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第2课时　大气的运动
【目标导航】
课标要求 素养目标
运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象。 1.利用等压面图,综合分析热力环流的成因及影响,利用等压线图,分析风向、风力状况。(区域认知、综合思维)
2.能够设计实验,验证大气的热力环流原理。(地理实践力)
3.利用热力环流原理,理解人类活动对大气运动的影响。(人地协调观)
必备知识·预习导学
一、热力环流
1.概念:由于地面 而形成的空气环流,它是大气运动最基本的形式。
2.形成过程
冷热不均
(1)冷热状况:A气温 ,B、C气温 。
高
低
(2)气流运动。
①垂直运动。
低
高
下沉
高
低
膨胀
②水平运动。
E、F两地
B、C两地
[想一想] 热力环流过程中,气温和气压有什么关系
提示:气温高,空气受热膨胀上升,近地面气压降低;气温低,空气受冷收缩下沉,近地面气压升高;在同一水平方向上,空气总是从高气压流向低气压。
二、大气的水平运动
1.风形成的直接原因: 。
2.风的受力状况与风向(以北半球为例)
项目 图示 受力状况 风向
高空 风向 受F1(水平气压梯度力)和F2( )共同影响 与等
压线
水平气压梯度力
地转偏向力
平行
近地 面风向 受F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3( )共同影响 与等
压线
摩擦力
斜交
[想一想] 为什么海面上的风比陆地上的风大
提示:海面上没有遮挡物,空气流动受到的阻力小,风速比较大;陆地上地面粗糙,地形起伏不平,受山脉、树木和建筑物等阻挡,摩擦力大,阻碍了空气的运动,故风速较小。
关键能力·情境导学
学习任务一　热力环流
【情境·探究导学】
小说《三国演义》中的上方谷之战,是在某年的盛夏季节,诸葛亮第六次出祁山时,用计把司马懿率领的魏军引入地处两山之间、地势低洼的上方谷后,蜀军便点燃谷地中事先准备的柴草,借助风势,上方谷烧得火光冲天。眼看司马懿等人将葬身火海,谁料此时大雨却从天而降,将大火浇灭。下图示意火烧之前上方谷的大气运动状况。
(1)说明火烧之前上方谷谷风的形成过程。
提示:白天山坡受热,空气增温快,空气密度变小;山谷上方同高度的空气距地面远,增温较慢,密度仍较大;空气自谷底沿山坡上升形成谷风。
(2)从热力环流角度,说明上方谷之战起火后降下大雨的合理性。
提示:起火后,谷地近地面空气受热迅速膨胀上升;柴草燃烧所产生的大量烟尘提供了充足的凝结核;空气中的水汽在上升过程中因气温降低而凝结,最终形成降水。
【核心·归纳总结】
1.热力环流的形成过程
近地面冷热不均→空气的垂直运动(上升或下沉)→水平气压梯度力→空气的水平运动→形成热力环流。如下图所示:
(1)近地面温压规律:冷高压,热低压。
(2)通常所说的高气压和低气压,是同高度比较的结果。
(3)等压面判读方法:画水平线作辅助线,参照等压面比较同高度气压差异。
·方法技巧·
2.热力环流的几种常见形式
(1)城市风。
(2)海陆风。
形成 白天陆地比海洋升温快,近地面陆地气压低于海洋,风从海洋吹向陆地,形成海风 夜晚陆地比海洋降温快,近地面陆地气压高于海洋,风从陆地吹向海洋,形成陆风
影响 海陆风使滨海地区气温日较差减小,降水增多
(3)山谷风。
形 成 白天山坡比同高度的山谷上空升温快,气温高,气流上升,气压低,暖空气沿山坡上升,形成谷风 夜晚山坡比同高度的山谷上空降温快,气温低,气流下沉,气压高,冷空气沿山坡下沉,形成山风
影 响 夜晚冷空气沿山坡下沉至谷底,暖空气被抬升至高处,形成下冷上热的逆温层,大气层结构稳定,污染物不易扩散
下图为北半球某地热力环流剖面示意图。据此回答1～2题。
【实践·学以致用】
1.若①②③④处气压分别为P1、P2、P3、P4,则(　　)
A.P1>P2 B.P2C.P1>P4 D.P3>P4
【解析】 同一水平高度,等压线上凸的地方为高压区,下凹的地方为低压区,所以P2>P1、P4>P3,A、D错误;垂直方向上,海拔越高,气压越低,所以P2>P3、P1>P4,B错误,C正确。
C
2.近地面MN两地空气运动方向是(　　)
A.由西南向东北 B.由东南向西北
C.由西北向东南 D.由东北向西南
A
【解析】 据上题分析可知,近地面气压P2>P1,MN两地水平气压梯度力由南指向北,受地转偏向力、摩擦力的影响,北半球风向在水平气压梯度力的右侧,即由西南向东北,A正确,B、C、D错误。
一般而言,薪柴燃烧过程中氧气补充越充足,燃烧效率越高,产生浓烟也越少。如有水平方向风的影响,火苗乱窜,火星容易四溅导致用火失控。某年4月,一春游团队在野炊过程中准备做一火灶来生火做饭。为提升燃烧效率,用火可控、安全且产烟量少,该团队运用热力环流知识进行了火灶设计。据此回答3～4题。
3.下列四种火灶设计方案中,你认为最佳方案是(　　)
A B
C D
B
【解析】 B方案中燃烧室产生热量,将热空气带走,室内乃至近地面形成低气压,与示意图右侧进气口之间形成热力环流,新鲜空气不断提供氧气,促进充分燃烧,减少烟量,B正确;A方案新鲜空气没有从燃烧室下部进入,C方案没有新鲜空气进入,D方案没有形成足够明显的热力环流,且容易受风的影响而火苗乱窜,A、C、D错误。
4.下图是重庆某农家厨房火灶示意图,与上题中你认为的最佳方案相比,其突出优点是(　　)
A.方便持续工作 B.建造更加方便
C.薪柴一物多用 D.成本更加低廉
A
【解析】 与上题B方案相比,农家火灶多了灰篾子,便于燃烧后的灰烬漏到灰室,不至于堵塞燃烧室,可以不断的持续工作,A正确;添加灰篾子,增加一定的建造复杂度,成本会升高,未起到薪柴一物多用,B、C、D错误。
学习任务二　大气的水平运动
【情境·探究导学】
风
[唐]李峤
解落三秋叶,能开二月花。
过江千尺浪,入竹万竿斜。
这是一首描写风的小诗,它是从动态上对风的一种诠释和理解。
(1)近地面风的形成受哪些力的影响
提示:近地面风的形成受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力影响。
(2)高空的风和近地面的风在受力上有什么不同 最终风向有何差异
提示:高空的风受水平气压梯度力和地转偏向力两个力的作用,最终风向与等压线平行。近地面的风受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力共同作用,最终风向与等压线斜交。
(3)“过江千尺浪”说明风力较强。为什么江上的风力一般比陆地上的风力强
提示:江面上摩擦力较小。
1.影响风的三种力
【核心·归纳总结】
作用力 方向 大小 对风的影响
风速 风向
水平 气压 梯度力 与等压 线垂直, 并指向 低压 等压线越密集,水平气压梯度力越大 水平气压 梯度力越 大,风速 越大 垂直于等压线,由高压指向低压
地转 偏向力 与风向 垂直 大小随纬度增大而增大,赤道为零 不影响风 速大小 北半球使风右偏,南半球使风左偏,赤道上不偏转
摩擦力 与风向 相反 下垫面越粗糙,起伏越大,摩擦力越大;反之越小 使风速 减小 与其他两力共同作用,使风向与等压线斜交
2.三种不同受力情况对风向的影响
类型 理想状 态的风 高空的风 近地面的风
受力 状况 只受水平 气压梯度 力(F1)影响 受水平气压梯度力(F1)与地转偏向力(F2)共同影响 受水平气压梯度力(F1)、地转偏向力(F2)和摩擦力(F3)共同影响
风向 风向由高 压指向低 压,且与等 压线垂直 风向与等压线平行 风向与等压线斜交
图示
3.等压线图中风向的判断
(1)在等压线图中,按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头
(由高压指向低压,但并非一定指向低压中心),表示水平气压梯度力的方向。
(2)确定南、北半球后,面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°(高空风则偏转90°),画出实线箭头,即为经过该点的近地面(高空)风向。如下图所示(北半球):
下图为立体气压分布示意图,甲、乙、丙、丁四个点在同一等高面上。据此回答1～2题。
【实践·学以致用】
1.若该图表示北半球某地近地面附近气压状况,则图中四点气压由大到小的排列顺序是(　　)
A.甲>乙>丙>丁 B.丙>甲>丁=乙
C.乙=丁>甲>丙 D.丙>甲>丁=乙
C
【解析】 若该图表示北半球某地近地面附近气压状况,等压面向下弯曲,则甲、乙之间为低压,越向外围气压越高,乙、丁位于最外围,且在同一条等压线上,所以四点气压由大到小的排列顺序是乙=丁>甲>丙,C正确,A、B、D错误。
2.若该图表示北半球某地高空气压状况,则丁地受力平衡状态下的风向为
(　　)
A.东南风 B.西风 C.西北风 D.东风
D
【解析】 若该图表示北半球某地高空气压状况,等压面向下弯曲,则甲、乙之间为低压,丁地的气压梯度力垂直于等压线并由北指向南,受向右的地转偏向力影响,受力平衡状态下风向与等压线平行,应为东风,D正确,A、B、C错误。
我国东部某城市位于山区边缘的平原地区,山谷风为当地最主要的局地大气环流。下图示意2024年秋季该城市风向(a)及大气污染颗粒物PM2.5浓度(b)的变化情况。据此回答3～4题。
3.下列分析正确的是(　　)
A.影响该城市的山风为南风
B.山谷风有利于城市大气的净化
C.谷风的开始时间约是12时
D.交通是城市主要的大气污染源
C
【解析】 根据山谷风的形成过程,白天为谷风,晚上为山风,所以山风为北风,A错误;风对污染物有净化作用,同时也能带来污染,B错误;由图可知,谷风开始时间大约是12时,C正确;6—9时是交通高峰,但是PM2.5的污染程度最轻,说明交通污染不是当地的主要污染源,D错误。
4.城市、污染源及山区的位置关系,符合实际情况的是(　　)
A B
C D
D
【解析】 由图中PM2.5的浓度可以看出,刮南风的时段污染物浓度迅速上升,表明污染源应该位于城区的南面,南风是谷风,山体位于城市的北面,D正确,A、B、C错误。
图表判读
【典图示例】
等压面图和等温面图的判读
【技法点拨】
1.等压面图的判读
(1)判读气压高低。
①大气密度随高度增加而降低,不同高度的大气所承担的空气柱高度不同,导致在垂直方向上气压随着高度增加而降低。如图1中PA>PC,PB>PD。
②因地面冷热不均,同一水平面上出现气压差异,进而等压面发生弯曲,同一水平面上,等压面上凸处气压高,下凹处气压低,即图1中 PC>PD,PB>PA。
③同一垂直方向上,近地面和高空的气压类型相反,若近地面为高气压,高空则为低气压。
(2)判断下垫面的性质。
①判断陆地与海洋(湖泊):夏季,等压面下凹处为陆地、上凸处为海洋(湖泊);冬季,等压面下凹处为海洋(湖泊)、上凸处为陆地。
②判断裸地与绿地:裸地同陆地,绿地同海洋。
③判断城区与郊区:等压面下凹处为城区、上凸处为郊区。
(3)判断近地面天气状况和气温日较差。
等压面下凹处,多阴雨天气,气温日较差较小,如图1中A处;等压面上凸处,多晴朗天气,气温日较差较大,如图1中B处。
(4)判断气温高低。
①图1中甲地近地面等压面向下凹,说明A处气压低,由此可知,甲地气流上升,气温较高;乙地近地面等压面向上凸,说明B处气压高,由此可知,乙地气流下沉,气温较低。
②根据等压面的弯曲状况和随海拔每升高1 000米气温降低约6℃可知,A、B、C、D四处气温TA>TB>TC>TD。
2.等温面图的判读
(1)随着海拔升高,等温面的温度数值逐渐降低。
(2)等温面向下凹的地区,气温较同高度其他地区低;等温面向上凸的地区,气温较同高度其他地区高。如图2中甲地为低温中心,乙地为高温中心。
(3)夏季:陆地上等温面向上凸,海洋上等温面向下凹;城市市区等温面一般向上凸。
【对点练习】
下图为某地近地面垂直方向气温、气压分布示意图(图中虚线为等温面、实线为等压面)。据此回答(1)～(2)题。
(1)若该地位于我国西北沙漠地区,则其成因和空气垂直运动正确的是(　　)
A.动力　辐合上升 B.热力　辐合上升
C.动力　下沉辅散 D.热力　下沉辐散
B
【解析题路】 第(1)题,读图可知,该地等温面向上凸出,说明该地气温较周边地区高,气流在垂直方向上上升,在近地面等压面向下凹,说明该处气压较周边地区低,是受低压系统控制,气流辐合上升所致,是热力原因造成的,故选B。
(2)易形成这种大物理状况的是(　　)
A.夏季白天的内陆湖面
B.冬季晴朗夜晚的谷底
C.夏季晴朗白天的郊区
D.冬季暖流流经的海面
D
【解析题路】 第(2)题,夏天内陆地区的湖泊气温较周边地区低,气流下沉,形成高气压,A错误;冬季山坡降温快,寒冷气流沿山坡下沉至谷底,谷底气温低,不符合图中等温线特征,B错误;郊区与城市之间,由于城市热岛效应,郊区为高气压,气流下沉,C错误;冬季暖流流经地区,气流上升,D正确。
课堂小结·地理视野
课堂小结 地理视野
冷巷效应
