1、海口一中20132014學年度高二第一學期培優教案 劉湘蓉專題一：大氣的受熱過程與熱力環流（2013-9-14）課程標準：運用圖表說明大氣的受熱過程 考綱點擊大氣受熱過程(1)大氣的受熱過程。(2)大氣保溫作用的基本原理。(3)大氣熱力環流的形成過程。一、大氣的組成及其作用1、低層大氣的組成：干潔空氣、水汽、固體雜質補充：大氣成分的變化大氣中的水汽和固體雜質的含量因時因地而異 例：地面有植被覆蓋，水汽含量增多，而固體雜質含量變少。我國北方地區冬春季節，氣候干旱，大氣中水汽含量少，而固體雜質多。 人類活動對干潔空氣成分比例的影響 例：人類活動燃燒礦物燃料（煤、石油、天然氣），使大氣中的CO2增多

2、。冰箱、冰柜的廣泛使用，大氣中的氟氯烴含量增多（制冷工業發展以前，大氣中沒有氟氯烴化合物），氟氯烴能破壞大氣中的臭氧，使大氣中的臭氧減少。保護大氣環境 2、大氣的垂直分層：( 1 ) 對流層：大氣底層，厚度隨季節和緯度變化；氣溫隨高度遞減；各層中最薄，但集中了大氣質量的3/4和幾乎全部的水汽和雜質；空氣對流強烈，天氣復雜多樣。（2） 平流層：大氣中臭氧的主要分布區。因其大量吸收太陽紫外輻射，所以氣溫隨高度遞增。空氣做平流運動，大氣平穩，天氣晴朗，有利于航天飛行。( 3 ) 高層大氣：從平流層頂到3000千米的高空范圍。密度小，與星際空間接近。該層中有大量離子和自由電子，構成電離層。電離層能夠反

3、射無線電波。二、大氣受熱過程作用形式參與作用的大氣成分波長段作用特點實例吸收臭氧(平流層)紫外線吸收強烈，有選擇性，對可見光吸收得很少平流層氣溫隨海拔高度增加而上升水汽、CO2(對流層)紅外線反射較大顆粒塵埃、云層各種波長同樣被反射無選擇性，云層越厚，反射越強夏季多云的白天，氣溫不會太高(偏低)散射空氣分子、微小塵埃波長較短的可見光(藍光、紫光)向四面八方散射，有選擇性晴朗的天空呈蔚藍色顆粒較大的塵埃、霧粒、小水滴各種波長同樣被散射無選擇性陰天的天空灰蒙蒙的補充：1、大氣對太陽輻射的削弱作用2、大氣對地面的保溫效應弄清地面輻射與大氣輻射之間的關系是理解大氣保溫效應的關鍵。如下圖：(1)大氣吸收

4、地面輻射增溫：對流層大氣中的水汽和二氧化碳，對地面長波輻射具有很強的吸收能力。大部分的地面輻射被吸收而增溫，然后它再以輻射、對流的方式向高層大氣傳送熱量。所以說，地面輻射是對流層大氣的主要的直接熱源。(2)大氣逆輻射對地面起到保溫作用：近地面大氣吸熱增溫后，也向外進行輻射，叫大氣輻射。大氣輻射中一小部分向上，散失到宇宙空間；其余絕大部分是向下的，因其與地面輻射的方向相反，稱為大氣逆輻射。大氣逆輻射使得大氣把從地面輻射中獲取的熱量還給了地面，所以說大氣對地面起著保溫效應。根據所學知識解釋自然現象：（1）日出前的黎明、日落后的黃昏，以及陰天，天空為什么仍是明亮的？（大氣對太陽輻射的散射作用）（2）

5、為什么晴朗的正午天空呈藍色，早晚呈紅色？（正午太陽高度大，穿過路程短，僅藍光被散射掉，因而天空呈藍色；早晚陽光斜射，穿過路程長，短波各色光皆被散射，剩下紅光投射地面，陽光紅似火，地平線附近的天空呈紅色霞光）（3）為什么赤道地區終年太陽高度較大，但它并不是全球太陽輻射強度最大的地區？（赤道地區空氣對流旺盛，多云雨，云量多，大氣的反射作用強的原故）3、大氣熱力作用與自然現象的事例對流層大氣溫度隨高度升高而降低對流層大氣熱量主要來自地面輻射。平流層大氣溫度隨高度升高而升高平流層的臭氧大量吸收太陽紫外線。夏季多云的白天氣溫比晴朗的白天低云層具有反射作用，削弱到達地面的太陽輻射。多云的夜晚比晴朗的夜晚氣

