2021高考地理一轮湘教版教师用书：第1部分第2章第2讲　对流层大气的受热过程及大气运动

第2讲　对流层大气的受热过程及大气运动

一、大气的垂直分层

二、对流层大气的受热过程

1．两个来源

(1)大气最重要的能量来源：A太阳辐射。

(2)近地面大气热量的主要、直接来源：B地面辐射。

2．两大过程

(1)地面的增温：大部分太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温。

(2)大气的增温：地面以地面辐射的形式向大气传递热量。

3．两大作用

(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：C大气逆辐射对近地面大气热量的补偿作用。

4．主要影响

大气的受热过程影响着大气的热状况、温度分布和变化，制约着大气的运动状态。

5．影响地面辐射的主要因素

(1)纬度因素：同样性质的地表，受到太阳辐射的强度越大，所产生的地面辐射也就越强。

(2)下垫面因素：下垫面状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例也不同。

[特别提醒]  太阳辐射强≠温度一定高

青藏高原所处的纬度较低，海拔较高，空气稀薄，大气透明度高，大气对太阳辐射的削弱作用弱，因此太阳辐射强。但大气吸收地面辐射热量的能力弱，通过大气逆辐射返还地面的热量少，造成青藏高原地表热量散失多，温度较低。

三、热力环流

1．形成原因：地面冷热不均。

2．形成过程

→→→

具体如下图所示(在图中填出近地面的冷热状况和气压高低。)

[特别提醒]                                            

关于热力环流，具有“气温越高，气压越低”的规律，切记该规律只适用于热力条件下的下垫面，受动力因素影响的大气环流或者高空不适用于该规律。

四、大气的水平运动

1．形成的直接原因：水平气压梯度力。

2．风的受力状况与风向

[特别提醒]                                            

一、综合思维——正误判断

1．“高处不胜寒”主要是因为海拔高处直接获得的太阳辐射少。(×)

2．夜晚的大气逆辐射比白天强。(×)

3．热力环流中，气体都是由高压向低压运动的。(×)

4．在风的形成中，地转偏向力不会改变风速。(√)

二、地理实践力——读图填空

读图(a、b表示等压面且b＞a)，回答问题。

1．一般情况下，A、B、C、D四地中，处在近地面的是B、C(字母)，处在高空的是A、D(字母)。

2．B、C两处中，形成高气压的是B(字母)，气温较低的是B(字母)。

3．热力环流形成的根本原因是地区间的冷热不均，形成风的直接原因是水平气压梯度力。

4．大气热力环流的实例有海陆风和山谷风。

三、区域认知——趣味思考

1．“君问归期未有期，巴山夜雨涨秋池”，请解释巴山地区夜雨较多的原因？

[提示]　夜晚山顶空气冷却下沉，沿山坡下沉至谷底，谷地中的暖湿气流被迫抬升，气温下降，水汽凝结，形成降水。白天，谷地盛行下沉气流，不易形成降水。

2．每年夏秋季节，形成于我国东南洋面上的许多强台风，登陆之后其强度往往会迅速减弱，其主要原因是什么？

[提示]　大洋上的洋面摩擦力小，而陆地上由于地形、植被分布的影响，地面摩擦力增大，会大大减弱台风的风速。

　(2017·全国卷Ⅰ)我国某地为保证葡萄植株安全越冬，采用双层覆膜技术(两层覆膜间留有一定空间)，效果显著❶。下图中的曲线示意当地寒冷期(12月至次年2月)丰、枯雪年的平均气温日变化和丰、枯雪年的膜内平均温度日变化❷。据此完成(1)～(3)题。

(1)图中表示枯雪年膜内平均温度日变化的曲线是(　　)

A．①　　　　B．②　　　　C．③　　　　D．④

(2)该地寒冷期(　　)

A．最低气温高于－16 ℃

B．气温日变化因积雪状况差异较大

C．膜内温度日变化因积雪状况差异较大

D．膜内温度日变化与气温日变化一致

(3)该地可能位于(　　)

