對(duì)流層的大氣受熱過程-李希文

1、主講人主講人: : 李希文李希文思考：思考： 1.1.隨高度的上升，對(duì)流隨高度的上升，對(duì)流層和平流層的氣溫分別是怎層和平流層的氣溫分別是怎樣變化的？樣變化的？ 2.2.為什么平流層適合于為什么平流層適合于飛機(jī)飛行？飛機(jī)飛行？ 3.3.為什么說，對(duì)流層與為什么說，對(duì)流層與人類的關(guān)系最為密切？人類的關(guān)系最為密切？一、大氣的垂直分層一、大氣的垂直分層因?yàn)槿祟惿钤趯?duì)流層底，雨、因?yàn)槿祟惿钤趯?duì)流層底，雨、雪、冰、雹、霜、露、霧等對(duì)流雪、冰、雹、霜、露、霧等對(duì)流層內(nèi)的天氣現(xiàn)象都對(duì)人類的活動(dòng)層內(nèi)的天氣現(xiàn)象都對(duì)人類的活動(dòng)有很大影響，對(duì)流層空氣的清潔有很大影響，對(duì)流層空氣的清潔程度也直接影響到人的健康，所程

2、度也直接影響到人的健康，所以對(duì)流層與人類關(guān)系最為密切。以對(duì)流層與人類關(guān)系最為密切。對(duì)流層也稱為天氣層對(duì)流層也稱為天氣層 對(duì)流層對(duì)流層 氣溫隨高度的增加而遞減氣溫隨高度的增加而遞減上冷下熱，有利于空氣的對(duì)流；上冷下熱，有利于空氣的對(duì)流；對(duì)流層的高度對(duì)流層的高度因緯度而異，低緯度地面受熱多，對(duì)流旺盛，對(duì)因緯度而異，低緯度地面受熱多，對(duì)流旺盛，對(duì)流層高度可達(dá)流層高度可達(dá)1718千米；高緯度地面受熱少，千米；高緯度地面受熱少，對(duì)流運(yùn)動(dòng)弱，對(duì)流層高度僅對(duì)流運(yùn)動(dòng)弱，對(duì)流層高度僅89千米。千米。 w對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著對(duì)流運(yùn)動(dòng)顯著對(duì)流層對(duì)流層海拔上升海拔上升10001000米，氣溫下降幅度為米，氣溫下降幅度為6 6

3、C C逆溫現(xiàn)象：逆溫現(xiàn)象：對(duì)流層由于熱量主要直接來自地面輻射，所以海拔越對(duì)流層由于熱量主要直接來自地面輻射，所以海拔越高，氣溫越低。一般情況下，海拔每上升高，氣溫越低。一般情況下，海拔每上升10001000米，氣米，氣溫下降溫下降6 6C C。有時(shí)候出現(xiàn)下列情況：。有時(shí)候出現(xiàn)下列情況：海拔上升，氣海拔上升，氣溫升高；溫升高；海拔上升海拔上升10001000米，氣溫下降幅度小于米，氣溫下降幅度小于6 6C C。這就是逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象往往出現(xiàn)在近地面氣溫較這就是逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象往往出現(xiàn)在近地面氣溫較低的時(shí)候，如冬季的早晨。逆溫現(xiàn)象使空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)低的時(shí)候，如冬季的早晨。逆溫現(xiàn)象使空氣對(duì)流運(yùn)動(dòng)減弱

4、，大氣中的污染物不易擴(kuò)散，大氣環(huán)境較差減弱，大氣中的污染物不易擴(kuò)散，大氣環(huán)境較差。A A 發(fā)生時(shí)穩(wěn)定性特別強(qiáng)發(fā)生時(shí)穩(wěn)定性特別強(qiáng)( (不利于垂直運(yùn)動(dòng)不利于垂直運(yùn)動(dòng)),),易出現(xiàn)大氣污染易出現(xiàn)大氣污染B B 最有利于逆溫發(fā)生的條件是平靜而晴朗的夜晚最有利于逆溫發(fā)生的條件是平靜而晴朗的夜晚C C 日出前后的逆溫層最厚日出前后的逆溫層最厚, ,日出后地面溫度升高日出后地面溫度升高, ,逆溫層慢慢逆溫層慢慢消失消失逆溫現(xiàn)象特征逆溫現(xiàn)象特征平流層平流層特點(diǎn)：特點(diǎn)： 氣溫隨高度增高。氣溫隨高度增高。w平流運(yùn)動(dòng)為主平流運(yùn)動(dòng)為主上熱下冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對(duì)流，以平上熱下冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對(duì)流，以平 流運(yùn)動(dòng)

