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大气环境 对流层大气的受热过程学案


大气环境 第 1 课时 对流层大气的受热过程 学案
学习目标:了解大气的垂直分层结构,明确各层的主要特征 理解太阳辐射、地面辐射和大气辐射的关系,说明大气的受热过程 理解大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。 学习重点:大气对太阳辐射的削弱作用和地面的保温作用 学习难点:大气对太阳辐射的削弱作用和地面的保温作用

一、大气的垂直分层 大气分层

大约高度 气温的垂直变化 与人类的关系 ____千 随高度增加而 天气现象复杂多变, 与人类 对流层 米以下 ____________ 的关系__________ ______ 利于飞机 平流层 随高度增加而______ 千米 ____千 对无线电短波通信有重要 高层大气 气温变化复杂 米以上 作用 二、对流层大气的受热过程 1.大气对太阳辐射的削弱作用:主要表现为______________、________和________。 (1)选择性吸收:臭氧层中的臭氧和高层大气吸收波长较短的________光,水汽和二氧化碳吸 收波长较长的________光。 (2)散射和反射:散射主要改变太阳光线的方向;云层或尘埃能反射太阳光线,云层越厚,对 太阳辐射反射________。 2.地面辐射和大气辐射 (1)地面辐射:从波长看,地面辐射属于________辐射,地面辐射是____________大气增温的 直接能量来源。 (2)大气辐射:大气吸收____________增温的同时,也向外辐射能量,即为大气辐射,它属于 ________辐射。 (3)大气逆辐射:射向________的大气辐射称为大气逆辐射,对地面起到________作用;云量 越大,大气逆辐射越____。 3.影响地面辐射的主要因素 (1)纬度因素:该因素是太阳辐射强度由________向________递减的重要原因;同样性质的地 表,纬度越低,太阳辐射强度越____,地面辐射越____。 (2)下垫面因素:下垫面是指________________________________________,它使世界各地地 面辐射的变化并不完全与________________相一致。 (3)其他因素:以________因素的影响最大。在同纬度地区, __________________会影响到 地面获得的太阳辐射的多少。

探究点一 大气的垂直分层 【探究材料】 王老师乘飞机到外地出差。 在机场时还是细雨蒙蒙, 起飞不久后却是晴空万 里,阳光普照。 1.请分析为什么会出现这种变化?

2.为什么对流层气温随高度增加而降低,平流层气温随高度增加而增加?
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3.现在人们乘坐的大型飞机多是在平流层中飞行,为什么平流层适合于飞机飞行?

4.你知道地球大气层到底有多厚吗?

【规律总结】 大气的垂直分层 大气 垂直 高度 分层 低纬 17~ 18 千米, 中 纬 10~12 千米,高纬 8~9 千米

气温垂直变化 规律 气温随高 度增加而 递减,大约 每升高 100 米,气温降 低 0.6 ℃ 下层气温 随高度变 化很小,30 千米以上 气温随高 度增加而 迅速上升 起初随高 度增加而 递减,后随 高度增加 而上升 原因 地面是对 流层大气 主要的直 接热源,离 地面远,气 温越低 该层气温 基本上不 受地面影 响,而靠臭 氧大量吸 收太阳紫 外光而增 温 高空有氧 原子吸收 太阳辐射

空气 运动

天气 现象

与人类 的关系 人类生活在对 流层底部,与 人类关系最密 切 ①臭氧大量吸 收紫外光,成 为人类生存环 境的天然屏 障;②大气稳 定,利于高空 飞行 80~500 千米 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

对流层

对流运动 显著

复杂 多变

平流层

自对流层 顶至 50~ 55 千米

平流运动 为主

天气 晴朗

高层大气

自平流层 顶以上到 大气上界 2 000~3 000 千米

稳定 少变

自下而 上先对 流后平 流

【考例探究 1】 如图示意大气垂直分层。读图,回答下列问题。 (1)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 (2)对短波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 (3)2008 年 9 月,我国发射的“神舟”七号飞船运行轨道所在的大 气层( ) A.气温在-50 ℃~20 ℃ 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 ℃
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探究点二 对流层大气的受热过程 【探究材料】 《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(无焰的火),少得烟气,则免于霜矣。” 1.造成“是夜必霜”的原因是( ) A.雨后的夜晚,气温必定很低 B.受冷气团影响,加之晴朗夜晚,大气逆辐射弱 C.晴朗夜晚,地面辐射减弱 D.晴朗夜晚,地面辐射增强 2.“放火作煴,少得烟气,则免于霜矣”的原因是( ) ①“烟气”使大气逆辐射增强,使地面温度不至于过低 ②“烟气”的成分主要是 CO2,对地 面有保温作用 ③“放火作煴”直接把地面烤热 ④“放火作煴”直接把大气熏热 A.①② B.②③ C.③④ D.①④ 3.如果夜间多云,人们是否还需制造烟雾来防止作物冻害?为什么?