冷巷是我国传统庭院建设的精髓,其特点是“高墙窄巷”,仅容1～3人并排通行。在福建闽南传统建筑中,“冷巷”有两种,一种是室内连接各房间的通道,此巷道长期不受太阳辐射,廊道与天井相连,空气流通顺畅,生活余热少,称为“室内冷巷”。另一种是外墙与周围墙之间或相邻两屋之间狭窄的露天通道,此巷高而窄,受太阳照射的面积小,受晒时间短、通风顺畅,温度较低,称为“露天冷巷”。与冷巷接通的各房间,较冷空气进入,较热空气被带出,从而达到通风效果,称为冷巷效应。
感谢观看第一节　大气圈与大气运动
第1课时　大气圈的组成与结构、大气的受热过程
基础达标
　　福建省邵武国家高空气象观测站(27°N,117°E)利用探空气球对气温、气压、风向、湿度等气象资料进行观测,担任台风、强对流等天气的观测和预报。下图为2024年7月6日晚间某时段邵武观测站气温、气压等探空廓线示意图。据此回答1～3题。
1.图示观测过程中,随海拔的增加,气温、气压变化趋势为(　　)
A.气温先降低后升高 B.气温持续降低
C.气压先升高后下降 D.气压不断升高
【答案】 A
【解析】 根据图示信息可知,随着海拔的增加,气温先降低后升高,A正确,B错误;气压随着海拔的增加不断降低,C、D错误。
2.气温升高阶段,气球位于(　　)
A.大气层外 B.高层大气
C.平流层 D.对流层
【答案】 C
【解析】 根据图示信息可知,气温升高阶段为海拔17 592 米以上,该地位于27°N,对流层高度在低纬度地区为17～18千米,该海拔位于平流层,C正确,A、B、D错误。
3.导致气球爆炸的最主要因素是(　　)
A.气温 B.气压 C.风力 D.湿度
【答案】 B
【解析】 根据图示信息可知,该气球爆炸的高度气压较低,接近真空环境,气球内外气压差较大,导致气球爆炸,B正确;气温、风力、湿度都不是导致气球爆炸的主要因素,A、C、D错误。
　　下图示意某地垂直方向上年均气温的变化情况。据此回答4～6题。
4.乙层气温随高度升高的变化及原因是(　　)
A.先升高,后降低　大气密度先减后增
B.先降低,后升高　大气对流强烈
C.持续升高　臭氧吸收太阳辐射
D.持续降低　距地面越来越远
【答案】 C
【解析】 读图可知,甲是对流层,乙是平流层,丙是高层大气。平流层气温随高度升高而升高,它的热量来源于平流层大气中臭氧吸收太阳辐射中的紫外线,C正确。
5.丙层大气出现的地理事物或现象是(　　)
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
【答案】 B
【解析】 丙层是高层大气,空气密度很小,气压很低,高空有电离层,有利于无线电通信。平流层大气以平流运动为主,天气晴朗,有利于飞机高空飞行,①错误;对流层空气对流运动显著,天气现象复杂多变,积雨云出现在对流层,②错误;人造卫星可能在高层大气中运行,③正确;高能带电粒子冲入两极的高层大气中可能产生极光,④正确。故选B。
6.该地的纬度最有可能是(　　)
A.15° B.30° C.45° D.60°
【答案】 A
【解析】 对流层的厚度在高、中、低纬度地区不同,低纬度地区的对流层厚度为17～
18千米,中纬度地区的对流层厚度为10～12千米,高纬度地区的对流层厚度为8～9千米。读图可知,该地区的对流层厚度是17千米,因此该地区应位于低纬度地区,A正确。
　　下图示意华北某区域裸地和秸秆覆盖情况下土壤的冻结过程状况。据此回答7～
8题。
7.与裸地相比,秸秆覆盖地土壤冻结厚度较薄的主要原因是秸秆(　　)
A.增强了大气逆辐射
B.使云层释放的大气逆辐射增加
C.使土壤吸收的太阳辐射增加
D.使土壤与大气的热量交换减弱
【答案】 D
【解析】 秸秆紧贴地面,两者之间没有足够的大气层,不会增强大气逆辐射,A错误;秸秆贴于地面,并未燃烧形成烟雾增加云量,无法使云层释放的大气逆辐射增加,B错误;秸秆是地面的覆盖层,阻挡部分太阳辐射,应使土壤吸收的太阳辐射减少,C错误;与裸地相比,有秸秆覆盖的地面,与大气的热量交换因秸秆阻隔而减少,热散失较慢,土壤冻结厚度较薄,D
正确。
8.与裸地相比,秸秆覆盖地土壤融化时间较迟主要是因为土壤(　　)
A.冻结时间较迟 B.获得光照较少
C.水分蒸发较弱 D.水分含量大
【答案】 B
【解析】 秸秆覆盖地土壤融化时间较迟,说明这部分土壤升温速度慢,究其根源是秸秆覆盖地获得光照较少,升温速度慢,土壤融化时间较迟,B正确;冻结时间较迟、水分蒸发较弱、水分含量大等与融化时间较迟没有必然联系,A、C、D错误。
能力提升
　　每年冬天,专家都要为西湖龙井茶树防冻支招。以下是两种常见的防冻措施:覆盖防寒(寒潮来临前,用网纱等覆盖茶树蓬面,以保护茶树,如图1);熏烟驱霜(晚霜来临前,气温降至2 ℃左右时点火生烟,以减轻晚霜冻害,如图2)。读图,回答9～10题。
图1　　　　　　　 　图2
9.图1中的网纱在冬季主要能够(　　)
A.防太阳暴晒
B.阻隔霜冻直接接触叶面
C.防病虫害
D.防洪、防涝
【答案】 B
【解析】 覆盖网纱可阻隔寒潮、霜冻直接接触茶树叶面,防寒防冻,故选B。
10.图2中的熏烟能够减轻霜冻,是因为烟雾能够(　　)
A.使二氧化碳浓度增加,大气逆辐射增强
B.使水汽含量增加,太阳辐射增强
C.使地面温度升高,地面辐射增强
D.使大气温度升高,大气逆辐射增强
【答案】 A
【解析】 熏烟能使大气中的二氧化碳浓度增加,增强大气逆辐射,从而起到保温作用。故选A。
　　下图示意我国西北某荒漠地区在8月份阴天条件下的太阳辐射量日变化观测统计结果。据此回答11～12题。
11.图中表示太阳辐射日变化的曲线是(　　)
A.① B.② C.③ D.④
【答案】 A
【解析】 夜间无太阳辐射,数值为0,由此判断①表示太阳辐射日变化曲线,A正确。
12.若在该地8月份天气晴好条件下进行观测,则(　　)
A.①曲线最大值出现的时刻将提前
B.①曲线将变得更为平滑
C.各曲线在图中的位置将整体上移
D.②曲线日变化幅度减小
【答案】 B
【解析】 晴好天气下测量太阳辐射,太阳辐射受天气状况影响较小,曲线变得更为平滑,B正确;在不同天气条件下,太阳辐射的最大值出现时间不变,A错误;夜晚太阳辐射值为0,太阳辐射曲线不可能整体上移,C错误;根据题干分析,若太阳辐射强度增大,②曲线数值应增加,日变化幅度应增大,D错误。
13.阅读图文材料,回答下列问题。
材料一　绿绒嵩生长于我国横断山区海拔3 000～4 000米以上的流石滩和冰川前缘,花色多样,花朵看起来十分的柔弱,但是它的生命力却十分的顽强,可以适应严寒的气候环境。
材料二　图1为游客拍摄到的绿绒嵩景观图,图2示意滇西北横断高山区6月份绿绒蒿花瓣因特定开合状态所呈现的环境与花内的温度变化走势。
　
图1　　　　　图2　　　　　　　　
(1)滇西北横断高山区的海拔比同纬度浙江北部地区　　　(填“高”或“低”),6月份日最低温比同纬度浙江北部地区　　　(填“高”或“低”),根据其海拔特点,运用大气受热过程的原理,分析滇西北日最低温特点的成因。
(2)根据图2温度变化走势,推断绿绒蒿花瓣开合状态是　　　(填“开”或“合”)。
(3)相较于环境昼夜温差大小,绿绒嵩花瓣内昼夜温差有何特点 结合第(2)题花瓣开合结论,阐述该特点的形成过程。
【答案】 (1)高　低　海拔高,大气稀薄,大气对地面辐射吸收作用弱;大气逆辐射弱。
(2)合
(3)特点:花瓣内昼夜温差小于环境昼夜温差。白天,花瓣闭合可以减少到达花瓣内的太阳辐射,使花瓣内升温速度慢于环境升温速度;夜晚,花瓣闭合可以减少花瓣内热量散失,使花瓣内降温速度慢于环境降温速度。
【解析】 第(1)题,同纬度浙江北部地区靠近长江三角洲,地形以平原为主,滇西北横断高山区的海拔较高。海拔高,气温低,横断高山区的日最低温比同纬度浙江北部平原地区低。近地面大气的直接热量来源是地面辐射,横断高山区海拔高,大气稀薄,大气对地面辐射的吸收作用较弱,大气逆辐射弱,保温作用弱,气温低。第(2)题,绿绒蒿花瓣打开时,内外热量交换充分,温差小,花瓣闭合时,内外热量交换少,温差大,图中环境温度与花内温度温差较大,花瓣呈闭合状态。第(3)题,由图可知,环境温度最高值高于花瓣内最高值,环境温度最低值与花瓣内温度最低值相近,故花瓣内昼夜温差小于环境昼夜温差。白天时,花瓣闭合,进入花瓣内的太阳辐射减少,使花瓣内的温度升高速度慢于环境温度;夜晚,花瓣闭合可以减少花瓣内热量的散失,降温速度相对较慢,使得花瓣内温差较小。第2课时　大气的运动
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课标要求 素养目标
　　运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象。 1.利用等压面图,综合分析热力环流的成因及影响,利用等压线图,分析风向、风力状况。(区域认知、综合思维) 2.能够设计实验,验证大气的热力环流原理。(地理实践力) 3.利用热力环流原理,理解人类活动对大气运动的影响。(人地协调观)
一、热力环流
1.概念:由于地面 而形成的空气环流,它是大气运动最基本的形式。
2.形成过程
(1)冷热状况:A气温 ,B、C气温 。
(2)气流运动。
①垂直运动。
②水平运动。
[想一想] 热力环流过程中,气温和气压有什么关系
二、大气的水平运动
1.风形成的直接原因: 。
2.风的受力状况与风向(以北半球为例)
项目 图示 受力状况 风向
高空 风向 受F1(水平气压梯度力)和F2( )共同影响 与等 压线
近地 面风 向 受F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3( )共同影响 与等 压线
[想一想] 为什么海面上的风比陆地上的风大
学习任务一　热力环流
【情境·探究导学】
　　小说《三国演义》中的上方谷之战,是在某年的盛夏季节,诸葛亮第六次出祁山时,用计把司马懿率领的魏军引入地处两山之间、地势低洼的上方谷后,蜀军便点燃谷地中事先准备的柴草,借助风势,上方谷烧得火光冲天。眼看司马懿等人将葬身火海,谁料此时大雨却从天而降,将大火浇灭。下图示意火烧之前上方谷的大气运动状况。
(1)说明火烧之前上方谷谷风的形成过程。
(2)从热力环流角度,说明上方谷之战起火后降下大雨的合理性。
【核心·归纳总结】
1.热力环流的形成过程
近地面冷热不均→空气的垂直运动(上升或下沉)→水平气压梯度力→空气的水平运动→形成热力环流。如下图所示:
(1)近地面温压规律:冷高压,热低压。
(2)通常所说的高气压和低气压,是同高度比较的结果。
(3)等压面判读方法:画水平线作辅助线,参照等压面比较同高度气压差异。
2.热力环流的几种常见形式
(1)城市风。
(2)海陆风。
形成 白天陆地比海洋升温快,近地面陆地气压低于海洋,风从海洋吹向陆地,形成海风 夜晚陆地比海洋降温快,近地面陆地气压高于海洋,风从陆地吹向海洋,形成陆风
影响 海陆风使滨海地区气温日较差减小,降水增多
(3)山谷风。
形 成 白天山坡比同高度的山谷上空升温快,气温高,气流上升,气压低,暖空气沿山坡上升,形成谷风 夜晚山坡比同高度的山谷上空降温快,气温低,气流下沉,气压高,冷空气沿山坡下沉,形成山风
影 响 夜晚冷空气沿山坡下沉至谷底,暖空气被抬升至高处,形成下冷上热的逆温层,大气层结构稳定,污染物不易扩散
【实践·学以致用】
　　下图为北半球某地热力环流剖面示意图。据此回答1～2题。
1.若①②③④处气压分别为P1、P2、P3、P4,则(　　)
A.P1>P2 B.P2C.P1>P4 D.P3>P4
2.近地面MN两地空气运动方向是(　　)
A.由西南向东北 B.由东南向西北
C.由西北向东南 D.由东北向西南
　　一般而言,薪柴燃烧过程中氧气补充越充足,燃烧效率越高,产生浓烟也越少。如有水平方向风的影响,火苗乱窜,火星容易四溅导致用火失控。某年4月,一春游团队在野炊过程中准备做一火灶来生火做饭。为提升燃烧效率,用火可控、安全且产烟量少,该团队运用热力环流知识进行了火灶设计。据此回答3～4题。
3.下列四种火灶设计方案中,你认为最佳方案是(　　)
A B
C D
4.下图是重庆某农家厨房火灶示意图,与上题中你认为的最佳方案相比,其突出优点是(　　)
A.方便持续工作 B.建造更加方便
C.薪柴一物多用 D.成本更加低廉
学习任务二　大气的水平运动
【情境·探究导学】
风
[唐]李峤
解落三秋叶,能开二月花。
过江千尺浪,入竹万竿斜。
这是一首描写风的小诗,它是从动态上对风的一种诠释和理解。
(1)近地面风的形成受哪些力的影响
(2)高空的风和近地面的风在受力上有什么不同 最终风向有何差异
斜交。
(3)“过江千尺浪”说明风力较强。为什么江上的风力一般比陆地上的风力强
【核心·归纳总结】
1.影响风的三种力
作用 力 方向 大小 对风的影响
风速 风向
水平 气压 梯度力 与等压 线垂直, 并指向 低压 等压线越密集,水平气压梯度力越大 水平气压 梯度力越 大,风速 越大 垂直于等压线,由高压指向低压
地转 偏向力 与风向 垂直 大小随纬度增大而增大,赤道为零 不影响风 速大小 北半球使风右偏,南半球使风左偏,赤道上不偏转
摩擦力 与风向 相反 下垫面越粗糙,起伏越大,摩擦力越大;反之越小 使风速 减小 与其他两力共同作用,使风向与等压线斜交
