自然地理专题三：地球的大气

地理专题讲座(三) 地球的大气考纲要求考纲要求 （1）大气的组成和垂直分层大气的组成。大气垂直分层及各层对人类活动的影响。（2）大气的热状况和大气的运动大气的受热过程。气温的日变化和年变化。气温水平分布的一般规律。大气垂直运动和水平运动的成因。三圈环境与气压带、风带的形成。大气环流 与水热输送的关系。（3）大气降水降水的季节变化。降水量柱状图和等降水量线图。世界年降水量的分布。（4）天气、气候与人类锋面、低压、高压等天气系统的特点。主要气候类型及分布。影响气候的主要因素。光、热、水、风等气候资源及其利用。寒潮、台风、暴雨、大风等气象灾害的危害及防御。地球温室效、臭氧层破坏、酸雨等现象产生的原因及危害 主干知识分析主干知识分析 一、对流层大气特征和逆温现象 在对流层，气温垂直分布的一般情况是随高度增加而降低，大约每升高100米，气温 降低0.6°C。这主要是由于对流层大气的主要热源是地面长波辐射，离地面愈高，受热 愈少，气温就愈低。但在一定条件下，对流层中也会出现气温随高度增加而上升的现象， 称为逆温现象。 造成逆温现象的原因有很多种。例如，在晴朗无云或少云的夜间，地面很快辐射冷 却，使贴近地面的气层也随之降温，离地面愈近，降温愈快，从而产生逆温现象。这种 逆温，在大陆上常年都可出现，尤以冬季最强。再如，暖空气平流到冷的地面或冷的水 面上，会发生接触冷却的作用，愈接近地表，降温愈快，于是产生逆温现象。另外，在 锋面附近，由于冷暖空气的温度差比较大，暖空气爬到冷空气的上面，也会产生明显的 逆温现象。实际上，大气中出现的逆温现象常常是由几种原因共同形成的。 无论那种条件造成的逆温，都对大气有一定的影响。由于逆温层的存在，造成对流 层大气局部上热下冷，大气层结稳定，阻碍了空气垂直运动的发展，使大量烟尘、水汽 凝结物等聚集在它的下面，易产生大雾天气，使能见度变坏，尤其是城市及工业区上空， 由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重大气污染事件，如光化学烟雾等。 近年高考试题中，多次涉及这一内容，复习中要引起重视。 二、大气热状况及其应用(与气温度有关的问题)：通过上图可以帮助我们理解大气的热力作用是由一系列的热传递和热交换过程组成 的。这其中最重要的是大气对太阳辐射的削弱作用（吸收、反射、散射）和大气对地面 的保温作用。这两种作用是建立在三种辐射（太阳辐射、地面辐射、大气辐射）基础之 上的。运用大气热力作用原理，可以分析解决许多实际问题，这是考查学生分析解决实 际问题的一个重要的试题切入点。 下面的思考问题将帮助你理解有关热量问题： 1.阴天的白天气温比较低的原因？ 这主要是由于大气对太阳辐射的削弱作用引起的，厚厚的云层阻挡了到达地面的太 阳辐射，所以气温低。 2.晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？ 这是由于大气的散射作用引起的，蓝色光最容易被小的空气分子散射。 3.日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？ 这是由于散射作用造成的，散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面八方，所以 在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天空仍很明亮。 4.霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？ 这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失，气温随之降低。 5.沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？ 沙漠地区晴天多，白天大气对太阳辐射的削弱作用小，气温高；夜晚大气对地面的 保温作用弱，气温低。 