6、溫高大氣逆輻射強，可以減少地面熱量的損失。晴朗的天空呈現蔚藍色、霞、日出前和日落后天空明亮等大氣對太陽輻射的散射作用。樹陰下，空間中無陽光直射仍然明亮散射作用。冬季風速較大因低緯度與高緯度相比，太陽高度大且白晝長，所以南北溫差大，導致風速大。晴天氣溫日較差大白天晴朗，獲得太陽輻射多，夜間大氣逆輻射弱，地面熱量損失大。交通信號中“紅燈停”紅光的波長較長，難被散射，穿透力強，以紅燈為停止的信號燈更為醒目。有經驗的農民利用人造煙幕在深秋、初冬為防止蔬菜、作物被霜凍凍壞在夜晚增加了云量，增強了大氣逆輻射，從而達到保溫作用。旭日和夕陽，朝霞和晚霞呈紅色日落日出前后，太陽高度角小，太陽輻射經過的大氣路徑長

7、，大氣對太陽輻射的散射作用強，波長較短的可見光都被散射了，只有波長較長的紅光、橙光透射下來。因此旭日和夕陽呈紅色，投射到云朵上也使其被染成紅色，因此旭日和夕陽，朝霞和晚霞均呈紅色。4、大氣熱力作用原理的應用地球大氣對太陽輻射的削弱作用和對地面的保溫作用，既降低了白天的最高氣溫，又提高了夜間的最低溫度，從而減小了氣溫的日較差，使地球表面的均溫提高了15，對適宜人類生存環境的形成，具有十分重要的意義。(1)解釋溫室氣體大量排放對全球變暖的影響。(2)分析農業實踐中的一些現象：利用溫室大棚生產反季節蔬菜；利用煙霧防霜凍；果園中鋪沙或鵝卵石在防止土壤水分蒸發的同時能增加晝夜溫差，有利于水果的糖分積累等

8、。在寒冬，為什么人造煙幕能起到防御霜凍的作用？（人造煙幕能增強大氣逆輻射，減少夜晚地面輻射損失的熱量，對地面起到保溫作用，所以可防御霜凍）5、晝夜溫差大小的分析 分析晝夜溫差的大小要結合大氣受熱過程原理，主要從地勢高低、天氣狀況、下墊面性質幾方面分析。(1)地勢高低：地勢高大氣稀薄白天大氣的削弱作用和夜晚大氣的保溫作用都弱晝夜溫差大。(2)天氣狀況：晴朗的天氣條件下，白天大氣的削弱作用和夜晚大氣的保溫作用都弱晝夜溫差大。(3)下墊面性質：下墊面的比熱容大地面增溫和降溫速度都慢晝夜溫差小，如海洋的晝夜溫差一般小于陸地。三、逆溫現象1、含義及類型:一般情況下，對流層溫度上冷下暖,氣溫隨高度增加而遞

9、減，平均垂直遞減率為-0.6/100米。如果出現氣溫隨高度增加垂直遞減率小于-0.6/100米或者氣溫上升都可以看作是逆溫現象。（1）輻射逆溫：隨著地面輻射冷卻速度加快，逆溫逐漸向上擴展，黎明時達最強。一般日出后，太陽輻射逐漸增強，地面很快增溫，逆溫便逐漸自下而上消失。 夏季夜短，逆溫層較薄，消失較快；冬季夜長，逆溫層較厚，消失較慢。（2）平流逆溫：當暖空氣水平移動到冷卻的地面、水面或氣層之上時，底層空氣因受下墊面的影響而迅速降溫，上層空氣因距離較遠，降溫較慢，于是產生逆溫。逆溫的強弱，主要由暖空氣和地面的溫差決定。溫差越大，逆溫越強。冬半年，在中緯度的沿海地區，因為那里海陸的溫差顯著，當海上

10、暖空氣流到大陸上時，常常出現平流逆溫 。（3）地形逆溫：常發生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散熱快，山坡上的冷空氣沿山坡下沉到谷底，谷底原來較暖的空氣被冷空氣抬擠上升，從而出現溫度的倒置現象。這樣的逆溫主要是在一定的地形條件下形成的，所以稱為地形逆溫。如美國的洛杉磯因周圍三面環山，每年有兩百多天出現逆溫現象。（4） 鋒面逆溫：對流層中，冷暖空氣相遇，暖空氣密度小，爬升到冷空氣的上面，兩者之間形成一個傾斜的過渡區即鋒面。在鋒面上，如果冷暖空氣的溫度差比較顯著，也可出現逆溫。2、逆溫產生的影響:利：由于逆溫的出現會阻礙空氣垂直對流的發展，所以逆溫的好處有： 可以抑制沙塵暴的發生，因為沙塵暴發生的條

