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第一节 大气圈与大气运动
【导】 孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。
一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。”
一儿以日初出远，而日中时近也。
一儿曰：“日初出大如车盖，及日中则如盘盂，
此不为远者小而近者大乎？”
一儿曰：“日初出沧沧凉凉，及其日中如探汤，
此不为近者热而远者凉乎？”
孔子不能决也。
两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？”
你知道为什么早上太阳看起来又红又大却不热吗？
【课标要求】
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。
运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
【学习目标】
1、阅读示意图，了解大气的组成，说明大气垂直分层和与人类活动的关系。
2、运用示意图，说明大气受热过程、大气保温作用的基本原理，并解释全球变暖、玻璃温室等现象。
3、绘制简单示意图，理解热力环流形成过程，解释热岛效应、海陆热力环流等现象。
4、理解大气水平运动的成因，判读和绘制风向。
一、大气圈的组成与结构
知识点一：大气圈的组成
【情境探究】材料一 下图表为干洁空气的主要成分及其体积分数。
材料二 适当的缺氧环境利于激发运动员的运动潜力。但含氧量大低会危害人体健康甚至危及生命。我国已建成甘肃榆中青海多巴、云南海埂、河北兴隆、云南呈贡等国家级高原体育训练基地(右图 )。
1、在国际体育赛事中，非洲埃塞俄比亚、
肯尼亚的中长跑运动员往往成绩优异。你
能据材料推测运动员成绩优异的原因吗？
埃塞俄比亚、肯尼亚地处高原，海拔
高，空气含氧量较少，运动员在高原上
训练可增加血液携氧能力，因此适当的
缺氧环境有利于激发运动员的潜力。
材料三 2018年12月6日美国新闻网报道，北极圈内的格陵兰岛冰川正在以数千年来前所未有的速度融化。在过去的150年里，海平面的上升速度翻了一倍。全球气候变暖将给生态环境带来严重破坏，致使自然灾害频繁发生，土地沙化现象严重。人类的生存环境正面临严重的危机。
2、阅读材料三，全球变暖主要与哪种大气成分增多有关？这种成分增多的人为原因及其危害有哪些？减轻其危害的有效措施有哪些？
二氧化碳 （主要温室气体）
人为原因：人类大量燃烧煤、石油、天然气等化石燃料；过度砍伐森林。
危害：二氧化碳增多导致全球变暖，进而引起冰川融化，海平面上升；旱涝灾害频繁，土地沙漠化严重；低纬度发展中国家农作物减产；影响水循环，可能使蒸发加大，增加降水极端事件的发生。等等
措施：植树造林；控制人口数量；减少化石燃料的使用；推广节能技术；使用清洁能源等。
材料四 美国有线电视新闻网 2018年12月6日消息，最新研究显示，北极圈内的格陵兰岛冰川正在以数千年来前所未有的速度融化。在过去的150年里，海平面的上升速度翻了一倍。全球气候变暖将给生态环境带来严重破坏，致使自然灾害频繁发生，土地沙化现象严重。人类的生存环境正面临严重的危机。
3、大气中的成分是一成不变的吗？受人类活动影响会发生怎样的变化？
不是。人类活动排放的污染物进入大气，
会影响大气的成分和含量，产生大气污染
（如雾霾、光化学烟雾等），对生态系统
和人类生存造成不利影响。
结合上述材料和问题，总结大气组成及作用。
