天气—阴雨天气，云雾多，大气保温作用强；
②大气的洁净度—大气杂质越多，空气越浑浊，大气保温作用越强；
③干燥度—大气湿度越大，所吸收和辐射的热量越多，大气保温作用越强。
大气的两个作用同步变化
考点1 大气受热过程原理的应用
1.利用大气削弱作用原理分析某地区太阳能的多寡
高海拔地区(如青藏高原地区)
内陆地区(如我国西北地区)
湿润内陆盆地(如四川盆地)
2．利用大气保温作用原理分析生产、生活现象
(1)解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
(2)分析农业实践中的一些现象
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
②深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。（浓烟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。)
③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
④干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石，不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，反射太阳辐射，增强光合作用，有利于水果的糖分积累等。
解释玻璃温室、大棚保温的原理
温室的玻璃顶和玻璃窗，能让太阳短波辐射透射进来，使室内地面温度增高；地面放出的长波辐射却很少能穿透玻璃，从而把热量保留在温室中。人们把玻璃温室的这种作用，称为温室效应。
玻璃（或塑料薄膜）不能吸收地面长波辐射，而是阻止室内外的空气对流和热量交换。大气保温作用主要是大气先吸收地面长波辐射，在通过大气逆辐射把热量还给地面。
（3）与青藏高原有关的大气热力作用
青藏高原太阳辐射强：①纬度较低，太阳高度大，太阳辐射强度大；②地势高，空气稀薄，大气削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多；③晴天多，日照时间长。
青藏高原气温日较差大：地势高，空气稀薄，白天削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多，增温快，夜晚大气逆辐射弱，地面损失的热量多。
青藏高原气温年较差小：①地势高，空气稀薄，大气保温作用差，因此夏季气温低；②冬季受冷空气影响小；③纬度低，冬季太阳高度大，日照时间较长，因此冬季气温较高。
青藏高原比同纬度长江中下游平原气温低：由于地面辐射是近地面大气的直接热源，而青藏高原地势高，空气稀薄，大气对地面长波辐射的吸收能力有限，不利于热量的积累。且大气逆辐射弱，地面损失的热量多，所以年均温较低。
（2024·浙江1月卷）南美洲赤道附近的钦博拉索峰海拔6310米。1802年该峰植被分布上限是4600米，2012年上升到5185米。研究表明植被上限上升段的土壤温度有所升高。完成下面小题。
1．从受热过程看，引起植被上限上升段土壤温度升高的主要原因是（ ）
A．地面辐射减少 B．大气辐射减少
C．太阳辐射增加 D．地面吸收增加
【答案】1．D
【解析】1．地面吸收的辐射量增多，增温幅度加大，导致土壤温度上升，D正确；地面吸收增加，土壤温度升高，地面辐射增多，大气辐射也增多，AB错误；太阳辐射量没有明显变化，C错误。故选D。
考点2 气温影响因素
（1）影响气温变化的因素
（2）气温日变化
以热量传递环节为依托，说明温度变化的主体，日出前后，气温最低，太阳出来之后，地面温度上升，大气温度上升。地方时12时当地正午太阳高度角最大，太阳辐射最强；地面温度在13时达到最高；大气温度（气温）在地方时14时达到最高。最高峰之后，地面和大气的温度均会下降，一直持续到日出之前。日落之后，太阳辐射消失，地面失去主要补给来源，大气逆辐射成为其主要能量来源。因此在夜间，大气逆辐射对地面的意义重大。
思考1：大气的热力作用，意义何在？
—— 缩小昼夜温差
思考2：分析昼夜温差大小的影响因素？
——大气层的厚薄程度
昼夜温差大小的影响因素：
①地势高低：地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
②天气状况：晴天→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
③下垫面性质：比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小，反之，昼夜温差大。 如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
最高气温与太阳高度、天气晴朗有关；最低气温主要看夜间的保温效果。
气温日较差一般规律
低纬＞高纬 低纬度地区的正午太阳高度较大，太阳高度的日变化较大。
内陆＞沿海 沿海地区受海洋的调节作用，日较差小
晴天＞阴天 阴天白天削弱作用强，夜间保温效果佳，温差小
山地＞平原 大尺度的地形区，海拔高，空气稀薄
凹地＞凸地 大气与凹地地面接触面积大，受地面辐射影响较大（小尺度）
小尺度地形区，凹地＞平地＞凸地，主要是考虑接触面大小。
地形分析日较差大小可以进行归纳：（尺度）大（海拔）高（温差）大；（尺度）小（海拔）低（温差）大。
地形的空间尺度大小不同，分析角度不同，结论不同
（3）气温年较差
地面性质 北半球大陆 北半球海洋 说明
辐射最强月份 6 直射点的移动
辐射最弱月份 12
气温最高月 7 8 海陆热力性质差异
气温最低月 1 2
年较差 大 小
气温年较差一般规律
高纬＞低纬 纬度越高，夏季白昼越长，冬季的正午太阳高度越小，白昼越短，因而纬度越高气温年较差越大。
内陆＞沿海 陆地比热小，夏季升温快，温度较高；冬季降温快，温度较低，因而陆地气温年较差比海洋大。
