2024届人教新教材高考地理一轮教案第一部分自然地理第三章第1讲课时12大气的组成和垂直分层大气的受热过程

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课时12 大气的组成和垂直分层 大气的受热过程
考点1 大气的组成和垂直分层
1．大气的组成
(1)干洁空气
①氧气：氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质。
②氮气：氮是地球上生物体的基本元素。
③二氧化碳：绿色植物进行光合作用的基本原料；吸收地面辐射的能力强，使气温升高。
④臭氧：吸收太阳光中的紫外线，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)水汽和杂质
①水汽：成云致雨的必要条件；直接影响地面和大气的温度。
②杂质：作为凝结核，是成云致雨的必要条件。
(3)人类活动对大气的影响
人类活动排放的污染物进入大气，会影响大气的成分和含量，产生大气污染，对生态系统和人类生存造成不利影响。
思考 简述人类活动对大气成分的影响。
答案 人类大量排放氟氯烃使臭氧减少；城市中人类生产生活比较密集，导致大气中的杂质增多；人类燃烧化石燃料(如煤炭、石油等)、破坏森林等，使大气中的二氧化碳增多。
2．大气的垂直分层
(1)依据：大气从地面向上温度、运动状况和密度的差异。
(2)在上图中填出对流层平均高度，并补绘平流层气温变化曲线。
答案
(3)各层特点及与人类活动的关系
逆温
(1)概念：气温随高度增加而上升的现象，或者随高度的增加气温的垂直递减率小于6 ℃/km。
(2)逆温的类型及成因
(3)辐射逆温形成过程
①图a为对流层正常气温垂直分布状况。在晴朗无云或少云的夜晚，地面很快冷却，贴近地面的大气也随之降温。离地面越近，降温越多；离地面越远，降温越少，因而形成了自地面开始的逆温(图b)。
②随着地面辐射冷却的加剧，逆温层逐渐向上扩展，黎明时达到最强 (图c)。
③日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温层便自下而上逐渐消失(图d)，最终恢复正常(图e)。
(4)逆温的影响
(2021·广东地理)辐射逆温是低层大气因地面强烈辐射冷却导致气温随高度增加而升高的现象。黄河源地区位于青藏高原腹地，平均海拔4 000多米，冬季辐射逆温现象多发。据
此完成1～3题。
1．冬季易加强辐射逆温的地形是( )
A．山峰 B．平原 C．谷地 D．丘陵
2．黄河源地区辐射逆温出现的时间和天气状况是( )
A．日落前后，大风呼啸
B．正午时刻，雨雪交加
C．午夜时分，浓云密雾
D．日出之前，晴朗无风
3．黄河源地区冬季辐射逆温多发是由于( )
A．锋面气旋多 B．下沉气流盛行
C．准静止锋强 D．热力对流强盛
[关键信息点拨]
答案 1.C 2.D 3.B
解析 第1题，从现象上看，逆温是近地面气温低于较高处气温，地面附近气温越低，越有利于逆温的发育。题目提供的四种地形中，凹型的谷地更易于积累冷空气，冬季冷空气沿山坡下沉到谷底，导致底部冷空气聚集，产生下冷上热的逆温现象，故选C。第2题，辐射逆温是“因地面强烈辐射冷却导致”的，近地面气温低于高处气温，形成上暖下冷的逆温现象，其实质是近地面热量的收支平衡问题。近地面大气热量的直接来源是地面辐射，距离地面越近受到地面的影响就越大；逆温发生时，近地面气温低，意味着地面辐射弱，即地温低。地温最低的时刻一般是日出之前。逆温的发育需要相对稳定的气象条件，晴朗天气，大气逆辐射弱，地面降温快，利于逆温的形成；风力小，空气稳定，与周边大气热量交换微弱，更易于冷空气集聚，选D。第3题，逆温的形成是近地面低温的结果，黄河源地区地处青藏高原，冬季严寒，空气冷却下沉，冷空气在地面集聚，利于逆温的形成，选B。锋面气旋、准静止锋多发生于中纬度、冷暖空气易于交汇的地区，青藏高原海拔高，冷暖空气难以在此汇聚，A、C错；青藏高原冬季对流运动微弱，D错。
考向1 通过“大气的组成和垂直分层”考查“区域认知”
