第三章第一节大气的组成与垂直分层
内容索引基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升学以致用·随堂检测全达标
课标导引知识建构课程标准运用图表等资料,说明大气的组成和垂直分层,及其与生产和生活的联系。目标导引1.结合图表资料,说出大气的组成物质及其作用。(地理实践力)2.结合大气的垂直分层图,说出大气垂直分层的依据、各层的特点及其与人类活动的关系。(综合思维)
基础落实·必备知识全过关
[必备知识]一、大气的组成低层大气主要由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。1.干洁空气成分占比作用氮气78%氮是地球上生物体的基本成分氧气21%氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质,并参与有机物的燃烧、腐败和分解过程二氧化碳较少绿色植物进行光合作用的基本原料,对地面起着保温作用臭氧很少强烈吸收太阳紫外线,保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害;到达地面的少量紫外线,具有杀菌的作用
2.水汽(1)水汽含量分布水平方向海洋上空高于陆地上空;湿润地区上空高于干旱地区上空垂直方向自地面向高空逐渐减少(2)作用:水汽可发生固、液、气三态的转化,产生云、雾、雨、雪等一系列天气现象。3.杂质(1)影响因素:时间、地点、天气条件。(2)分布差异:近地面大气中,陆上多于海上,城市多于乡村,冬季多于夏季。(3)影响:使大气能见度变差;作为凝结核,是成云致雨的必要条件。
【思考感悟】据气象部门统计数据显示:2021年以来上海市区全年雾日天数与10年前相比增加了15天左右。城市与郊区相比,市区冬季雾日天数比郊区多100%左右,夏季多30%左右。城市降水也有增加,观测表明,城市年降水量比郊区多5%~10%。另外,微雨日数(0.1~1.0毫米/日)也有显著增加。市区比郊区雾日天数多的主要原因是什么?近5年来,市中心雾日天数有减少趋势的原因是什么?提示市区凝结核多。由于城市面积扩大,地面硬化面积增大,市中心空气湿度有所降低,故雾日天数减少。
二、大气的垂直分层1.划分依据:温度、密度和运动状况。
2.垂直分层垂直分层A对流层B平流层C高层大气气温特点随高度的增加而递减随高度的增加而上升随高度增加先下降后又持续上升大气运动状况对流运动显著以水平运动为主—天气状况天气现象复杂多变天气现象少见—与人类关系与人类关系最为密切有利于航空飞机飞行有电离层,影响无线电通信要点笔记影响对流层厚度的主要因素是地面温度,地面温度越高,对流层越厚。
【实践链接】从纽约飞往伦敦的一航班正飞行在万米高空,前方突然乌云翻滚。为躲避空难,飞行员最好采取什么方法?为什么?提示从飞机的飞行高度和所遇到的天气现象可知,该飞机飞行在对流层,为了躲避空难,应该迅速提升飞行高度进入平流层中。因为平流层大气以水平运动为主,大气平稳,天气晴朗,利于航空飞行。
[自主检测]1.判断正误。(1)干洁空气的主要成分是氮气和氧气。()(2)二氧化碳是光合作用的基本原料,对地表气温影响很大。()(3)水汽、杂质、氮气都是成云致雨的必要条件。()提示成云致雨的必要条件是水汽、杂质和降温。(4)对流层有利于航空飞行。()提示平流层有利于航空飞行。(5)平流层大气主要靠臭氧吸收紫外线。()√√××√
2.选择题。气球已被作为探空的工具广泛使用,如图所示,一探空气球由地面上升至高空100千米处。据其可能探测到的现象,完成第(1)~(2)题。(1)探空气球记录的气温随高度增加而变化的规律可能是()A.一直递减B.一直递增C.递增→递减→递增→递减D.递减→递增→递减→递增(2)探空气球探测到水汽集中在()A.对流层B.平流层C.高层大气D.电离层解析第(1)题,据材料可知,该气球所在高度为100千米,处于高层大气中,所以该探空气球飞越了对流层、平流层、高层大气,气温变化符合D项描述。第(2)题,大气总质量的四分之三集中在对流层,几乎全部的水汽和杂质都集中在对流层。DA