2.三种不同受力情况对风向的影响
类型 理想状 态的风 高空的风 近地面的风
受力 状况 只受水平 气压梯度 力(F1)影响 受水平气压梯度力(F1)与地转偏向力(F2)共同影响 受水平气压梯度力(F1)、地转偏向力(F2)和摩擦力(F3)共同影响
风向 风向由高 压指向低 压,且与等 压线垂直 风向与等压线平行 风向与等压线斜交
图示
3.等压线图中风向的判断
(1)在等压线图中,按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压,但并非一定指向低压中心),表示水平气压梯度力的方向。
(2)确定南、北半球后,面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°(高空风则偏转90°),画出实线箭头,即为经过该点的近地面(高空)风向。如下图所示(北半球):
【实践·学以致用】
　　下图为立体气压分布示意图,甲、乙、丙、丁四个点在同一等高面上。据此回答1～
2题。
1.若该图表示北半球某地近地面附近气压状况,则图中四点气压由大到小的排列顺序是(　　)
A.甲>乙>丙>丁 B.丙>甲>丁=乙
C.乙=丁>甲>丙 D.丙>甲>丁=乙
2.若该图表示北半球某地高空气压状况,则丁地受力平衡状态下的风向为(　　)
A.东南风 B.西风 C.西北风 D.东风
　　我国东部某城市位于山区边缘的平原地区,山谷风为当地最主要的局地大气环流。下图示意2024年秋季该城市风向(a)及大气污染颗粒物PM2.5浓度(b)的变化情况。据此回答3～4题。
3.下列分析正确的是(　　)
A.影响该城市的山风为南风
B.山谷风有利于城市大气的净化
C.谷风的开始时间约是12时
D.交通是城市主要的大气污染源
4.城市、污染源及山区的位置关系,符合实际情况的是(　　)
A B
C D
等压面图和等温面图的判读
【典图示例】
【技法点拨】
1.等压面图的判读
(1)判读气压高低。
①大气密度随高度增加而降低,不同高度的大气所承担的空气柱高度不同,导致在垂直方向上气压随着高度增加而降低。如图1中PA>PC,PB>PD。
②因地面冷热不均,同一水平面上出现气压差异,进而等压面发生弯曲,同一水平面上,等压面上凸处气压高,下凹处气压低,即图1中 PC>PD,PB>PA。
③同一垂直方向上,近地面和高空的气压类型相反,若近地面为高气压,高空则为低气压。
(2)判断下垫面的性质。
①判断陆地与海洋(湖泊):夏季,等压面下凹处为陆地、上凸处为海洋(湖泊);冬季,等压面下凹处为海洋(湖泊)、上凸处为陆地。
②判断裸地与绿地:裸地同陆地,绿地同海洋。
③判断城区与郊区:等压面下凹处为城区、上凸处为郊区。
(3)判断近地面天气状况和气温日较差。
等压面下凹处,多阴雨天气,气温日较差较小,如图1中A处;等压面上凸处,多晴朗天气,气温日较差较大,如图1中B处。
(4)判断气温高低。
①图1中甲地近地面等压面向下凹,说明A处气压低,由此可知,甲地气流上升,气温较高;乙地近地面等压面向上凸,说明B处气压高,由此可知,乙地气流下沉,气温较低。
②根据等压面的弯曲状况和随海拔每升高1 000米气温降低约6℃可知,A、B、C、D四处气温TA>TB>TC>TD。
2.等温面图的判读
(1)随着海拔升高,等温面的温度数值逐渐降低。
(2)等温面向下凹的地区,气温较同高度其他地区低;等温面向上凸的地区,气温较同高度其他地区高。如图2中甲地为低温中心,乙地为高温中心。
(3)夏季:陆地上等温面向上凸,海洋上等温面向下凹;城市市区等温面一般向上凸。
【对点练习】
　　下图为某地近地面垂直方向气温、气压分布示意图(图中虚线为等温面、实线为等压面)。据此回答(1)～(2)题。
(1)若该地位于我国西北沙漠地区,则其成因和空气垂直运动正确的是(　　)
A.动力　辐合上升 B.热力　辐合上升
C.动力　下沉辅散 D.热力　下沉辐散
(2)易形成这种大物理状况的是(　　)
A.夏季白天的内陆湖面
B.冬季晴朗夜晚的谷底
C.夏季晴朗白天的郊区
D.冬季暖流流经的海面
课堂小结 地理视野
冷巷效应 冷巷是我国传统庭院建设的精髓,其特点是“高墙窄巷”,仅容1～3人并排通行。在福建闽南传统建筑中,“冷巷”有两种,一种是室内连接各房间的通道,此巷道长期不受太阳辐射,廊道与天井相连,空气流通顺畅,生活余热少,称为“室内冷巷”。另一种是外墙与周围墙之间或相邻两屋之间狭窄的露天通道,此巷高而窄,受太阳照射的面积小,受晒时间短、通风顺畅,温度较低,称为“露天冷巷”。与冷巷接通的各房间,较冷空气进入,较热空气被带出,从而达到通风效果,称为冷巷效应。第一节　大气圈与大气运动
第1课时　大气圈的组成与结构、大气的受热过程
【目标导航】
课标要求 素养目标
1.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。 2.运用示意图等资料,说明大气受热过程原理,并解释相关现象。 1.运用示意图,分析大气垂直分层的特点及与人类的关系。(区域认知) 2.运用示意图,说明大气的受热过程、大气保温作用的基本原理,并以此解释全球气候变暖、玻璃温室等现象。(综合思维、地理实践力) 3.充分利用各种大气成分与大气分层特点,发挥其对人类生产与生活的积极影响。(人地协调观)
一、大气圈的组成与结构
1.大气圈的组成
(1)干洁空气各成分及作用。
成分 作用
氮气 地球生物体内 的重要组成部分
氧气 人类和动物维持生命活动必需的物质
二氧化碳 绿色植物进行 的原料,也是调节地表温度的重要气体
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
(2)水汽与固体杂质。
①水汽: 的必要条件。
②固体杂质:可以反射太阳辐射,降低地面温度;可作为 ,促进云雨的形成。
[想一想] 大气的组成成分是固定不变的吗
2.大气圈的分层
(1)分层依据:大气在垂直方向上的 、密度及运动状况的差异。
(2)垂直分层。
①写出图中字母表示的大气层名称。
A 层、B 层、C 大气、D 层。
②易成云致雨的是 层;适合飞机飞行的是 层(都填字母)。
[想一想] 一位游客坐飞机飞行在万米高空,窗外是湛蓝的天空,下方是翻腾的云海。解释其原因。
二、大气的受热过程
1.能量来源
(1)地球表层最主要的能量来源:A 。
(2)低层大气主要的热量来源:B 。
2.大气对太阳辐射的吸收作用
3.大气对地面的保温作用
(1)A 透过大气射到地面使地面增温,并以B 的形式射向大气使大气增温。
(2)C 把热量还给地面,对地面起到了保温作用。
[想一想] 深秋至第二年早春季节,霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚
学习任务一　大气圈的垂直分层
【情境·探究导学】
　　2018年5月14日7:07四川航空某航班以800千米/时的速度飞行至青藏高原东南边缘9 800米高空时,驾驶舱挡风玻璃突然爆裂,飞机剧烈抖动。机长临危不乱,用冻得发紫的双手迅速手动操作迫降,34分钟后飞机安全降落成都机场,119名乘客无一伤亡,创造了民航史上的一次史诗级壮举。
(1)驾驶舱挡风玻璃爆裂时,简述驾驶舱外的气温和气压特点,并分析形成该气温特点的
原因。
(2)写出飞机发生事故时所在的大气层,并描述其所在大气层的气流运动特征及运动原因。
【核心·归纳总结】
大气的垂直分层
分层 高度范围 主要特点 特点成因
对 流 层 低纬:17～18千米 中纬:10～12千米 高纬:8～9千米 气温随高度的增加而降低(每升高100米,气温大约降低0.6 ℃);空气对流运动显著;天气现象复杂多变 地面的长波辐射是对流层大气主要的热量来源;该层上部冷,下部热;几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层,对流运动易成云致雨
平 流 层 从对流层 顶部至50～ 55千米 气温随高度升高而升高;大气以水平运动为主;天气晴朗 该层中的臭氧吸收太阳紫外线而增温;该层大气上暖下冷,大气稳定;水汽、杂质极少,气流平稳
高层 大气 从平流层顶部至3 000千米的高空 空气密度很小,能反射无线电短波 距地面远,受到的引力小;有若干电离层
【实践·学以致用】
　　中国空间站天宫号的轨道高度为400～450千米,空间站每90分钟左右即可绕地球运行一圈。2024年4月30日,载有三名航天员的神舟十七号载人飞船成功降落在东风着陆场。下图示意神舟十七号返回的主要阶段。据此回答1～3题。
1.神舟十七号返回时依次经过的大气层是(　　)
A.高层大气、平流层、对流层
B.对流层、平流层、高层大气
C.高层大气、对流层、平流层
D.平流层、对流层、高层大气
2.下列关于神舟十七号从③点位到④点位时大气密度、大气压强、气温变化的说法,正确的是(　　)
A.大气密度减小
B.大气压强减小
C.气温先升高后降低再升高
D.大气温度先降低后升高
3.神舟十七号返回时,其与基站的通信设备可能发生异常现象,该层可能是(　　)
A.平流层 B.臭氧层
C.对流层 D.高层大气
　　霜冻是指生长季节内因土壤表面和植株体温度降到0℃以下而引起植物受害的一种农业气象灾害。为了降低霜冻的危害,一些果园采用下图所示的防霜机,此装置的防霜原理主要是利用“逆温现象”,采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,从而减轻霜冻的危害。据此回答4～5题。
4.防霜机工作的最佳时段为(　　)
A.2:00—6:00 B.8:00—12:00
C.13:00—17:00 D.19:00—23:00
5.防霜机工作时(　　)
A.近地面大气对流运动显著
B.一般多为阴雨天气
C.架设高度越高越好
D.使逆温层厚度变薄
学习任务二　大气的受热过程
【情境·探究导学】
《齐民要术》与霜
　　《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,是夜必霜。此时放火作煴,少得烟气,则免于霜矣。”[煴(yūn):无焰的微火]
(1)材料中的做法主要适合我国哪些地区 该现象主要发生在哪个季节
(2)解释“天雨新晴,北风寒彻”造成“是夜必霜”的原因。
(3)为何“放火作煴,少得烟气”就能“免于霜矣”
【核心·归纳总结】
1.大气的受热过程
图示 名称 具体过程 热量来源
过程Ⅰ 太阳暖 大地 太阳辐射到达地面,地面吸收后增温 太阳辐射
过程Ⅱ 大地暖 大气 地面增温后形成地面辐射,大气吸收后增温 地面辐射
过程Ⅲ 大气还 大地 大气增温后形成大气辐射,其中向下的部分称为大气逆辐射,它将大部分热量还给地面 大气辐射
2.大气的热力作用
(1)大气对太阳辐射的削弱作用。
形式 举例
吸收 作用 ①平流层中臭氧吸收紫外线 ②对流层中水汽和二氧化碳吸收红外线
反射 作用 云层和较大颗粒尘埃,无选择性反射
散射 作用 空气分子或微小尘埃→使天空呈蔚蓝色或白色(可对比月球)
(2)大气对地面的保温作用。
大气逆辐射是射向地面的大气辐射,对地面热量进行补偿,起到了保温作用。
3.大气受热过程的应用
(1)大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡。
①高海拔地区:如青藏高原地区。
②内陆地区:如我国西北地区。
③湿润内陆盆地:如四川盆地。
(2)大气保温作用原理应用→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。
a.我国北方地区利用温室大棚种植反季节蔬菜。
b.深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
c.华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
d.干旱、半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石,可以增大昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
【实践·学以致用】
　　广西某市郊区的现代蔬菜生产基地通过大棚开展生产,种植的蔬菜产量高、品质优,深受市场欢迎。温室大棚的放风有一定科学依据,正确的放风时间和方式能大大提高蔬菜、瓜类的产量和质量,但若操作不当会影响作物生长。下图示意大棚结构,a、b示意气流方向。据此回答1～2题。
1.温室大棚放风的主要目的是(　　)
A.采光、接受降雨 B.降温、排湿
C.降温、接受降雨 D.采光、排湿
2.温室大棚放风时,a、b的气流方向为(　　)
A B C D
　　太阳辐射经过地球大气层时,会被大气吸收、反射和散射,这就是大气对太阳辐射的削弱作用(下图)。据此回答3～5题。
3.大气对太阳辐射的削弱作用包括图中(　　)
①被气体吸收　②地面吸收　③地面反射　④被云层反射
A.①② B.②③ C.②④ D.①④
4.地面的主要热量来源是(　　)
A.被气体吸收的太阳辐射
B.地面吸收的太阳辐射
C.被云层反射的太阳辐射
D.地面反射的太阳辐射