平原＞山地 大尺度的地形区，海拔越低，气温年较差越大
凹地＞凸地 凹地年较差大，凸地年较差小（小尺度）
【易错提醒】
分析地形对气温的影响时，要注意空间尺度的大小。
小空间尺度山地比原气温日较差小的原因：受下垫面温度变化的影响，对流层大气越靠近下垫面，平均气温越高，气温的日变化幅度越大；离下垫面越远，平均气温越低，气温的日变化幅度越小；受山地云雾热力状况作用的影响；山地气温受周围“自由大气”的调节作用的影响，山地海拔高，空气流动性好，利于与周围“自由大气”进行交换。白天山地气温升高时，由于气温低、日较差小，同一高度的“自由大气”对其起到一定的降温作用。夜晚，由于山地上空大气稀薄，保温作用弱，气温下降快，同一高度的“自由大气”减小了山地气温的下降幅度，所以山地气温日较差就小于原气温日较差。
大尺度地形区“温度的日较差与高度成正比，海拔越高，日较差越大”的原因：年较差比同纬度东部地区要小4～6℃以上。主要的原因是由于受海拔高度的影响大大超过了纬度的影响——海拔高，本身气温就很低；夏季云量增多、太阳辐射减弱，加上高原上空的空气又不断向四周散发热量，所以夏季气温不高；而冬季，东西走向的高大山脉，阻挡了北来冷空气的入侵，没有“象东部平原地区受近地层纬寒冷的冬季风的影响”这样的强降温因素，而且冬季晴朗而海拔高的优势也更使其能受到较多太阳辐射，所以气温下降不甚剧烈。这样夏季温度比较低，而冬季的温度不太低，使年内气温变化有所减缓，年振幅相对较小。
（2023·全国乙卷）位于日本海附近的珲春与内陆的辽源各日最高气温时刻（北京时间）的月均值不同（如表）。规定各日最高气温时刻与月均值相差超过1小时为偏离。据此完成下面小题。
气象台站 经度 纬度 1月各日最高气温时刻均值 1月偏离天数/天 7月各日最高气温时刻均值 7月偏离天数/天
珲春 130.35°E 42.86°N 约14时00分 20.8 约14时40分 19.6
辽源 125.15°E 42.90°N 约13时20分 14.4 约13时50分 17.2
2．珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源，原因是珲春（ ）
A．降水多 B．受海洋影响强 C．风力强 D．受山地影响强
3．辽源冬季偏离天数少，说明辽源冬季多（ ）
A．雨雪天气 B．温带气旋 C．晴朗天气 D．冷锋过境
【解析】2.
3.
【答案】2. B 3. C
题型01 大气受热过程
下图是藏北高原某观测站测得的某种辐射在冬夏季节的平均日变化。据此完成下面小题。
1．该辐射类型最可能为(　　 )
A．到达地面的太阳辐射
B．臭氧吸收的太阳辐射
C．地面反射的太阳辐射
D．大气逆辐射
2．影响该辐射冬、夏季节差异明显的主要因素是(　　 )
A．太阳高度 B．降水
C．距太阳远近 D．植被覆盖率
【答案】1．D　2.A　
【解析】1.图示辐射全天24小时均存在，且白天多、夜晚少、日出前后最少，基本与气温日变化一致，可判断是大气逆辐射；太阳辐射发生在白天，我国各地均不会出现极昼，则不可能是到达地面的太阳辐射；臭氧吸收的紫外线辐射和地面反射的太阳辐射没有明显的季节变化。
2.由上题可知，该辐射为大气逆辐射，决定大气逆辐射强弱的最主要因素是气温高低；图示该辐射夏季强、冬季弱，这与太阳高度季节差异导致的气温变化呈正相关；该地位于藏北高原，全年降水少，植被覆盖率低，冬夏季节差别不大；地球与太阳的距离冬季(1月初位于近日点)较近、夏季(7月初位于远日点)较远。
题型02 气温影响因素
2024年2月18日，因西北风抵达时间的差异，我国多地出现了极端气温，新疆富蕴县吐尔洪乡气温降至-52.3℃，打破了新疆最低气温记录。贵州省册亨县八渡镇最高气温达34.7℃，高于同期的海南三亚。下图分别为两地地形示意图。据此完成下面小题。
3．该日，吐尔洪乡打破新疆最低气温记录的主要原因是（ ）
A．海拔高 B．冷空气受阻集聚 C．纬度高 D．接近冬季风源地
4．该日八渡镇最高气温高于三亚，主要是因为（ ）
A．河流流经，降温慢 B．吹偏南风，暖空气势力强
C．纬度较低，气温高 D．山高谷深，气流下沉增温
【答案】3．B 4．D
【解析】3．据材料“2024年2月18日，因西北风抵达时间的差异，我国多地出现了极端气温，新疆富蕴县吐尔洪乡气温降至-52.3℃，打破了新疆最低气温记录”结合吐尔洪乡位于河谷的地形可知，受冷空气影响，遇地形阻挡，冷空气在河谷地区集聚，造成大幅度的降温，B正确；海拔高、纬度高、接近冬季风源地这些因素相对稳定，不是造成此次降温幅度大的主要原因，ACD错误。故选B。
4．读图可知，八渡镇位于25°N附近的河谷地区，冷空气南下的过程中，气温上升，遇地形阻挡，在山地背风坡下沉，因山高谷深，气流下沉增温幅度较大，加上地形封闭，散热不畅，导致该日八渡镇最高气温高于三亚，D正确；河流具有调节气温的作用，河流流经，气温应该降低，A错误；据材料，该日吹西北风，B错误；纬度高于三亚，气温一般应该低于三亚，C错误。故选D。
热点应用
01 云底高度
（2019·全国卷Ⅱ）积云为常见的一类云，其形成受下垫面影响强烈。空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度不断下降，至凝结温度时，水汽凝结成云。水汽开始凝结的高度即为积云的云底高度。据此完成下面小题。
1．大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布，因此积云常常呈（ ）
A．连续层片状 B．鱼鳞状
C．间隔团块状 D．条带状
2．积云出现频率最高的地带是（ ）
A．寒温带针叶林地带 B．温带落叶阔叶林地带
C．亚热带常绿阔叶林地带 D．热带雨林地带
3．在下垫面温度决定水汽凝结高度的区域，积云的云底高度低值多出现在（ ）
A．日出前后 B．正午
C．日落前后 D．午夜
【解析】
1.