重难探究·能力素养全提升
探究一大气是由哪些成分组成的?在地理环境中各有何作用?[情境探究]植被与大气环境
结合材料探究:(1)此图显示二氧化碳的主要作用是什么?提示绿色植物进行光合作用的基本原料。(2)此图中产生的氧气在地理环境中有何作用?提示是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质。
[方法突破]1.大气的主要组成成分及其作用组成成分占大气体积作用干洁空气氮气78%氮是地球生物体内蛋白质的重要组成成分;地球上生物体的基本成分氧气21%氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质二氧化碳较少绿色植物进行光合作用的基本原料,对地表起着保温作用臭氧较少能强烈吸收紫外线,臭氧层可以保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害水汽很少,因时因地而异水的相变产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象,直接影响地面和大气的温度作为凝结核,是成云致雨的必要条件杂质
要点笔记固、液、气态水三者相互转变,伴随热量的吸收和释放。
2.大气主要成分和对大气环境影响的因果关系(1)二氧化碳:二氧化碳→吸收长波辐射(地面辐射)→升温同时释放热能→热量射向地面→保温作用。(2)臭氧和氧原子①高层大气中的氧原子→吸收波长较短的紫外线→升温使大气电离→形成电离层。②平流层中的臭氧→吸收波长较长的紫外线→升温的同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上的生物免受过量紫外线的伤害。
(3)水汽①近地面水汽吸收地面热量→大气升温。②水汽温度变化→吸热或放热→水的相变→云、雨、雾、雪等天气现象的发生。(4)杂质①尘埃物质→吸附水汽→成云致雨。②尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低。
[应用体验]【例题1】臭氧保护是当今全球最重要的环保议题之一。下图反映了9月份30°S~90°S平流层臭氧总量多年变化状况。读图,完成下列各题。
(1)随年份的推移,臭氧总量()A.最大值所在位置南移B.随纬度的增高而递减C.在高纬地区递减明显D.随大气CO2浓度的增加而增加(2)臭氧总量减少直接导致()A.到达地面的太阳紫外线减少B.平流层气温降低C.酸雨区面积缩小D.地面辐射强度减弱CB
解析第(1)题,读图可知,随年份的推移,臭氧总量最大值所在位置北移,A项错误;在30°S~50°S地区,臭氧总量随纬度的升高而递增,B项错误;在60°S~80°S地区,臭氧总量随年份的推移递减明显,C项正确;CO2浓度与臭氧总量无关,D项错误。第(2)题,臭氧主要存在于平流层,能吸收太阳辐射中的紫外线,使到达地面的紫外线减少,被称为“地球生命的保护伞”。臭氧总量减少会使其吸收紫外线的能力减弱,一方面导致平流层气温降低,另一方面使到达地面的太阳紫外线增多,故A项错误、B项正确;到达地面的紫外线增多,导致地面升温,从而使地面辐射增强,故D项错误;酸雨与臭氧总量无关,故C项错误。
思维导引
探究二大气可以分为哪几层?各有何特点?各层与人类的关系是怎样的?[情境探究]北京时间2021年2月24日10时22分,我国在酒泉卫星发射中心用长征四号丙运载火箭,成功将遥感三十一号03组卫星发射升空,卫星进入预定轨道。遥感三十一号03组卫星主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验。
