大气的组成和大气垂直分层课件

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1、2.3 2.3 大气环境大气环境二、对流层大气的受热过程四、全球气压带、风带的分布和移动五、气压带和风带对气候的影响六、常见的天气系统一、大气的组成和垂直分层三、热力环流与大气水平运动三、热力环流与大气水平运动七、世界主要的气候2.3 2.3 大气环境大气环境 (第第1课时课时) 大气的组成和大气垂直分层大气垂直分层( (一一) ) 大气的组成大气的组成干洁空气：干洁空气： 氮、氧、氩：占大气总体积的氮、氧、氩：占大气总体积的99.96%99.96%。 微量气体：二氧化碳、氪、氖、氨、微量气体：二氧化碳、氪、氖、氨、甲烷、甲烷、 氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡氢、一氧化碳、氙、臭氧、氡水水 汽汽固

2、体杂质：固体杂质： 大气中悬浮着的尘埃、孢子、花粉等固态微粒。大气中悬浮着的尘埃、孢子、花粉等固态微粒。大气圈的作用：大气圈的作用：提供生命活动所需要的大气，而且还是生 物生存的保护层等，对人类有重大作用。2.低层大气的组成低层大气的组成1地球外部的四大圈层：地球外部的四大圈层： 大气圈、水圈、岩石圈、生物圈。3.3.大气的主要成分及各种成分的环境意义大气的主要成分及各种成分的环境意义低层大气组成体积()作用干 洁空 气N278.08 地球生物体内蛋白质的重要组成部分O220.94 人类和一切生物维持生命活动所必需的物质CO20033绿色植物进行光合作用光合作用的基本原料，并对地面起保温作用保

3、温作用（吸收红外线吸收红外线）03很少能吸收太阳紫外线吸收太阳紫外线，对地球上的生物起着保护作用水汽 很少产生云、雨、雾、雪等天气现象；影响地面和大气的温度（吸收红外线吸收红外线）固体杂质 很少作为凝结核凝结核，是成云致雨的必要条件 总的说来，自然界干洁空气中各部分的含量处于动态平衡中，但是不合理的人类活动，能够改变大气各种成分的含量（特别是微量气体，如CO2 、臭氧的含量的变化）。 当前，特别引起人类关注的是全球二氧二氧化碳含量上升化碳含量上升和臭氧含量减少臭氧含量减少的现象，已经对人类的生存环境产生了重大的负面影响。思考：思考： 1. 1.随高度的上升，随高度的上升，对流层和平流层的气对流

4、层和平流层的气温分别是怎样变化的温分别是怎样变化的？ 2. 2.为什么说，对为什么说，对流层与人类的关系最流层与人类的关系最为密切？为密切？ 3. 3.为什么平流层为什么平流层适合于飞机飞行？适合于飞机飞行？气温（气温（）高度（千米）5012高高层层大大气气平平流流层层对对流流层层宇宙火箭宇宙火箭 人造卫星人造卫星极光极光流星流星气温垂直分布气温垂直分布积雨云积雨云 1006020 20 60( (二二) ) 大气的垂直分层大气的垂直分层020406080100120高度高度/km-100-50050100温度温度/20003000020406080100120高度高度/km-100-5005

5、0100温度温度/对流层对流层高层高层大气大气平流层平流层20003000020406080100120高度高度/km-100-50050100温度温度/505520003000对流层对流层平流层平流层高层高层大气大气020406080100120高度高度/km-100-50050100温度温度/5055对流层对流层平流层平流层高层高层大气大气2227臭氧层臭氧层20003000020406080100120高度高度/km-100-50050100温度温度/505585500对流层对流层平流层平流层高层高层大气大气中间层中间层热层热层外层外层2227臭氧层臭氧层2000300002040608

6、0100120高度高度/km-100-50050100温度温度/5055500对流层对流层平流层平流层高层高层大气大气中间层中间层热层热层外层外层电离层电离层2227臭氧层臭氧层8520003000完成大气垂直分层表大气垂大气垂直分层直分层高度高度物质组成物质组成特点特点与人类的关系与人类的关系对流对流层层低纬：低纬：_ 中纬中纬_高纬：高纬：_整个大气质量的整个大气质量的_和几乎全部和几乎全部的的_气温气温: :_运动运动 _ _现象现象: :_与人类关系最与人类关系最密切密切平流平流层层水汽杂质极少，水汽杂质极少，22-2722-27千米处千米处_含量达最大值，含量达最大值，形成形成_气温