2.
3.
【答案】1．C 2．D 3．A
知识点拨：
（1）概念
云底高度是指从地面到云层底部的垂直距离。它是气象学中一个重要的观测指标，用来描述云的下边缘位置。
（2）影响因素
①气温：空气的温度直接影响水汽的凝结高度。较高的气温通常会导致较高的云底高度，因为空气必须上升到更高的地方才能达到露点温度。
②湿度：空气中的水汽含量也是关键因素。高湿度环境下，空气不需要上升太高就能达到饱和状态，从而形成云。因此，湿度越大，云底高度越低。
③气压：低压系统通常会使空气上升，形成较低的云底。而在高压系统中，空气下沉，抑制云的形成，云底高度较高。
④地形因素：山地等地形能够迫使空气抬升，导致云底高度较低；海拔越高的地区，云底高度相对较低，因为整体环境温度较低，空气更容易达到露点温度。
⑤对流强度：强烈的对流活动能够将空气迅速抬升到高空，形成积云或雷雨云，云底高度较低；如果大气层稳定，空气不容易上升，云底高度较高。
⑥季节变化：不同季节的气温和湿度变化会影响云底高度。比如夏季气温高、湿度大，容易形成低云；冬季气温低，湿度低，云底高度相对较高。
⑦海陆位置：海洋上空的空气通常湿度较高，云底高度较低。
⑧天气系统：冷锋、暖锋等天气系统也会影响云底高度。冷锋过境时，空气迅速抬升，云底高度较低；暖锋过境时，云层逐渐上升，云底高度较高。
02 有效辐射
地面有效辐射是指地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射之间的差值。当下垫面温度与空气温度差值大时，有效辐射就大；当近地面气温增大时，有效辐射就减小。下图为我国菜地某日地面有效辐射日变化图。据此完成下面小题。
4．推测可导致地面有效辐射增大的因子是（ ）
A．空气混浊 B．厚云覆盖 C．海拔变高 D．湿热天气
5．可能出现逆温的时段是（ ）
A．8时 B．12时 C．16时 D．20时
【答案】4．C 5．A
【解析】4．结合题干材料“地面有效辐射是指地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射之间的差值。当下垫面温度与空气温度差值大时，有效辐射就大；当近地面气温增大时，有效辐射就减小”可知，空气混浊会导致地面吸收的太阳辐射减少，下垫面温度偏低，大气逆辐射相对较强，地面有效辐射减小，A错误；湿热天气下垫面温度与空气温度差小，地面有效辐射小，B错误；下垫面海拔越高，地面获得的太阳辐射越多，地面辐射越多，而大气较稀薄，大气逆辐射较少，地面有效辐射增大，C正确；厚云覆盖会导致地面吸收的太阳辐射少，地面辐射减少，大气逆辐射相对较多，地面有效辐射减小，D错误。所以选C。
5．读图可知，8时地面有效辐射为负值，说明地面辐射小于地面所吸收的大气逆辐射，说明下垫面温度低，大气温度较高，近地面气温受下垫面影响，气温较低，随着高度增加，气温受下垫面影响减弱，出现下冷上暖的逆温结构，A正确；12时、16时、20时地面有效辐射为正值，不易出现逆温，BCD错误。所以选A。
知识点拨：
（1）概念
地面有效辐射为下垫面向上长波辐射（地面辐射）与地面吸收的大气逆辐射的差值。表示地面实际损失的热量。
（2）影响因素
当下垫面温度与空气温度差值大时，有效辐射就大；当近地面气温增大时，有效辐射就减小。
03 晨昏蒙影与白夜现象
日出前和日落后的一段时间内天空不黑，呈现出微弱的光亮，这种现象叫作“晨昏蒙影”。如果第一天晚上的“蒙影”还没结束，第二天早上的“晨昏”就开始了，那么出现天空整夜不黑的现象，叫做“白夜”。研究发现白夜出现的纬度与理论晨昏线和纬线的切点在经线圈上相差18度圆心角。据此回答下列小题。
6．“白夜”现象的形成是由于（ ）
A．太阳终日不落 B．月亮特别明亮 C．大气散射作用 D．大气辐射作用
7．我国的下列地区中可能看到“白夜”的是（ ）
A．香港 B．长沙 C．拉萨 D．漠河
8．北极点一年中开始出现“白夜”现象的时间是（ ）
A．春分之前 B．夏至前后 C．秋分之前 D．冬至前后
【答案】6．C 7．D 8．A
【解析】6．日出前和日落后，大气对太阳光的散射作用使一部分光散射到地球上，从而形成“白夜”的现象。因此，这题选C。
7．根据材料“研究发现白夜出现的纬度与理论晨昏线和纬线的切点在经线圈上相差18度圆心角。”可知，只有纬度在48°及更高地区才能出现白夜现象，而我国领土的最北端漠河，纬度在53°N附近，可能出现白夜现象，香港纬度是22°N，拉萨在30°N，长沙28°N，它们都不可能见到白夜现象。因此选D。
8．结合材料可知，“白夜”是指两端晨昏蒙影连接，整夜不“黑”，所以符合条件的时间段应该是秋分之后的一段时间和春分之前的一段时间。冬至日前后北极点处于极夜期，夏至日前后北极点处于极昼期。因此本题选A。
知识点拨：
（1）晨昏蒙影
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。这种现象是由于大气散射引起的，日出前和日落后太阳光虽然不能直接照射到地面，但可以照射到地球的大气层中。高空大气能够对太阳起散射作用，从而引起“晨昏蒙影”现象。其持续时间随季节、当地纬度和海拔高度以及气象条件而改变，赤道上最短。
（2）白夜现象
在高纬度地区，每年有一段时间，当天的晨蒙影与前一天的昏蒙影相接，出现白夜现象。纬度越高，白昼持续的时间越长。暮光结束时曙光又初现，暮光曙光相连，就是白夜，不是真正的白昼。
地点：只能出现于高纬度地区。
时间：当地夏季
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第06讲 大气的组成、垂直结构及受热过程
目录
01 考情透视·目标导航 2
02 知识导图·思维引航 3
03 考点突破·考法探究 3
考点一 大气的组成与垂直分层 3
知识梳理 3
知识点1 大气的组成 3
知识点2 大气的垂直分层 4
核心突破 7
考点 逆温 7
题型01 大气组成与垂直分层 11