结合材料探究:(1)我国的酒泉卫星发射中心所在地区的对流层厚度相对于我国东部地区来说是较厚还是较薄?为什么?提示较薄。因为酒泉卫星发射中心位于我国甘肃省的河西走廊,海拔较高,气温较低,对流层厚度相对较薄。(2)长征四号丙运载火箭点火发射刚离开地面升空时,其所经历的气温变化特点是什么?提示火箭发射升空刚离开地面时,位于对流层中,其所经历的气温随高度升高而递减。(3)发射成功的遥感三十一号03组卫星,在轨运行时所在的大气层有何特点?提示遥感三十一号03组卫星在轨运行时所在的大气层为高层大气,空气密度极小,有若干电离层。
[方法突破]大气的垂直分层及各层与人类的关系
分层高度范围主要特点特点成因与人类的关系对流层低纬度地区:17~18千米;中纬度地区:10~12千米;高纬度地区:8~9千米气温随高度的增加而递减地面是对流层大气主要的直接热源人类生活在对流层底部,与人类关系最密切空气对流运动显著该层上部冷,下部热天气现象复杂多变整个大气几乎全部的水汽、杂质集中在该层;对流运动易成云致雨平流层从对流层顶向上至50~55千米气温随高度增加而上升该层中的臭氧强烈吸收太阳紫外线人类生存环境的天然屏障,利于航空飞行以水平运动为主该层大气上热下冷,大气稳定天气晴朗水汽、杂质少,天气现象少
分层高度范围主要特点特点成因与人类的关系高层大气平流层以上大气密度极小距地面远,受到的地球引力小电离层能反射无线电波,对远距离无线电通信有重要作用
拓展延伸逆温现象(1)气温垂直递减率的变化正常情况下,海拔每升高100米,气温约下降0.6℃,但在不同的地点和不同的时间,可能会小于0.6℃或者大于0.6℃,如下图表现为曲线变陡或变缓。在①情况下,大气对流运动强烈;在②情况下,大气的对流运动弱,大气比较稳定。
(2)逆温现象①逆温的概念一般情况下,对流层温度上冷下暖。但在一定条件下,对流层的某一高度有时也会出现气温随高度增加而升高的现象,这种气温逆转的现象我们称之为“逆温”。
②逆温的形成a.分类类型发生的条件出现的地区辐射逆温经常发生在晴朗无云的夜间,由于地面辐射很强,近地面大气气温迅速下降,而高处大气降温较慢中高纬度大陆冬季黎明前平流逆温暖空气水平移动到冷的地面或气团上中纬度沿海地区地形逆温主要由地形造成,由于山坡散热快,冷空气沿山坡下沉到谷底,谷底原来较暖的空气被较冷的空气抬挤上升盆地和谷地的夜间锋面逆温锋面之上的暖气团与锋面之下的冷气团之间温度差异显著锋面活动地区
b.辐射逆温的形成及消失过程图解
③逆温的影响a.出现多雾天气。早晨多雾的天气大多与逆温有密切的关系,它使大气能见度降低,给人们的出行带来不便,甚至出现交通事故。b.加剧大气污染。由于逆温现象的存在,空气对流运动受阻,会造成近地面污染物不能及时扩散,从而危害人体健康。c.对航空造成影响。逆温多出现在低空,多雾天气给飞机起降带来不便。如果出现在高空,对飞机飞行极为有利,因为大气以平流运动为主,飞机飞行中不会有较大的颠簸。
[应用体验]【例题2】读大气的垂直分层图,完成下列各题。(1)写出图中大气层的名称。A,B,C。(2)A层气温垂直变化的规律是。(3)空气对流显著的大气层是。(填字母)
(4)当太阳大气中的黑子和耀斑增多时,层会被扰乱,影响无线电短波通信。(5)某地区近地面气温32℃,该地对流层的厚度为16.8千米,按一般规律,此时该地对流层顶的气温应是()A.-100.8℃B.-68.8℃C.-132.8℃D.-42.8℃(6)图中B层气温随高度增加而,这是因为。
答案(1)对流层 平流层 高层大气(2)气温随高度增加而递减(3)A(4)电离(5)B(6)上升 该层有大量臭氧,吸收太阳辐射中的紫外线升温解析本题考查大气的垂直分层及其与人类的关系,解答该题的关键是明确大气垂直分层中各层的名称、气温分布规律、大气运动特点以及各层与人类的关系等。
思维导引