11、件是大風、沙塵、強對流運動。 逆溫出現在高空，對飛機的飛行極為有利。因為飛機在飛 行中不會有大的顛簸，飛行平穩。同時，萬里晴空提高了能見度，使飛行更加安全。不利影響：（1）對環境影響：空氣對流運動被抑制，加重大氣污染，妨礙煙塵、污染物、水汽凝結物的擴散（2）對天氣影響：易產生大霧天氣、陰雨天氣（鋒面逆溫）、凍雨天氣（3）對交通影響：能見度降低，地面濕滑例題1：我國四川盆地是有名的霧區，重慶冬季無云的夜晚或早晨，幾乎80%是霧日，有時終日不散，有“霧都”之稱。根據下述資料，結合所學知識，回答(1)(3)題。資料一霧是懸浮于近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見度小于1千米的現象。霧多出現在晴朗

12、、微風、近地面水汽比較充沛且比較穩定或有逆溫存在的夜間或清晨。資料二見下表。輻射霧與平流霧的比較 概念與特征形成條件輻射霧是由地面輻射冷卻，使近地面大氣降溫而形成的霧。多出現在冬半年晴朗、微風的夜間和清晨。近地面空氣中水汽充沛；地面輻射使近地面氣溫降低，利于水汽凝結；風力弱，近地面大氣穩定，水汽積存下來；有充足的凝結核平流霧暖而濕的空氣作水平運動，經過寒冷的地面或水面，逐漸冷卻而形成的霧。海洋上四季皆可出現。下墊面與暖濕空氣的溫差較大；暖濕空氣的濕度大；適宜的風向(由暖向冷)和風速(27m/s)；大氣穩定。(1)輻射霧和平流霧中，具有明顯季節性特征的是_霧。(2)氣象諺語“十霧九晴”

13、中的“霧”一般指_霧。(3)重慶的霧大多屬于輻射霧還是平流霧？分析形成原因。這種霧是輻射霧，主要是因為晴天的輻射升溫和降溫幅度大導致空氣中的水氣飽和度變化幅度大引起的。具體說明如下： 晴天時，由于缺少云層的保溫作用，因此下墊面的晝夜溫差大。 當白天溫度高時，空氣中容易積聚氣態水；而在輻射降溫后的夜間到太陽初出時間段里（即夜晚到早上6點左右），氣溫日變化達到最低點，空氣中的水氣飽和度容易驟降，使超過飽和度的水氣與凝結核（低空擾動的灰塵之類）凝結成水汽而成霧。 所以說大部分的霧發生在晴天，這叫輻射霧；而另一部分的霧，比如鋒面霧、蒸汽霧、平流霧的成因并不需要發生在晴天，那些霧是受更大的天氣系統影響，

14、發生概率較低，因此“十霧九晴”。補充：江南冬、春多霧日，且有“十霧九睛”的農諺。那么，“十霧九晴”的科學道理是什么呢？形成霧的條件有三個：一是近地層的水汽比較充足；二是空氣中要有較多的凝結核；三是空氣中的水汽要能夠達到過飽和。一般情況下，近地層的水汽是較充足的。凝結核，如塵埃、煙粒等，空氣中是具備的。關鍵在第三個條件，即空氣中的水汽能否達到過飽和。 在一定溫度下，空氣能容納的水汽是有限度的，超過了這個限度，空氣中的水汽就達到了過飽和;或者水汽不增加，溫度下降到一定程度，空氣也可以達到過飽和。在一些近地層水汽較充足的日子里，夜空晴朗，風速較小，有利于地面輻射降溫，使近地層原來不飽和的空氣達到過飽

15、和，霧就形成了。翌日，日出后，氣溫上升，過飽和狀態逐漸結束，霧也就逐漸消散，天氣晴好。所以有“十霧九晴”之說。這種霧主要是由地面輻射降溫形成的，故稱為輻射霧。“十霧九晴”中的霧絕大多數就是輻射霧。有時，到上午九十時，霧也難以消散，農諺又有“霧難收，將變天”之說。冬春季，江南上空如果有較強的西南氣流，孟加拉灣或南海上空充沛的水汽大量涌入，使原不飽和的空氣達到過飽和，從而形成霧，這種霧稱為平流霧。平流霧由于能夠得到水汽補給，所以難以消散。到達江南上空的暖濕氣流如果與北方南下的冷空氣相遇，將使江南地區轉陰雨天氣。所以“霧難收，將變天”也是有一定的道理的。 霧對軍事和交通運輸的影響都較大。霧，特別是濃