题型02 逆温 12
考点二 大气受热过程 13
知识梳理 13
知识点 大气受热过程原理 13
核心突破 16
考点1 大气受热过程原理的应用 16
考点2 气温影响因素 18
题型01 大气受热过程 21
题型02 气温影响因素 21
热点应用 22
01 云底高度 22
02 有效辐射 23
03 晨昏蒙影与白夜现象 24
考点要求 考题统计＋考点提取
大气的垂直分层 2023广东卷，10题，3分，白昼期间气球接收到的太阳短波辐射量随高度增加而增多是因为随高度增加，大气成分组成和垂直分层 2022上海卷，5题，2分，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，大气垂直分层
大气受热过程 2024广东卷，3-4题，6分，2—4月西双版纳热带季雨林林冠层之上大气逆辐射值较低原因，大气受热过程 2024安徽卷，9-11题，9分，我国某地面观测站连续4天太阳辐射、地面反射太阳辐射、地面长波辐射和大气逆辐射的通量逐小时观测结果为情境，大气受热过程 2024浙江1月卷，3题，2分，引起植被上限上升段土壤温度升高的主要原因是，大气受热过程 2023浙江1月，25题，2分，造成夜间海面上云强烈对流的原因有，大气受热过程
气温与 逆温 2023全国乙卷，10-11题，8分，珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源的原因，气温影响因素 2023浙江6月卷，24题，3分，雾区地面以上气温垂直变化最接近的是，气温垂直变化与逆温 2021广东卷，12-14题，9分，冬季易加强辐射逆温的地形、逆温常出现的时间和天气状况、黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于，逆温
命题趋势： 考查内容集中在大气垂直分层、逆温、气温日变化的判断,考查方向注重图表数据的判读和应用。备考过程中要注重图表资料的判读技巧和大气相关知识原理的掌握,结合案例进行分析,提高对知识的理解和应用能力。
考点一 大气的组成与垂直分层
知识点1 大气的组成
低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。
在25千米以下的干洁空气中氮气、氧气占总体积的99%
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；吸收地面辐射的能力强，使气温升高
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；吸收长波辐射，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
知识点2 大气的垂直分层
（1）分层依据
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。
（2）大气垂直分层
厚度变化 8～18千米，因纬度和季节的不同而不同。低纬17～18km，高纬度8～9km
大气运动 空气对流运动显著(该层上部冷、下部热)
天气状况 天气现象复杂多变(集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽与杂质；对流运动易成云致雨)
气温变化 随高度增加而递减（地面是低层大气主要的直接热源）
对流层的厚度与对流运动的强弱有关，地面温度越高，对流运动越强，对流层的高度越高。
在空间上，低纬>中纬>高纬；在季节上，夏季>春季、秋季>冬季。
厚度变化 对流层顶至50-55千米；臭氧层在15-35千米处
大气运动 水平运动为主（上热下冷，大气稳定）
天气状况 天气晴朗，能见度好（水汽杂质少，气流平稳）
气温变化 气温随高度增加而升高(臭氧吸收太阳紫外线)
厚度变化 平流层顶至大气边缘。在 80~500 千米的高空，有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
大气运动 高空对流和高空平流
天气状况 天气晴朗，能见度好，大气密度极小
气温变化 气温随高度增加先下降后上升
项目 主要特点 特点成因 与人类的关系
对流层 气温随高度升高而递减 地面是低层大气主要的直接热源 人类生活在对流层底部，与人类关系最密切
空气对流运动显著 该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变 集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽与杂质；对流运动易成云致雨
平流层 气温随高度增加而升高 臭氧吸收太阳紫外线 无云雨现象，能见度好，适合航空飞行；臭氧层有保护地球生命的作用
水平运动为主 上热下冷，大气稳定
天气晴朗 水汽杂质少，气流平稳
高层大气 气温随高度增加先下降后上升；大气密度极小 距地面远，受到引力小 80－500 千米有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
（3）大气污染的主要原因分析
1)自然因素
①气象因素
风速 风速小，污染物不易扩散；大风天气，利于污染物扩散
气温 逆温天气出现时，空气对流运动受阻，污染气体不易扩散而大量积聚
湿度 一般而言，湿度越低，污染越重
②地形因素：山间盆地、谷地以及三面环山的地区，大气污染物受地形阻碍，不易扩散，加剧污染。
2)人为因素
①人口因素：人口集聚度越高，经济活动越频繁，环境污染越重。
②经济因素：第二产业比重越高，对环境的压力越大，空气质量越差；以煤炭为主的能源结构会加重大气污染。
3)技术进步可以提高能源利用效率和环境管理水平，从而降低大气污染，提高空气质量。
考点 逆温
（1）逆温现象
