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2021版高考地理（鲁教版）一轮复习讲义：第2单元第2讲 冷热不均引起大气运动
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第二讲 冷热不均引起大气运动
课标
考点
知识细化
素养要求
应用实践
运用图表资料，说明大气的组成和垂直分层，运用图表说明大气受热过程
大气受热过程
大气垂直分层及特点
会判读等温线分布图
分析逆温现象的特征和影响
大气受热过程
正确解读受热过程示意图
解读大气受热过程原理
大气的削弱作用
理解大气吸收、反射、散射影响
解读大气受热过程原理的应用
大气的保温作用
正确判断主要的影响因素
热力环流及大气水平运动
热力环流的形成过程
正确判读等压面分布图
热力环流原理的分析与现实应用
会解释常见热力环流现象成因
形成风的原动力，高空风与近地面风的差异
会绘制风的受力分析图
等压线分布图中的风向判断
会比较风力大小
(对应学生用书第58页)
一、大气圈的组成与结构
1．大气的组成及作用
大气成分
作用
干洁
空气
N2
地球生物体内蛋白质的重要组成部分
O2
人类和一切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原料
O3
能吸收太阳紫外线，对地球生物起保护作用
水汽
产生云、雨、雾、雪等天气现象，影响地面和大气温度
固体杂质
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
2.大气的垂直分层
(1)分层依据：大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。
(2)垂直分层
分层
气温垂直变化
大气运动状况
与人类的关系
对流层
随高度增加而降低
对流运动显著
天气现象复杂多变，与人类关系最密切
平流层
随高度增加而增加
水平运动为主
有利于高空飞行，臭氧层有保护作用
高层大气
随高度增加先降低后增加
80～500 km有若干电离层，对无线电通信有重要作用
[特别提醒]
对流层的高度有纬度差异和季节差异，低纬度地区可达17～18 km，高纬度地区仅8～9 km；同一地区，夏季高于冬季。
二、大气的受热过程
读大气受热过程示意图，完成问题。
1．能量来源
(1)地球大气热量的根本来源：A太阳辐射。
(2)近地面大气主要、直接的热源：B地面辐射。
(3)应用——解释“高处不胜寒”现象：海拔越高处，距离地面越远，获得的地面辐射越少，气温越低，因此近地面大气中气温随高度增加而递减。
2．大气的受热过程
受热过程
具体说明
地理意义
环节1：“太阳暖大地”
绝大部分太阳辐射透过大气射到地面，地面因吸收A太阳辐射能而增温
地面增温→太阳是地面的根本热源
环节2：“大地暖大气”
地面被加热，并以B地面辐射的形式向大气传递热量，除少数透过大气射向宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳等吸收
大气增温→地面是近地面大气的主要、直接热源
环节3：“大气还大地”
大气在增温的同时也向外辐射热量，其中大部分射向地面，称为C大气逆辐射，将大部分热量返还给地面
热量返还给地面→实现大气对地面的保温作用
3.大气的两大作用
(1)大气对太阳辐射的削弱作用
大气层中的水汽、云层、尘埃等对太阳辐射具有吸收、反射和散射作用，削弱了到达地面的太阳辐射。
(2)大气对地面的保温作用
大气增温产生大气辐射(长波辐射)，其中射向地面的那部分称为C大气逆辐射，其将部分热量还给地面，补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用。
[知识拓展] 大气的削弱作用表现
①吸收作用：具有选择性，臭氧主要吸收紫外线，二氧化碳和水汽主要吸收红外线。
②反射作用：没有选择性，与云层厚度有关。
③散射作用：波长较短的蓝紫色光容易被散射。
三、热力环流
1．形成原因：地面冷热不均。
2．形成过程
(1)填图：填出近地面的冷热状况和气压高低。
(2)画图：用箭头标出气流的运动方向。
(3)完成热力环流的形成过程：
↓
↓
↓
↓
3．大气运动的根本原因：高低纬度间的太阳辐射分布的差异。
[特别提醒]
“高压”和“低压”是针对同一水平面上的气压差异而言的。在垂直方向上气压永远都随着高度的升高而降低。
四、大气的水平运动——风
1．形成风的直接原因：水平气压梯度力。
2．高空风与近地面风的特点比较
类型
受力
风向
图示(北半球)
高空风
水平气压梯度力和地转偏向力
与等压线平行
近地面风
水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力
与等压线之间成一夹角
[知识拓展] 狭管效应原理
当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大，这种峡谷地形对气流的影响称为“狭管效应”。
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。
(对应学生用书第60页)
(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]
信息提取
❶对越冬的葡萄植株采用双层覆膜技术，保温效果良好
❷曲线示意当地寒冷期丰、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
❸图中四条曲线中曲线①平均气温高且变化较小，②③④均变化明显
教材寻因