16、霧，會大大地降低能見度，使駕駛人員及行人難以及時判斷前方的情況，容易造成各種惡性事故。霧天行車應降低車速，機場要進行局地人工消霧等。氣象部門逐步掌握天氣變化的規律，積極地開展霧日的專業專項預報服務也是很有意義的。四、熱力環流1、大氣運動的根本原因：太陽輻射能的緯度分布不均，造成高低緯度間的溫度差異。2、熱力環流的形成過程近地面冷熱不均空氣的垂直運動(上升或下沉)同一水平面上存在氣壓差異空氣的水平運動形成熱力環流。如下圖所示：例題1、讀“大氣環流示意圖”，回答(1)(2)題。(1)若此圖表示大氣熱力環流示意圖，下列說法正確的是 ()A氣壓a地低于b地 B氣溫a地低于b地C若該環流發生在城市地區，

17、則a是市區，b是郊區D若該環流發生在沿海地區，則a是陸地，b是海洋(2)若此圖為冬季海陸間熱力環流圖，則()Aa為海洋 Bb為陸地C為陸風 D為海風答案：(1)B(2)C3、等壓面的判讀技巧結合下圖說明閱讀等壓面圖的基本技巧和應注意的問題：(1)從等壓面的定義看，PAPB1 000 hPa，PDPC500 hPa。(2)從高壓的概念看，在空氣柱L1、L2中，距離地面愈近，上方空氣柱越長，則氣壓值越高，所以氣壓值隨海拔高度的升高而遞減，即PA>PA，PD>PD，PB>PB，PC>PC。由此我們可以總結出氣壓與海拔高度之間的關系是氣壓隨海拔高度的升高而降低。（3)A點相對于

18、B點、C點相對于D點來說都是低壓區，其附近等壓面向下凹陷；B、D兩點為高壓區，等壓面向上凸起。由此我們總結出同一水平面氣壓高低與等壓面形狀之間的關系是“凸高凹低”。(4)綜合以上分析，A、B、C、D四點氣壓值從大到小的排序應為PB>PA>PD>PC，進而可知圖示地區的大氣環流流向為BADC。(5)等壓面的凸凹，主要跟下墊面的冷熱有關。A、B兩處的氣壓差異是由地面熱力狀況的差異引起空氣的上升、下沉運動所致。地面溫度較高處，空氣受熱膨脹上升，地面氣壓較低；地面溫度較低處，空氣冷卻收縮下沉，地面氣壓較高。因此我們可以根據地面氣壓高低，反推地面的冷熱狀況。A處近地面氣壓低，說明空氣受

19、熱上升，從而得出該地地面溫度較高的結論。補充：等溫線的彎曲規律4、常見的熱力環流形式及其影響熱力環流是一種最簡單的大氣運動形式。海陸熱力性質不同，山谷、山坡冷熱不均，人類活動都有可能導致熱力環流的形成。具體分析如下所示：(1)海陸風影響海陸風：使濱海地區氣溫日較差減小，降水增多。(2)山谷風影響山谷風：在山谷和盆地常因夜間的山風吹向谷底，使谷底和盆地內形成逆溫層，阻礙了空氣的垂直運動，易造成大氣污染。(3)城市熱島環流影響城市風：一般將綠化帶布置于氣流下沉處及下沉距離以內，將衛星城或污染較重的工廠布局于下沉距離之外。補充：城市熱島效應的原因小結首先，是受城市下墊面特性的影響。城市內有大量的人工

20、構筑物，如混凝土、柏油路面，各種建筑墻面吸熱快而熱容量小，升溫快，因而其表面溫度明顯高于自然下墊面。 此外，城市里中綠地、林木和水體的減少也是一個主要原因。隨著城市化的發展，城市人口的增加，城市中的建筑、廣場和道路等大量增加，綠地、水體等卻相應減少，緩解熱島效應的能力被削弱。另一個主要原因是人工熱源的影響。工廠生產、交通運輸以及居民生活都需要燃燒各種燃料，每天都在向外排放大量的熱量。城市中的大氣污染也是一個重要原因。城市中的機動車、工業生產以及居民生活，產生了大量的氮氧化物、二氧化碳和粉塵等排放物。這些物質會吸收下墊面熱輻射，產生溫室效應，從而引起大氣進一步升溫。補充：巴山夜雨夜雨是指晚八時以后，到第二天早晨八時以前下的雨。“巴山”是指大巴山脈，“巴山夜雨”其實是泛指多夜雨的我國西南山地（包括四川盆地地區）。這些地方的夜雨量一般都占全年降水量的60%以上。例如，重慶、峨眉山分別占