逆温：在一定条件下，对流层的某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至是气温随高度的增加而升高的现象，实际气温高于理论气温，称为逆温。
正常情况下，海拔每升高100m气温下降0.6℃，但在不同地点及不同时间，可能会小于0.6℃或大于0.6℃（其中小于0.6℃情况为逆温）。
逆温的重要特征判断——“上暖下冷”
（2）逆温的形成与消亡过程
逆温的生消过程——近地面先发生，后逐步向上发展，近地面先结束。无论其形成还是结束都是从近地面开始的。
（3）逆温的类型
①辐射逆温
晴朗无云的夜间或黎明，由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失热量多，离地面越近降温越快，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温现象黎明前最强，日出后逆温层自下而上消失。这种逆温在中高纬地区大陆上都能发生，尤以冬季最强，特别是在沙漠地区经常出现。
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。该逆温现象多出现在中纬度沿海地区。
比如，冬季从海而来的气团平流到陆地冷的下垫面上。或是秋季空气由低纬地区平流到高纬地区时，都有可能产生平流逆温。
③地形逆温
常发生在山地、盆地和谷地中。夜晚，由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度的倒置现象，称为地形逆温。
如天山北坡从12月—次年2月在近地层会存在一层深厚的逆温层，它的形成主要是由于冷空气受阻积累的，在形成的“冷空气湖”上有较暖的空气层。天山北坡的逆温层厚度至少有1500米，在南坡只有700米。这种冬季逆温层在青藏高原东部和北部边缘是普遍存在的。
④锋面逆温
对流层中，暖空气运移到冷空气之上，形成冷暖相交的锋面。暖气团位于锋面之上，冷气团在下。在冷暖气团之间的过渡带上，若锋面上下暖冷空气的温差较大，便形成逆温。由于锋是从地面向冷空气上方倾斜的，逆温层也随锋面的倾斜而呈倾斜状态。因此逆温只能在冷空气所控制的地区内观察到，在冬半年有时会形成冻雨一些恶劣性天气。锋面逆温离地的高度与观测点相对于锋线的位置有关，距地面锋线越近，逆温层的高度越低；反之越高。
类型 发生的条件 出现的地区
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，近地面大气层气温迅速下降，而高处大气层降温较慢 中高纬度大陆冬季黎明前
平流逆温 暖空气水平移动到冷的地面或气团上 中纬度沿海地区
地形逆温 主要由地形造成，由于山坡散热快，冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖空气被较冷的空气抬挤上升 盆地和谷地中夜间
锋面逆温 锋面之上的暖空气与锋面之下的冷空气之间温度差异显著 锋面活动地区
（4）逆温的影响
①有利影响：阻碍空气对流，抑制沙尘暴的发生；逆温出现在高空，可减弱对流，飞机飞行不易颠簸；可当成一种气候资源加以利用，如在我国新疆伊犁河谷，逆温出现在10月至次年3月,长达半年之久,有效地提高了冬半年坡地的温度,利于多年生果树越冬。
②不利影响
成雾 早晨易出现多雾天气，降低大气能见度，影响人们的出行，甚至出现交通事故
大气污染 逆温使空气垂直对流受阻，近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康，如果位于盆地内，将会更加严重
航空 低空逆温造成的多雾天气不利于飞机起降
（2023·浙江6月选考）贵州中西部地区冬季多出现水平能见度小于1千米的锋面雨雾，雾区位于锋线附近。下图为贵州某次锋面雨雾发生过程中，大致呈纬向分布的三个测站测得的能见度变化图。这次雨雾形成的气象条件是西南气流沿锋后弱冷平流爬升，形成弱降水。雨雾随锋面缓慢东移消亡。完成下面小题。
1．本次锋面雨雾出现时，雾区地面以上气温垂直变化最接近的是（ ）
A． B．
C． D．
（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4000多米，冬季辐射逆温现象多发。据此完成下面小题。
2．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
3．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
4．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
题型01 大气组成与垂直分层
对流层是地球大气圈的最底层，该层大气上部冷、下部热，有利于大气的对流运动。下图示意1957－1993年南极布伦特冰架上的哈雷站(约75°S，30°W)1月和7月，低层大气平均气温随高度变化。据此完成下面小题。
1．1月份，哈雷站对流层上界高度约为(　　 )
A．1.5 km B．8.5 km
C．12.5 km D．22.5 km
2．a月，高度1.5 千米以下气温垂直变化的原因是哈雷站所在地(　　)
A．大气削弱太阳辐射 B．冰面强烈辐射冷却
C．冰架融化消耗热量 D．冰面反射太阳辐射
题型02 逆温
贴地逆温是指起始高度为0米(地面)的逆温，如图为青海格尔木地区2015－2017年贴地逆温发生频率的月变化图。据此完成下面小题。
3．影响该地贴地逆温发生频率存在季节差异的主要因素是(　　 )
A．地形起伏 B．植被差异
C．昼夜长短 D．人类活动
4．关于该地逆温的影响，说法正确的是(　　 )
A.夏季早晨，适宜开展户外活动 B．冬季早晨，山腰冻害较山麓小
C.夏季傍晚，抑制沙尘暴的发生 D．冬季傍晚，污染物扩散作用强
考点二 大气受热过程
知识点 大气受热过程原理
（1）能量来源
(1)大气最根本的能量来源：太阳辐射
(2)近地面大气主要直接热源：地面辐射
（2）三大环节