5、為主，利于飛行流運(yùn)動(dòng)為主，利于飛行該層大氣主要靠臭氧吸收大量紫外線而增溫。該層大氣主要靠臭氧吸收大量紫外線而增溫。臭氧層臭氧層平流層高層大氣高層大氣 電離層反射無線電短波電離層反射無線電短波w極光極光20003000千米的高空為地球大氣的上界。千米的高空為地球大氣的上界。80500千米的高空，有若干電離層。千米的高空，有若干電離層。特點(diǎn)：特點(diǎn)：w氣壓很低，密度很小。氣壓很低，密度很小。電電離離層層高層大氣后天后天描繪的是描繪的是以美國為代表的地以美國為代表的地球一天之內(nèi)突然急球一天之內(nèi)突然急劇降溫，進(jìn)入冰川劇降溫，進(jìn)入冰川期的科幻故事。故期的科幻故事。故事中，氣候?qū)W家杰事中，氣候?qū)W家杰克克霍爾

6、霍爾( (丹尼丹尼斯斯奎德飾演奎德飾演) )在觀在觀察史前氣候研究后察史前氣候研究后指出，溫室效應(yīng)帶指出，溫室效應(yīng)帶來的全球暖化將會(huì)來的全球暖化將會(huì)引發(fā)地球空前災(zāi)難。引發(fā)地球空前災(zāi)難。 大氣層消失是馮小寧在大氣層消失是馮小寧在1990年執(zhí)導(dǎo)的一部科幻年執(zhí)導(dǎo)的一部科幻電影，劇情講述的是人類電影，劇情講述的是人類進(jìn)入了進(jìn)入了1990年，距年，距1999年那個(gè)世界大災(zāi)難的預(yù)言年那個(gè)世界大災(zāi)難的預(yù)言越來越近。一起列車劫持越來越近。一起列車劫持案，造成三節(jié)黃色罐車的案，造成三節(jié)黃色罐車的劇毒品泄漏，燒穿了某地劇毒品泄漏，燒穿了某地區(qū)上空的大氣臭氧層，使區(qū)上空的大氣臭氧層，使全球的生命危在旦夕。大全球的生

7、命危在旦夕。大氣衛(wèi)星臨測站發(fā)現(xiàn)此情況，氣衛(wèi)星臨測站發(fā)現(xiàn)此情況，緊急組織專家調(diào)查污染源，緊急組織專家調(diào)查污染源，提出控制措施，并嚴(yán)格封提出控制措施，并嚴(yán)格封鎖消息。某住宅樓的一個(gè)鎖消息。某住宅樓的一個(gè)男孩忽然發(fā)現(xiàn)自己能聽懂男孩忽然發(fā)現(xiàn)自己能聽懂動(dòng)物語言，他的大白貓告動(dòng)物語言，他的大白貓告訴他這個(gè)可怕的消息，但訴他這個(gè)可怕的消息，但當(dāng)男孩告訴人們時(shí)，卻沒當(dāng)男孩告訴人們時(shí)，卻沒人相信。人相信。二、大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用二、大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用削弱作用：削弱作用：大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用，主大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用，主要表現(xiàn)為選擇性吸收、散射和反射要表現(xiàn)為選擇性吸收、散射和反射 紫紫 藍(lán)藍(lán) 青青

8、 綠綠 黃黃 橙橙 紅紅太陽輻射大氣對(duì)太陽輻射的吸收作用大氣對(duì)太陽輻射的吸收作用地地 面面高層大氣高層大氣平流層平流層對(duì)流層對(duì)流層臭氧大量吸收紫外光臭氧大量吸收紫外光二氧化碳、水汽吸收二氧化碳、水汽吸收紅外光紅外光（選擇特性）（選擇特性）思考：思考：1 1、從臭氧、從臭氧、二氧化碳和水汽的二氧化碳和水汽的吸收作用，可知大吸收作用，可知大氣吸收具有什么特氣吸收具有什么特性？性？2 2、為什么大氣直、為什么大氣直接吸收的太陽輻射接吸收的太陽輻射能量是很少的？能量是很少的？（大氣對(duì)太陽輻（大氣對(duì)太陽輻射中能量最強(qiáng)的射中能量最強(qiáng)的可見光吸收得很可見光吸收得很少，大部分少，大部分 可見可見光能夠透過大氣