低层大气的组成 体 积 作 用
干
洁
空
气 氮气 78％ 构成生命体的基本元素
氧气 21％ 人类和其它生物维持所必需的物质
二氧化碳 0.038％（变动） 1、绿色植物进行光合作用的基本原料；
2、吸收地面辐射能力强，使气温升高，对地面有保温作用
臭氧 很少 ①大量吸收太阳光中的紫外线，使大气增温
②减少到达地面的紫外线，被誉为“地球生命的保护伞”
水 汽 很少 水的相变，产生云雨霜雪等天气现象
相变伴随热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度
固 体 杂 质 很少 作为凝结核，是成云致雨的必要条件
【对点训练】
读右图，图中所示是干洁空气的组成成分和比例，读图回答1-2题。
1.下列对于各字母代表的成分及作用的叙述，正确的是（ ）
A.A—氧气，氧是生物体的基本元素
B.A—氮气，吸收紫外线，保护地球生命
C.B—氧气，地球生物维持生命活动的必需物质
D.B—氮气，吸收地面辐射，具有保温作用
2.下列有关各大气成分的作用，错误的是（ ）
A.臭氧尽管含量少，但却能够吸收紫外线，有“地球生命的保护伞”之称
B.水汽和杂质是成云致雨的必要条件
C.干洁空气中氮气含量最大，这为绿色植物的光合作用提供了原料
D.二氧化碳吸收地面辐射，具有保温作用
C
C
知识点二： 大气圈的分层
【情境探究】材料一 随着海拔的变化，大
气的组成和性质发生了很大的变化。读大气的
垂直分层示意图。
材料二 2012年10月14日，奥地利“坠落人”
鲍姆加特纳在美国西南部乘坐太空舱升空。
约3小时后，他上升至39千米高空。随后，
他从那里跳下，4分钟后才打开降落伞，成为
第一个自由落体速度超过音速的人。他配置
的特制宇航服，外表绝缘，密封的内层中填
充加压氧气；头盔内有液氧系统，护目镜中
装有温度调节器。
气
压
降
低
材料三 2016年8月6日，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功将天通一号01星发射升空，并进入距离地球约36000千米的地球同步轨道。这是我国卫星移动通信系统首发星。
1、地球的大气层分为哪几层？“坠落人”从哪一层坠下？随着海拔升高，大气的气温和气压发生了怎样的变化？就此说明大气垂直分层的划分依据是什么？
从地面至大气层顶端，可分为对流层、平流层和高层大气。
39km高空位于平流层。
随海拔升高，气压降低、气温先降低后升高，再降低再升高。
划分依据：气温的变化
2、结合材料一及第1题的结论，尝试画出大气
的气温变化曲线，并标注大气层名称。
对流层
平流层
高层大气
3、不同纬度的对流层厚度相同吗？随纬度如何变化？对流层气温变化有何特点？对流层的大气运动状况和天气状况怎样？
对流层的厚度随纬度升高而降低。低纬地区受热多,气温高，空气对流旺盛，所以对流层厚度大；高纬地区受热少，
气温较低，对流较弱，所以对流层厚度小。
气温及气流运动特征：
①气温随高度的增加而降低；
②空气对流运动旺盛；
③雨雪等天气现象复杂多变
4、飞机多选择在哪一层飞行？为什么？此大气层的气温变化有何特点？大气运动状况及天气状况怎样？
平流层 平流层上部热，下部冷，大气以平流运动为主，不易形成对流,水汽和杂质含量很少，无云雨
现象,能见度好,适合航空飞行。
气温及气流运动特征：
①气温随高度的增加而升高；
②大气以平流运动为主；
③多晴朗天气
分层 垂直高度 特 点 特 点 成 因 与人类的关系
对
流