名称 参与辐射 直接热量来源 具体过程
太阳暖大地 太阳辐射 太阳辐射 大部分太阳辐射穿过大气射到地面，地面吸收后增温
大地暖大气 地面辐射 地面辐射 地面增温后以长波辐射的形式向大气传递热量，大气吸收后增温
大气还大地 大气辐射 太阳辐射（大气吸收） 大气辐射 大气增温后形成大气辐射，其中大气逆辐射射向地面，对近地面大气热量起补偿作用。
【拓展延伸】
(1)物体温度越低，辐射波长越长，因此太阳辐射为短波辐射，地面辐射、大气辐射和大气逆辐射为长波辐射。
(2)地面长波辐射，除少部分透过大气射向宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳吸收，使大气增温。
(3)任何物体温度最高时，其辐射最强。就某一地区而言，地方时12点时，太阳辐射最强；地方时13点时，地面温度最高，地面辐射最强；地方时14点时，大气温度最高，大气辐射（包括大气逆辐射）最强。
（3）两大作用
1. 大气对太阳辐射的削弱作用
表现形式：吸收、反射和散射。
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吸收：大气对太阳辐射中能量最强的可见光却吸收得很少，大部分可见光能够透过大气射到地面上来。平流层大气中的臭氧（O3），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(H2O)和二氧化碳(CO2)等，主要吸收太阳辐射中波长较长的红外线。
②反射：云层越低、越厚，云量越多，反射越强，云的反射作用最为显著。
③散射：当太阳辐射在大气中遇到空气分子或微小尘埃时，太阳辐射的一部分便以这些质点为中心，向四面八方弥散，这种现象称为大气的散射。空气分子或微小尘埃散射作用最为显著。
大气散射有时无选择性，有时具有选择性。
大气散射无选择性时，如树荫下以及室内没有太阳光直接照射也能看到光亮；阴雨天没有见到太阳依然有光亮；高纬度地区的白夜现象；晨昏蒙影；曙光和暮光等。
大气对太阳辐射的散射作用具有选择性。其散射强度与入射光的波长的四次方成反比。入射光的波长越短越容易被散射，波长越长，越不容易被散射（穿透性强）。
蓝紫光最易被散射，红黄光最不易被散射。
案例：红橙色的朝霞；火红色的晚霞；蔚蓝色的天空；红绿灯原理等。
大气对太阳辐射的削弱作用随纬度、时间而变化：
1)随纬度变化：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。
2)随时间变化：正午太阳高度越大，太阳辐射经过大气的路程越短，被大气削弱得越少，辐射作用越强；反之，被大气削弱得越多，辐射作用越弱。
作用形式 参与作用的大气成分 被削弱的光线 作用和特点
吸收 臭氧（平流层） 水汽、二氧化碳（对流层 红外线 紫外线 对可见光吸收得很少，故太阳辐射不是对流层大气主要的直接热源。
反射 云层（作用最显著）、尘埃（较大颗粒的） 全部光线 云层越低、越厚，云量越多，反射越强。 反射没有选择性，因而反射光呈白色。
散射 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
较大颗粒的尘埃等 无选择性各种波长的太阳辐射 阴天的天空呈灰白色
2. 大气对地面的保温作用
大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。如月球基本上没有大气，赤道处中午高达 127 ℃，晚上最低达 -183 ℃，月球表面昼夜温差大于地球表面。
大气逆辐射越强，大气保温作用越强，与大气中CO2和水汽含量有关。
案例：全球气候变暖与温室气体（主要是CO2）剧增有关；深秋至第二年早春季节，霜冻多出现在晴朗的夜晚；秋冬季节燃烧稻草、秸秆等制造烟雾防霜冻；利用温室大棚生产反季节蔬菜等。
影响大气削弱作用的因素：①天气—阴雨天气，云雾多，大气的反射作用越强，大气削弱作用强；
②大气洁净度—青藏高原，海拔高，大气稀薄，大气洁净度高，散射越少，大气削弱作用越弱。
③干燥度—大气湿度越大，大气的削弱作用越强。
影响大气保温作用因素：①天气—阴雨天气，云雾多，大气保温作用强；
②大气的洁净度—大气杂质越多，空气越浑浊，大气保温作用越强；
③干燥度—大气湿度越大，所吸收和辐射的热量越多，大气保温作用越强。
大气的两个作用同步变化
考点1 大气受热过程原理的应用
1.利用大气削弱作用原理分析某地区太阳能的多寡
高海拔地区(如青藏高原地区)
内陆地区(如我国西北地区)
湿润内陆盆地(如四川盆地)
2．利用大气保温作用原理分析生产、生活现象
(1)解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响
(2)分析农业实践中的一些现象
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。
②深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。（浓烟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。)
③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
④干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石，不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，反射太阳辐射，增强光合作用，有利于水果的糖分积累等。
解释玻璃温室、大棚保温的原理
温室的玻璃顶和玻璃窗，能让太阳短波辐射透射进来，使室内地面温度增高；地面放出的长波辐射却很少能穿透玻璃，从而把热量保留在温室中。人们把玻璃温室的这种作用，称为温室效应。