5.与晴天相比,阴雨天气气温较低,主要是因为太阳辐射被(　　)
A.气体吸收 B.大气散射
C.云层吸收 D.云层反射
【地理活动】
　　某地理小组为模拟大气受热过程及其原理,设计了如下实验。
　　甲、乙两容器内放有质地均匀的等量干燥沙土,丙容器内无沙土。容器内均放置电子温度计,实时测量容器内气温变化。下表是实验数据记录表。下图示意大气受热过程。
实验步骤:
Ⅰ.短暂静置后,在实验数据记录表中记录各容器初始的气温。
Ⅱ.将三个玻璃容器同时置于阳光下照射10分钟,观察各容器气温变化情况,每隔2分钟记录一次各容器内的气温。
Ⅲ.10分钟后,将三个容器移至阴凉处。撕掉乙容器的薄膜,甲、丙两容器仍覆盖薄膜。观察各容器10分钟之内的气温变化情况,每隔2分钟记录一次各容器内的温度。
　温度　 /℃ 容　　 器　 照射前 照射中 照射后*
0分钟 2分钟 4分钟 6分钟 8分钟 10分钟 12分钟 14分钟 16分钟 18分钟 20分钟
甲 22.1 22.5 23.1 24.7 26.2 27.9 27.8 27.1 26.1 25.4 24.9
乙 22.1 22.4 23.2 24.8 26.3 27.8 27.5 26.2 25.1 24.2 23.5
丙 22.1 22.4 23.0 23.8 24.7 25.5 25.2 24.8 24.4 24.1 23.7
　注:*代表撕掉乙容器薄膜,甲、丙两容器仍覆盖薄膜。
[思考]
(1)实验步骤Ⅱ模拟的大气受热过程对应图中的 和 (填图中数字序号)。
(2)指出甲、丙两容器在照射中气温变化及其差异,并解释原因。
(3)有同学指出实验步骤Ⅲ的设计与大气受热过程的原理不符,请为其说明理由。
(2)甲、丙容器在照射中气温均升高,但升温的速度有所差异,甲容器升温的速度较丙容器更快。原因:甲容器内有土层,而丙容器没有。土层模拟了地面,地面吸收太阳辐射后升温,产生了地面辐射,进而使容器内气温升高。
(3)甲、乙、丙容器在移至阴凉处后,温度均下降,而乙容器的气温下降速率最快。原因:乙容器的薄膜被撕掉,但薄膜并不能模拟大气逆辐射的保温作用,薄膜只是减缓了容器内热量的散失,这与大气逆辐射的保温作用原理不符。
课堂小结 地理视野
逆温现象 一般情况下,大气温度随着高度增加而下降,可是在某些天气条件下,地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象,气象学上称之为“逆温”,发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。逆温现象一定程度上可以抑制沙尘暴的发生,对飞机的飞行也十分有利,也可应用于谷物种植,提高谷物产量及质量,但也会带来显著的大气污染。逆温一般按照成因可分为辐射逆温、平流逆温、锋面逆温、地形逆温等。第一节　大气圈与大气运动
第1课时　大气圈的组成与结构、大气的受热过程
基础达标
　　福建省邵武国家高空气象观测站(27°N,117°E)利用探空气球对气温、气压、风向、湿度等气象资料进行观测,担任台风、强对流等天气的观测和预报。下图为2024年7月6日晚间某时段邵武观测站气温、气压等探空廓线示意图。据此回答1～3题。
1.图示观测过程中,随海拔的增加,气温、气压变化趋势为(　　)
A.气温先降低后升高 B.气温持续降低
C.气压先升高后下降 D.气压不断升高
2.气温升高阶段,气球位于(　　)
A.大气层外 B.高层大气
C.平流层 D.对流层
3.导致气球爆炸的最主要因素是(　　)
A.气温 B.气压 C.风力 D.湿度
　　下图示意某地垂直方向上年均气温的变化情况。据此回答4～6题。
4.乙层气温随高度升高的变化及原因是(　　)
A.先升高,后降低　大气密度先减后增
B.先降低,后升高　大气对流强烈
C.持续升高　臭氧吸收太阳辐射
D.持续降低　距地面越来越远
5.丙层大气出现的地理事物或现象是(　　)
A.①② B.③④ C.①③ D.②④
6.该地的纬度最有可能是(　　)
A.15° B.30° C.45° D.60°
18千米,中纬度地区的对流层厚度为10～12千米,高纬度地区的对流层厚度为8～9千米。读图可知,该地区的对流层厚度是17千米,因此该地区应位于低纬度地区,A正确。
　　下图示意华北某区域裸地和秸秆覆盖情况下土壤的冻结过程状况。据此回答7～
8题。
7.与裸地相比,秸秆覆盖地土壤冻结厚度较薄的主要原因是秸秆(　　)
A.增强了大气逆辐射
B.使云层释放的大气逆辐射增加
C.使土壤吸收的太阳辐射增加
D.使土壤与大气的热量交换减弱
正确。
8.与裸地相比,秸秆覆盖地土壤融化时间较迟主要是因为土壤(　　)
A.冻结时间较迟 B.获得光照较少
C.水分蒸发较弱 D.水分含量大
能力提升
　　每年冬天,专家都要为西湖龙井茶树防冻支招。以下是两种常见的防冻措施:覆盖防寒(寒潮来临前,用网纱等覆盖茶树蓬面,以保护茶树,如图1);熏烟驱霜(晚霜来临前,气温降至2 ℃左右时点火生烟,以减轻晚霜冻害,如图2)。读图,回答9～10题。
图1　　　　　　　 　图2
9.图1中的网纱在冬季主要能够(　　)
A.防太阳暴晒
B.阻隔霜冻直接接触叶面
C.防病虫害
D.防洪、防涝
10.图2中的熏烟能够减轻霜冻,是因为烟雾能够(　　)
A.使二氧化碳浓度增加,大气逆辐射增强
B.使水汽含量增加,太阳辐射增强
C.使地面温度升高,地面辐射增强
D.使大气温度升高,大气逆辐射增强
　　下图示意我国西北某荒漠地区在8月份阴天条件下的太阳辐射量日变化观测统计结果。据此回答11～12题。
11.图中表示太阳辐射日变化的曲线是(　　)
A.① B.② C.③ D.④
12.若在该地8月份天气晴好条件下进行观测,则(　　)
A.①曲线最大值出现的时刻将提前
B.①曲线将变得更为平滑
C.各曲线在图中的位置将整体上移
D.②曲线日变化幅度减小
13.阅读图文材料,回答下列问题。
材料一　绿绒嵩生长于我国横断山区海拔3 000～4 000米以上的流石滩和冰川前缘,花色多样,花朵看起来十分的柔弱,但是它的生命力却十分的顽强,可以适应严寒的气候环境。
材料二　图1为游客拍摄到的绿绒嵩景观图,图2示意滇西北横断高山区6月份绿绒蒿花瓣因特定开合状态所呈现的环境与花内的温度变化走势。
　
图1　　　　　图2　　　　　　　　
(1)滇西北横断高山区的海拔比同纬度浙江北部地区　　　(填“高”或“低”),6月份日最低温比同纬度浙江北部地区　　　(填“高”或“低”),根据其海拔特点,运用大气受热过程的原理,分析滇西北日最低温特点的成因。
(2)根据图2温度变化走势,推断绿绒蒿花瓣开合状态是　　　(填“开”或“合”)。
(3)相较于环境昼夜温差大小,绿绒嵩花瓣内昼夜温差有何特点 结合第(2)题花瓣开合结论,阐述该特点的形成过程。(共52张PPT)
第一节　大气圈与大气运动
第1课时　大气圈的组成与结构、大气的受热过程
第二单元　从地球圈层看地表环境
【目标导航】
课标要求 素养目标
1.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。 2.运用示意图等资料,说明大气受热过程原理,并解释相关现象。 1.运用示意图,分析大气垂直分层的特点及与人类的关系。(区域认知)
2.运用示意图,说明大气的受热过程、大气保温作用的基本原理,并以此解释全球气候变暖、玻璃温室等现象。(综合思维、地理实践力)
3.充分利用各种大气成分与大气分层特点,发挥其对人类生产与生活的积极影响。(人地协调观)
必备知识·预习导学
一、大气圈的组成与结构
1.大气圈的组成
(1)干洁空气各成分及作用。
成分 作用
氮气 地球生物体内 的重要组成部分
氧气 人类和动物维持生命活动必需的物质
二氧化碳 绿色植物进行 的原料,也是调节地表温度的重要气体
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
蛋白质
光合作用
(2)水汽与固体杂质。
①水汽: 的必要条件。
②固体杂质:可以反射太阳辐射,降低地面温度;可作为 ,促进云雨的形成。
[想一想] 大气的组成成分是固定不变的吗
成云致雨
凝结核
提示:不是。从地质作用看,原始大气成分和现代大气成分不同;从当前来看,不同的区域由于地理环境的变化,大气成分也会变化;现代生产、生活排放大量的废气、有害气体,加剧大气环境的污染。
2.大气圈的分层
(1)分层依据:大气在垂直方向上的 、密度及运动状况的差异。
(2)垂直分层。
①写出图中字母表示的大气层名称。
A 层、B 层、C 大气、D 层。
②易成云致雨的是 层;适合飞机飞行的是 层(都填字母)。
温度
对流
平流
高层
电离
A
B
[想一想] 一位游客坐飞机飞行在万米高空,窗外是湛蓝的天空,下方是翻腾的云海。解释其原因。
提示:①游客乘坐的飞机飞行在平流层,平流层大气平稳,天气晴朗。②飞机下方为对流层,水汽、固体杂质大部分集中在这一层,各种天气现象也主要发生在这一层。
二、大气的受热过程
1.能量来源
(1)地球表层最主要的能量来源:A 。
(2)低层大气主要的热量来源:B 。
太阳辐射
地面长波辐射
2.大气对太阳辐射的吸收作用
紫外线
二氧
化碳
可见光
选择
3.大气对地面的保温作用
(1)A 透过大气射到地面使地面增温,并以B 的形式射向大气使大气增温。
(2)C 把热量还给地面,对地面起到了保温作用。
太阳辐射
地面长波辐射
大气逆辐射
[想一想] 深秋至第二年早春季节,霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚
提示:晴朗的夜晚云少,大气逆辐射弱,地面辐射使地面散失了大量的热量而快速降温,易于形成霜冻。
关键能力·情境导学
学习任务一　大气圈的垂直分层
【情境·探究导学】
2018年5月14日7:07四川航空某航班以800千米/时的速度飞行至青藏高原东南边缘9 800米高空时,驾驶舱挡风玻璃突然爆裂,飞机剧烈抖动。机长临危不乱,用冻得发紫的双手迅速手动操作迫降,34分钟后飞机安全降落成都机场,
119名乘客无一伤亡,创造了民航史上的一次史诗级壮举。
(1)驾驶舱挡风玻璃爆裂时,简述驾驶舱外的气温和气压特点,并分析形成该气温特点的原因。
提示:气温低、气压低。原因:地面辐射是低层大气的主要热量来源,该处距离地面远,获得的热量少,气温低。
(2)写出飞机发生事故时所在的大气层,并描述其所在大气层的气流运动特征及运动原因。
提示:对流层;温度随高度升高而降低,对流运动显著,风、云、雨、雾、雪大都发生在这一层。
【核心·归纳总结】
大气的垂直分层
分层 高度范围 主要特点 特点成因
对 流 层 低纬:17～18千米 中纬:10～12千米 高纬:8～9千米 气温随高度的增加而降低(每升高100米,气温大约降低0.6 ℃);空气对流运动显著;天气现象复杂多变 地面的长波辐射是对流层大气主要的热量来源;该层上部冷,下部热;几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层,对流运动易成云致雨
平 流 层 从对流层 顶部至50～ 55千米 气温随高度升高而升高;大气以水平运动为主;天气晴朗 该层中的臭氧吸收太阳紫外线而增温;该层大气上暖下冷,大气稳定;水汽、杂质极少,气流平稳
高层 大气 从平流层顶部至3 000千米的高空 空气密度很小,能反射无线电短波 距地面远,受到的引力小;有若干电离层
中国空间站天宫号的轨道高度为400～450千米,空间站每90分钟左右即可绕地球运行一圈。2024年4月30日,载有三名航天员的神舟十七号载人飞船成功降落在东风着陆场。下图示意神舟十七号返回的主要阶段。据此回答1～3题。
【实践·学以致用】
1.神舟十七号返回时依次经过的大气层是(　　)
A.高层大气、平流层、对流层
B.对流层、平流层、高层大气
C.高层大气、对流层、平流层
D.平流层、对流层、高层大气
【解析】 神舟十七号自距地400千米高空返回地面,先后经历了高层大气、平流层、对流层,A正确,B、C、D错误。
A
2.下列关于神舟十七号从③点位到④点位时大气密度、大气压强、气温变化的说法,正确的是(　　)
A.大气密度减小
B.大气压强减小
C.气温先升高后降低再升高
D.大气温度先降低后升高
C
【解析】 ③点位位于高层大气,④点位位于对流层,从③点位到④点位时大气密度增加、大气压强增强、气温先升高后降低再升高,C正确,A、B、D错误。
3.神舟十七号返回时,其与基站的通信设备可能发生异常现象,该层可能是(　　)
A.平流层 B.臭氧层
C.对流层 D.高层大气
D
【解析】 高层大气中的电离层反射无线电短波信号,当太阳活动强烈时,会干扰电离层,影响无线电短波通信,导致其与基站的通信设备可能发生异常现象,D正确,A、B、C错误。
霜冻是指生长季节内因土壤表面和植株体温度降到0℃以下而引起植物受害的一种农业气象灾害。为了降低霜冻的危害,一些果园采用下图所示的防霜机,此装置的防霜原理主要是利用“逆温现象”,采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,从而减轻霜冻的危害。据此回答4～5题。