4. 请用大气受热过程原理解释新疆谚语“早穿棉袄午穿纱, 围着火炉吃西瓜”所呈现的现象。

【规律总结】 大气对太阳辐射的削弱作用 大气对太阳辐射的削弱作用,主要表现为大气对太阳辐射的反射、散射和吸收三个方面。 作用 作用 参与作用的 被削弱的 形成的自然 形式 特点 大气成分 辐射 现象 夏季多云的 反射 无选 云层、较大 各种波长的 白天,气温 作用 择性 尘埃 太阳辐射 不太高 有选 择性 空气分子、 微小尘埃 波长较短的 蓝、紫色光 晴朗天空呈 蔚蓝色 阴天、黎明天 空呈灰白色

散射 作用

无选 颗粒较大的 各种波长的 择性 尘埃等 太阳辐射 吸收 有选 臭氧、水汽、 紫外光、红 作用 择性 二氧化碳 外光 【考例探究 2】 根据下图所给内容,完成下列要求。 (1)图中①、②、③各表示什么辐射: ①________辐射;②________辐射;③________ 辐射。 (2)图中④表示大气对太阳辐射的________作用。 (3)大气能吸收地面辐射的______________%~ ________%,对地面起到________作用。 (4)影响图中①的强度的最主要因素是 __________,这是因为____________________

(5)地面增温主要来自图中的________,大气受热主要来自图中的________。(填代号)
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【巧学速记】 1.图示法理解大气受热过程及其对地面的保温作用 如右图所示,大气的保温作用分三个过 程: (1)太阳辐射到达地面,地面吸收太阳辐 射后增温,即“太阳暖大地”; (2)地面增温后产生地面辐射(长波),大 气强烈吸收地面辐射而增温, 即“大地暖 大气”; (3)大气产生大气 辐射, 它将其中很大部 分返还给地面,我们称之为“大气逆辐 射”。 “大气逆辐射”在很大程度上弥补 了地面辐射所损失的能量, 从而起到了保 温作用,即“大气还大地”。 2.图示法记忆地面辐射的影响因素

【反思小结】 重要知识点 大气的垂直分层

对流层大气的受热过程

关键点总结 大气的垂直分层、气温变化规律与人类的 关系、逆温现象应理解掌握 太阳辐射、地面辐射、大气辐射及大气逆 辐射的转换过程,温室效应等是基本地理 知识,最容易出考题,会运用这些知识解 释地理现象

我的反思

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参考答案 课前准备区 ①12 ②递减 ③最密切 ④12~50 ⑤递增 ⑥高空飞行 ⑦50 ⑧选择性吸收 ⑨散射 ⑩反射 ?紫外 ?红外 ?越强 ?长波 ?对流层 ?地面辐射 ?长波 ?地面 ? 保温 21低纬 2 2两极 2 3大 2 4强 2 5与大气下层直接接触的地球表面 ?强 ○ ○ ○ ○ ○ 26纬度的变化 ○ 27气象 ○ 28年日照时数的长短 ○ 课堂活动区 探究点一 1.这种现象可以用降水的时空变化来解释。大致有三种可能:一是起飞时下雨,起飞以后该 区域停止了下雨(时间变化);二是该区域地面下雨(对流层),高空不下雨(平流层→垂直变 化);三是机场下雨,机场以外不下雨,即飞机离开了降水区域(水平变化)。 2.地面是对流层大气的主要的、直接的热源,离地面越高,获得热量越少,气温越低;平流 层气温基本上不受地面影响,而是靠臭氧吸收大量紫外线而增温。 3.平流层水汽含量极少。天气晴朗,能见度好,大气平稳,有利于高空飞行。 4.根据人造卫星的探测资料,在 2 000~3 000 千米的高空,地球大气的密度已经与星际空 间的密度非常接近,这个高度可以看作是地球大气的上界。 考例探究 1 (1)B (2)D (3)C [第(1)题,对流层气温随海拔增高而降低,排除④;平流层 气温随海拔增高而增高,排除③;高层大气的底层气温随海拔增高而降低,上层气温随海拔 增高而增高,选择 B 项。第(2)题,Ⅲ层为高层大气,在该层中有若干电离层(大约 80~500 千米高空),其带电粒子会干扰无线电短波通信。第(3)题,“神舟”七号飞船的运行轨道在 高层大气,依据图所示读出相关数据即可。] 探究点二 1.“天雨新晴,北风寒彻,是夜必霜”,一是由于受冷空气的影响,二是晴朗的夜晚,大气 逆辐射弱,导致气温低,故 B 选项正确。 2.“烟气”的成分主要是 CO2,它可以强烈吸收地面的红外线长波辐射,大气逆辐射增强, 近地面气温较高,故 A 选项正确。 3.不需要。原因是夜间多云,大气逆辐射增强,气温不会太低,霜冻出现的几率小。 4.新疆地处内陆,气候干旱,晴天多,云量少。白天大气的削弱作用弱,到达地面的太阳辐 射多,气温高,出现“午穿纱”的现象;晚上,大气的保温作用弱,地面损失热量多,近地 面气温低,故有“早穿棉袄”的现象。 考例探究 2 (1)太阳 地面 大气逆 (2)削弱 (3)75 95 保温 (4)太阳高度角 太阳高度角越大,单位面积地面获得的热量越多;太阳高度角越大,经过大 气层的路程越短,被削弱得越少 (5)① ② 解析 由题干可知:太阳、地面、大气之间存在热量的传递,且大气对太阳辐射具有一定的 削弱作用,对地面具有一定的保温作用;影响太阳辐射强度最主要的因素是太阳高度角,太 阳高度角越大,地面单位面积上获得的太阳辐射能量越多;大气对太阳辐射的削弱作用包括 大气的吸收、反射和散射作用,地面辐射的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,大气增温的同时也向外辐射热量,其中大部分又归还给地面,对地面起到了保 温作用。解答本题的关键是明确热量的传递过程。

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