7、气温: :_运动运动: :_人类生存环境人类生存环境的的_，有利于有利于_高层高层大气大气层层空气密度空气密度_，有若干有若干_反射反射_对对_有重要作用有重要作用17-18km8-9km随高度增加而递减随高度增加而递减对流动动显著对流动动显著天气现象复杂多变天气现象复杂多变臭氧臭氧臭氧层臭氧层 气温随气温随高度增加而上升高度增加而上升电离层电离层以水平运动为主以水平运动为主很小很小天然屏障天然屏障高空飞行高空飞行无线电波无线电波无线电通信无线电通信1012 km3/4水汽和固体杂质水汽和固体杂质1.1.大气层的基本特点：大气层的基本特点：垂直垂直分层分层高度分布高度分布主要特点主要特点原原

8、因因对流对流层层低纬低纬1718 km气温随高度增加而递减，气温随高度增加而递减，每上升每上升100米降低米降低06对流动动显著对流动动显著天气现象复杂多变天气现象复杂多变热量绝大部分来热量绝大部分来自地面自地面上冷下热，差异上冷下热，差异大，对流强大，对流强水汽杂质多、对水汽杂质多、对流运动显著流运动显著中纬中纬1012 kmkm高纬高纬8 89km9km平流平流层层对流层顶到对流层顶到505055km55km起初气温变化小，起初气温变化小，30千米千米以上气温迅速上升以上气温迅速上升大气以水平运动为主大气以水平运动为主大气平稳，天气晴朗，大气平稳，天气晴朗， 有利高空飞行有利高空飞行臭氧吸

9、收紫外线臭氧吸收紫外线上热下冷上热下冷水汽杂质少、水水汽杂质少、水平运动平运动高层高层大气大气平流层顶到平流层顶到2000200030003000千米千米存在若干电离层，能反射无存在若干电离层，能反射无线电波，对无线电通信有重线电波，对无线电通信有重要作用要作用太阳紫外线和宇太阳紫外线和宇宙射线作用宙射线作用2.对流层高度的时空分布特点： 对流层的高度取决于地面温度的高低，近地面温度高，对流层高度大；反之，就小。因为温度高，对流旺盛，波及高度大，对流层顶高。 (1)纬度分布 对流层高度随纬度升高而降低。 (2)季节分布 同一地区，夏季对流层高于冬季。 3.3.逆温现象的成因及其危害逆温现象的成

10、因及其危害 一般情况下，对流层温度上冷下热。但在一定条件下，对流层的某一个高度范围内会出现气温随高度增加而上升的现象(即下冷上热现象下冷上热现象)，这种气温逆转的现象我们称之为“逆温”。造成“逆温”现象的原因有很多种： 一是地面辐射冷却地面辐射冷却( (辐射逆温辐射逆温) )。图5-3表明了这种辐射逆温的生消过程。 图a为正常气温垂直分布情形；在晴朗无云的夜间，地面辐射冷却很快，贴近地面的气层也随之降温。离地面愈近，降温愈快，离地面愈远，降温愈慢，因而形成了自地面开始的逆温(图b)；随着地面辐射冷却的加剧，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强(图c)；日出后，太阳辐射逐渐增强，地面很快增温，逆温便逐

11、渐自下而上地消失(图d、e)。辐射逆温厚度从数十米到数百米，在大陆上常年都可出现，以冬季最强。冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。锋面二是冷空气下沉冷空气下沉(地形逆温地形逆温)。在山谷与盆地区域，由于冷却的空气会沿斜坡流人低谷和盆地，因而常使山谷和盆地的辐射逆温得到加强，往往持续数天而不会消失。三是空气平流空气平流(平流逆温平流逆温)。当暖空气水平移动到冷的地面或水面上，会发生接触冷却的作用。四是锋面逆温锋面逆温。冷暖空气团相遇时，较轻的暖空气爬到冷空气上方，在界面附近也会出现逆温，称之为锋面逆温。如图d. 危害：由于逆温层的存在，造成对流层大气局部上热下冷，大气层稳定，阻碍了空气垂直运动的发展

12、，使大量烟尘、水汽凝结物等聚集在它的下面，易产生大雾天气，使能见度变坏，尤其是城市及工业区上空，由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重大气污染事件，如光化学烟雾等。经典例题经典例题1 地球大气中，下列变化是上升趋势的有 ( ) A水汽和固体杂质的含量随高度增加的变化 B对流层的高度由低纬向高纬的变化 C对流层的气温随高度增加的变化 D大气中二氧化碳含量的变化【解析】水汽和固体杂质，它们几乎全部集中在大气最低层对流层中，它们随高度增加越来越少；由于人类活动如燃烧煤、石油等矿物燃料排出大量二氧化碳，使二氧化碳含量不断增加，故D选项符合题干要求。对流层低纬度地面受热多，对流旺盛，故对流层的高