4.防霜机工作的最佳时段为(　　)
A.2:00—6:00 B.8:00—12:00
C.13:00—17:00 D.19:00—23:00
A
【解析】 据题意可知,防霜机是利用“逆温现象”,采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,即在逆温最强时工作。一日中,日落后,随着地面辐射冷却的加剧,逆温层逐渐向上扩展,在日出前后达到最强,2:00—6:00为日出前后,逆温达到最强,是防霜机工作的最佳时段,A正确;8:00—12:00为上午,
13:00—17:00为下午,19:00—23:00为上半夜,逆温都不明显,B、C、D错误。
5.防霜机工作时(　　)
A.近地面大气对流运动显著
B.一般多为阴雨天气
C.架设高度越高越好
D.使逆温层厚度变薄
D
【解析】 近地面大气对流运动显著,则大气下热上冷,不会出现逆温层,不需要启动防霜机,A错误;阴雨天气大气逆辐射强,保温作用强,一般不易出现霜冻,B错误;逆温层有高度上限,并非架设高度越高越好,C错误;防霜机是利用“逆温现象”,在逆温时采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,气流受到搅动后上下层空气混合,下冷上暖的特征受到改变,下层空气温度升高,从而起到防霜冻作用,逆温层厚度也变薄,D正确。
学习任务二　大气的受热过程
【情境·探究导学】
《齐民要术》与霜
《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,是夜必霜。此时放火作煴,少得烟气,则免于霜矣。”[煴(yūn):无焰的微火]
(1)材料中的做法主要适合我国哪些地区 该现象主要发生在哪个季节
提示:主要适合我国华北地区。初春。
(2)解释“天雨新晴,北风寒彻”造成“是夜必霜”的原因。
提示:晴朗的夜晚,大气逆辐射较弱,在北风寒彻的夜晚,地面降温快,易形成霜冻。
(3)为何“放火作煴,少得烟气”就能“免于霜矣”
提示:烟气能增强大气逆辐射,对地面起到保温作用,从而减少霜冻的发生。
1.大气的受热过程
【核心·归纳总结】
图示 名称 具体过程 热量来源
过程Ⅰ 太阳暖 大地 太阳辐射到达地面,地面吸收后增温 太阳辐射
过程Ⅱ 大地暖 大气 地面增温后形成地面辐射,大气吸收后增温 地面辐射
过程Ⅲ 大气还 大地 大气增温后形成大气辐射,其中向下的部分称为大气逆辐射,它将大部分热量还给地面 大气辐射
2.大气的热力作用
(1)大气对太阳辐射的削弱作用。
形式 举例
吸收 作用 ①平流层中臭氧吸收紫外线
②对流层中水汽和二氧化碳吸收红外线
反射 作用 云层和较大颗粒尘埃,无选择性反射
散射 作用 空气分子或微小尘埃→使天空呈蔚蓝色或白色(可对比月球)
(2)大气对地面的保温作用。
大气逆辐射是射向地面的大气辐射,对地面热量进行补偿,起到了保温作用。
3.大气受热过程的应用
(1)大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡。
①高海拔地区:如青藏高原地区。
②内陆地区:如我国西北地区。
③湿润内陆盆地:如四川盆地。
(2)大气保温作用原理应用→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。
a.我国北方地区利用温室大棚种植反季节蔬菜。
b.深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
c.华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
d.干旱、半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石,可以增大昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
广西某市郊区的现代蔬菜生产基地通过大棚开展生产,种植的蔬菜产量高、品质优,深受市场欢迎。温室大棚的放风有一定科学依据,正确的放风时间和方式能大大提高蔬菜、瓜类的产量和质量,但若操作不当会影响作物生长。下图示意大棚结构,a、b示意气流方向。据此回答1～2题。
【实践·学以致用】
1.温室大棚放风的主要目的是(　　)
A.采光、接受降雨 B.降温、排湿
C.降温、接受降雨 D.采光、排湿
B
【解析】 大棚的温室效应使棚内温度较棚外高,植物蒸腾作用增加棚内湿度,高温高湿环境容易滋生病虫害、不利于作物生长,因此温室大棚放风的主要目的是降温、排湿,B正确;大棚的透光性强,放风对接受采光的影响不大,A、D错误;大棚一般在冬半年使用,此时降水少,放风对接受降雨影响小,C错误。
2.温室大棚放风时,a、b的气流方向为(　　)
C
【解析】 放风根据的是热力环流。读图,a处为顶部放风口,棚内温度高,气流受热膨胀上升,气流从顶部放风口流出;b处为底部放风口,在水平方向上,棚内温度高,气流上升,气压低,棚外温度低,气流下沉,气压高,水平方向的气流由棚外流向棚内,与C选项气流方向一致,C正确,A、B、D错误。
A B C D
太阳辐射经过地球大气层时,会被大气吸收、反射和散射,这就是大气对太阳辐射的削弱作用(下图)。据此回答3～5题。
3.大气对太阳辐射的削弱作用包括图中(　　)
①被气体吸收　②地面吸收　③地面反射　④被云层反射
A.①② B.②③ C.②④ D.①④
D
【解析】 太阳辐射经过大气被削弱最显著的是云层的反射,其次是大气吸收作用和大气散射作用,①④正确;地面吸收和地面反射与大气对太阳辐射的削弱作用关系不大,②③错误。故选D。
4.地面的主要热量来源是(　　)
A.被气体吸收的太阳辐射
B.地面吸收的太阳辐射
C.被云层反射的太阳辐射
D.地面反射的太阳辐射
B
【解析】 地球上地面的热量根本来源是到达地面的太阳辐射,地面通过吸收太阳辐射而成为热源体,B正确;被气体吸收的太阳辐射、被云层反射的太阳辐射、地面反射的太阳辐射,将减少到达地面的太阳辐射,A、C、D错误。
5.与晴天相比,阴雨天气气温较低,主要是因为太阳辐射被(　　)
A.气体吸收 B.大气散射
C.云层吸收 D.云层反射
D
【解析】 阴雨天气云层厚,大气对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射少,气温较低;而晴天大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射多,气温较高。大气对太阳辐射削弱的主体是云层反射,气体吸收、大气散射、云层吸收均不是大气对太阳辐射削弱的主体,D正确,A、B、C错误。
走进地理活动
【地理活动】
某地理小组为模拟大气受热过程及其原理,设计了如下实验。
甲、乙两容器内放有质地均匀的等量干燥沙土,丙容器内无沙土。容器内均放置电子温度计,实时测量容器内气温变化。下表是实验数据记录表。下图示意大气受热过程。
实验步骤:
Ⅰ.短暂静置后,在实验数据记录表中记录各容器初始的气温。
Ⅱ.将三个玻璃容器同时置于阳光下照射10分钟,观察各容器气温变化情况,每隔2分钟记录一次各容器内的气温。
Ⅲ.10分钟后,将三个容器移至阴凉处。撕掉乙容器的薄膜,甲、丙两容器仍覆盖薄膜。观察各容器10分钟之内的气温变化情况,每隔2分钟记录一次各容器内的温度。
温度 /℃ 容器　 照射前 照射中 照射后*
0分钟 2分钟 4分钟 6分钟 8分钟 10分钟 12分钟 14分钟 16分钟 18分钟 20分钟
甲 22.1 22.5 23.1 24.7 26.2 27.9 27.8 27.1 26.1 25.4 24.9
乙 22.1 22.4 23.2 24.8 26.3 27.8 27.5 26.2 25.1 24.2 23.5
丙 22.1 22.4 23.0 23.8 24.7 25.5 25.2 24.8 24.4 24.1 23.7
注:*代表撕掉乙容器薄膜,甲、丙两容器仍覆盖薄膜。
[思考]
(1)实验步骤Ⅱ模拟的大气受热过程对应图中的　　　　和　　　　(填图中数字序号)。
①
②
(2)指出甲、丙两容器在照射中气温变化及其差异,并解释原因。
提示:(2)甲、丙容器在照射中气温均升高,但升温的速度有所差异,甲容器升温的速度较丙容器更快。原因:甲容器内有土层,而丙容器没有。土层模拟了地面,地面吸收太阳辐射后升温,产生了地面辐射,进而使容器内气温升高。
(3)有同学指出实验步骤Ⅲ的设计与大气受热过程的原理不符,请为其说明理由。
提示:(3)甲、乙、丙容器在移至阴凉处后,温度均下降,而乙容器的气温下降速率最快。原因:乙容器的薄膜被撕掉,但薄膜并不能模拟大气逆辐射的保温作用,薄膜只是减缓了容器内热量的散失,这与大气逆辐射的保温作用原理不符。
课堂小结·地理视野
课堂小结 地理视野
逆温现象
一般情况下,大气温度随着高度增加而下降,可是在某些天气条件下,地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象,气象学上称之为“逆温”,发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。逆温现象一定程度上可以抑制沙尘暴的发生,对飞机的飞行也十分有利,也可应用于谷物种植,提高谷物产量及质量,但也会带来显著的大气污染。逆温一般按照成因可分为辐射逆温、平流逆温、锋面逆温、地形逆温等。
感谢观看第2课时　大气的运动
基础达标
　　读南半球某地某时段的近地面等压面分布情况示意图,回答1～2题。
1.图中①地的风向最有可能是(　　)
A.东南风 B.东北风
C.西南风 D.西北风
【答案】 D
【解析】 据图中指向标和甲、乙、①位置可知,从北向南依次是甲、①、乙,甲处是高气压,乙处为低气压,水平气压梯度力由甲指向乙,南半球风向左偏,乙处应该是西北风,D正确,A、B、C错误。
2.仅考虑热力因素,与甲处的温压场相符合的是(　　)
A B
C D
【答案】 B
【解析】 甲处近地面是高气压、高空是低气压,垂直方向上近地面等压线向上弯曲、高空向下弯曲;仅考虑热力因素,甲近地面是高气压,气温低,等温线近地面、高空都应该向下弯曲,B图正确。
　　在中央气象台的预报中,风向用类似F的符号表示,其中“符尾”(向下的竖)表示风向,“符干”(右边的横,每条横线代表2级风)表示风力的大小,如图1所示。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。图2为洞庭湖某时刻测得的湖陆风垂直结构示意图。读图,回答3～4题。
图1
图2
3.据图文材料可知,此时(　　)
A.①处为白天的陆风
B.②处盛行上升气流
C.④处更易形成降水
D.③处风力小于①处
【答案】 B
【解析】 据图文材料可知,此时风由湖泊吹向陆地,①处为白天的湖风;②处白天升温快,盛行上升气流;④处气流下沉,不易形成降水;③处为6级北风,风力大于①处4级南风。故选B。
4.在夏季,此时最可能为当地(　　)
A.0时 B.5时
C.15时 D.20时
【答案】 C
【解析】 在夏季,白天陆地升温快,形成低气压,湖泊升温慢,形成高气压,风由湖泊吹向陆地,故此时最可能为当地15时,C正确。
　　下图示意南半球某海岸线附近某时刻等压线分布(此刻甲处海陆风的风向和风力如图所示,箭头长短表示风力大小,乙、丙两处代表风向和风力的箭头只有一个正确)。据此回答5～6题。
5.与甲处相比,此刻乙处(　　)
A.气温更高
B.水平气压梯度力更大
C.气压更高
D.地表摩擦力更大
【答案】 C
【解析】 根据图中风向由海洋吹向陆地可知,此时刻同一纬度海洋上的气压比陆地上高,故海洋上的气温较低,A错误,C正确;图示等压线分布均匀,水平气压梯度力一致,B错误;海洋上摩擦力比陆地更小,D错误。
6.图示箭头能正确表示当地此刻风向和风力的是(　　)
A.① B.② C.③ D.④
【答案】 B
【解析】 水平气压梯度力一致时,与陆地甲处相比,海面摩擦力较小,风力更大;摩擦力小,水平气流偏转角度更大,故图示箭头能正确表示当地此刻风向和风力的是②,B正确;与②相比,④风力较小,不符合实际情况,D错误;①③偏转角度较小,不符合实际情况,A、C错误。
　　读某区域某日近地面等压线(单位:hPa)分布图,回答7～8题。
7.图中甲地的风向是(　　)
A.西北风 B.东南风
C.南风 D.西南风
【答案】 A
【解析】 根据甲地位于北半球和甲地的气压分布状况可知,甲地风向为西北风。A正确。
8.不考虑地面状况,图中风速最大的是(　　)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】 B
【解析】 读图可知,乙地等压线最密集,水平气压梯度力最大,风速最大。故选B。
能力提升
　　“穿堂风”也叫“过堂风”,是指流动于建筑物内部空间的风。我国许多地区民居设计都充分考虑了穿堂风。下图为我国西南山区传统民居的穿堂风示意图。读图,回答9～11题。
9.下列与“穿堂风”形成有关的地理原理最符合的是(　　)
A.热力环流 B.温室效应
C.热岛效应 D.大气受热过程
【答案】 A