A．吉林省     B．河北省

C．山西省     D．新疆维吾尔自治区

[思维流程]　

[尝试解答]　(1)B　(2)C　(3)D

1．大气对太阳辐射的削弱作用的应用

(1)分析某地太阳辐射能分布的多寡

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)分析白天气温的高低

2．大气保温作用的应用——主要看大气逆辐射的强弱

(1)解释常在夜晚出现的一些自然现象

(2)解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响

→→→

(3)分析农业实践中的一些现象

①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜。

②深秋农民利用燃烧秸秆制造烟雾预防霜冻。

③华北地区早春农民利用地膜覆盖进行农作物种植。

④干旱、半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石，不但能防止土壤水分蒸发，还能增加昼夜温差，有利于水果的糖分积累等。

3．大气受热过程与气温垂直分布

(1)一般情况下，对流层的气温是随着海拔的升高而降低，每升高100 m气温降低0.6 ℃，即气温垂直递减率为0.6  ℃/100 m。

(2)在一定条件下，对流层的某一高度会出现实际气温高于理论气温，甚至是气温随高度的增加而升温的现象，称为逆温。

①逆温现象的形成及消失过程

②逆温对地理环境的影响

命题视角一　解读大气受热过程原理

(2019·河北衡水中学测试)济南某普通高中的小李和小王两位同学结合所学的大气知识设计了下面两个实验来探讨热量在大气和不同下垫面之间的传递过程及其差异。实验过程可简要描述如下：(1)取甲、乙两个同样的空密闭容器，且两者内部均为10 ℃的干空气。(2)接下来，在甲、乙两容器内分别加入同体积的水和干沙子；并将完全相同的两个温度计(已清零)分别放置在水和干沙子上方的相同高度处。(3)将两个密闭容器在同一时间并列放置在太阳下。实验的模拟图如下。请结合文字材料和图片信息回答1～3题。

1．下面关于半小时内，甲、乙两容器内温度计读数变化情况的描述合理的是(　　)

A．同步升温     B．无明显变化

C．甲升温快于乙     D．甲升温慢于乙

2．甲、乙两容器内的干空气，从初始状态下的10 ℃到实验过程中两温度计均出现了显著的读数增大情况(干沙子上部温度计的读数更高)。在此过程中，下面关于热量传递过程的推断合理的是(　　)

A．大气直接吸收太阳辐射能而升温

B．温度计通过直接吸收太阳辐射能而升温

C．主要因水和干沙子对上部空气加热的结果

D．水和干沙子主要通过热传导的方式将热量传递给了大气

3．实验过程中，甲、乙两容器内的空气在气压(P)指标上发生的变化最可能为(　　)

A．与初始状态一致     B．P甲＝P乙

C．P甲>P乙     D．P甲<P乙

1．D　2.C　3.C　[第1题，将温度计放置在水和干沙子上方的相同高度处，温度计上的度数反映的为容器内的大气温度，由于水的比热容大，升温速度慢，所以向外辐射的能量较沙子少，其辐射强度较弱，所以在短时间内，甲容器内升温慢于乙。第2题，如果是大气直接吸收太阳辐射能而升温或温度计通过直接吸收太阳辐射能而升温，温度计的读数不会有太大的差异，排除A、B两项；水和干沙子温度差异较大，对上部空气加热会造成较大的温度差异，C正确；水和干沙子主要通过热辐射的方式将热量传递给了大气，D错误。第3题，由于装有沙子的容器内的气温升高快，而装有水的容器升温慢，根据热力环流的原理，装有沙子的容器气压低于装有水的容器。]

命题视角二　分析逆温现象的特征和影响

逆温是在一定条件下出现的气温随高度上升而升高的现象。某校气象兴趣小组在十月下旬晴朗的夜晚对我国南方山区谷地进行逆温测定。下图为该小组多次观测所得的逆温时空变化平均结果。据此完成4～5题。

4．下列关于该地逆温特征的描述，正确的是(　　)