9、光能夠透過大氣到地面）到地面）上層大氣吸收紫外光上層大氣吸收紫外光大氣對(duì)太陽輻射的反射作用：大氣對(duì)太陽輻射的反射作用：參與參與 的大氣成分：的大氣成分：特點(diǎn)：特點(diǎn)：大氣對(duì)太陽輻射的散射作用：大氣對(duì)太陽輻射的散射作用：參與的大氣成分：參與的大氣成分：云層、塵埃云層、塵埃無選擇性無選擇性空氣分子和微小塵埃空氣分子和微小塵埃特點(diǎn)：特點(diǎn)：具有部分選擇性具有部分選擇性活動(dòng)探究：活動(dòng)探究：大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用，主要有哪幾種形式？各有什么大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用，主要有哪幾種形式？各有什么特點(diǎn)？特點(diǎn)？作用作用形式形式參與作用的參與作用的大氣成分大氣成分波長范圍波長范圍作用特點(diǎn)作用特點(diǎn)吸收吸收 反射反射散

10、射散射臭氧（平流層）臭氧（平流層）水汽、二氧化水汽、二氧化碳（對(duì)流層）碳（對(duì)流層）較短紫外線較短紫外線較長紅外線較長紅外線有選擇性，大有選擇性，大部分可見光可部分可見光可穿透穿透云層、塵埃云層、塵埃各種波長同各種波長同樣被反射樣被反射無選擇性，反無選擇性，反射光呈白色射光呈白色空氣分子空氣分子微小塵埃微小塵埃藍(lán)色光最藍(lán)色光最易被散射易被散射向四面八方向四面八方散射散射 ，有選，有選擇性擇性削弱作用削弱作用讀大氣垂直分層示意圖，回答讀大氣垂直分層示意圖，回答57題。題。5圖中正確表示大氣層氣溫垂直變化的曲線是圖中正確表示大氣層氣溫垂直變化的曲線是 （ ）A B C D6對(duì)短波通信具有重要意義的電

11、離層位于（對(duì)短波通信具有重要意義的電離層位于（ ）A層頂部層頂部 B層底部層底部 C層中部層中部 D層層72003年年10月我國發(fā)射的月我國發(fā)射的“神州神州5號(hào)號(hào)”飛船運(yùn)行軌道所在的大飛船運(yùn)行軌道所在的大氣層（氣層（ ）A氣溫在氣溫在50到到20之間之間 B氣溫隨高度增加平穩(wěn)下降氣溫隨高度增加平穩(wěn)下降C最低氣溫約為最低氣溫約為80 D最高氣溫約為最高氣溫約為40BDC下圖表示某一高度的大氣，根據(jù)下圖表示某一高度的大氣，根據(jù)所學(xué)知識(shí)回答下列問題。所學(xué)知識(shí)回答下列問題。（1）若該層是人類生存環(huán)境的天然屏障，則該層是）若該層是人類生存環(huán)境的天然屏障，則該層是_層，原因是層，原因是_。該層因該層因_而

12、有利于高空飛行。而有利于高空飛行。（2）若該層的熱量直接來自地面，則該層是）若該層的熱量直接來自地面，則該層是_層。層。其空氣運(yùn)動(dòng)以其空氣運(yùn)動(dòng)以_為主，原因是為主，原因是_。該層的天氣特征是。該層的天氣特征是_。（3）若該層對(duì)無線電通信有重要作用，則該層是）若該層對(duì)無線電通信有重要作用，則該層是_層，原因是層，原因是_，導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是導(dǎo)致這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是_。（4）若人類活動(dòng)導(dǎo)致其成分增加或減少，則該層可能是）若人類活動(dòng)導(dǎo)致其成分增加或減少，則該層可能是_和和_。知識(shí)應(yīng)用知識(shí)應(yīng)用:平流平流 此層臭氧含量最多，臭氧大量吸收太此層臭氧含量最多，臭氧大量吸收太陽紫外線，保護(hù)地球生物免受傷