【解析】 读图并结合所学知识可知,白天山林升温慢,温度低,气流下沉,近地面形成高气压;石质地面升温快,温度高,气流上升,近地面形成低气压。A、B两地之间存在气压差,气流从高气压流向低气压,穿堂而过,形成“穿堂风”。因此“穿堂风”形成原理为热力环流,A正确;温室效应和大气的受热过程有关,与风形成无关,B错误;热岛效应是市区温度高于郊区,形成低气压,郊区形成高气压,近地面气流由郊区流向市区,从而形成的环流,与“穿堂风”形成原理不完全相符,C错误;大气受热过程与“穿堂风”的形成无关,D错误。
10.图示时段,与B地相比,A地气温和气压分别是(　　)
A.高、高 B.高、低
C.低、低 D.低、高
【答案】 D
【解析】 图示时段为白天,由上题分析可知,与B地相比,A地升温慢,近地面气温低,气流下沉,近地面形成高气压,D正确。
11.夜晚时,该地风向最有可能为(　　)
A.偏北风 B.偏南风
C.偏西风 D.偏东风
【答案】 B
【解析】 夜晚时,山林降温慢,近地面气温相对较高,气流上升,近地面形成低气压;石质地面降温快,近地面气温相对较低,气流下沉,近地面形成高气压,风从B地吹向A地,再结合指向标可知,该地风向最有可能为偏南风,B正确。
　　某团队在祁连山中段的某山谷开展了关于山谷风的调查研究,发现8月份该区域山谷风明显。下图为该区域某气象站8月份某日记录的山谷风风向、风速的变化情况。据此回答12～13题。
12.该气象站记录的山风结束时间大约在(　　)
A.1时 B.10时
C.14时 D.18时
【答案】 B
【解析】 根据所学知识可知,一般山风出现在夜晚,谷风出现在白天。据图可知,9时到11时风向由偏北风转为偏南风,即由山风转为谷风,选项中10时符合题意,B正确,A、C、D错误。
13.该气象站最有可能位于该山谷的(　　)
A.北坡 B.南坡
C.西坡 D.东坡
【答案】 A
【解析】 由图可知,山风为偏北风,谷风为偏南风,所以山谷为东西走向,气象站位于山谷的北坡,A正确,B、C、D错误。
　　下表是我国华北某地天气状况数据。下图是地球表面受热过程示意图。读图表,回答14～16题。
日期 白天最高气温 天气
11月2日 19 ℃ 晴
11月3日 17 ℃ 霾—多云
11月4日 16 ℃ 霾—雨
14.图中①～④序号含义正确的是(　　)
A.①—大气逆辐射 B.②—大气辐射
C.③—太阳辐射 D.④—地面辐射
【答案】 D
【解析】 结合大气受热过程基本原理判断序号所代表的含义。图示①是大气上界的太阳辐射;②是经过大气削弱作用后的太阳辐射;③是大气逆辐射;④是地面辐射;⑤是大气对太阳辐射的反射作用。故选D。
15.使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序,排列正确的是(　　)
A.①—③—④ B.①—②—④
C.③—④—② D.④—②—③
【答案】 B
【解析】 结合大气受热过程原理分析,地面吸收太阳辐射②升温→大气吸收地面辐射④升温→大气逆辐射③返还地面热量。故选B。
16.与前两日相比,11月4日白天最高气温较低的原因是(　　)
A.辐射①减弱 B.辐射④增强
C.作用⑤增强 D.作用③减弱
【答案】 C
【解析】 结合大气受热过程分析。白天气温较低→大气对太阳辐射的削弱作用强→作用⑤增强。C正确。
17.阅读材料,回答下列问题。
　　湖陆风是指在沿湖地区,由于陆地和湖泊的热力性质差异引起温度差异,导致风向出现昼夜变化的一种地方性天气现象。图1为鄱阳湖及周边德安气象观测站位置图,图2为德安气象观测站年平均风速逐时距平日变化图(正值为西风,负值为东风)。
　　
图1　　　　　　　　　图2　　　　　
(1)德安气象观测站风向存在明显的日变化规律,指出8—19时的风向并利用热力环流原理对该风向的形成加以解释。
(2)随着德安县城规模的不断扩大,热岛效应增强,分别指出沿岸地区湖风和陆风强度的变化特点。
(3)简述湖风对德安县城空气质量、大气温度和湿度的影响。
【答案】 (1)东风。陆地和湖水的比热容存在差异,白天(8—19时),陆地升温快,形成低气压,湖水升温慢,形成高气压,形成湖风,湖泊位于德安的东侧,因此形成偏东风。
(2)德安热岛效应增强,气温升高,白天,德安与湖泊的温差增大,湖风增强;夜晚,德安与湖泊的温差减小,陆风减弱。
(3)增加空气湿度;降低最高温,减缓昼夜温差过大的现象;改善城市空气质量。
【解析】 第(1)题,由图可知,8—19时,年平均风速逐时距为负值,此时吹东风。8-19时主要为白天,白天陆地升温快,气温高,空气受热膨胀上升,近地面形成低气压,而湖泊升温慢,气温低,空气冷却收缩下沉,近地面形成高气压。在水平气压梯度力的作用下,空气由高压区流向低压区,因此风从湖泊吹向陆地。由图可知,鄱阳湖在德安的东部,因此形成偏东风。第(2)题,随着德安县城规模的不断扩大,城市建筑和人口增多,热岛效应增强,气温升高,在白天,德安与湖泊的温差增大,白天主要吹湖风,因此湖风会增强;在夜晚,德安与湖泊的温差减小,晚上以陆风为主,因而陆风减弱。第(3)题,由所学知识可知,湖陆风能促进城市内空气流动,缓解城市内的热岛效应,同时也能够补充城市中的水汽,增加空气湿度,减缓昼夜温差过大的现象;湖陆风可以促进城市空气流通,利污染物的扩散和稀释,利于改善城市空气质量。
18.下图是某气象局绘制的某日10时近地面气压与气流状况图。读图,回答下列问题。
(1)图示区域位于　　　　半球,说明判断依据。
(2)图中②③④三处中,风力最大的是　　　　,理由是　 　 。
(3)在图中箭头①处画出气流所受的力。
(4)下列等压面示意图中,能正确表示甲—乙沿线气压分布状况的是(　　)
A B
C D
【答案】 (1)北　气流方向向右偏转。
(2)③　等压线最密集,水平气压梯度力最大
(3)绘图如下。
(4)D
【解析】 第(1)题,图中M、O处气流方向和水平气压梯度力方向相比,气流向右偏转,故为北半球。第(2)题,同一幅图中,等压线越密集,水平气压梯度力越大,风力越大。读图可知,③处等压线最密集,风力最大。第(3)题,根据图中气流方向判断,该图中风向与等压线斜交,为近地面风向,受摩擦力、地转偏向力、水平气压梯度力共同影响,据此绘图即可。第(4)题,M、O两处气流方向大致指向M、O,气流从高气压流向低气压,故M、O两处形成低压中心。高压区等压面向上凸起,低压区等压面向下凹陷,同一垂直方向上高空与近地面气压类型相反,D正确。第一节　大气圈与大气运动
第1课时　大气圈的组成与结构、大气的受热过程
【目标导航】
课标要求 素养目标
1.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。 2.运用示意图等资料,说明大气受热过程原理,并解释相关现象。 1.运用示意图,分析大气垂直分层的特点及与人类的关系。(区域认知) 2.运用示意图,说明大气的受热过程、大气保温作用的基本原理,并以此解释全球气候变暖、玻璃温室等现象。(综合思维、地理实践力) 3.充分利用各种大气成分与大气分层特点,发挥其对人类生产与生活的积极影响。(人地协调观)
一、大气圈的组成与结构
1.大气圈的组成
(1)干洁空气各成分及作用。
成分 作用
氮气 地球生物体内蛋白质的重要组成部分
氧气 人类和动物维持生命活动必需的物质
二氧化碳 绿色植物进行光合作用的原料,也是调节地表温度的重要气体
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
(2)水汽与固体杂质。
①水汽:成云致雨的必要条件。
②固体杂质:可以反射太阳辐射,降低地面温度;可作为凝结核,促进云雨的形成。
[想一想] 大气的组成成分是固定不变的吗
提示:不是。从地质作用看,原始大气成分和现代大气成分不同;从当前来看,不同的区域由于地理环境的变化,大气成分也会变化;现代生产、生活排放大量的废气、有害气体,加剧大气环境的污染。
2.大气圈的分层
(1)分层依据:大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。
(2)垂直分层。
①写出图中字母表示的大气层名称。
A对流层、B平流层、C高层大气、D电离层。
②易成云致雨的是A层;适合飞机飞行的是B层(都填字母)。
[想一想] 一位游客坐飞机飞行在万米高空,窗外是湛蓝的天空,下方是翻腾的云海。解释其原因。
提示:①游客乘坐的飞机飞行在平流层,平流层大气平稳,天气晴朗。②飞机下方为对流层,水汽、固体杂质大部分集中在这一层,各种天气现象也主要发生在这一层。
二、大气的受热过程
1.能量来源
(1)地球表层最主要的能量来源:A太阳辐射。
(2)低层大气主要的热量来源:B地面长波辐射。
2.大气对太阳辐射的吸收作用
3.大气对地面的保温作用
(1)A太阳辐射透过大气射到地面使地面增温,并以B地面长波辐射的形式射向大气使大气增温。
(2)C大气逆辐射把热量还给地面,对地面起到了保温作用。
[想一想] 深秋至第二年早春季节,霜冻为什么多出现在晴朗的夜晚
提示:晴朗的夜晚云少,大气逆辐射弱,地面辐射使地面散失了大量的热量而快速降温,易于形成霜冻。
学习任务一　大气圈的垂直分层
【情境·探究导学】
　　2018年5月14日7:07四川航空某航班以800千米/时的速度飞行至青藏高原东南边缘9 800米高空时,驾驶舱挡风玻璃突然爆裂,飞机剧烈抖动。机长临危不乱,用冻得发紫的双手迅速手动操作迫降,34分钟后飞机安全降落成都机场,119名乘客无一伤亡,创造了民航史上的一次史诗级壮举。
(1)驾驶舱挡风玻璃爆裂时,简述驾驶舱外的气温和气压特点,并分析形成该气温特点的
原因。
提示:气温低、气压低。原因:地面辐射是低层大气的主要热量来源,该处距离地面远,获得的热量少,气温低。
(2)写出飞机发生事故时所在的大气层,并描述其所在大气层的气流运动特征及运动原因。
提示:对流层;温度随高度升高而降低,对流运动显著,风、云、雨、雾、雪大都发生在这一层。
【核心·归纳总结】
大气的垂直分层
分层 高度范围 主要特点 特点成因
对 流 层 低纬:17～18千米 中纬:10～12千米 高纬:8～9千米 气温随高度的增加而降低(每升高100米,气温大约降低0.6 ℃);空气对流运动显著;天气现象复杂多变 地面的长波辐射是对流层大气主要的热量来源;该层上部冷,下部热;几乎全部的水汽、固体杂质集中在该层,对流运动易成云致雨
平 流 层 从对流层 顶部至50～ 55千米 气温随高度升高而升高;大气以水平运动为主;天气晴朗 该层中的臭氧吸收太阳紫外线而增温;该层大气上暖下冷,大气稳定;水汽、杂质极少,气流平稳
高层 大气 从平流层顶部至3 000千米的高空 空气密度很小,能反射无线电短波 距地面远,受到的引力小;有若干电离层
【实践·学以致用】
　　中国空间站天宫号的轨道高度为400～450千米,空间站每90分钟左右即可绕地球运行一圈。2024年4月30日,载有三名航天员的神舟十七号载人飞船成功降落在东风着陆场。下图示意神舟十七号返回的主要阶段。据此回答1～3题。
1.神舟十七号返回时依次经过的大气层是(　　)
A.高层大气、平流层、对流层
B.对流层、平流层、高层大气
C.高层大气、对流层、平流层
D.平流层、对流层、高层大气
【答案】 A
【解析】 神舟十七号自距地400千米高空返回地面,先后经历了高层大气、平流层、对流层,A正确,B、C、D错误。
2.下列关于神舟十七号从③点位到④点位时大气密度、大气压强、气温变化的说法,正确的是(　　)
A.大气密度减小
B.大气压强减小
C.气温先升高后降低再升高
D.大气温度先降低后升高
【答案】 C
【解析】 ③点位位于高层大气,④点位位于对流层,从③点位到④点位时大气密度增加、大气压强增强、气温先升高后降低再升高,C正确,A、B、D错误。
3.神舟十七号返回时,其与基站的通信设备可能发生异常现象,该层可能是(　　)
A.平流层 B.臭氧层
C.对流层 D.高层大气
【答案】 D
【解析】 高层大气中的电离层反射无线电短波信号,当太阳活动强烈时,会干扰电离层,影响无线电短波通信,导致其与基站的通信设备可能发生异常现象,D正确,A、B、C错误。
　　霜冻是指生长季节内因土壤表面和植株体温度降到0℃以下而引起植物受害的一种农业气象灾害。为了降低霜冻的危害,一些果园采用下图所示的防霜机,此装置的防霜原理主要是利用“逆温现象”,采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,从而减轻霜冻的危害。据此回答4～5题。
4.防霜机工作的最佳时段为(　　)
A.2:00—6:00 B.8:00—12:00
C.13:00—17:00 D.19:00—23:00
【答案】 A
【解析】 据题意可知,防霜机是利用“逆温现象”,采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,即在逆温最强时工作。一日中,日落后,随着地面辐射冷却的加剧,逆温层逐渐向上扩展,在日出前后达到最强,2:00—6:00为日出前后,逆温达到最强,是防霜机工作的最佳时段,A正确;8:00—12:00为上午,13:00—17:00为下午,19:00—23:00为上半夜,逆温都不明显,B、C、D错误。