13、度高，而高纬度地面的热量少，对流运动弱，故对流层的高度低。【答案】D D经典例题经典例题2图图5-25-2表示大气垂直分层，读图回答表示大气垂直分层，读图回答一一题。题。图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是图中正确表示大气层气温垂直变化的曲线是 （ ）A A B B C C D D对短波通信具有重要意义的电离层位于（对短波通信具有重要意义的电离层位于（ ）A A层顶部层顶部 B B层底部层底部 C C层中部层中部 D D层层20032003年年1010月，我国发射的月，我国发射的“神舟神舟”五号飞船运行轨道所在大气五号飞船运行轨道所在大气层层（ ）A A气温在气温在50502020之间之间

14、B B气温随高度增加平稳下降气温随高度增加平稳下降C C最最低气温约为低气温约为80 D80 D最高气温约为最高气温约为4040BDC【解析】该组题考查了对大气温度垂直变化规律与大气分层的认识，并紧密结合热点，考查了各大气层的大气环境特点及其对人类活动的影响，同时还考查了学生的读图分析能力。由下往上，对流层、平流层、高层大气气温垂直变化表现出不同的变化规律。对流层的热量主要来自地面，因此气温随高度的增加而递减；平流层大气中的臭氧大量吸收紫外线而导致其升温；高层大气变化稍微复杂一点，随高度上升，温度先是下降，然后再上升。值得注意的是在图中曲线相似的情况下，要从其温度值加以判别。电离层位于8050

15、0千米的高空，主要原因是高层大气在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态，它能够反射无线电波。2003年10月，我国发射的“神舟”五号飞船运行轨道是在高层大气中，正确解答第(1)题是回答本题的关键。【答案】B D C经典例题经典例题3 图图5-4中图甲表示近地面空气若上升到中图甲表示近地面空气若上升到3000m高度时，理论温度高度时，理论温度为为T。3000米高空的实际温度为米高空的实际温度为Ts，当，当TsT时近地面空气上升将时近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象，读某城市春季气温日变化图受阻，即出现了逆温现象，读某城市春季气温日变化图(图图5-4中中图乙图乙)，回答：，回答： (

16、1)若若Ts稳定在稳定在 - 8，该城市气温至少要上升到，该城市气温至少要上升到 以上以上 时，逆温现象才会结束，这时的时间约为时，逆温现象才会结束，这时的时间约为 时。时。 (2)一般逆温结束后一般逆温结束后2小时，近地面对流才能起到小时，近地面对流才能起到“净化净化”空气的作空气的作 用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午 体育锻炼的时间宜选在体育锻炼的时间宜选在 时以后。时以后。10 8108【解析】【解析】对流层的特点之一是大气对流运动显著，产生对流的主要对流层的特点之一是大气对流运动显著，产生对流的主要原因是对流层底层

17、大气温度高，高层大气温度低。一般说来，对原因是对流层底层大气温度高，高层大气温度低。一般说来，对流层气温直减率流层气温直减率(06100米米)愈大，即低层气温与高层气温愈大，即低层气温与高层气温差值愈大，大气对流运动愈显著；反之，对流运动愈弱。若气温差值愈大，大气对流运动愈显著；反之，对流运动愈弱。若气温直减率为负值，即气温随高度增加逐渐升高时即为逆温现象，逆直减率为负值，即气温随高度增加逐渐升高时即为逆温现象，逆温发生时，对流层下层温度低，上层温度高，空气上轻下重，不温发生时，对流层下层温度低，上层温度高，空气上轻下重，不能产生空气的对流运动，逆温现象是空气对流运动的巨大障碍。能产生空气的对

18、流运动，逆温现象是空气对流运动的巨大障碍。当其发生时，低层被污染的大气不能与上层大气产生对流，近地当其发生时，低层被污染的大气不能与上层大气产生对流，近地面空气就得不到面空气就得不到“净化净化”，此时不宜进行体育锻炼。，此时不宜进行体育锻炼。 日出以后，日出以后，随着近地面气温的逐渐升高，空气的上升运动随之加强，逆温现随着近地面气温的逐渐升高，空气的上升运动随之加强，逆温现象也会逐渐消失，对流运动得以继续。象也会逐渐消失，对流运动得以继续。 解答本组题的关键是理解逆温现象的基本原理，并能通解答本组题的关键是理解逆温现象的基本原理，并能通过气温直减率进行计算。第（过气温直减率进行计算。第（1）题