层 平均厚度12km，低纬较厚，高纬较薄 ①气温随高度的增加而降低②对流运动旺盛③雨雪云雾等天气复杂多变 ①地面是对流层大气的主要直接热源，离地面越近，受太阳辐射越多②该层下热上冷，有利于空气对流运动③集中了大气质量的3/4和几乎所有的水汽、杂质，对流运动易成云致雨 人类生活在对流层底部，与人类关系最为密切
平
流
层
对流层顶部到50—55千米 ①30千米以上气温随高度增加而迅速上升②以平流运动为主③天气晴朗④水汽和杂质含量很少，但有臭氧层分布
①该层中的臭氧大量吸收紫外线
②该层下部冷上部热，大气稳定
③水汽杂质极少，云雨绝迹，能见度_好 ①使地球上生命免受紫外线的伤害②适合航空飞行
高
层
大
气
平流层顶以上 ①气压很低，空气密度很小②气温先降低后持续上升③有若干电离层
④多流星体会在该层燃烧，成为夜晚看到的流星
①该层大气离地面远，引力小
②电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态 电离层能反射无线电波,对无线电通信有重要作用
【对点训练】
下图2017年10月4日中秋之夜，我国云南省大理、丽江等地出现“火流星”照亮夜空的奇观。据卫星观测，该小行星因摩擦生热引发爆炸的高度只有37千米，很可能有未燃尽的陨石落到地面。读图“大气垂直分层示意图”，1-2题：
1. 小行星爆炸发生在（ ）
A. 对流层 B. 平流层 C. 高层大气 D. 大气层以外
2. 关于该层大气的温度描述正确的是（ ）
A. 直接导致小行星的爆炸
B. 因臭氧吸收红外线而升高
C. 随高度逐渐升高而递增
D. 达到大气温度的极大值
B
C
二、大气的受热过程
【情境探究】 材料一 嫦娥五号月球探测器，是由中国空间技术研究院（中国航天科技集团五院）研制的中国首个实施无人月面取样返回的航天器。其计划在探月工程三期中完成月面取样返回任务，是中国探月工程的收官之战。月球表面昼夜温差很大，白天阳光垂直照射的地方温度高达127℃，夜晚温度可降到-183℃。
材料二 玻璃温室的效果与大气保温效果相似。寒冬季节的晴天，当你走进门窗关闭的封闭阳台时，会感到异常温暖。下图是玻璃暖房的保温示意图。
材料三 在我国北方冬季外界气温较低的地区，采用温室大棚的种植技术生产反季节蔬菜。下图示意山东省寿光市的蔬菜大棚。
1、结合上述材料，在下图中合适的位置标注太阳辐射、吸收（大气对太阳辐射）、反射（大气对太阳辐射）、地面辐射、大气逆辐射，并用简洁 的语言说明大气的受热过程。
到达大气上界的太阳辐射
到达地面的
太阳辐射
吸收
反射
地面辐射
大气逆辐射
大气受热过程：
①太阳短波辐射穿过大气层，部分被反射散射后到达地面
②地面吸收太阳辐射增温，并以长波辐射形式被大气吸收。
③大气增温以后向外辐射，部分射向地面，对地面起到保温作用，称为大气逆辐射。
2、结合材料一和第1题，运用大气受热过程和作用，解释月球昼夜温差大的原因。
月球表面近乎真空，白天，没有
大气对太阳辐射的削弱作用，月
面吸收太阳辐射而增温使温度高；
夜间没有大气的保温作用，月面
降温快，温度低。因此昼夜温差
大。
3、阅读材料二、材料三，分析玻璃温室和温室大棚的大气保温原理。列举生产生活中人们应用大气保温作用的实例。
玻璃能使太阳短波辐射透过进入温室，但能阻止地面长波辐射的散失，因而起到保温效果。
温室大棚一方面能够“通短波、阻长
波”，另一方面夜间植物呼吸作用释放二
氧化碳，增强大气的逆辐射，从而起到保
温作用。
实例：晚秋农民在田间燃烧秸秆防霜冻；
冬季傍晚在温室大棚内洒水保温等。
【对点训练】
《齐民要术》中有这样一段描述：“凡五果，花盛时遭霜，则无子。天雨新晴，北风寒彻，是夜必需。此是放火作煴，少得烟气，则免于霜矣。”(煴：无焰的微火)读“大气受热过程示意图”，据此回答1—2题