6.青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区？ 青藏高原的海拔高度，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，所以太阳辐射强。太阳 辐射大气对太阳辐射的削弱作用吸收 反射 散射到达地面的太阳辐射，使地温升高，地面同时放出地面辐射地面辐射使大气温度升高，同时大气放出辐射，其中很大的部分指向地面，称为大气逆辐射大气逆辐射对地面起到了保温作用通过上面的例子可以看出，分析一地白天气温的高低，主要考虑大气对太阳辐射的 削弱作用的强弱；分析一地夜晚气温的高低，则要考虑大气对地面保温作用的强弱。 三、大气热力环流原理的运用 冷热不均是引起大气运动的根本原因。太阳辐射在地球表面分布不均，造成高低纬 度之间冷热不均，引起空气的垂直运动，导致同一水平面上的气压差异，是产生大气运 动的根本原因。热力环流在自然界存在的非常普遍，运用这一原理可以解释很多的地理 现象，是天气部分复习的重点知识。 理解热力环流应注意以下问题： 气压是指单位面积上所承受的大气柱的质量，因此在同一地点，气压随高度的增 加而减小； 通常所说的高气压、低气压是指同一水平高度上气压高低状况。比较气压的高低 要在同一水平高度上进行比较，垂直方向气压下面高于上面。 等压面是空间气压值相等的各点所组成的面，等压面突起的地方是高压区；等压 面下凹的地方是低压区。地面受热均匀等压面一般呈水平状态，地面受热不均匀，则往 往因其等压面的上凸或下凹。 判断气压高低，既要考虑高度因素又要结合等压面的凹凸状况。 四、天气系统中气象要素的判断 1.风向的判断：在这部分内容学习中，弄明白水平气压梯度力、地转偏向力以及摩擦力的性质以及 它们之间的关系是掌握这部分知识并分析解决问题的关键。(1)水平气压梯度力 地表受热不均，使同一水平面上产生了气压差异。单位距离间的气压差叫做气压梯 度。只要水平面上存在着气压梯度，就产出了促使大气由高气压区流向低气压区的力， 这个力称为水平气压梯度力。在这个力的作用下，大气由高气压区向低气压区作水平运 动，这就形成了风。因此，水平气压梯度力是形成风的直接原因。其方向垂直于等压线， 从高压指向低压。大小与气压梯度成正比(2)地转偏向力 由于地球自转，地球表面的物体在沿水平方向运动时，其运动方向发生一定的偏转， 我们把促使物体水平运动方向产生偏转的力，称为地转偏向力。其方向：在北半球向右 偏转；在南半球向左偏转。大小与物体水平运动的速度成正比，与地理纬度正弦值成正 比。地转偏向力的方向总是与风向垂直，地转偏向力只改变风向，不能改变风速。(3)摩擦力 是指地面与空气之间，以及运动状况不同的空气层之间互相作用而产生阻力。其方 向总是与风向相反。因而摩擦力不仅能改变风向，而且可减小风速。 (4)高空与近地面风的差异高空大气中的风向，是水平气压梯度力和地转偏向力二力共同作用的结果，风向与 等压线平行；近地面大气中的风向，是气压梯度力、地转偏向力和摩擦力三力共同作用 的结果，风向与等压线之间成一夹角。一般摩擦力的影响可达离地面1500米左右的高度。在这个范围内，越往高空，风向 与等压线之间的夹角越往高空夹角越小，风速越往高空风速越大 在相同的气压条件下，陆面上的风与海面上的风有所不同，陆面上的风与等压线间 的夹角大，风速小；海面上的风与等压线间的夹角小，风速大。(5)等压线与风向。 海平面等压线图上，北半球低压中心东部多吹偏南风，西部多吹偏北风；北半球高 压中心其东部多吹偏北风，西部多吹偏南风。同时等压线的疏密程度与风力的大小有一 定的对应关系。等压线愈密集，气压差愈大，风力就愈强；等压线愈稀疏，气压差愈小， 风力就愈弱。(6)风向的画法： 在弯曲等压线图上，确定任一地点的风向，可 按以下步骤进行： a在等压线图中，按要求画出于该点相邻的等 压线垂直的虚线箭头(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(见图中 箭头A)。 