A．逆温强度近地面较大，向上减小

B．逆温强度午夜达到最大，后减弱

C．逆温现象日落前出现，日出前消失

D．强逆温前半夜增速慢，后半夜降速快

5．造成逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值的主要原因是(　　)

A．大气吸收地面辐射存在昼夜差异

B．大气散射、反射在高度上存在差异

C．空气上下热量传递存在时间差异

D．下垫面反射率在时间上存在差异

4．A　5.C　[第4题，根据图示，强逆温层上界海拔低，故A项对；逆温强度在4时左右达到最大，而不是午夜，B项错；逆温现象15时左右出现，10时左右消失，C项错；强逆温前半夜曲线陡、增速快，后半夜曲线缓，降速慢，D项错。故选A项。第5题，逆温层上界峰值滞后于强逆温层上界峰值，是因为夜晚山风将冷空气带到谷底，且冷空气向上运动需要一个过程，空气热量上下传递存在时间差异。大气吸收地面辐射、散射、反射与大气成分相关，与昼夜无关，与高度无关。下垫面反射率与地面性质相关。综上所述，A、B、D项错误，C项正确。]

命题视角三　解读大气受热过程的具体应用

(2019·江苏高考改编)2019年1月某日三峡库区出现云海日出奇观，图1为某记者拍摄的照片。图2为大气受热过程示意图。读图，回答6～7题。

图1　　　　　　图2

6．三峡库区云海形成原理与下列大气热力环流模式相符的有(　　)

A．①②     B．②③

C．③④     D．①④

7．受云海影响，三峡库区大气受热过程对应于图2中(　　)

A．①增大     B．②增大

C．③增大     D．④减小

6．D　7.B　[第6题，云层的本质是小水滴，云层是水在温度升高的条件下蒸发形成水蒸气并达到过饱和的状态，又吸附了空气中的凝结核而产生的。因此，三峡库区云海的形成过程是库区表层的水分受热膨胀上升，盛行上升气流，形成水蒸气，吸附凝结核在高空形成了云海，而库区周围地方则盛行下沉气流。第7题，云层会阻挡太阳光，云层多时对太阳的反射增强，从而减少到达地面的太阳辐射，因此①减小、④增大。地面受到的太阳辐射减弱，增温减弱，因此地面辐射减弱，③减少。云层多，大气逆辐射增强，对地面保温作用增强，②增大。]

　(2019·全国卷Ⅱ)积云为常见的一类云，其形成受下垫面影响强烈❶。空气在对流过程中，气流携带来自下垫面的水汽上升，温度不断下降，至凝结温度时，水汽凝结成云❷。水汽开始凝结的高度即为积云的云底高度。❸据此完成(1)～(3)题。

(1)大气对流过程中上升气流与下沉气流相间分布，因此积云常常呈(　　)

A．连续层片状　 B．鱼鳞状

C．间隔团块状     D．条带状

(2)积云出现频率最高的地带是(　　)

A．寒温带针叶林地带     B．温带落叶阔叶林地带

C．亚热带常绿阔叶林地带 D．热带雨林地带

(3)在下垫面温度决定水汽凝结高度的区域❹，积云的云底高度低值多出现在(　　)

A．日出前后     B．正午

C．日落前后     D．午夜

[思维流程]　

