高中地理學案第三章第二節(jié)大氣受熱過程

大氣受熱過程一、大氣對太陽輻射的削弱作用1.三種削弱作用比較:削弱作用特點具體表現(xiàn)反射無選擇性云層越低、越厚,云量越多,反射越強散射有選擇性太陽輻射可見光中波長較短的藍光、紫光容易被空氣分子散射吸收有選擇性臭氧主要吸收紫外線;水汽和二氧化碳主要吸收紅外線;可見光吸收得很少2.太陽輻射的地區(qū)差異:低緯度太陽輻射多,兩極地區(qū)少。二、大氣對地面的保溫作用1.大氣保溫作用原理:(1)地面升溫:地面吸收太陽輻射后升溫,同時向大氣層釋放地面輻射。(2)大氣增溫:地面輻射釋放的熱量絕大部分被對流層中的水汽、二氧化碳等吸收,大氣吸收地面輻射后增溫。(3)大氣保溫:大氣在增溫的同時,向外輻射長波輻射,其中大部分射向地面稱為大氣逆輻射,它把熱量歸還給地面,在一定程度上補償了地面輻射損失的熱量,對地面起到保溫作用。2.大氣的削弱作用和保溫作用的共同意義:大氣對太陽輻射的削弱作用和對地面的保溫作用,減小了氣溫的日較差,為生物的生長發(fā)育和人類的活動提供了適宜的溫度條件。判斷下列說法的正誤1.云層越低、越厚,云量越多,散射作用越強。 (×)2.夏季天空多云時,白天的氣溫不會過高,與大氣反射有關(guān)。 (√)3.可見光中波長較短的紅外光易被散射。 (×)4.吸收作用具有選擇性。 (√)將大氣成分與吸收的太陽輻射對應(yīng)連線在圖上填出①②③④代表的含義。提示:①太陽輻射;②地面輻射;③大氣輻射中射向宇宙空間的部分;④大氣逆輻射。判斷下列說法的正誤1.太陽輻射到達地面,地面吸收后增溫,故太陽是地面的直接熱源。 (√)2.地面增溫后形成地面輻射,大氣吸收后增溫,太陽是近地面大氣的直接熱源。 (×)3.物體的溫度越高,輻射中最強部分的波長越長。 (×)4.天空中云層越厚、濕度越大,大氣逆輻射越弱。 (×)能力一大氣對太陽輻射的削弱作用1.大氣對太陽輻射削弱作用的三種形式:削弱形式作用特點參與作用的大氣成分被削弱的輻射形成的自然現(xiàn)象吸收作用選擇性(平流層大氣中的臭氧吸收紫外線;對流層中的水汽和二氧化碳吸收紅外線;對可見光吸收很少)臭氧、水汽、二氧化碳紫外線、紅外線反射作用無選擇性云層、較大塵埃各種波長的太陽輻射夏季多云的白天氣溫不太高散射作用選擇性(藍、紫色光向四面八方散射)空氣分子、微小塵埃波長較短的藍、紫色光晴朗的天空呈蔚藍色無選擇性(各種波長的太陽輻射向四面八方散射)顆粒較大的塵埃等各種波長的太陽輻射陰天天空呈灰白色2.大氣對太陽輻射的削弱作用隨緯度、時間而有變化:(1)隨時間變化(圖1)。太陽高度越大,太陽輻射經(jīng)過大氣的路程越短,被大氣削弱得越少,輻射作用越強;反之,被大氣削弱得越多,輻射作用越弱。(2)隨緯度變化(圖2)。緯度越低,太陽高度越大,太陽輻射經(jīng)過大氣的路程越短,被大氣削弱得越少,輻射作用越強;緯度越高,太陽輻射被大氣削弱得越多,輻射作用越弱?！咎貏e提醒】散射示意圖【知識拓展】天空的顏色仰望天空,你所看到的顏色就是太陽光被大氣中的氣體分子散射后形成的顏色。在太陽輻射的可見光中,波長較短的藍色光最容易被散射,所以晴朗的天空呈現(xiàn)蔚藍色。日出或日落時分,太陽高度角小,太陽光要穿過一層比正午時更厚的大氣層,大部分藍色光線已經(jīng)被散射掉了,剩下主要包括紅色和橙色的可見光。所以天空看起來是橙紅色,絢麗多彩。(2021·深圳高一檢測)下圖是大氣受熱過程示意圖,完成(1)～(3)題。(1)圖中序號含義正確的是 ()A.①太陽輻射 B.②地面輻射C.③大氣逆輻射 D.④削弱作用(2)近地面大氣的主要直接熱源是 ()A.① B.② C.③ D.④(3)沙漠地區(qū)白天氣溫高主要因為 ()A.①增強 B.②較強C.③減弱 D.④不變【解析】(1)選A,(2)選C,(3)選B。第(1)題,圖示大氣熱力作用的基本過程,①表示到達大氣上界的太陽輻射,太陽輻射穿過大氣會被大氣削弱,則②表示到達地面的太陽輻射;地面吸收了太陽輻射則發(fā)出地面輻射③,大氣對地面長波輻射具有很強的吸收能力,之后大氣發(fā)出大氣輻射,其中射向地面的部分④表示大氣逆輻射。大氣逆輻射把能量還給了地面,對地面起了保溫作用。第(2)題,近地面大氣對太陽輻射的吸收作用不強,而對地面長波輻射具有很強的吸收能力,故近地面大氣的直接熱源是地面輻射。第(3)題,沙漠地區(qū)云少,大氣對太陽輻射的削弱作用弱,到達地面的太陽輻射多,氣溫較高。(2021·太原高一檢測)讀“大氣受熱過程圖”,回答(1)～(3)題。