(2023·陕西西安模拟)对流层是地球大气最靠近地面的一层，对流层高度与近地面的受热程度有关。下图为“1979～2008年华北某地区对流层高度变化趋势图”。据此完成1～2题。
1．1979～2008年，华北某地区( )
A．空气的对流运动减弱
B．对流层顶高度年际变化明显减小
C．对流层高度呈波动上升趋势
D．对流层传向高层大气的能量增大
2．下列关于华北某地区对流层高度变化趋势的成因及影响，叙述正确的是( )
A．对流层高度总体变化趋势反映气候变冷
B．利于生物繁育，生物多样性增加
C．导致华北地区变得湿润，利于农业增产
D．矿物燃料的使用和植被破坏等是其变化的主要成因
答案 1.C 2.D
解析 第1题，1979～2008年，华北某地区对流层高度线性趋势趋于增加，说明空气的对流运动趋于旺盛，A错误。对流层顶高度年际变化大，没有明显减小的迹象，B错误。据图可知，对流层高度呈波动上升趋势，C正确。对流层高度增加，说明近地面气温升高，大气保温作用增强，滞留能量增加，对流层向高层大气传输的能量减少，D错误。第2题，华北某地区对流层高度总体变化趋势趋于增加，对流强度增加，说明对流层升温，进一步说明气候在变暖，A错误。气候变暖会导致原有生态系统改变，不能确定是否利于生物繁育，B错误。气候变暖导致中纬度蒸发加剧，华北地区气候可能变得干旱，C错误。矿物燃料的使用和植被破坏等使二氧化碳等温室气体增加，导致大气逆辐射增强，使得对流层温度升高，进而使对流层高度升高，D正确。
考向2 通过“逆温”考查“综合思维”
逆温是指在一定条件下对流层大气温度随高度增加而升高的现象，山谷或盆地常因山风致逆温出现。下图示意我国某山区气象站某时段记录的山谷风风向变化。据此完成3～4题。
3．该气象站最可能出现逆温的时段为( )
A．4时～6时 B．10时～12时
C．16时～18时 D．20时～22时
4．与冬季相比，该气象站夏季逆温( )
A．出现早，时间短 B．出现晚，时间短
C．出现早，时间长 D．出现晚，时间长
答案 3.A 4.B
解析 第3题，由材料信息“山谷或盆地常因山风致逆温出现”可知，山谷或盆地在夜晚出现逆温；结合图示信息及选项，4时～6时为夜晚，且风向没有发生变化，风向较稳定，所以该气象站最可能出现逆温的时段为4时～6时，A正确。读图可知，10时～12时、16时～18时、20时～22时，风向不断地发生变化，不会出现逆温，B、C、D错误。第4题，由上题分析可知，逆温主要出现在夜晚。夏季气温高，昼长夜短，所以逆温出现的时间晚，结束得早，时间短，B正确。
考点2 大气的受热过程
1．在下图中填出三种辐射的名称。
答案 自左向右依次为：太阳辐射 地面辐射 大气逆辐射
2．两个来源
(1)大气最重要的能量来源：太阳辐射。
(2)近地面大气主要的、直接的热源：地面长波辐射。
3．两大过程
(1)地面增温：大部分太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温。
(2)大气增温：地面以长波辐射的形式向大气传递热量。
4．两大作用
(1)削弱作用：大气层中水汽、云层、尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射作用。
(2)保温作用：大气逆辐射对地面辐射损失的热量有补偿作用。
大气两种作用的实践应用
(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变暖的影响
②分析农业实践中的一些现象
我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜；深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻；华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。
(3)昼夜温差大小的分析
(2022·1月浙江选考)大气散射辐射的强弱和太阳高度、大气透明度有关。下图为“我国
某城市大气散射辐射日变化图”。完成1～2题。
1．有关该城市大气散射辐射强弱的叙述，正确的是( )
①夏季大于冬季 ②郊区大于城区 ③冬季大于夏季 ④城区大于郊区