b确定南、北半球后，面向水平气压梯度力方 向向右(北半球)或左(南半球)偏转30°45°角画 出实线箭头，即为经过这点的风向(见图中箭头B)。2.气温的判断： 对于天气系统中温度高低的判断，主要是考虑该地云量的多少，联系天气系统中晴 阴状况的知识作出判断，就可以得出结论。例如高压为晴天，白天气温高，夜晚气温低， 气温日较差大。这一内容在大气热力状况部分已作了分析，在此就不再详述了。 3.降水的判断： 关于降水的判断，首先要理解降水形成的原理，当空气由温度较高的地方流向温度 较低的地方时，由于温度低的地方空气的饱和水汽含量低，原来暖的空气随着温度的降 低，空气中的一部分水汽就要冷却凝结形成降水。也就可以简单地概括为当空气由气温 高的地方运动到气温低的地方时，就可能产生降水。当然还要看空气中含有水汽量的多 少。在对天气进行判断时，在天气系统中，凡是有上升气流的如气旋、锋面、受地形的 影响上升等，一般都可能产生降水。另外，当较低纬度暖的空气向较高纬度运动时，空 气中的水汽冷却凝结，也会产生降水，反之，当较高纬度的空气向较低纬度运动时，则 不产生降水。如受中纬西风影响的地区降水较多，而受信风影响的地区降水较少。 五、关于气候判断的一般方法： 世界各地的气候有不同的特点，是气温、降水等气候要素在空间上分布的不均衡， 以及时间不同而千变万化的结果，气候类型判断要注意以下三个方面： 1 根据最高气温出现的时间定南北半球，最热月出现在 7 月或各月气温变化曲线呈峰 形，该地点位于北半球；最热月出现在 1 月或各月气温变化曲线呈谷形，该地点位于南 半球。 2 根据最高和最低气温的数值判断热量带，最冷月均温>15°C 属热带雨林气候、热 带草原气候、热带季风气候和热带沙漠气候四种类型之一；最冷月均温 0°C 以上，属亚 热带季风气候、地中海气候和温带海洋性气候三种类型之一；最冷月均温在<0°C，属温 带、寒带气候。 3 据降水的季节分配(冬雨型、夏雨型、年雨型、少雨型)以及年降水总量确定气候类型。范例分析范例分析 例题例题11读某城某日清晨低层大气剖面图，回答： (1)图中气温分布异常部分是、 中的_， 判断理由是_。(2)该城市工业高度集中，当天发生了重 大的烟雾事件，造成这一事件的 人为原因是 _； 气象原因是 _； 地形原因是 _.分析分析: :(1)对流层气温的变化规律是随高度的增加而递减。该城市上空在区域内出 现随高度的增加气温上升的现象，这是大气的逆温现象。 (2)逆温现象是造成该城市烟雾事件的气象原因。大气中有逆温的一层，叫“逆温层” ，常能阻止层内或层下空气上升，遏制对流云的发展，因此加重了低层大气的污染程度。 人为原因和地形原因较明显。 答案答案: :(1) 气温随高度的增加而上升 (2)人为原因是：工厂烟囱排放大量煤烟、 粉尘和硫氧化合物，使凝结核增多，空气污浊，烟雾弥漫 气象原因是：内气温下部 低于上部，抑制了气流的上升，不利于扩散，加重了低层大气的污染程度 地形原因是： 城市位于凹地，气流不易扩散、稀释，加剧了居民受害程度。 例题例题 22下图是等高面与等压面关系示意图，读图完成下列要求：(1)图中至点，气压最高的是_，气压最低的是_。 (2)A、B两地受热的是_地，空气_； 冷却的是_地，空气_。 (3)用“”画出图中的热力环流。 分析：分析：本题主要考查有关热力环流形成的知识。解答本题的关键是从高空等压面的凹凸入手，逐步推理。从图中可以看出，在3000米高空附近A地等压面下凹，B地等压面 上凸，B地上空的气压高于A地上空的气压(或点气压大于点气压，、点的气 压值相等，点气压又大于点气压，故点气压大于点气压)，这说明A地空气下沉， B地空气上升，从而可以判定A地冷却，B地受热，高空气流从B地流向A地，近地面气流从 A地流向B地。 答案：答案：(1) (2)B 膨胀上升 A 收缩下沉 (3)图略(其热力环流的画法应是近地面由AB，高空由BA，垂直方向是A地下沉， B地上升) 例题例题 33读“我国东部某日