1.“天雨新晴，北风寒彻”造成“是夜必霜”，其原因是( )
A.多雨的的夜晚，云层反射地面辐射，气温降幅大
B.晴朗的夜晚，大气透明度高，大气逆辐射较弱
C.北方的冷空气，加速地面蒸发，增强地面辐射
D.雨后的夜晚，空气湿度大，吸收大气辐射较少
2.“放火作煴，少得烟气，则免于霜矣”的原因是( )
A.吸收大气逆辐射，增加地面温度 B.反射大气逆辐射，增加大气温度
C..阻挡冷空气南下，防止冻害发生 D.吸收地面辐射增加大气逆辐射
B
D
三、大气的运动
知识点一：热力环流
材料一：最新修编的《北京城市总体规划（2004～2020）》给北京提出了一个全新的定位“宜居城市”。所谓“宜居城市”，就是要让人们能在这个城市安居乐业，享受健康、便利、高品质的都市生活。1800万是北京的宜居人口。
材料二：北京晨报2010年10月7日报道:今后新建公共建筑在设计和施工时，有望强制要求产权单位在屋顶、墙体实施配套绿化工程，向“空中”要绿地。
材料三： 城市中心区人口密集，产业发达，人们生活、生产向大气排放的废热较多。所以，城市中心区气温一般比周围的郊区高。导致空气在市中心区上升，在郊区下沉;高空气流由中心区流向郊区，近地面气流由郊区流向中心区。于是，中心
区与郊区之间形成
热力环流，这种热
力环流称为“城市
热岛环流”。右图
为城市热岛效应示
意图。
1、 描述图中气温曲线的分布特点和原因。
特点：市中心温度最高；居民区温度比周围高。
原因：市中心及居民区路面硬化面积大，比热容较小升温快；排放的废热较多，因而温度高。
2、结合图示及资料，在图中线段上绘制箭头以表示气流方向。
温度高
3、分析甲、乙两地气压的垂直变化和水平变化，在图中画出甲、乙两地等温面和等压面。
高空：
近地面：
甲 乙
等温面： 等压面：
高 压
低 压
总结：热力环流规律
①大气先有垂直运动后有水平运动；
②近地面气压永远大于高空，且气压形式相反；
③气压高低是同一水平面比较；
④等压面高凸低凹，上下相反；
⑤等温面高凸低凹，上下相同；
⑥近地面热低压，多阴雨天气，
昼夜温差小；
⑦近地面冷高压，多晴朗天气，
昼夜温差大。
4、分析屋顶绿化对缓解城市热岛效应的意义。
一方面植物的蒸腾作用吸收热量从而降低周围气温，
另一方面植物的光合作用吸收二氧化碳，使大气中二氧化
碳减少，吸收的地面辐射减少而使气温降低，从而缓解城
市热岛效应。
5、为了减少工业污染对城市的影响，计划将钢铁厂从甲处搬迁到乙处，从环境保护角度考虑是否合理？请说明理由。
不合理，理由：位于热岛效应环流圈以内，
污染物会随着近地面风带回市区。
建议：环流圈以内种树，增大绿化面积；
工业区布局在环流圈以外，减少对市区大气
的污染。
材料四： 在海边住上一段时间，就会有这样的体验：晴朗的白天，常有风从海上吹来；而到了夜晚，风又从陆地吹向海洋。这种有规律的风被称为海陆风。白天，地表受太阳辐射而增温，由于陆地土壤热容量比海水热容量小得多，陆地升温比海洋快得多，因此陆地气温显著地比附近海洋气温高。陆地空气柱因受热膨胀形成环流，海风吹向陆地。日落以后，陆地降温比海洋快；到了夜间，海上气温高于陆地，就出现与白天相反的热力环流，风从陆地吹向海洋。海陆的温差，白天大于夜晚，所以海风较陆风强。此外大型内陆水体，例如湖、水库和
沼泽也会带来类似的海陆
风环流。
6、阅读材料四，总结海陆风出现的原因，画出白天和夜间的热力环流方向，并说明海陆风对海滨地区气候的影响。
成因：海陆热力性质差异
影响：海滨地区气温的日较差、年较差减小，空气湿度增大，年降水量增加。