A．①②B．①④
C．②③D．③④
2．下列现象与大气散射作用密切相关的是( )
①晴天天空多呈蔚蓝色 ②朝霞和晚霞往往呈红色 ③深秋晴天夜里多霜冻 ④雪后天晴阳光特别耀眼
A．①②B．①④
C．②③D．③④
[关键信息点拨]
答案 1.B 2.A
解析 第1题，由图可知，阴天比晴天散射能力强，我国的城市冬季晴天多、散射弱，夏季阴雨天气多、散射强。城区受热岛效应影响，阴雨天气多、散射强，选B。第2题，天空呈蔚蓝色是因为空气中的颗粒将波长较短的蓝紫光散射，渲染天空所致，①对。朝霞和晚霞是可见光，其他波长的光线被散射完毕，红色光不易被散射，保留在地平面低层大气中，呈红色，②正确，选A。深秋晴天夜里多霜冻是大气逆辐射弱导致气温低，③错；雪后天晴阳光耀眼，是因为新雪的反射率极高，④错。
考向1 通过“大气对太阳辐射的削弱作用”考查“地理实践力”
(2023·江苏泰州模拟)辐射表是测量各种辐射的工具，测量不同的辐射可以选择不同的传感器和安装方式。下图为“某校地理社团研究大气热力作用所采用的辐射表及安装示意图”。读图完成1～2题。
1．图中四个辐射表的功能各不相同，正确的是( )
A．①—测量大气辐射
B．②—测量地面反射的太阳辐射
C．③—测量太阳辐射
D．④—测量大气逆辐射
2．某日雪后，地表积雪，天气转晴且气温下降，各辐射表测得的辐射量变化情况是( )
A．①—不变 B．②—减少
C．③—减少 D．④—增加
答案 1.B 2.C
解析 第1题，读图可知，①②为短波辐射传感器，根据安装位置可知，①测量太阳辐射，②测量地面反射的太阳辐射；③④为长波辐射传感器，根据安装位置可知，③测量大气逆辐射，④测量地面辐射。故选B。第2题，天气转晴，大气对太阳辐射的削弱作用减弱，①增强，A错误；地表积雪，地面对太阳辐射的反射作用增强，②增强，B错误；天气转晴，气温下降，大气的保温作用减弱，大气逆辐射减弱，③减少，C正确；地表积雪，地面反射的太阳辐射增多，吸收的太阳辐射减少，地面辐射减弱，④减弱，D错误。故选C。
考向2 通过“大气对地面的保温作用”考查“区域认知”
无花果主要生长于热带、亚热带、温带地区，秋末修剪，初春萌芽，初夏成熟。我国北方地区种植无花果多采用拱棚多层膜覆盖技术(如下图)。拱棚多层膜覆盖技术稳定了无花果的产量，但在某些方面影响了无花果的品质。据此完成3～4题。
3．我国北方地区种植无花果多采用拱棚多层膜覆盖技术，主要是为了克服( )
A．低温冻害 B．土壤干燥
C．杂草入侵 D．病虫侵袭
4．采用拱棚多层膜覆盖技术栽培无花果对其生长环境的不利影响主要表现在( )
A．光合作用弱 B．昼夜温差小
C．雨水供给少 D．通风透气差
答案 3.A 4.B
解析 第3题，我国北方地区属于纬度较高的温带地区，冬季严寒，气温低，无花果需要越冬，因此推测拱棚多层膜覆盖技术主要起到保温作用，减轻低温冻害，A正确。第4题，遮阳网削弱了白天到达棚内的太阳辐射，起降温作用；夜晚拱棚多层膜减少棚内热量散失，起保温作用，导致昼夜温差缩小，不利于无花果营养物质的积累，B正确。
课时精练
大气中的二氧化碳含量虽少，但对地球上的生命活动和自然环境有重要作用。近300年来，大气中二氧化碳的含量增长很快，全球变暖备受关注。下图为“二氧化碳体积分数的变化示意图”。据此完成1～2题。
1．二氧化碳的作用主要有( )
A．地球上生物维持生命活动所必需的物质
B．地球上生物体的基本元素
C．绿色植物进行光合作用的基本原料
D．成云致雨的必要条件
2．近300年来，二氧化碳增加的主要原因是( )
①化石燃料的燃烧 ②大气成分的化学反应 ③两极冰山的融化 ④毁林导致森林面积减少
A．①② B．②③ C．①③ D．①④
答案 1.C 2.D
解析 第1题，氧是地球上生物维持生命活动所必需的物质，A错误；氮是地球上生物体的基本元素，B错误；绿色植物进行光合作用的基本原料是二氧化碳，C正确；水汽和杂质是成云致雨的必要条件，D错误。第2题，大量燃烧化石燃料，排放大量二氧化碳，同时过度砍伐森林，导致绿色植物通过光合作用消耗的二氧化碳量减少，使二氧化碳含量增加，①和④符合题意；大气成分的化学反应不是二氧化碳增加的主要原因，②不符合题意；两极冰山的融化是二氧化碳增加引起的结果，③不符合题意。故选D。