(区域认知)2018年12月8日,在西昌卫星发射中心嫦娥四号探测器由长征三号乙运载火箭发射。2019年1月3日,嫦娥四号探测器成功着陆月球背面,全人类首次实现月球背面软着陆。
(1)嫦娥四号探测器奔月过程中,依次穿过了大气的哪几个分层?提示对流层、平流层和高层大气。(2)嫦娥四号探测器奔月过程中,最开始穿过的大气层的气温分布有何特点?提示最开始穿过的大气层是对流层,该大气层气温随着高度的增加而递减。
学以致用·随堂检测全达标
1.关于地球低层大气组成成分的叙述,正确的是()A.主要由氧气组成B.由干洁空气组成C.由氧气和水汽组成D.由干洁空气、水汽和杂质组成解析低层大气由干洁空气、水汽和杂质组成。2.下列属于生物维持生命活动必需的物质是()A.氧B.氮C.二氧化碳D.臭氧解析氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质。DA
3.关于干洁空气组成成分作用的叙述,正确的是()①氮是绿色植物进行光合作用的基本原料②氧是地球上生物体的基本成分③二氧化碳对地面起保温作用④臭氧能强烈吸收太阳紫外线A.①②B.①③C.②④D.③④解析氧是人类和其他好氧生物维持生命活动必需的物质;氮是地球上生物体的基本成分。D
下图为大气垂直分层示意图。读图,完成第4~6题。4.图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是()A.①B.②C.③D.④5.对无线电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6.我国发射的“神舟”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℃BDC
解析第4题,①曲线所示对流层的气温变化过于剧烈,最低温过低;高层大气的底层气温随高度增加而递减,上层气温随高度增加而上升,②曲线正确。第5题,Ⅲ层为高层大气,在该层中有若干电离层(在80~500千米高空),其带电粒子会反射无线电波。第6题,“神舟”号飞船的运行轨道在高层大气,依据图读出相关数据即可。
(1)该图反映的是纬度地区大气的垂直分层,理由是。(2)A层大气的热量主要直接来自,该层大气天气现象复杂多变的原因是:①;②。7.读图,完成下列各题。
(3)补绘B层大气气温变化曲线,该层大气中的是人类生存环境的天然屏障。(4)图中C层大气下部气温随高度变化的特点是,推测气流运动状况是。(5)C层大气中有若干层,强烈时,信号会受影响。(6)A→B→C大气密度变化趋势是。
答案(1)中 该纬度地区对流层高度为12千米;对流层高度在低纬地区为17~18千米,在高纬地区为8~9千米(2)地面 该层大气集中了整个大气中几乎全部的水汽和杂质 该层大气上部冷下部热,空气对流运动旺盛(3)臭氧层(4)随高度的增加递减 以对流运动为主(5)电离 太阳活动 无线电短波(6)逐渐减小
解析第(1)题,对流层的高度因纬度而异。低纬度地区为17~18千米,中纬度地区为10~12千米,高纬度地区为8~9千米。根据图示可判定该图反映的是中纬度地区大气的垂直分层。第(2)题,对流层大气的热量主要直接来自地面。其天气现象复杂多变的原因有两点:一是该层大气集中了整个大气中几乎全部的水汽和杂质;二是该层大气的对流运动旺盛,近地面的水汽和杂质向上空输送时,气温下降,容易成云致雨。第(3)题,B层为平流层,臭氧层大量吸收紫外线,一方面使气温随高度的增加而升高;另一方面使射向地面的紫外线大大减少,成为人类生存环境的天然屏障。第(4)题,在50~85千米高度的范围内,气温的变化跟对流层相似,都是随高度的增加而递减,据此可以推测该大气层的气流运动以对流运动为主。第(5)题,C层为高层大气,该层有电离层。电离层能反射无线电波,太阳活动强烈时能对电离层产生扰动,导致无线电短波部分或全部被吸收。第(6)题,由于大气层越高,距地心越远,受地球的吸引力越小,故大气密度也越小。
本课结束
微信/支付宝扫码支付