[尝试解答]　(1)C　(2)D　(3)A

1．热力环流的形成分析

(1)热力环流的形成

热力环流是由于地面冷热不均而形成的一种环流形式，结合等压面示意图对其形成过程分析如下。

(2)常见的热力环流分析

①海陆风

a．成因分析——海陆热力性质差异是前提和关键

b．影响与应用

海陆风使海滨地区气温日较差减小，夏季气温低，空气较湿润，是避暑的好地方。

②山谷风

a．成因分析——山坡的热力变化是关键

b．影响与应用

山谷(小盆地)常因夜间冷的山风吹向谷底(盆地)，使谷底(小盆地)内形成逆温层，大气稳定，易造成大气污染。所以，山谷(小盆地)地区不宜布局产生污染的工业。

③城市热岛效应

a．成因分析——“城市热岛”的形成是突破口

b．影响与应用

一般将绿化带布置在气流下沉处以及下沉距离以内，而将卫星城或污染较重的工厂布置于下沉距离之外。

2．风向与风力分析

(1)等压线图中风向的判断

第一步：在等压线图中，画出等压线在拟求风向点的切线并作垂直于切线的虚线箭头(由高压指向低压，但不一定是指向低压中心)，表示水平气压梯度力的方向。

第二步：确定南、北半球后，顺着水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°(若为高空，则偏转90°)，画出实线箭头，箭头所指即经过该点的近地面风向。如图所示(北半球)：

(2)在等压线图上比较风力大小

①同一等压线图上，等压线密集的地方风力大；等压线稀疏的地方风力小。

②不同图中，相同比例尺，且相邻两条等压线图上距离相同，两条等压线数值差越大，风力越大。

③不同图中，若相邻两条等压线数值、图上距离相等，则比例尺越大，风力越大。

命题视角一　热力环流原理的分析与现实应用

(2019·海南高考)山谷风是山区昼夜间风向发生反向转变的风系。白天太阳辐射导致山坡上的空气增温强烈，暖空气沿坡面上升，形成谷风；反之，则形成山风。祁连气象站位于祁连山中段的山谷中，山谷风环流较为强盛。下图示意2006年8月24日该气象站记录的山谷风风向、风速的变化。据此完成1～2题。

1．祁连气象站所在地谷风的风向是(　　)

A．偏南风     B．偏东风

C．偏北风     D．偏西风

2．祁连气象站所处山谷段的大致走向及地形特征是(　　)

A．南北走向，西高东低     B．东西走向，北高南低

C．南北走向，东高西低     D．东西走向，南高北低

1．C　2.D　[第1题，由材料“白天太阳辐射导致山坡上的空气增温强烈，暖空气沿坡面上升，形成谷风”可知谷风主要出现在白天空气增温之后，图中显示，11时以后，风向以偏北风为主。第2题，白天，暖空气沿坡面上升，形成谷风，反之，则形成山风，意味着晚上空气沿坡面下沉，形成山风。图中显示晚上以南风为主，白天以北风为主，说明气象站附近南面为高坡，北面为低谷，得出山谷呈东西走向，且南高北低的地形特点。]

(2019·河南商丘九校联考)特朗勃墙是一种依靠墙体独特的构造设计，无机械动力、无传统能源消耗、仅依靠被动式收集太阳能为建筑供暖的集热墙体。其冬季白天工作原理如下图。读图，回答3～4题。

3．图示特朗勃墙向室内供暖，利用的原理是(　　)

A．对流层大气的直接热源是地面辐射

B．地面的直接热源是太阳辐射

C．不同物质比热容存在差异

D．空气隔层的温室效应

4．根据图示可知(　　)

A．集热墙可能为白色

B．乙气流为上升气流

C．甲气流为暖气流，流出空气隔层

D．丙气流为暖气流，流进空气隔层

3．D　4.C　[第3题，空气隔层的温室效应使图中左侧气温上升，进而引起室内空气循环。第4题，白墙反射率高，为尽可能多地吸收太阳辐射，应采用黑色的集热墙面；图中左侧集热墙和玻璃之间空气被加热，气温高，气流上升，甲为暖气流从空气隔层中流出，乙为下沉气流，丙为冷气流，流进空气隔层。]

命题视角二　等压线分布图中的风向判断

下图示意我国某地区14日6时的气压形势，L为低压，图中天气系统以200千米/天的速度东移。读图，完成下题。

5．图中甲地14日6～9时的风向为(　　)

A．偏东风　 B．偏南风

C．东北风     D．西北风

B　[图中甲地东南侧气压高于西北侧，气流在水平气压梯度力作用下由东南向西北流动，在地转偏向力影响下向右偏转成偏南风，故排除A、C、D三项，选择B项。]