5.防霜机工作时(　　)
A.近地面大气对流运动显著
B.一般多为阴雨天气
C.架设高度越高越好
D.使逆温层厚度变薄
【答案】 D
【解析】 近地面大气对流运动显著,则大气下热上冷,不会出现逆温层,不需要启动防霜机,A错误;阴雨天气大气逆辐射强,保温作用强,一般不易出现霜冻,B错误;逆温层有高度上限,并非架设高度越高越好,C错误;防霜机是利用“逆温现象”,在逆温时采用风机搅动气流的方式来提升果园地面温度,气流受到搅动后上下层空气混合,下冷上暖的特征受到改变,下层空气温度升高,从而起到防霜冻作用,逆温层厚度也变薄,D正确。
学习任务二　大气的受热过程
【情境·探究导学】
《齐民要术》与霜
　　《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,是夜必霜。此时放火作煴,少得烟气,则免于霜矣。”[煴(yūn):无焰的微火]
(1)材料中的做法主要适合我国哪些地区 该现象主要发生在哪个季节
提示:主要适合我国华北地区。初春。
(2)解释“天雨新晴,北风寒彻”造成“是夜必霜”的原因。
提示:晴朗的夜晚,大气逆辐射较弱,在北风寒彻的夜晚,地面降温快,易形成霜冻。
(3)为何“放火作煴,少得烟气”就能“免于霜矣”
提示:烟气能增强大气逆辐射,对地面起到保温作用,从而减少霜冻的发生。
【核心·归纳总结】
1.大气的受热过程
图示 名称 具体过程 热量来源
过程Ⅰ 太阳暖 大地 太阳辐射到达地面,地面吸收后增温 太阳辐射
过程Ⅱ 大地暖 大气 地面增温后形成地面辐射,大气吸收后增温 地面辐射
过程Ⅲ 大气还 大地 大气增温后形成大气辐射,其中向下的部分称为大气逆辐射,它将大部分热量还给地面 大气辐射
2.大气的热力作用
(1)大气对太阳辐射的削弱作用。
形式 举例
吸收 作用 ①平流层中臭氧吸收紫外线 ②对流层中水汽和二氧化碳吸收红外线
反射 作用 云层和较大颗粒尘埃,无选择性反射
散射 作用 空气分子或微小尘埃→使天空呈蔚蓝色或白色(可对比月球)
(2)大气对地面的保温作用。
大气逆辐射是射向地面的大气辐射,对地面热量进行补偿,起到了保温作用。
3.大气受热过程的应用
(1)大气削弱作用原理应用→分析某地区太阳能的多寡。
①高海拔地区:如青藏高原地区。
②内陆地区:如我国西北地区。
③湿润内陆盆地:如四川盆地。
(2)大气保温作用原理应用→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。
a.我国北方地区利用温室大棚种植反季节蔬菜。
b.深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。
c.华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
d.干旱、半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石,可以增大昼夜温差,有利于水果的糖分积累等。
【实践·学以致用】
　　广西某市郊区的现代蔬菜生产基地通过大棚开展生产,种植的蔬菜产量高、品质优,深受市场欢迎。温室大棚的放风有一定科学依据,正确的放风时间和方式能大大提高蔬菜、瓜类的产量和质量,但若操作不当会影响作物生长。下图示意大棚结构,a、b示意气流方向。据此回答1～2题。
1.温室大棚放风的主要目的是(　　)
A.采光、接受降雨 B.降温、排湿
C.降温、接受降雨 D.采光、排湿
【答案】 B
【解析】 大棚的温室效应使棚内温度较棚外高,植物蒸腾作用增加棚内湿度,高温高湿环境容易滋生病虫害、不利于作物生长,因此温室大棚放风的主要目的是降温、排湿,B正确;大棚的透光性强,放风对接受采光的影响不大,A、D错误;大棚一般在冬半年使用,此时降水少,放风对接受降雨影响小,C错误。
2.温室大棚放风时,a、b的气流方向为(　　)
A B C D
【答案】 C
【解析】 放风根据的是热力环流。读图,a处为顶部放风口,棚内温度高,气流受热膨胀上升,气流从顶部放风口流出;b处为底部放风口,在水平方向上,棚内温度高,气流上升,气压低,棚外温度低,气流下沉,气压高,水平方向的气流由棚外流向棚内,与C选项气流方向一致,C正确,A、B、D错误。
　　太阳辐射经过地球大气层时,会被大气吸收、反射和散射,这就是大气对太阳辐射的削弱作用(下图)。据此回答3～5题。
3.大气对太阳辐射的削弱作用包括图中(　　)
①被气体吸收　②地面吸收　③地面反射　④被云层反射
A.①② B.②③ C.②④ D.①④
【答案】 D
【解析】 太阳辐射经过大气被削弱最显著的是云层的反射,其次是大气吸收作用和大气散射作用,①④正确;地面吸收和地面反射与大气对太阳辐射的削弱作用关系不大,②③错误。故选D。
4.地面的主要热量来源是(　　)
A.被气体吸收的太阳辐射
B.地面吸收的太阳辐射
C.被云层反射的太阳辐射
D.地面反射的太阳辐射
【答案】 B
【解析】 地球上地面的热量根本来源是到达地面的太阳辐射,地面通过吸收太阳辐射而成为热源体,B正确;被气体吸收的太阳辐射、被云层反射的太阳辐射、地面反射的太阳辐射,将减少到达地面的太阳辐射,A、C、D错误。
5.与晴天相比,阴雨天气气温较低,主要是因为太阳辐射被(　　)
A.气体吸收 B.大气散射
C.云层吸收 D.云层反射
【答案】 D
【解析】 阴雨天气云层厚,大气对太阳辐射的削弱作用强,到达地面的太阳辐射少,气温较低;而晴天大气对太阳辐射的削弱作用弱,到达地面的太阳辐射多,气温较高。大气对太阳辐射削弱的主体是云层反射,气体吸收、大气散射、云层吸收均不是大气对太阳辐射削弱的主体,D正确,A、B、C错误。
【地理活动】
　　某地理小组为模拟大气受热过程及其原理,设计了如下实验。
　　甲、乙两容器内放有质地均匀的等量干燥沙土,丙容器内无沙土。容器内均放置电子温度计,实时测量容器内气温变化。下表是实验数据记录表。下图示意大气受热过程。
实验步骤:
Ⅰ.短暂静置后,在实验数据记录表中记录各容器初始的气温。
Ⅱ.将三个玻璃容器同时置于阳光下照射10分钟,观察各容器气温变化情况,每隔2分钟记录一次各容器内的气温。
Ⅲ.10分钟后,将三个容器移至阴凉处。撕掉乙容器的薄膜,甲、丙两容器仍覆盖薄膜。观察各容器10分钟之内的气温变化情况,每隔2分钟记录一次各容器内的温度。
　温度　 /℃ 容　　 器　 照射前 照射中 照射后*
0分钟 2分钟 4分钟 6分钟 8分钟 10分钟 12分钟 14分钟 16分钟 18分钟 20分钟
甲 22.1 22.5 23.1 24.7 26.2 27.9 27.8 27.1 26.1 25.4 24.9
乙 22.1 22.4 23.2 24.8 26.3 27.8 27.5 26.2 25.1 24.2 23.5
丙 22.1 22.4 23.0 23.8 24.7 25.5 25.2 24.8 24.4 24.1 23.7
　注:*代表撕掉乙容器薄膜,甲、丙两容器仍覆盖薄膜。
[思考]
(1)实验步骤Ⅱ模拟的大气受热过程对应图中的　　　　和　　　　(填图中数字序号)。
(2)指出甲、丙两容器在照射中气温变化及其差异,并解释原因。
(3)有同学指出实验步骤Ⅲ的设计与大气受热过程的原理不符,请为其说明理由。
提示:(1)①　②
(2)甲、丙容器在照射中气温均升高,但升温的速度有所差异,甲容器升温的速度较丙容器更快。原因:甲容器内有土层,而丙容器没有。土层模拟了地面,地面吸收太阳辐射后升温,产生了地面辐射,进而使容器内气温升高。
(3)甲、乙、丙容器在移至阴凉处后,温度均下降,而乙容器的气温下降速率最快。原因:乙容器的薄膜被撕掉,但薄膜并不能模拟大气逆辐射的保温作用,薄膜只是减缓了容器内热量的散失,这与大气逆辐射的保温作用原理不符。
课堂小结 地理视野
逆温现象 一般情况下,大气温度随着高度增加而下降,可是在某些天气条件下,地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象,气象学上称之为“逆温”,发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。逆温现象一定程度上可以抑制沙尘暴的发生,对飞机的飞行也十分有利,也可应用于谷物种植,提高谷物产量及质量,但也会带来显著的大气污染。逆温一般按照成因可分为辐射逆温、平流逆温、锋面逆温、地形逆温等。第2课时　大气的运动
基础达标
　　读南半球某地某时段的近地面等压面分布情况示意图,回答1～2题。
1.图中①地的风向最有可能是(　　)
A.东南风 B.东北风
C.西南风 D.西北风
2.仅考虑热力因素,与甲处的温压场相符合的是(　　)
A B
C D
　　在中央气象台的预报中,风向用类似F的符号表示,其中“符尾”(向下的竖)表示风向,“符干”(右边的横,每条横线代表2级风)表示风力的大小,如图1所示。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。图2为洞庭湖某时刻测得的湖陆风垂直结构示意图。读图,回答3～4题。
图1
图2
3.据图文材料可知,此时(　　)
A.①处为白天的陆风
B.②处盛行上升气流
C.④处更易形成降水
D.③处风力小于①处
4.在夏季,此时最可能为当地(　　)
A.0时 B.5时
C.15时 D.20时
　　下图示意南半球某海岸线附近某时刻等压线分布(此刻甲处海陆风的风向和风力如图所示,箭头长短表示风力大小,乙、丙两处代表风向和风力的箭头只有一个正确)。据此回答5～6题。
5.与甲处相比,此刻乙处(　　)
A.气温更高
B.水平气压梯度力更大
C.气压更高
D.地表摩擦力更大
6.图示箭头能正确表示当地此刻风向和风力的是(　　)
A.① B.② C.③ D.④
　　读某区域某日近地面等压线(单位:hPa)分布图,回答7～8题。
7.图中甲地的风向是(　　)
A.西北风 B.东南风
C.南风 D.西南风
8.不考虑地面状况,图中风速最大的是(　　)
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
能力提升
　　“穿堂风”也叫“过堂风”,是指流动于建筑物内部空间的风。我国许多地区民居设计都充分考虑了穿堂风。下图为我国西南山区传统民居的穿堂风示意图。读图,回答9～11题。
9.下列与“穿堂风”形成有关的地理原理最符合的是(　　)
A.热力环流 B.温室效应
C.热岛效应 D.大气受热过程
10.图示时段,与B地相比,A地气温和气压分别是(　　)
A.高、高 B.高、低
C.低、低 D.低、高
11.夜晚时,该地风向最有可能为(　　)
A.偏北风 B.偏南风
C.偏西风 D.偏东风
　　某团队在祁连山中段的某山谷开展了关于山谷风的调查研究,发现8月份该区域山谷风明显。下图为该区域某气象站8月份某日记录的山谷风风向、风速的变化情况。据此回答12～13题。
12.该气象站记录的山风结束时间大约在(　　)
A.1时 B.10时
C.14时 D.18时
13.该气象站最有可能位于该山谷的(　　)
A.北坡 B.南坡
C.西坡 D.东坡
　　下表是我国华北某地天气状况数据。下图是地球表面受热过程示意图。读图表,回答14～16题。
日期 白天最高气温 天气
11月2日 19 ℃ 晴
11月3日 17 ℃ 霾—多云
11月4日 16 ℃ 霾—雨
14.图中①～④序号含义正确的是(　　)
A.①—大气逆辐射 B.②—大气辐射
C.③—太阳辐射 D.④—地面辐射
15.使近地面大气温度升高的热量传递过程顺序,排列正确的是(　　)
A.①—③—④ B.①—②—④
C.③—④—② D.④—②—③
16.与前两日相比,11月4日白天最高气温较低的原因是(　　)
A.辐射①减弱 B.辐射④增强
C.作用⑤增强 D.作用③减弱
17.阅读材料,回答下列问题。
　　湖陆风是指在沿湖地区,由于陆地和湖泊的热力性质差异引起温度差异,导致风向出现昼夜变化的一种地方性天气现象。图1为鄱阳湖及周边德安气象观测站位置图,图2为德安气象观测站年平均风速逐时距平日变化图(正值为西风,负值为东风)。
　　
图1　　　　　　　　　图2　　　　　
(1)德安气象观测站风向存在明显的日变化规律,指出8—19时的风向并利用热力环流原理对该风向的形成加以解释。
(2)随着德安县城规模的不断扩大,热岛效应增强,分别指出沿岸地区湖风和陆风强度的变化特点。
(3)简述湖风对德安县城空气质量、大气温度和湿度的影响。
18.下图是某气象局绘制的某日10时近地面气压与气流状况图。读图,回答下列问题。
(1)图示区域位于　　　　半球,说明判断依据。
(2)图中②③④三处中,风力最大的是　　　　,理由是　 　 。
(3)在图中箭头①处画出气流所受的力。
(4)下列等压面示意图中,能正确表示甲—乙沿线气压分布状况的是(　　)
A B
C D第2课时　大气的运动
【目标导航】
课标要求 素养目标
