第6讲 大气的垂直分层与受热过程（知识清单）-【聚焦一轮】2025年高考地理一轮复习全程跟踪讲与练（解析版）

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【必备知识】
一、大气的组成与垂直分层
1. 大气的组成及其作用
【思考题】将大气成分和大气各对应成分的作用连线。
【答案】
2. 大气的垂直分层
【思考题】在如图中用曲线z简要绘制大气垂直方向的气温变化规律。
【答案】
二、大气受热过程
1. 大气的受热过程
大气受热过程可用四种辐射、三个环节、两个作用说明，见下图。
（1）四种辐射：太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射。其中，太阳辐射为短波辐射，其他三种为长波辐射。
（2）三个环节：太阳短波辐射穿过大气层，大部分到达地面，故而“太阳暖大地”，即环节1；由于大气对地面长波辐射吸收能力强，故而“大地暖大气”（地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源），即环节2；大气辐射射向宇宙空间，大气逆辐射射向地面，故而“大气还大地”，即环节3。
（3）两个作用：大气层中的水汽、尘埃等对太阳辐射的吸收、反射和散射作用，即大气对太阳辐射的削弱作用；大气逆辐射对地面热量的补偿作用，即大气对地面起保温作用。
2. 影响大气受热过程的主要因素
大气受热过程可以简化为上图所示。太阳辐射状况（甲）、地面状况（乙）和大气状况（丙）共同影响大气受热过程。
以上三种状况共同影响各地的大气受热过程，是各地冷热不均和大气运动的重要原因。
【关键能力】
一、利用大气的组成解释地理现象
1. 二氧化碳：二氧化碳→吸收长波辐射(地面辐射)→升温的同时释放热能→返还地面的热量→保温作用。
2. 臭氧和氧原子
（1）高层大气中的氧原子→吸收紫外线→升温使大气电离→形成电离层。
（2）平流层中臭氧→吸收紫外线→升温的同时阻挡到达地面的紫外线→保护地球上生物免受紫外线伤害。
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→雾或降水。
（2）尘埃物质→削弱太阳光→大气能见度降低。
二、利用大气垂直分层的特点解释地理现象
1. 对流层中的天气多变、飞机颠簸
2. 平流层为天气稳定的飞机航空空域
3. 电离层与无线电通信
三、人类活动对大气成分的影响
四、抓住三个环节理解大气受热过程原理
五、三大因素影响大气受热过程
1. 大气成分：主要是大气中二氧化碳、水汽等对地面辐射的吸收和对大气逆辐射作用的影响。全球气候变暖就是温室气体影响大气受热过程的典型表现。
2. 天气状况：主要是大气中云层、尘埃对太阳辐射与地面辐射的影响。昼夜云量对大气受热过程的影响很大(如下表)。
3. 地面状况：地面是大气的直接热源，地面状况的差异影响大气受热过程，进而影响气温状况。水陆性质、植被、冰雪等差异不仅直接影响地面对太阳辐射的反射率，而且影响地面辐射的释放持续度。地形起伏、地势高低通过影响大气层的厚度来影响对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用。
六、大气受热过程原理的应用
1. 利用大气削弱作用原理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. 大气保温作用原理在实践中的应用
（1）解释温室气体大量排放对全球气候变暖的影响。
（2）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深秋农民利用秸秆燃烧制造烟雾预防霜冻。
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。
七、逆温现象
1. 逆温的形成过程
地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源，故对流层大气温度随高度升高而降低，大致每升高1千米气温下降6 ℃。但是在一定条件下，会出现气温随高度升高而上升的现象，称为逆温现象（下图）。逆温现象的形成及消失过程如下图所示。
2. 逆温的主要类型及形成
3. 逆温现象的影响
【拓展提高】
等压面图的判读
1. 水平气压分布的判断
地面冷热不均，导致同一水平面上出现气压差异，使等压面发生弯曲，同一水平面上，等压面上凸处气压高，下凹处气压低。
2. 垂直气压差异的判断
大气密度随高度增加而降低，导致在垂直方向上气压随着高度增加而降低。同一垂直方向上，近地面和高空的气压类型相反，若近地面为高压，高空则为低压。
3. 热力环流方向的判断
首先判断水平方向的气压差；其次根据同一水平高度，气流由高压流向低压，画出水平方向上的气流运动方向；最后根据气流连续运动的特点确定热力环流方向。
4. 下垫面性质的判断
（1）判断陆地与海洋（湖泊）：在近地面，夏季，等压面下凹处为陆地，上凸处为海洋（湖泊）；冬季，等压面下凹处为海洋（湖泊），上凸处为陆地。
（2）判断裸地与绿地：裸地同陆地、绿地同海洋。
（3）判断城区与郊区：在近地面，等压面下凹处为城区，上凸处为郊区。
5. 近地面天气状况和气温日较差的判断
在近地面，等压面下凹处，多阴雨天气，气温日较差较小；等压面上凸处，多晴朗天气，气温日较差较大。
【典例指引】
(2023·浙江6月)贵州中西部地区冬季多出现水平能见度小于1千米的锋面雨雾，雾区位于锋线附近。如图为贵州某次锋面雨雾发生过程中，大致呈纬向分布的三个测站测得的能见度变化图。这次雨雾形成的气象条件是西南气流沿锋后弱冷平流爬升，形成弱降水。雨雾随锋面缓慢东移消亡。据此完成（1）~（2）题。
（1）三个测站的地理位置，自西向东依次排序正确的是（ ）
A. ①②③ B. ①③② C. ②③① D. ③①②
（2）本次锋面雨雾出现时，雾区地面以上气温垂直变化最接近的是（ ）