下图示意大气垂直分层。读图，完成3～5题。
3．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
4．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
5．我国发射的“神舟十一号”飞船运行轨道所在的大气层( )
A．气温在－50 ℃至20 ℃之间
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 ℃
答案 3.B 4.D 5.C
解析 第3题，根据大气的温度、运动状况和密度，大气自下而上分为对流层、平流层和高层大气。根据气温的变化趋势及分布特点，②曲线符合大气层气温垂直变化。第4题，Ⅲ层为高层大气，该层中有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要意义。第5题，“神舟十一号”飞船的运行轨道位于高层大气，最低气温约为－80 ℃。
气象学上将冷空气在山谷或盆地底部汇集的现象称为冷湖。下图示意2021年2月23～24日我国北方某峡谷冷湖出现前后大气温度随海拔的变化。据此完成6～8题。
6．该次冷湖现象形成于( )
A．23日17：00之前
B．23日17：00～19：00
C．23日19：00～23：00
D．23日23：00～24日8：00
7．该次冷湖形成和消散的方向分别是( )
A．自上而下，自上而下
B．自上而下，自下而上
C．自下而上，自下而上
D．自下而上，自上而下
8．在该次冷湖发生、发展的过程中，该地的天气特征是( )
A．晴朗微风 B．大风降温
C．阴雨连绵 D．温和湿润
答案 6.B 7.B 8.A
解析 第6题，正常情况下，在对流层中，海拔越高，气温越低，空气对流运动显著。读图可知，23日17：00该地大气温度随海拔的变化比较正常，空气对流运动正常，冷空气没有在山谷或盆地底部汇集，还未出现冷湖现象。23日19：00，在海拔约1 900～2 500 m之间，出现了上热下冷的逆温层(海拔越高，气温越高)，逆温层的出现会阻碍上下层空气的对流运动，导致冷空气不易扩散，在山谷或盆地底部汇集，因此23日19：00已经形成了冷湖现象。故该次冷湖现象形成于23日17：00～19：00，B正确。第7题，23日19：00，海拔约1 900～2 500 m之间出现了逆温层，出现冷湖现象；23日23：00，地表至2 500 m之间有逆温层，即逆温层扩大到了地表，表明冷湖是自上而下形成的。24日8：00，逆温层处于海拔约2 000～2 500 m，地表至2 000 m之间的逆温层消失；24日10：00，逆温层全部消失，冷湖消散。可见，冷湖消散的方向是自下而上。故选B。第8题，出现冷湖时，近地面气温较低，蒸发微弱，空气中水汽较少，同时逆温层的存在会阻碍空气对流运动，大气比较稳定，天气以晴朗为主，不易出现大风或者降水等天气，故选A。
9．(2023·湖南长沙期末)阅读图文资料，回答下列问题。(18分)
某中学地理学习小组在暑假期间赴甘肃进行考察，图甲示意祁连山北麓绿洲及周边地区。
(1)依据大气受热原理，分析张掖气温日较差大的原因。(6分)
干旱地区土壤的湿度一般由表层向深层逐渐增加，在特定条件下可能在浅层土壤出现“逆湿”现象。学生们在图甲所示采样点的某处无人干扰土地进行采样，测量土壤湿度随深度变化数据，并绘制连续两日不同深度土壤湿度变化图(图乙)。
(2)据图乙说出“逆湿”发生的主要时段及深度，并分析成因。(6分)
同学们发现坡地上“摆”着一个个圆滚滚的大西瓜(图丙)。当地人们为了适应气候条件，在耕作土壤表面铺设10～15 cm的砂石，创造了“砂田”这一耕作方式。砂田作物产量较高，品质较好。
(3)说明采用“砂田”耕作方式对种植西瓜的好处。(6分)
答案 (1)深居内陆，降水少，晴天多；白天，大气对太阳辐射的削弱作用弱(到达地面的太阳辐射强，大气吸收地面辐射强)，气温较高；夜晚，大气逆辐射弱(或保温作用弱)，气温较低。