　　运用示意图等,说明热力环流原理,并解释相关现象。 1.利用等压面图,综合分析热力环流的成因及影响,利用等压线图,分析风向、风力状况。(区域认知、综合思维) 2.能够设计实验,验证大气的热力环流原理。(地理实践力) 3.利用热力环流原理,理解人类活动对大气运动的影响。(人地协调观)
一、热力环流
1.概念:由于地面冷热不均而形成的空气环流,它是大气运动最基本的形式。
2.形成过程
(1)冷热状况:A气温高,B、C气温低。
(2)气流运动。
①垂直运动。
②水平运动。
[想一想] 热力环流过程中,气温和气压有什么关系
提示:气温高,空气受热膨胀上升,近地面气压降低;气温低,空气受冷收缩下沉,近地面气压升高;在同一水平方向上,空气总是从高气压流向低气压。
二、大气的水平运动
1.风形成的直接原因:水平气压梯度力。
2.风的受力状况与风向(以北半球为例)
项目 图示 受力状况 风向
高空 风向 受F1(水平气压梯度力)和F2(地转偏向力)共同影响 与等 压线 平行
近地 面风 向 受F1(水平气压梯度力)、F2(地转偏向力)和F3(摩擦力)共同影响 与等 压线 斜交
[想一想] 为什么海面上的风比陆地上的风大
提示:海面上没有遮挡物,空气流动受到的阻力小,风速比较大;陆地上地面粗糙,地形起伏不平,受山脉、树木和建筑物等阻挡,摩擦力大,阻碍了空气的运动,故风速较小。
学习任务一　热力环流
【情境·探究导学】
　　小说《三国演义》中的上方谷之战,是在某年的盛夏季节,诸葛亮第六次出祁山时,用计把司马懿率领的魏军引入地处两山之间、地势低洼的上方谷后,蜀军便点燃谷地中事先准备的柴草,借助风势,上方谷烧得火光冲天。眼看司马懿等人将葬身火海,谁料此时大雨却从天而降,将大火浇灭。下图示意火烧之前上方谷的大气运动状况。
(1)说明火烧之前上方谷谷风的形成过程。
提示:白天山坡受热,空气增温快,空气密度变小;山谷上方同高度的空气距地面远,增温较慢,密度仍较大;空气自谷底沿山坡上升形成谷风。
(2)从热力环流角度,说明上方谷之战起火后降下大雨的合理性。
提示:起火后,谷地近地面空气受热迅速膨胀上升;柴草燃烧所产生的大量烟尘提供了充足的凝结核;空气中的水汽在上升过程中因气温降低而凝结,最终形成降水。
【核心·归纳总结】
1.热力环流的形成过程
近地面冷热不均→空气的垂直运动(上升或下沉)→水平气压梯度力→空气的水平运动→形成热力环流。如下图所示:
(1)近地面温压规律:冷高压,热低压。
(2)通常所说的高气压和低气压,是同高度比较的结果。
(3)等压面判读方法:画水平线作辅助线,参照等压面比较同高度气压差异。
2.热力环流的几种常见形式
(1)城市风。
(2)海陆风。
形成 白天陆地比海洋升温快,近地面陆地气压低于海洋,风从海洋吹向陆地,形成海风 夜晚陆地比海洋降温快,近地面陆地气压高于海洋,风从陆地吹向海洋,形成陆风
影响 海陆风使滨海地区气温日较差减小,降水增多
(3)山谷风。
形 成 白天山坡比同高度的山谷上空升温快,气温高,气流上升,气压低,暖空气沿山坡上升,形成谷风 夜晚山坡比同高度的山谷上空降温快,气温低,气流下沉,气压高,冷空气沿山坡下沉,形成山风
影 响 夜晚冷空气沿山坡下沉至谷底,暖空气被抬升至高处,形成下冷上热的逆温层,大气层结构稳定,污染物不易扩散
【实践·学以致用】
　　下图为北半球某地热力环流剖面示意图。据此回答1～2题。
1.若①②③④处气压分别为P1、P2、P3、P4,则(　　)
A.P1>P2 B.P2C.P1>P4 D.P3>P4
【答案】 C
【解析】 同一水平高度,等压线上凸的地方为高压区,下凹的地方为低压区,所以P2>P1、P4>P3,A、D错误;垂直方向上,海拔越高,气压越低,所以P2>P3、P1>P4,B错误,C正确。
2.近地面MN两地空气运动方向是(　　)
A.由西南向东北 B.由东南向西北
C.由西北向东南 D.由东北向西南
【答案】 A
【解析】 据上题分析可知,近地面气压P2>P1,MN两地水平气压梯度力由南指向北,受地转偏向力、摩擦力的影响,北半球风向在水平气压梯度力的右侧,即由西南向东北,A正确,B、C、D错误。
　　一般而言,薪柴燃烧过程中氧气补充越充足,燃烧效率越高,产生浓烟也越少。如有水平方向风的影响,火苗乱窜,火星容易四溅导致用火失控。某年4月,一春游团队在野炊过程中准备做一火灶来生火做饭。为提升燃烧效率,用火可控、安全且产烟量少,该团队运用热力环流知识进行了火灶设计。据此回答3～4题。
3.下列四种火灶设计方案中,你认为最佳方案是(　　)
A B
C D
【答案】 B
【解析】 B方案中燃烧室产生热量,将热空气带走,室内乃至近地面形成低气压,与示意图右侧进气口之间形成热力环流,新鲜空气不断提供氧气,促进充分燃烧,减少烟量,B正确;A方案新鲜空气没有从燃烧室下部进入,C方案没有新鲜空气进入,D方案没有形成足够明显的热力环流,且容易受风的影响而火苗乱窜,A、C、D错误。
4.下图是重庆某农家厨房火灶示意图,与上题中你认为的最佳方案相比,其突出优点是(　　)
A.方便持续工作 B.建造更加方便
C.薪柴一物多用 D.成本更加低廉
【答案】 A
【解析】 与上题B方案相比,农家火灶多了灰篾子,便于燃烧后的灰烬漏到灰室,不至于堵塞燃烧室,可以不断的持续工作,A正确;添加灰篾子,增加一定的建造复杂度,成本会升高,未起到薪柴一物多用,B、C、D错误。
学习任务二　大气的水平运动
【情境·探究导学】
风
[唐]李峤
解落三秋叶,能开二月花。
过江千尺浪,入竹万竿斜。
这是一首描写风的小诗,它是从动态上对风的一种诠释和理解。
(1)近地面风的形成受哪些力的影响
提示:近地面风的形成受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力影响。
(2)高空的风和近地面的风在受力上有什么不同 最终风向有何差异
提示:高空的风受水平气压梯度力和地转偏向力两个力的作用,最终风向与等压线平行。近地面的风受水平气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三个力共同作用,最终风向与等压线
斜交。
(3)“过江千尺浪”说明风力较强。为什么江上的风力一般比陆地上的风力强
提示:江面上摩擦力较小。
【核心·归纳总结】
1.影响风的三种力
作用 力 方向 大小 对风的影响
风速 风向
水平 气压 梯度力 与等压 线垂直, 并指向 低压 等压线越密集,水平气压梯度力越大 水平气压 梯度力越 大,风速 越大 垂直于等压线,由高压指向低压
地转 偏向力 与风向 垂直 大小随纬度增大而增大,赤道为零 不影响风 速大小 北半球使风右偏,南半球使风左偏,赤道上不偏转
摩擦力 与风向 相反 下垫面越粗糙,起伏越大,摩擦力越大;反之越小 使风速 减小 与其他两力共同作用,使风向与等压线斜交
2.三种不同受力情况对风向的影响
类型 理想状 态的风 高空的风 近地面的风
受力 状况 只受水平 气压梯度 力(F1)影响 受水平气压梯度力(F1)与地转偏向力(F2)共同影响 受水平气压梯度力(F1)、地转偏向力(F2)和摩擦力(F3)共同影响
风向 风向由高 压指向低 压,且与等 压线垂直 风向与等压线平行 风向与等压线斜交
图示
3.等压线图中风向的判断
(1)在等压线图中,按要求画出过该点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压,但并非一定指向低压中心),表示水平气压梯度力的方向。
(2)确定南、北半球后,面向水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°(高空风则偏转90°),画出实线箭头,即为经过该点的近地面(高空)风向。如下图所示(北半球):
【实践·学以致用】
　　下图为立体气压分布示意图,甲、乙、丙、丁四个点在同一等高面上。据此回答1～
2题。
1.若该图表示北半球某地近地面附近气压状况,则图中四点气压由大到小的排列顺序是(　　)
A.甲>乙>丙>丁 B.丙>甲>丁=乙
C.乙=丁>甲>丙 D.丙>甲>丁=乙
【答案】 C
【解析】 若该图表示北半球某地近地面附近气压状况,等压面向下弯曲,则甲、乙之间为低压,越向外围气压越高,乙、丁位于最外围,且在同一条等压线上,所以四点气压由大到小的排列顺序是乙=丁>甲>丙,C正确,A、B、D错误。
2.若该图表示北半球某地高空气压状况,则丁地受力平衡状态下的风向为(　　)
A.东南风 B.西风 C.西北风 D.东风
【答案】 D
【解析】 若该图表示北半球某地高空气压状况,等压面向下弯曲,则甲、乙之间为低压,丁地的气压梯度力垂直于等压线并由北指向南,受向右的地转偏向力影响,受力平衡状态下风向与等压线平行,应为东风,D正确,A、B、C错误。
　　我国东部某城市位于山区边缘的平原地区,山谷风为当地最主要的局地大气环流。下图示意2024年秋季该城市风向(a)及大气污染颗粒物PM2.5浓度(b)的变化情况。据此回答3～4题。
3.下列分析正确的是(　　)
A.影响该城市的山风为南风
B.山谷风有利于城市大气的净化
C.谷风的开始时间约是12时
D.交通是城市主要的大气污染源
【答案】 C
【解析】 根据山谷风的形成过程,白天为谷风,晚上为山风,所以山风为北风,A错误;风对污染物有净化作用,同时也能带来污染,B错误;由图可知,谷风开始时间大约是12时,C正确;6—9时是交通高峰,但是PM2.5的污染程度最轻,说明交通污染不是当地的主要污染源,D错误。
4.城市、污染源及山区的位置关系,符合实际情况的是(　　)
A B
C D
【答案】 D
【解析】 由图中PM2.5的浓度可以看出,刮南风的时段污染物浓度迅速上升,表明污染源应该位于城区的南面,南风是谷风,山体位于城市的北面,D正确,A、B、C错误。
等压面图和等温面图的判读
【典图示例】
【技法点拨】
1.等压面图的判读
(1)判读气压高低。
①大气密度随高度增加而降低,不同高度的大气所承担的空气柱高度不同,导致在垂直方向上气压随着高度增加而降低。如图1中PA>PC,PB>PD。
②因地面冷热不均,同一水平面上出现气压差异,进而等压面发生弯曲,同一水平面上,等压面上凸处气压高,下凹处气压低,即图1中 PC>PD,PB>PA。
③同一垂直方向上,近地面和高空的气压类型相反,若近地面为高气压,高空则为低气压。
(2)判断下垫面的性质。
①判断陆地与海洋(湖泊):夏季,等压面下凹处为陆地、上凸处为海洋(湖泊);冬季,等压面下凹处为海洋(湖泊)、上凸处为陆地。
②判断裸地与绿地:裸地同陆地,绿地同海洋。
③判断城区与郊区:等压面下凹处为城区、上凸处为郊区。
(3)判断近地面天气状况和气温日较差。
等压面下凹处,多阴雨天气,气温日较差较小,如图1中A处;等压面上凸处,多晴朗天气,气温日较差较大,如图1中B处。
(4)判断气温高低。
①图1中甲地近地面等压面向下凹,说明A处气压低,由此可知,甲地气流上升,气温较高;乙地近地面等压面向上凸,说明B处气压高,由此可知,乙地气流下沉,气温较低。
②根据等压面的弯曲状况和随海拔每升高1 000米气温降低约6℃可知,A、B、C、D四处气温TA>TB>TC>TD。
2.等温面图的判读
(1)随着海拔升高,等温面的温度数值逐渐降低。
(2)等温面向下凹的地区,气温较同高度其他地区低;等温面向上凸的地区,气温较同高度其他地区高。如图2中甲地为低温中心,乙地为高温中心。
(3)夏季:陆地上等温面向上凸,海洋上等温面向下凹;城市市区等温面一般向上凸。
【对点练习】
　　下图为某地近地面垂直方向气温、气压分布示意图(图中虚线为等温面、实线为等压面)。据此回答(1)～(2)题。
(1)若该地位于我国西北沙漠地区,则其成因和空气垂直运动正确的是(　　)
A.动力　辐合上升 B.热力　辐合上升
C.动力　下沉辅散 D.热力　下沉辐散
(2)易形成这种大物理状况的是(　　)
A.夏季白天的内陆湖面
B.冬季晴朗夜晚的谷底
C.夏季晴朗白天的郊区
D.冬季暖流流经的海面
【答案】 (1)B　(2)D
【解析题路】 第(1)题,读图可知,该地等温面向上凸出,说明该地气温较周边地区高,气流在垂直方向上上升,在近地面等压面向下凹,说明该处气压较周边地区低,是受低压系统控制,气流辐合上升所致,是热力原因造成的,故选B。第(2)题,夏天内陆地区的湖泊气温较周边地区低,气流下沉,形成高气压,A错误;冬季山坡降温快,寒冷气流沿山坡下沉至谷底,谷底气温低,不符合图中等温线特征,B错误;郊区与城市之间,由于城市热岛效应,郊区为高气压,气流下沉,C错误;冬季暖流流经地区,气流上升,D正确。
课堂小结 地理视野
冷巷效应 冷巷是我国传统庭院建设的精髓,其特点是“高墙窄巷”,仅容1～3人并排通行。在福建闽南传统建筑中,“冷巷”有两种,一种是室内连接各房间的通道,此巷道长期不受太阳辐射,廊道与天井相连,空气流通顺畅,生活余热少,称为“室内冷巷”。另一种是外墙与周围墙之间或相邻两屋之间狭窄的露天通道,此巷高而窄,受太阳照射的面积小,受晒时间短、通风顺畅,温度较低,称为“露天冷巷”。与冷巷接通的各房间,较冷空气进入,较热空气被带出,从而达到通风效果,称为冷巷效应。

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