(1)双层覆膜技术充分利用了大气的保温作用原理
(2)丰雪年、枯雪年反映出了降水多少对天气状况的影响
综合判断
(1)由信息❶、❷、❸可知图中曲线③④所示温度低，变化幅度大，说明是膜外温度日变化，曲线①②所示温度较高，应是膜内温度日变化，丰雪年阴天多，加之积雪覆盖薄膜，膜内平均气温日变化较小，对应曲线①；枯雪年晴天多，薄膜上积雪少，膜内平均温度日变化较大，对应曲线②
(2)结合上题分析可知，曲线①②反映出积雪的多少影响了膜内的温度日变化
(3)结合信息❶和❸可知，该地最高气温出现在北京时间16时左右，而一天中最高气温应在当地地方时14时左右，由此可推知，该地位于东六区附近，应是我国新疆地区
[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
成雾
早晨多雾的天气大多与逆温有密切关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故
大气污染
由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康
对航空造成影响
逆温多出现在低空，多雾天气对飞机起降带来不便。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，飞行中不会有较大颠簸
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
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]
信息
提取
❶积云的形成受下垫面影响强烈
❷来自下垫面的水汽随对流上升运动，温度下降而凝结成云
❸水汽开始凝结的高度为积云的云底高度
❹下垫面温度决定水汽凝结高度的区域
教材
寻因
对流层中气温随高度的增加而降低；地面的冷热不均产生热力环流，受热的一地空气受热产生对流上升运动，变冷的一地大气收缩下沉
综合
判断
(1)由信息❷可知积云是大气对流上升运动使水汽凝结而形成的，因此存在对流上升运动的区域多云，而对流下沉运动的区域云层较少，如果上升气流与下沉气流相间分布则形成的积云往往呈间隔团块状
(2)由信息❶、❷可知，常出现对流上升运动的区域，积云出现的频率较高，热带雨林地带处于低纬度地区，全年气温高、盛行上升气流，积云出现的频率高
(3)由信息❸可知，水汽开始凝结的高度为积云的云底高度，结合信息❹可知有些区域下垫面温度决定水汽凝结的高度，因此地面温度低的时段，形成的积云的云底高度较低，一天当中气温最低值往往出现在日出前后，因此这个时段形成的积云云底高低较低
[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
(对应学生用书第64页)
(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
(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。]
课标
考点
知识细化
素养要求
应用实践
运用图表资料，说明大气的组成和垂直分层，运用图表说明大气受热过程
大气受热过程
大气垂直分层及特点
会判读等温线分布图
分析逆温现象的特征和影响
大气受热过程
正确解读受热过程示意图
解读大气受热过程原理
大气的削弱作用
理解大气吸收、反射、散射影响
解读大气受热过程原理的应用
大气的保温作用
正确判断主要的影响因素
热力环流及大气水平运动
热力环流的形成过程
正确判读等压面分布图
热力环流原理的分析与现实应用
会解释常见热力环流现象成因
形成风的原动力，高空风与近地面风的差异
会绘制风的受力分析图
等压线分布图中的风向判断
会比较风力大小
(对应学生用书第58页)
一、大气圈的组成与结构
1．大气的组成及作用
大气成分
作用
干洁
空气
N2
地球生物体内蛋白质的重要组成部分
O2
人类和一切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原料
O3
能吸收太阳紫外线，对地球生物起保护作用
水汽
产生云、雨、雾、雪等天气现象，影响地面和大气温度
固体杂质
作为凝结核，是成云致雨的必要条件
2.大气的垂直分层
(1)分层依据：大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异。
(2)垂直分层
分层
气温垂直变化
大气运动状况
与人类的关系
对流层
随高度增加而降低
对流运动显著
天气现象复杂多变，与人类关系最密切
平流层
随高度增加而增加
水平运动为主
有利于高空飞行，臭氧层有保护作用
高层大气
随高度增加先降低后增加
80～500 km有若干电离层，对无线电通信有重要作用
[特别提醒]
对流层的高度有纬度差异和季节差异，低纬度地区可达17～18 km，高纬度地区仅8～9 km；同一地区，夏季高于冬季。
二、大气的受热过程
读大气受热过程示意图，完成问题。
1．能量来源
(1)地球大气热量的根本来源：A太阳辐射。
(2)近地面大气主要、直接的热源：B地面辐射。
(3)应用——解释“高处不胜寒”现象：海拔越高处，距离地面越远，获得的地面辐射越少，气温越低，因此近地面大气中气温随高度增加而递减。
2．大气的受热过程
受热过程
具体说明
地理意义
环节1：“太阳暖大地”
绝大部分太阳辐射透过大气射到地面，地面因吸收A太阳辐射能而增温
地面增温→太阳是地面的根本热源
环节2：“大地暖大气”
地面被加热，并以B地面辐射的形式向大气传递热量，除少数透过大气射向宇宙空间外，绝大部分被近地面大气中的水汽和二氧化碳等吸收
大气增温→地面是近地面大气的主要、直接热源