玻璃（或塑料薄膜）不能吸收地面长波辐射，而是阻止室内外的空气对流和热量交换。大气保温作用主要是大气先吸收地面长波辐射，在通过大气逆辐射把热量还给地面。
（3）与青藏高原有关的大气热力作用
青藏高原太阳辐射强：①纬度较低，太阳高度大，太阳辐射强度大；②地势高，空气稀薄，大气削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多；③晴天多，日照时间长。
青藏高原气温日较差大：地势高，空气稀薄，白天削弱的太阳辐射少，到达地面的太阳辐射多，增温快，夜晚大气逆辐射弱，地面损失的热量多。
青藏高原气温年较差小：①地势高，空气稀薄，大气保温作用差，因此夏季气温低；②冬季受冷空气影响小；③纬度低，冬季太阳高度大，日照时间较长，因此冬季气温较高。
青藏高原比同纬度长江中下游平原气温低：由于地面辐射是近地面大气的直接热源，而青藏高原地势高，空气稀薄，大气对地面长波辐射的吸收能力有限，不利于热量的积累。且大气逆辐射弱，地面损失的热量多，所以年均温较低。
（2024·浙江1月卷）南美洲赤道附近的钦博拉索峰海拔6310米。1802年该峰植被分布上限是4600米，2012年上升到5185米。研究表明植被上限上升段的土壤温度有所升高。完成下面小题。
1．从受热过程看，引起植被上限上升段土壤温度升高的主要原因是（ ）
A．地面辐射减少 B．大气辐射减少
C．太阳辐射增加 D．地面吸收增加
【答案】1．D
【解析】1．地面吸收的辐射量增多，增温幅度加大，导致土壤温度上升，D正确；地面吸收增加，土壤温度升高，地面辐射增多，大气辐射也增多，AB错误；太阳辐射量没有明显变化，C错误。故选D。
考点2 气温影响因素
（1）影响气温变化的因素
（2）气温日变化
以热量传递环节为依托，说明温度变化的主体，日出前后，气温最低，太阳出来之后，地面温度上升，大气温度上升。地方时12时当地正午太阳高度角最大，太阳辐射最强；地面温度在13时达到最高；大气温度（气温）在地方时14时达到最高。最高峰之后，地面和大气的温度均会下降，一直持续到日出之前。日落之后，太阳辐射消失，地面失去主要补给来源，大气逆辐射成为其主要能量来源。因此在夜间，大气逆辐射对地面的意义重大。
思考1：大气的热力作用，意义何在？
—— 缩小昼夜温差
思考2：分析昼夜温差大小的影响因素？
——大气层的厚薄程度
昼夜温差大小的影响因素：
①地势高低：地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
②天气状况：晴天→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
③下垫面性质：比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小，反之，昼夜温差大。 如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
最高气温与太阳高度、天气晴朗有关；最低气温主要看夜间的保温效果。
气温日较差一般规律
低纬＞高纬 低纬度地区的正午太阳高度较大，太阳高度的日变化较大。
内陆＞沿海 沿海地区受海洋的调节作用，日较差小
晴天＞阴天 阴天白天削弱作用强，夜间保温效果佳，温差小
山地＞平原 大尺度的地形区，海拔高，空气稀薄
凹地＞凸地 大气与凹地地面接触面积大，受地面辐射影响较大（小尺度）
小尺度地形区，凹地＞平地＞凸地，主要是考虑接触面大小。
地形分析日较差大小可以进行归纳：（尺度）大（海拔）高（温差）大；（尺度）小（海拔）低（温差）大。
地形的空间尺度大小不同，分析角度不同，结论不同
（3）气温年较差
地面性质 北半球大陆 北半球海洋 说明
辐射最强月份 6 直射点的移动
辐射最弱月份 12
气温最高月 7 8 海陆热力性质差异
气温最低月 1 2
年较差 大 小
气温年较差一般规律
高纬＞低纬 纬度越高，夏季白昼越长，冬季的正午太阳高度越小，白昼越短，因而纬度越高气温年较差越大。
内陆＞沿海 陆地比热小，夏季升温快，温度较高；冬季降温快，温度较低，因而陆地气温年较差比海洋大。
平原＞山地 大尺度的地形区，海拔越低，气温年较差越大
凹地＞凸地 凹地年较差大，凸地年较差小（小尺度）
【易错提醒】
分析地形对气温的影响时，要注意空间尺度的大小。
小空间尺度山地比原气温日较差小的原因：受下垫面温度变化的影响，对流层大气越靠近下垫面，平均气温越高，气温的日变化幅度越大；离下垫面越远，平均气温越低，气温的日变化幅度越小；受山地云雾热力状况作用的影响；山地气温受周围“自由大气”的调节作用的影响，山地海拔高，空气流动性好，利于与周围“自由大气”进行交换。白天山地气温升高时，由于气温低、日较差小，同一高度的“自由大气”对其起到一定的降温作用。夜晚，由于山地上空大气稀薄，保温作用弱，气温下降快，同一高度的“自由大气”减小了山地气温的下降幅度，所以山地气温日较差就小于原气温日较差。
大尺度地形区“温度的日较差与高度成正比，海拔越高，日较差越大”的原因：年较差比同纬度东部地区要小4～6℃以上。主要的原因是由于受海拔高度的影响大大超过了纬度的影响——海拔高，本身气温就很低；夏季云量增多、太阳辐射减弱，加上高原上空的空气又不断向四周散发热量，所以夏季气温不高；而冬季，东西走向的高大山脉，阻挡了北来冷空气的入侵，没有“象东部平原地区受近地层纬寒冷的冬季风的影响”这样的强降温因素，而且冬季晴朗而海拔高的优势也更使其能受到较多太阳辐射，所以气温下降不甚剧烈。这样夏季温度比较低，而冬季的温度不太低，使年内气温变化有所减缓，年振幅相对较小。
（2023·全国乙卷）位于日本海附近的珲春与内陆的辽源各日最高气温时刻（北京时间）的月均值不同（如表）。规定各日最高气温时刻与月均值相差超过1小时为偏离。据此完成下面小题。
气象台站 经度 纬度 1月各日最高气温时刻均值 1月偏离天数/天 7月各日最高气温时刻均值 7月偏离天数/天