(2)1～6 时(或凌晨)，10 cm深度土壤出现“逆湿”现象。原因：临近绿洲，水汽较多，此时气温低，地表水汽凝结量较大；此时土壤水分蒸发少，表层土壤湿度大，出现“逆湿”现象。
(3)增大气温日较差，利于糖分积累；利于地表水下渗；减少土壤水分蒸发，利于保持土壤水分；覆盖土壤表面，减少对土壤的侵蚀，保持水土。(任答3点)[课程标准] 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，说明大气受热过程与热力环流原理，并解释相关现象。
[基本概念] 逆温；气压梯度、水平气压梯度力、山谷风、海陆风、城市风。
[基本原理] 大气的受热过程；热力环流；风向、风力大小判定的基本原理。
[体系架构]
分层
高度范围
主要特点
成因
与人类的关系
对流层
低纬：17～18 km。
高纬：8～9 km
气温随高度的升高而递减(对流层的顶部气温降至－60 ℃)
地面是低层大气主要的直接热源
人类生活在对流层底部，对流层与人类关系最密切
空气对流运动显著
该层上部冷、下部热
天气现象复杂多变
该层集中了大气圈质量的四分之三和几乎全部的水汽、杂质；对流运动易成云致雨
平流层
自对流层顶部至50～55 km高空
气温随高度升高而升高
在22～27 km范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层，它可以吸收大量太阳紫外线
平流运动有利于航空飞行；臭氧层有保护地球生命的作用
气流以平流运动为主
该层大气上热下冷，大气稳定
无云雨现象，能见度好
水汽、杂质含量很少，气流平稳
高层
大气
自平流层顶部到2 000～
3 000 km的高空
气温随高度增加先下降后上升
自平流层顶部开始，由于没有吸收紫外线的臭氧，气温下降；随后，由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，温度上升
80～500 km的高空有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
类型
成因
特点
辐射逆温
地面辐射冷却，在晴朗无云或少云的夜晚，地面辐射冷却快，离地面越近，降温越快
大陆上常年均可出现，尤以冬季最强
平流逆温
暖空气水平移动到冷的地面或水面上而发生的冷接触作用
越接近地表，降温越快
锋面逆温
冷暖气团温度差异显著，暖气团位于锋面上部
出现于锋面附近
地形逆温
冷空气沿斜坡向低谷和盆地流动
出现于山谷或盆地
有利
①逆温的出现阻碍了空气对流，因此可以抑制沙尘暴的发生。
②逆温出现在高空，有利于飞机的飞行。
③和其他天气现象一样，逆温可作为一种气候资源加以利用。例如，在我国新疆伊犁河谷，逆温出现在10月至次年3月，长达半年之久，有效地提高了冬季谷地的温度，越冬果树可以免受冻害等
不利
①逆温时大气结构比较稳定，不利于污染物扩散，容易加重大气污染。
②对天气的影响：容易产生大雾等不利天气。
③对交通的影响：能见度降低，地面湿滑
辐射逆温是因地面强烈辐射冷却导致的近地面气温低于高处气温，大气层结构稳定，上暖
下冷的逆温现象。地面附近气温越低，越有利于逆温的发育。
近地面大气热量的直接来源是地面辐射，距离近地面越近受到地面辐射的影响就越大，黄
河源地区位于青藏高原，平均海拔高，近地面气温低，尤其是冬季严寒，冷空气冷却下沉，易在近地面集聚，形成逆温。
天气
状况
晴朗的天气条件下，白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大
地势
高低
地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大
下垫面性质
下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地
北京时间12～14时，太阳高度大，大气散射辐射强，说明大气散射辐射与太阳高度呈正相
关。
阴天云层厚，大气透明度低，大气散射辐射强，说明大气散射辐射与大气透明度呈负相关。
在太阳辐射的可见光中，波长较短的蓝紫光容易被散射，波长较长的红光、橙光、黄光不
易被散射。