材料五：有一天卖臭豆腐的老汉到县衙控告烧炭老翁烧炭的烟气熏得他晚上睡不着觉;烧炭老翁到县衙后同样控告老汉臭豆腐的气味熏得他白天吃不下饭。县太爷不思其解感到很茫然……
7、阅读材料五，分别画出白天和夜间山谷与山坡之间的热力环流，并对文中说法给出合理解释。
白天：山坡升温快，空气沿山坡上升
夜间：山坡降温快，空气沿山坡下沉
材料六： 夜雨寄北 李商隐
君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池。
何当共剪西窗烛，却话巴山夜雨时。
8、结合材料六，思考重庆为何多夜雨 结合所学知识，判断山谷内能否布局有大气污染的企业？
原因：重庆位于四川盆地，夜间山坡冷空气下沉，地
面温暖空气被迫抬升，水汽易凝结，成云致雨。
不可以。夜间谷地空气上部温暖，下部冷，形成逆温
层，大气层结稳定，污染物不易扩散。
【对点训练】
如图为我国某山间河谷某时段等温面和等压面分布剖面示意图。完成1-2题。
1、下列能正确反映图示情况的是(　 )
①该时段为夜间 　②该时段为白天　
③该时段吹谷风 ④该时段吹山风
A．①③ B．①④
C．②③ D．②④
2、该山间河谷此时段多雨。下列四幅图中，能解释此现象的是( )
等温面向高处凸，河谷温度高，气压 较低，可以判断该时段为夜间，吹山风
结合上题可知，两边山坡气流下沉，河谷气流上升过程中，遇冷凝结，容易成云致雨，因此夜雨较多，故选D。
B
D
知识点二：大气的水平运动
材料一： 空气的水平运动称为风。它不仅有数值的大小（风速），还具有方向（风向）。因此风是向量。风向是指风的来向。
材料二：等压线是同一高度上气压相等点的连线，等压线的疏密程度反映了气压梯度的大小，等压线越密，气压梯度越大，风力越大。
材料三：由于地球自转，在地球上作水平运动的物体，其运动方向会发生偏转，导致物体水平运动方向发生偏转的力，称为地转偏向力。地转偏向力不会改变地球表面运动物体的速率（速度的大小），但可以改变运动物体的方向。经科学研究推断这种力使北半球气流向右偏转，南半球向左偏转，在赤道地区不偏。例如，北半球河流多有冲刷右岸的倾向，高纬度地区河流上浮运的木材多向右岸集中等。
材料四：在离地面1.5千米的近地面层大气里，风不仅受到气压梯度力和地转偏向力的制约，而且还受到地面摩擦力的干扰。地面摩擦力的影响可以达到1.5千米的高度，因此1.5千米以下的气层就被称为摩擦层。在摩擦层里，风走在粗糙不平的地表面，受到摩擦力的作用，风速不得不减小下来。由于地表粗糙程度不一，摩擦力的大小不同，风速减小的程度也就不同。一般来说，陆面摩擦力比海面大；而在陆面上的摩擦力，山地又比平原大，森林又比草原大。摩擦力不仅会削弱风速，同时也干扰了风向，破坏气压梯度力与地转偏向力之间的平衡。
材料五：高原地势起伏和缓，风速大；地形延伸方向与盛行风基本一致，风速大。当气流由开阔地区进入狭窄的谷口时，横截面减小，空气流速加快，因而形成大风，这就是“狭管效应”。
1、结合教材和材料一简述风的形成过程。
2、结合材料在下图中画出仅在水平气压梯度力作用下的风向。(单位：hPa)
1000 1002 1004 1006 1008 1010
风向：垂直于等压线
由高压指向低压
地表受热不均，同一水平面产生气压差异，大气由高气压区流向低气压区，
形成风。
3、结合教材和材料二、三，风从开始形成就受到地转偏向力的影响，在下图中画出南、北半球高空的风向及受作用力 。
490 492 494 496 498 500（hPa）
高空风：
风向最终与等压线平行
北半球：背风而立，
气压左低右高
南半球：背风而立，
气压左高右低
水平气压梯度力