珲春 130.35°E 42.86°N 约14时00分 20.8 约14时40分 19.6
辽源 125.15°E 42.90°N 约13时20分 14.4 约13时50分 17.2
2．珲春的最高气温时刻月均值滞后当地正午的时间长于辽源，原因是珲春（ ）
A．降水多 B．受海洋影响强 C．风力强 D．受山地影响强
3．辽源冬季偏离天数少，说明辽源冬季多（ ）
A．雨雪天气 B．温带气旋 C．晴朗天气 D．冷锋过境
题型01 大气受热过程
下图是藏北高原某观测站测得的某种辐射在冬夏季节的平均日变化。据此完成下面小题。
1．该辐射类型最可能为(　　 )
A．到达地面的太阳辐射
B．臭氧吸收的太阳辐射
C．地面反射的太阳辐射
D．大气逆辐射
2．影响该辐射冬、夏季节差异明显的主要因素是(　　 )
A．太阳高度 B．降水
C．距太阳远近 D．植被覆盖率
题型02 气温影响因素
2024年2月18日，因西北风抵达时间的差异，我国多地出现了极端气温，新疆富蕴县吐尔洪乡气温降至-52.3℃，打破了新疆最低气温记录。贵州省册亨县八渡镇最高气温达34.7℃，高于同期的海南三亚。下图分别为两地地形示意图。据此完成下面小题。
3．该日，吐尔洪乡打破新疆最低气温记录的主要原因是（ ）
A．海拔高 B．冷空气受阻集聚 C．纬度高 D．接近冬季风源地
4．该日八渡镇最高气温高于三亚，主要是因为（ ）
A．河流流经，降温慢 B．吹偏南风，暖空气势力强
C．纬度较低，气温高 D．山高谷深，气流下沉增温
热点应用
01 云底高度
（2019·全国卷Ⅱ）积云为常见的一类云，其形成受下垫面影响强烈。空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度不断下降，至凝结温度时，水汽凝结成云。水汽开始凝结的高度即为积云的云底高度。据此完成下面小题。
1．大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布，因此积云常常呈（ ）
A．连续层片状 B．鱼鳞状
C．间隔团块状 D．条带状
2．积云出现频率最高的地带是（ ）
A．寒温带针叶林地带 B．温带落叶阔叶林地带
C．亚热带常绿阔叶林地带 D．热带雨林地带
3．在下垫面温度决定水汽凝结高度的区域，积云的云底高度低值多出现在（ ）
A．日出前后 B．正午
C．日落前后 D．午夜
知识点拨：
（1）概念
云底高度是指从地面到云层底部的垂直距离。它是气象学中一个重要的观测指标，用来描述云的下边缘位置。
（2）影响因素
①气温：空气的温度直接影响水汽的凝结高度。较高的气温通常会导致较高的云底高度，因为空气必须上升到更高的地方才能达到露点温度。
②湿度：空气中的水汽含量也是关键因素。高湿度环境下，空气不需要上升太高就能达到饱和状态，从而形成云。因此，湿度越大，云底高度越低。
③气压：低压系统通常会使空气上升，形成较低的云底。而在高压系统中，空气下沉，抑制云的形成，云底高度较高。
④地形因素：山地等地形能够迫使空气抬升，导致云底高度较低；海拔越高的地区，云底高度相对较低，因为整体环境温度较低，空气更容易达到露点温度。
⑤对流强度：强烈的对流活动能够将空气迅速抬升到高空，形成积云或雷雨云，云底高度较低；如果大气层稳定，空气不容易上升，云底高度较高。
⑥季节变化：不同季节的气温和湿度变化会影响云底高度。比如夏季气温高、湿度大，容易形成低云；冬季气温低，湿度低，云底高度相对较高。
⑦海陆位置：海洋上空的空气通常湿度较高，云底高度较低。
⑧天气系统：冷锋、暖锋等天气系统也会影响云底高度。冷锋过境时，空气迅速抬升，云底高度较低；暖锋过境时，云层逐渐上升，云底高度较高。
02 有效辐射
地面有效辐射是指地面辐射和地面所吸收的大气逆辐射之间的差值。当下垫面温度与空气温度差值大时，有效辐射就大；当近地面气温增大时，有效辐射就减小。下图为我国菜地某日地面有效辐射日变化图。据此完成下面小题。
4．推测可导致地面有效辐射增大的因子是（ ）
A．空气混浊 B．厚云覆盖 C．海拔变高 D．湿热天气
5．可能出现逆温的时段是（ ）
A．8时 B．12时 C．16时 D．20时
知识点拨：
（1）概念
地面有效辐射为下垫面向上长波辐射（地面辐射）与地面吸收的大气逆辐射的差值。表示地面实际损失的热量。
（2）影响因素
当下垫面温度与空气温度差值大时，有效辐射就大；当近地面气温增大时，有效辐射就减小。
03 晨昏蒙影与白夜现象
日出前和日落后的一段时间内天空不黑，呈现出微弱的光亮，这种现象叫作“晨昏蒙影”。如果第一天晚上的“蒙影”还没结束，第二天早上的“晨昏”就开始了，那么出现天空整夜不黑的现象，叫做“白夜”。研究发现白夜出现的纬度与理论晨昏线和纬线的切点在经线圈上相差18度圆心角。据此回答下列小题。
6．“白夜”现象的形成是由于（ ）
A．太阳终日不落 B．月亮特别明亮 C．大气散射作用 D．大气辐射作用
7．我国的下列地区中可能看到“白夜”的是（ ）
A．香港 B．长沙 C．拉萨 D．漠河
8．北极点一年中开始出现“白夜”现象的时间是（ ）
A．春分之前 B．夏至前后 C．秋分之前 D．冬至前后
知识点拨：
（1）晨昏蒙影
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。这种现象是由于大气散射引起的，日出前和日落后太阳光虽然不能直接照射到地面，但可以照射到地球的大气层中。高空大气能够对太阳起散射作用，从而引起“晨昏蒙影”现象。其持续时间随季节、当地纬度和海拔高度以及气象条件而改变，赤道上最短。
（2）白夜现象
在高纬度地区，每年有一段时间，当天的晨蒙影与前一天的昏蒙影相接，出现白夜现象。纬度越高，白昼持续的时间越长。暮光结束时曙光又初现，暮光曙光相连，就是白夜，不是真正的白昼。
地点：只能出现于高纬度地区。
时间：当地夏季
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