13、害陽紫外線，保護(hù)地球生物免受傷害 天氣晴朗，能見度好，大氣平穩(wěn)天氣晴朗，能見度好，大氣平穩(wěn) 對(duì)流對(duì)流 對(duì)流對(duì)流 上冷下熱上冷下熱 復(fù)雜多變復(fù)雜多變 電離電離 大氣處于高度電離狀態(tài)大氣處于高度電離狀態(tài) 太陽紫外線和宇宙射線的作用太陽紫外線和宇宙射線的作用 對(duì)流層對(duì)流層 平流層平流層 三、地面輻射和大氣輻射三、地面輻射和大氣輻射l閱讀教材閱讀教材P44-45P44-45，思考下列問題，思考下列問題：u什么是地面輻射？什么是地面輻射？u什么是大氣輻射？什么是大氣輻射？u什么是大氣逆輻射？什么是大氣逆輻射？u他們各自對(duì)大氣的受熱起到他們各自對(duì)大氣的受熱起到了什么作用？了什么作用？大氣上界大氣上界地地

14、面面太太陽陽輻輻射射太太陽陽輻輻射射大氣吸收大氣吸收 、 反射、反射、散射等削弱散射等削弱作用作用地面增溫地面增溫地地面面長長波波輻輻射射大氣大氣吸收吸收射向宇宙空射向宇宙空 間間射向宇宙空射向宇宙空 間間大大氣氣輻輻射射射向地面射向地面大氣的受熱過程及大氣的受熱過程及大氣對(duì)地面的保溫作用大氣對(duì)地面的保溫作用“太陽暖大地太陽暖大地”“大地暖大氣大地暖大氣”“大氣還大地大氣還大地”大大氣氣增增溫溫3 3 大氣保溫作用：大氣保溫作用：大氣大量吸收地面的長波輻射而增溫大氣大量吸收地面的長波輻射而增溫大氣大氣逆逆輻射補(bǔ)償了部分地面損失的熱量輻射補(bǔ)償了部分地面損失的熱量1.1.陰天的白天氣溫比較低的原因

15、？陰天的白天氣溫比較低的原因？ 大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用引起的，厚厚的大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用引起的，厚厚的云層阻擋了到達(dá)地面的太陽輻射，所以氣溫低。云層阻擋了到達(dá)地面的太陽輻射，所以氣溫低。2.2.晴朗的天空為什么是蔚藍(lán)色的？晴朗的天空為什么是蔚藍(lán)色的？ 大氣的散射作用引起的，波長較短的藍(lán)色、大氣的散射作用引起的，波長較短的藍(lán)色、紫色光最易被小的空氣分子散射。紫色光最易被小的空氣分子散射。3.3.日出前的黎明和日落后的黃昏天空為什么是日出前的黎明和日落后的黃昏天空為什么是明亮的？明亮的？ 散射作用將太陽輻射的一部分能量射向四面散射作用將太陽輻射的一部分能量射向四面八方，所以在黎明和黃昏雖然看

16、不見太陽，但天八方，所以在黎明和黃昏雖然看不見太陽，但天空仍很明亮?？杖院苊髁?。4.4.霜凍為什么出現(xiàn)在晴朗的早晨（晴朗的夜晚氣霜凍為什么出現(xiàn)在晴朗的早晨（晴朗的夜晚氣溫低）？溫低）？ 晴朗的夜晚大氣的保溫作弱，地面熱量迅速散晴朗的夜晚大氣的保溫作弱，地面熱量迅速散失，氣溫隨之降低。失，氣溫隨之降低。5.5.沙漠地區(qū)（晴天）為什么氣溫日較差大？沙漠地區(qū)（晴天）為什么氣溫日較差大？ 沙漠地區(qū)晴天多，白天大氣對(duì)太陽輻射的削弱沙漠地區(qū)晴天多，白天大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用小，氣溫高；夜晚大氣對(duì)地面的保溫作用弱作用小，氣溫高；夜晚大氣對(duì)地面的保溫作用弱（特別是大氣逆輻射弱），氣溫低。（特別是大氣逆輻射弱

17、），氣溫低。吸收吸收反射反射太陽輻射太陽輻射大氣削弱大氣削弱太陽輻射太陽輻射太陽輻射太陽輻射地面地面（三）影響地面輻射的因素（三）影響地面輻射的因素 探究：探究：a地區(qū)，在地區(qū)，在A或或B兩種照射下，哪種情況下得到的兩種照射下，哪種情況下得到的太陽輻射比較多？太陽輻射比較多？緯度低緯度低年平均正午太陽高度年平均正午太陽高度 .經(jīng)過大氣的路徑經(jīng)過大氣的路徑 .光熱愈光熱愈 .地面得到多地面得到多大大短短集中集中問題探究：讀圖比較不同性質(zhì)地面的反射率，描述其規(guī)律？問題探究：讀圖比較不同性質(zhì)地面的反射率，描述其規(guī)律？太陽輻射太陽輻射下墊面（陸地和海洋表下墊面（陸地和海洋表面）面）其它因素，如氣象因其