A. ① B. ② C. ③ D. ④
【答案】（1）B （2）A
【解析】第（1）题，气流由西南而来，故位置越靠西的测站能见度越先降低。由图可知，锋面雨雾发生过程中，第1天能见度开始变低顺序依次是①③②。
第（2）题，在近地表锋线附近会出现逆温现象，温度随着高度升高先降低再升高，最接近此现象的为①。
(2022·辽宁)为保障2022北京冬奥会顺利进行，气象部门提前在云顶和古杨树赛场建立自动观测气象站。图一示意云顶赛场甲、乙气象站和古杨树赛场丙、丁气象站的位置。图二为各气象站2019年1~3月平均气温的日变化图。据此完成（3）~（5）题。

（3）据图可知（ ）
A. 白天古杨树赛场比云顶赛场最高气温低
B. 傍晚云顶赛场比古杨树赛场降温速率快
C. 夜间气温随海拔的增加而降低
D. 古杨树赛场比云顶赛场昼夜温差大
（4）丙气象站夜间气温低是由于（ ）
A. 冷空气聚集多 B. 水汽蒸发强 C. 海平面气压低 D. 降水量较大
（5）古杨树赛场夜间气温的垂直变化多出现在天气图中的（ ）
A. 等压线稀疏区 B. 气旋大风区 C. 等压线低值中心 D. 气旋降水区
【答案】（3）D （4）A （5）A
【解析】第（3）题，根据图示信息可知，白天位于古杨树赛场丙、丁气象站的最高气温高于云顶赛场甲、乙气象站，A项错误；傍晚古杨树赛场丙、丁气象站降温速率快于云顶赛场甲、乙气象站，B项错误；根据图示信息可知，丁地海拔高于丙地，其夜间气温高于丙地，C项错误；古杨树赛场丙、丁气象站的昼夜温差大于云顶赛场甲、乙气象站，D项正确。
第（4）题，根据图示信息可知，丙地海拔较低，为山谷地形，该地位于我国东部季风区，冬季受西北风影响显著，来自西北方向的冷空气受到地形的阻碍，在丙地不断聚集，导致丙地气温较低，A项正确；该地气温较低，水汽蒸发较弱，B项错误；海平面气压对于丙地夜间气温影响较小，C项错误；该地为温带季风气候，冬季降水量较小，D项错误。
第（5）题，根据图示信息可知，古杨树赛场丙气象站气温低于丁气象站，说明近地面气温较低，随着海拔上升，气温升高，对流运动较弱，大气性质稳定。等压线稀疏区大气性质稳定，以晴朗天气为主，可以出现此种现象，A项正确；气旋大风区、等压线低值中心、气旋降水区，都是低压中心，近地面为热源，大气运动剧烈，不符合该地在垂直方向上的气温变化，B、C、D三项错误。
大气成分
主要作用
干洁
空气
N2
氮是地球上生物体的基本元素
O2
氧是人类和其他生物维持生命活动所必需的物质
CO2
绿色植物进行光合作用的基本原料，并对地面起保温作用
O3
吸收太阳光中的紫外线，保护地球上的生物免受过多紫外线的伤害
水汽
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
固体杂质
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
项目
主要特点
特点成因
与人类的关系
对流层
气温随高度升高而递减
地面是低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
集中了大气质量的3/4和几乎全部的水汽与杂质；对流运动易成云致雨
平流层
气温随高度增加而升高
臭氧吸收太阳紫外线
无云雨现象，能见度好，适合航空飞行；臭氧层有保护地球生命的作用
水平运动为主
上热下冷，大气稳定
天气晴朗
水汽杂质少，气流平稳
高层
大气
气温随高度增加先下降后上升；大气密度极小
距地面远，受到引力小
80~500 km有若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
太阳辐
射状况
太阳辐射主要受纬度和季节等因素的影响，在空间上具有由低纬度向高纬度递减的规律，在时间上具有夏季多、冬季少的特点
地面
状况
最具复杂性，它包括地势高低、地形起伏、山地走向与坡向、地表反射率等状况。地面状况的差异导致太阳辐射分布状况更加复杂
大气
状况
主要包括大气成分和大气透明度等状况。大气成分中的二氧化碳、水汽有利于大气吸收长波辐射，增强温室效应；大气透明度与海拔、天气（阴晴等）、大气中尘埃和污染物的含量相关，大气透明度较低时，大气一方面能够在以热量输入为主的白天对太阳辐射有削弱作用，另一方面能够在以热量输出为主的夜间对地面起保温作用
影响
作用对象
作用过程
保温作用
地面辐射
大气逆辐射
削弱作用
太阳辐射
吸收、反射等