6．2009年4月14日晚，渤海沿岸发生了一次较强风暴潮。这次风暴潮是由低压系统、向岸风共同引起的，海水涌向陆地，给沿岸地区造成较大损失。读下图，据图所示气压分布状况判断，当时受风暴潮影响最严重的地区是(　　)

A．甲     B．乙

C．丙     D．丁

B　[图中显示，乙地位于低压的东侧，根据气流运动规律，此处吹偏东风，从海洋吹向海岸即“向岸风”；加上该地处于海湾，加剧了风暴潮的强度和危害。]

地理图表专攻(六)| 等压面图的判读

　(经典高考题)下图为甲地所在区域某时刻高空两个等压面P1和P2的空间分布示意图，图中甲、乙两地经度相同。此时甲地近地面的风向为(　　)

A．东南风　 B．西南风

C．东北风     D．西北风

[解图流程]

[尝试解答]　B

1．判读此类图应知应会的基础知识

(1)在垂直方向上，高度越高，气压值越低(如下图)。

地表受热均匀时的等压面状况　地表受热不均时的等压面状况

图A　　　　　　　图B

(2)若海拔相同、冷热均匀，等压面与等高面重合且与地面平行(如图A)。

(3)若地面冷热不均，等压面发生弯曲，等压面向上凸的地方为高压区，向下凹的地方为低压区(如图B)。

(4)同一地区，高空和近地面气压高低相反，等压面凹凸方向相反(如下图所示)。

2．此类图的判读流程

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(2019·烟台适应性考试)读城市中心与郊区垂直方向上的气压分布图(图1)及城郊间高空等压面示意图(图2)，完成1～2题。

图1　　　　　　图2

1．根据热力环流的原理，城郊之间正确的环流方向是(　　)

A．E→F→H→G→E     B．G→E→F→H→G

C．G→E→H→F→G     D．G→H→F→E→G

2．下列关于城区与郊区大气状况的叙述，正确的是(　　)

A．EF代表城区气压垂直变化规律

B．各点间的热力环流，昼夜方向相反

C．甲处位于郊区高空，气流下沉

D．乙、丙间气流流动方向如箭头所示

1．D　2.C　[第1题，读图可知，G、E位于近地面，且气压E>G，而郊区相对于城区气温较低，气压较高，故E为郊区，G为城区，因此近地面空气从E流向G；F为郊区的上空，气压较低，H为城区的上空，气压较高，所以高空气流从H流向F。垂直方向，城区近地面空气上升，空气由G流向H；郊区空气下沉，空气从F流向E，由此判断环流的方向为G→H→F→E→G。第2题，由上题分析可知，近地面城区的温度高于郊区，所以城区近地面形成低压，而图2中E处的气压较高，对应的为郊区，EF代表郊区气压垂直变化规律，A错误；无论昼夜，近地面温度都是城区大于郊区，因此热力环流的方向没有昼夜的变化，B错误；由图2中甲地等压面向下弯曲，丙处等压面向上拱起可知，甲处气压小于丙处气压，而郊区空气下沉，高空为低压，所以甲处为郊区的高空，气流下沉，C正确；乙、丙之间的气流应该由高压流向低压，不会沿等压面流动，D错误。]

下图为我国某山间河谷某时段等温面和等压面分布剖面示意图。读图，完成3～4题。

3．下列能正确反映图示情况的是(　　)

①该时段为夜间　②该时段为白天　③该时段吹谷风　④该时段吹山风

A．①③     B．①④

C．②③     D．②④

4．该山间河谷此时段多雨。下列四幅图中，能解释此现象的是(　　)

A　　 　B　　 　C　　 　D

3．B　4.D　[第3题，由图可知，该时段河谷等温面向高处凸，等压面向低处凹，说明该时段河谷温度高，气压较低，根据“山谷风”的热力环流原理，可以判断该时段为夜间，吹山风，故选B。第4题，结合上题分析可知，两边山坡气流下沉，为夜间吹山风，河谷气流上升过程中，遇冷凝结，容易成云致雨，因此夜雨较多，故选D。]