18、它因素，如氣象因素素緯度緯度（三）影響地面輻射的因素（三）影響地面輻射的因素大氣的熱力作用大氣的熱力作用大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用大氣對(duì)太陽輻射的削弱作用大氣的保溫效應(yīng)大氣的保溫效應(yīng)太陽輻射太陽輻射大氣大氣吸收作用吸收作用反射作用反射作用散射作用散射作用削弱作用削弱作用地面地面大氣逆輻射大氣逆輻射地面輻射地面輻射宇宙空間宇宙空間保溫效應(yīng)保溫效應(yīng)直接直接熱源熱源直接直接熱源熱源小結(jié)小結(jié)：溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)又稱又稱“花房效應(yīng)花房效應(yīng)”，是大，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣能使太陽短波輻射到達(dá)地能使太陽短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，波

19、熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似溫度增高，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。自工業(yè)革命名溫室效應(yīng)。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強(qiáng)的的二氧化碳等吸熱性強(qiáng)的溫室氣體逐年增加，大氣溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強(qiáng)，的溫室效應(yīng)也隨之增強(qiáng)，已引起全球氣候變暖等一已引起全球氣候變暖等一系列嚴(yán)重問題，引起了全系列嚴(yán)重問題，引起了全世界各國的關(guān)注。世界各國的關(guān)注。探究：探究： 1、溫室內(nèi)氣溫高于溫室外的原因是什么？臭氧層臭氧層是大氣平流是大氣平流層中臭氧濃度最大處，層

20、中臭氧濃度最大處，是地球的一個(gè)保護(hù)層，是地球的一個(gè)保護(hù)層，太陽紫外線輻射大部太陽紫外線輻射大部被其吸收。臭氧層空被其吸收。臭氧層空洞是大氣平流層中臭洞是大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空氧濃度大量減少的空域。域。本世紀(jì)本世紀(jì)7070年代，年代，當(dāng)時(shí)英國的科學(xué)家通當(dāng)時(shí)英國的科學(xué)家通過觀測首先發(fā)現(xiàn)，在過觀測首先發(fā)現(xiàn)，在地球南極上空的大氣地球南極上空的大氣層中，臭氧的含量開層中，臭氧的含量開始逐漸減少，尤其在始逐漸減少，尤其在每年的每年的9-109-10月月( (這時(shí)相這時(shí)相當(dāng)于南半球的春季當(dāng)于南半球的春季) )減減少更為明顯。少更為明顯。 臭氧層為什么會(huì)出現(xiàn)臭氧層為什么會(huì)出現(xiàn)“空洞空洞”？許多科學(xué)家

21、認(rèn)為，是使用氟利昂作制冷劑及在其許多科學(xué)家認(rèn)為，是使用氟利昂作制冷劑及在其他方面使用的結(jié)果。氟利昂由碳、氯、氟組成，他方面使用的結(jié)果。氟利昂由碳、氯、氟組成，其中的氯離子釋放出來進(jìn)入大氣后，能反復(fù)破壞其中的氯離子釋放出來進(jìn)入大氣后，能反復(fù)破壞臭氧分子，自己仍保持原狀，因此盡管其量甚微，臭氧分子，自己仍保持原狀，因此盡管其量甚微，也能使臭氧分子減少到形成也能使臭氧分子減少到形成“空洞空洞”。我國科學(xué)。我國科學(xué)家新近提出，僅僅是氟利昂的作用還不夠，太陽家新近提出，僅僅是氟利昂的作用還不夠，太陽風(fēng)射來的粒子流在地磁場的作用下向地磁兩極集風(fēng)射來的粒子流在地磁場的作用下向地磁兩極集中，并破壞了那里的臭氧分子，這才是主要原因。中，并破壞了那里的臭氧分子，這才是主要原因。（楊學(xué)祥，（楊學(xué)祥，1999）而無論如何，人為地將氯離子）而無論如何，人為地將氯離子送進(jìn)大氣，終是一種有害行為。送進(jìn)大氣，終是一種有害行為。 未來月球基地設(shè)想未來月球基地設(shè)想1、下列圖示的四種情況，晝夜溫差最小的是下列圖示的四種情況，晝夜溫差最小