19、：由）题：由3000m高度的高度的气温气温T 8,计算近地面气温：计算近地面气温：83610，读，读乙图可知是乙图可知是8时；第（时；第（2）题：）题：10。【答案】【答案】(1)10 8 (2)10反馈练习反馈练习1 1、下列是关于大气对流层特点的描述：、下列是关于大气对流层特点的描述：、下列是关于大气对流层特点的描述：、下列是关于大气对流层特点的描述： 气温随高度增加而递增；气温随高度增加而递增；气温随高度增加而递增；气温随高度增加而递增； 空气对流运动显著；空气对流运动显著；空气对流运动显著；空气对流运动显著； 低纬地区厚度大于高纬地区；低纬地区厚度大于高纬地区；低纬地区厚度大于高纬地区

20、；低纬地区厚度大于高纬地区； 天气现象复杂多变。天气现象复杂多变。天气现象复杂多变。天气现象复杂多变。其中全部正确的一组叙述是（其中全部正确的一组叙述是（其中全部正确的一组叙述是（其中全部正确的一组叙述是（ ） A A A A、 B B B B、 C C C C、 D D D D、C反馈练习反馈练习2 2、关于平流层的叙述，正确的是（、关于平流层的叙述，正确的是（、关于平流层的叙述，正确的是（、关于平流层的叙述，正确的是（ ） A A、平流层上冷下热，大气稳定，、平流层上冷下热，大气稳定，、平流层上冷下热，大气稳定，、平流层上冷下热，大气稳定， 不易形成对流不易形成对流不易形成对流不易形成对流

21、 B B、气温基本上不受地面影响、气温基本上不受地面影响、气温基本上不受地面影响、气温基本上不受地面影响 C C、在平流层中存在一个电离层，、在平流层中存在一个电离层，、在平流层中存在一个电离层，、在平流层中存在一个电离层， 能反射无线电波能反射无线电波能反射无线电波能反射无线电波 D D、平流层有利于高空飞行，、平流层有利于高空飞行，、平流层有利于高空飞行，、平流层有利于高空飞行， 与人类的关系最为密切与人类的关系最为密切与人类的关系最为密切与人类的关系最为密切B3 3读“大气的垂直分大气的垂直分层图” ” 回答下列回答下列问题。（1 1）大气垂直分）大气垂直分层的依据是的依据是_。（2 2

22、）A A层是是_层，B B层是是_层，C C层是是_。（3 3）A A层气温随高度气温随高度_，因因为_；B B层气温随高度气温随高度_，原因是原因是_。 （4 4）对流运流运动强强烈的是烈的是_层，有利于有利于飞机机飞行的是行的是_层，对无无线电短波通短波通讯有影响的是有影响的是_层，发射的人造射的人造卫星在星在_ _ _层中运行。在中运行。在 _层中可中可发现极光（填代号）。极光（填代号）。（5 5）某波音）某波音飞机起机起飞时，机，机场风雨雨交加，交加，飞机起机起飞后，迅速做爬升运后，迅速做爬升运动，结合所学知合所学知识，解，解释这是是为什么什么? ?反馈练习反馈练习解析：解析：该题是重

23、点掌握的内容，考题几率较大。大气温度的垂直该题是重点掌握的内容，考题几率较大。大气温度的垂直变化状况决定了空气的垂直运动情况，随着高度的升高空气密度变变化状况决定了空气的垂直运动情况，随着高度的升高空气密度变得越来越稀薄，到得越来越稀薄，到2000千米3000千米高空，大气的密度已与星际空间的密度非常接近。根据温度、密度和大气运动状况，将大气划分为三层，即对流层、平流层和高层大气。其中对流层气温随海拔升高而降低，有利于空气对流运动，由于大气质量的3/4和几乎全部的水汽都集中在该层，所以天气复杂多变，雨、雪、雾等天气现象几乎全部集中在该层。平流层气温是上部高，下部低，不利于空气对流运动，以平流运动为主，有利于高空飞行。高层大气中空气稀薄，与之摩擦产生的热量很有限，并且有极光现象。答案：答案：（1）温度、密度和大气运动状况（2）对流 平流 高层大气（3）升高而递减 地面是对流层大气的主要的直接热源，离地面越高，气温越低 升高而增高 该层的气温基本上不受地面影响，而是靠臭氧吸收大量太阳紫外线而增温的（4）A B C C C（5）平流层水汽和固体杂质少，天气晴朗，大气平稳，有利于高空飞行，飞机升至平流层比较安全。