必修 第一册大气的组成和垂直分层导学案

这是一份必修 第一册大气的组成和垂直分层导学案，共6页。
第一节 大气的组成和垂直分层
知识点1：大气的组成
1．大气的组成及作用
2.人类活动对大气的影响
大气的成分短时期内不会有明显变化，但不合理的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。
雾：大气中因悬浮的水汽凝结，水平能见度低于1千米的一种天气现象。
霾：悬浮在大气中的大量微小尘粒、烟粒或盐粒等集合体，使空气浑浊，水平能见度低到10千米以下的一种天气现象。
空气质量指数：指数越小，空气质量越好。
知识点2：大气的垂直分层
1．依据：大气在垂直方向上的温度、运动状况和密度。
2．大气的垂直分层
知识点3：逆温现象
1．逆温的定义
在对流层，气温在垂向上一般随高度增加而降低，每升高100米，气温降低0.6℃，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，或者随高度的增加，气温垂直递减率小于0.6℃/100m，这种现象称为逆温。
2．逆温的类型
①辐射逆温：
在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射冷却降温快，贴近地面的大气层也随之降温，离地面越近，降温越快，因而形成了下冷上暖的现象。
黎明时最强。日出后，逆温逐渐自下而上消失。
夏季夜短，逆温层较薄，消失也快，冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。
辐射逆温的形成及消失过程图解：
②地形逆温：
主要发生在盆地和谷地中，由于山坡散热快，冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来的暖空气被冷空气抬挤上升，从而形成了下冷上暖的现象。这种逆温现象主要发生在晚上。
还有一种情况是，冬半年冷空气在向低纬地区运动过程中，因冷空气较冷重，把地势较低的盆地和谷地地区填满（形成冷空气湖），而盆地上空是暖空气，在盆地上空暖空气与盆地内冷空气交界的大气层出现逆温现象。这种逆温现象发生在冬半年。
地形效应。山区温度一般随高度升高而降低，但在山脚到山腰间往往有一段温度是随高度而升高，这就是山脚逆温想象，青藏铁路沿线也有逆温存在。
③平流逆温：
当暖空气水平移动到冷的下垫面（地面、水面或气层等）之上时，暖空气的底层空气因受冷下垫面的影响迅速降温，上层空气因距离较远，受影响较少，降温较慢，因而形成了下冷上暖的现象。
单纯的平流逆温没有明显的日变化。但因平流过程具有一定的风速，从而会产生空气的湍流，较强的湍流作用常使平流逆温的近地面部分遭到破坏，使逆温层不能与地面相接，而且湍流的垂直混合作用使逆温层底部气温降得更低，逆温也愈加明显。另外夜间地面辐射冷却作用，也可使平流逆温加强，而白天辐射增温作用，则使平流逆温减弱。
逆温的强弱，主要由暖空气和冷下垫面的温差决定。温差越大，逆温越强。
冬半年，在中纬度的沿海地区，因为海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现平流逆温。这种逆温常伴随着平流雾的形成。与辐射逆温不同，出现平流雾时，不但不要求晴朗少云，而且风速也可以较大。
暖空气流经冰、雪表面产生融冰、融雪现象，吸收一部分热量，使得平流逆温得到加强，这种逆温又称为"雪面逆温"。
④锋面逆温：
锋面附近，暖气团在上，冷气团在下，如果冷暖气团的温度差比较显著，就会形成了下冷上暖的现象。
逆温层随锋面的倾斜而呈倾斜状态。只能在冷空气所控制的地区内观察到，并且逆温的高度与观测点相对于地面锋线的位置有关．观测点距地面锋线愈近，逆温高度愈低。
⑤下沉逆温：
因整层空气下沉而形成的逆温称为下沉逆温。当某气层产生下沉运动时，因气压逐渐增大，以及由于气层向水平方向扩散，使气层厚度减小。若气层下沉过程是绝热过程，且气层内各部分空气的相对位置不变。这时空气层顶部下沉的距离比底部下沉的距离大，致使其顶部绝热增温的幅度大于底部（图中H>h）。因此，当气层下沉到某一高度时，气层顶部的气温高于底部，而形成逆温。
下沉逆温多出现在高压控制的地区，其范围广，逆温层厚度大，逆温持续时间长。
3．逆温的影响
（1）有利影响：
（2）不利影响：
组成成分
占大气体积
作用
干洁空气
氮气
78%
地球上生物体的基本元素
氧气
21%
人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
二氧化碳
很少
①绿色植物进行光合作用的基本原料；②吸收地面辐射的能力强，使气温升高
臭氧
很少
①能吸收太阳光中的紫外线，使大气增温；②减少到达地面的紫外线，对生物具有保护作用
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，同时伴随着热量的吸收和释放，直接影响地面和大气的温度
杂质
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
水汽：水平方向：海洋上空>陆地上空，湿润地区>干旱地区
垂直方向：自地面向高空逐渐减少
杂质：近地面：陆上>海上，城市>乡村，冬季（燃煤取暖、地面干燥扬尘）>夏季
降水条件：充足的水汽、凝结核、降温条件
大气对地球生命的保护
“防弹衣”—大气对流星体的阻隔作用
“遮阳伞”—大气对太阳辐射的削弱作用
“保温被”—大气对地面的保温作用
分层
高度范围
主要特点
特点成因
与人类的关系
对流层
平均高度：12千米
低纬：17～18千米
高纬：8～9千米
气温随高度的增加而降低（每升高100米，气温大约降低0.6℃）
地面长波辐射是对流层大气的直接热源
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
该层大气上部冷、下部热
云、雨、雾、雪等天气现象都发生在对流层
几乎全部的水汽、杂质和大气中的污染物集中在该层，对流运动向上运输，上升过程中随着气温降低，易成云致雨
平流层
从对流层顶部至50～55千米高空
气温随高度升高而升高
该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线
人类生存环境的天然屏障，适合航空飞行
以平流运动为主
该层大气上部热、下部冷，大气稳定
天气晴朗，能见度好
水汽、杂质含量很少，无云雨现象
在22-27千米范围内，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。
高层大气
从平流层顶部到3000千米的高空
大气密度很小
距地面远，受到引力小
80-120千米的高空，多数来自太空的流星体会燃烧，成为我们夜晚看到的流星；80-500千米有若干电离层，处于高度电离状态，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
气温随高度增加先降低后升高
自平流层顶部开始，由于没有臭氧吸收紫外线，所以气温会下降；由于大气吸收了更短波长的太阳紫外线，气温又持续上升
抑制沙尘暴的发生
逆温阻碍空气垂直对流，抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。
利于飞机飞行
高空出现逆温，空气平稳，飞行中不会有较大的颠簸，万里晴空，提高了能见度——飞行更加安全。
逆温是一种气候资源
在一些山坡或河谷地区，逆温带有效地提高了谷地在冬季的温度水平，利于牲畜避寒、越冬，利于果树越冬。
对环境影响
空气对流运动被抑制，污染物不易扩散，加重大气污染，从而危害人体健康。
对天气影响
易产生大雾天气；阴雨天气（锋面逆温）；冻雨天气（锋面逆温）。
对交通影响
多雾能见度降低，地面湿滑，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故。
对航空影响
逆温出现在低空，多雾天气给飞机飞行带来不便。