环节3：“大气还大地”
大气在增温的同时也向外辐射热量，其中大部分射向地面，称为C大气逆辐射，将大部分热量返还给地面
热量返还给地面→实现大气对地面的保温作用
3.大气的两大作用
(1)大气对太阳辐射的削弱作用
大气层中的水汽、云层、尘埃等对太阳辐射具有吸收、反射和散射作用，削弱了到达地面的太阳辐射。
(2)大气对地面的保温作用
大气增温产生大气辐射(长波辐射)，其中射向地面的那部分称为C大气逆辐射，其将部分热量还给地面，补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到保温作用。
[知识拓展] 大气的削弱作用表现
①吸收作用：具有选择性，臭氧主要吸收紫外线，二氧化碳和水汽主要吸收红外线。
②反射作用：没有选择性，与云层厚度有关。
③散射作用：波长较短的蓝紫色光容易被散射。
三、热力环流
1．形成原因：地面冷热不均。
2．形成过程
(1)填图：填出近地面的冷热状况和气压高低。
(2)画图：用箭头标出气流的运动方向。
(3)完成热力环流的形成过程：
↓
↓
↓
↓
3．大气运动的根本原因：高低纬度间的太阳辐射分布的差异。
[特别提醒]
“高压”和“低压”是针对同一水平面上的气压差异而言的。在垂直方向上气压永远都随着高度的升高而降低。
四、大气的水平运动——风
1．形成风的直接原因：水平气压梯度力。
2．高空风与近地面风的特点比较
类型
受力
风向
图示(北半球)
高空风
水平气压梯度力和地转偏向力
与等压线平行
近地面风
水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力
与等压线之间成一夹角
[知识拓展] 狭管效应原理
当气流由开阔地带流入地形构成的峡谷时，由于空气不能大量堆积，于是加速流过峡谷，风速增大，这种峡谷地形对气流的影响称为“狭管效应”。
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。
(对应学生用书第60页)
(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]
信息提取
❶对越冬的葡萄植株采用双层覆膜技术，保温效果良好
❷曲线示意当地寒冷期丰、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
❸图中四条曲线中曲线①平均气温高且变化较小，②③④均变化明显
教材寻因
(1)双层覆膜技术充分利用了大气的保温作用原理
(2)丰雪年、枯雪年反映出了降水多少对天气状况的影响
综合判断
(1)由信息❶、❷、❸可知图中曲线③④所示温度低，变化幅度大，说明是膜外温度日变化，曲线①②所示温度较高，应是膜内温度日变化，丰雪年阴天多，加之积雪覆盖薄膜，膜内平均气温日变化较小，对应曲线①；枯雪年晴天多，薄膜上积雪少，膜内平均温度日变化较大，对应曲线②
(2)结合上题分析可知，曲线①②反映出积雪的多少影响了膜内的温度日变化
(3)结合信息❶和❸可知，该地最高气温出现在北京时间16时左右，而一天中最高气温应在当地地方时14时左右，由此可推知，该地位于东六区附近，应是我国新疆地区
[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
成雾
早晨多雾的天气大多与逆温有密切关系，它使能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故
大气污染
由于逆温现象的存在，空气垂直对流受阻，会造成近地面污染物不能及时扩散，从而危害人体健康
对航空造成影响
逆温多出现在低空，多雾天气对飞机起降带来不便。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，飞行中不会有较大颠簸
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
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]
信息
提取
❶积云的形成受下垫面影响强烈
❷来自下垫面的水汽随对流上升运动，温度下降而凝结成云
❸水汽开始凝结的高度为积云的云底高度
❹下垫面温度决定水汽凝结高度的区域
教材
寻因
对流层中气温随高度的增加而降低；地面的冷热不均产生热力环流，受热的一地空气受热产生对流上升运动，变冷的一地大气收缩下沉
综合
判断
(1)由信息❷可知积云是大气对流上升运动使水汽凝结而形成的，因此存在对流上升运动的区域多云，而对流下沉运动的区域云层较少，如果上升气流与下沉气流相间分布则形成的积云往往呈间隔团块状
(2)由信息❶、❷可知，常出现对流上升运动的区域，积云出现的频率较高，热带雨林地带处于低纬度地区，全年气温高、盛行上升气流，积云出现的频率高
(3)由信息❸可知，水汽开始凝结的高度为积云的云底高度，结合信息❹可知有些区域下垫面温度决定水汽凝结的高度，因此地面温度低的时段，形成的积云的云底高度较低，一天当中气温最低值往往出现在日出前后，因此这个时段形成的积云云底高低较低
[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
(对应学生用书第64页)
(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
(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。]
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