地转偏向力
北半球风向
南半球风向
4、结合教材和材料二、三、四，在下图中画出北半球近地面的风向及作用力。
近地面风：
风向最终与等压线
斜交
水平气压梯度力
地转偏向力
北半球风向
摩擦力
1000 1002 1004 1006 1008 1010（hPa）
5、总结风的受力情况及风向特点。
作用力 方向 大小 对风的影响
风速 风向
水平气压梯度力
地转偏向力
摩擦力
垂直于等压线 等压线越密集 风力越大 改变风向
指向低压 风力越大 风速越大
始终垂直于风向 与速度成正比 不改变大小 只改变风向
与风向相反 既改变大小 也改变方向
关系： 任意两力的合力与第三力大小相等，方向相反
6、总结影响风力大小的因素。
影响因素 关系
水平气压梯度力大小 冬季南北温差大，气压梯度力大，西风强
距高压远近 距离亚洲高压(冬季风源地)近，风力大
摩擦力大小 地面平坦开阔，风力大 海面上风力大
植被多少 冬季植被少，风力大
地形起伏大小 高原起伏和缓，风力大；山谷口，狭管效应，风力大；
地形(河谷)延伸方向与盛行风向基本一致，风力大
【对点训练】 读“某地区等压线图(北半球)”，回答问题。
（1）图中甲处的气压值是________ 百帕。
（2）图中甲地的风向是________风；若图中气压数字均减半，变成为高空某处等压线的分布情况，则乙地的高空风向为________风。
（3）乙地的风力较甲地的风力
_______，原因是乙地________。
（4）若丙与丁之间形成热力环流，
则丙与丁两地中气温较低的是___
___，丙与丁两地中气温日较差较
小的是______。
1010-1015
西北
西南
小
等压线稀疏
丁
丙
【课堂总结】
大
气
圈
与
大
气
运
动
大气圈的组成
与分层
大气的受热过程
成分、作用
对流层
削弱作用、保温作用
热力环流 （规律、类型与应用）
风与受力（高空风、近地面风）
平流层
大气的运动
高层大气
当堂检测
由于月球表面昼夜温差非常大，白昼时温度高达127 ℃，黑夜时低至－183 ℃。为适应极端环境，“玉兔号”月球车不得不遵守“日出而作，日落而息”的作息规律。专家这样形容它：肩插“太阳翼”，脚踩“风火轮”，身披“黄金甲”，腹中“秘器多”。据此回答1～2题。
1．材料中提到的“太阳翼”接收到的辐射对应
右图中的(　　)
A．① B．③ C．⑤ D．⑦
解析：第1题，月球表面没有大气层，不会有大气削弱太阳辐射，“太阳翼”接收到的辐射应是未被削弱的太阳辐射，对应图中的⑦。选D
当堂检测
湖陆风是在较大水域和陆地之间形成的以24小时为周期的地方性天气现象。下图为洞庭湖某时刻测得的湖陆风垂直结构示意图。完成3-4题。
3、据图文材料可知，此时(　　)
A．①处为陆风
B．②处盛行上升气流
C．③处风力小于①处
D．④处更易形成降水
解析：第3题，根据风向标可知此时吹湖风。热力环流方向为逆时针，故④处气流上升，易形成降水，D正确。
当堂检测
湖陆风是在较大水域和陆地之间形成的以24小时为周期的地方性天气现象。下图为洞庭湖某时刻测得的湖陆风垂直结构示意图。完成3-4题。
4、关于城市与湖陆风相互影响的叙述，正确的是(　　)
A．城市地面硬化使湖陆风减弱
B．围湖造陆使湖陆风增强
C．湖陆风使城市昼夜温差减小
D．湖陆风使城市湿度下降
解析：第4题，路面硬化增大了白天温差，湖风增强，A错；围湖造陆减小了温差，湖陆风减弱，B错；湖陆风减小了城市昼夜温差，但增大了空气湿度。C正确D错误，故选C。

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