(1)使近地面大氣溫度升高的熱量傳遞過程順序是()A.①—②—③ B.①—④—②C.②—③—④ D.③—④—②(2)影響近地面大氣溫度隨高度升高而遞減的是箭頭 ()A.① B.② C.③ D.④(3)青藏高原與同緯度地區(qū)相比太陽輻射強,但氣溫低,主要是由于 ()A.大氣吸收①輻射少 B.大氣吸收②輻射少C.地面吸收③輻射少 D.地面吸收④輻射少【解析】(1)選B,(2)選B,(3)選B。第(1)題,太陽輻射將能量傳遞給地面,地面再將能量傳給大氣,大氣將能量返還給地面。第(2)題,近地面大氣的主要直接熱源為地面輻射,近地面大氣溫度隨高度升高而遞減,圖中②表示地面輻射。第(3)題,青藏高原海拔高,大氣稀薄,大氣對太陽輻射削弱的少,到達地面的太陽輻射較多,故太陽輻射強,即地面吸收的④輻射多;其氣溫低的原因是大氣稀薄,大氣吸收的地面輻射少,所以大氣返還給地面的少,即吸收的②輻射少,導致③輻射少。能力二大氣對地面的保溫作用1.大氣的增溫過程:大氣的受熱過程和保溫作用可形象地概括為“太陽暖大地”“大地暖大氣”“大氣還大地”,具體圖解如下:2.利用保溫作用原理解釋地理現(xiàn)象:(1)解釋溫室氣體大量排放對全球變暖的影響。(2)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐,提高生產(chǎn)效益。①采用塑料大棚發(fā)展農(nóng)業(yè),玻璃溫室育苗等。(減少熱量散失)。原理:塑料薄膜、玻璃能讓太陽短波輻射透射進入,而地面長波輻射不能穿透塑料薄膜或玻璃散失,從而將熱量保留在塑料大棚或玻璃溫室里。②秋冬季節(jié),北方農(nóng)田人造煙霧防霜凍;寒潮來臨前,菜農(nóng)在蔬菜大棚內(nèi)灑水防霜凍等。(增強大氣逆輻射)原理:人造煙霧使大氣中的二氧化碳和固體雜質(zhì)增加,從而增強大氣對地面輻射的吸收,增強大氣的保溫效應(yīng)。在大棚內(nèi)灑水,增加棚內(nèi)空氣中的水汽,增強大氣對地面輻射的吸收,增強大氣逆輻射。③果園中鋪沙或鵝卵石不但能防止土壤水分蒸發(fā),還能增加晝夜溫差,有利于水果的糖分積累等。(改變下墊面性質(zhì))原理:沙或鵝卵石的比熱容小,白天升溫快,夜晚降溫快,可以增大果園中的晝夜溫差。(3)晝夜溫差大小的分析。分析晝夜溫差的大小要結(jié)合大氣受熱過程原理,主要從地勢高低、天氣狀況、下墊面性質(zhì)幾方面分析?！咎貏e提醒】大氣逆輻射并非只有晚上存在大氣逆輻射是大氣輻射的一部分,是始終存在的,白天輻射更強。只是白天由于太陽輻射的影響,考慮問題時主要側(cè)重于大氣對太陽輻射的削弱作用;晚上,由于沒有太陽輻射,近地面氣溫主要受大氣逆輻射強弱的影響,因而容易產(chǎn)生只有晚上存在大氣逆輻射的誤解。鐵觀音是中國十大名茶之一,是烏龍茶類的代表。鐵觀音原產(chǎn)福建省安溪縣,發(fā)現(xiàn)于1723—1735年,安溪縣被農(nóng)業(yè)部命名為“中國烏龍茶(名茶)之鄉(xiāng)”。秋冬季節(jié),當?shù)夭柁r(nóng)采取熏煙驅(qū)霜(晚霜來前,氣溫降至2℃左右時燃燒秸稈、柴草,以減輕晚霜凍害)該地區(qū)春季易受低溫、霜凍的影響,為減少春茶產(chǎn)量及品質(zhì)的下降的情況,當?shù)夭柁r(nóng)常采用的方法之一是噴水,防茶樹受凍,以減少損失。(1)霜凍為什么多出現(xiàn)在秋冬季節(jié)晴朗的夜晚?(綜合思維:要素的綜合)提示:一是秋冬季節(jié)氣溫較低,二是晴天晚上云少,大氣逆輻射弱,氣溫低,水汽遇冷凝結(jié)成霜凍。(2)燃燒秸稈、柴草防霜凍理論依據(jù)是什么?(人地協(xié)調(diào)觀:人地關(guān)系的措施)提示:燃燒秸稈、柴草產(chǎn)生大量的煙霧,由于人造煙幕相當于增加了大氣中塵埃、二氧化碳的含量,能大量吸收地面輻射,從而增強了大氣逆輻射,對地面起到保溫作用,從而能防御霜凍。(3)茶農(nóng)噴水防茶樹受凍的地理原理是什么?(人地協(xié)調(diào)觀:人地關(guān)系的措施)提示:一方面,可以使空氣中水分增多,增加大氣的保溫效應(yīng),增強大氣逆輻射,減小溫度變化,起到防茶樹受凍的作用;另一方面,水附著在茶樹葉片上,夜晚降溫慢,減小溫差,防茶樹受凍。下圖是“大氣受熱過程示意圖”。讀圖,回答(1)～(3)題。(1)①～④序號正確的是 ()A.①地面輻射 B.②大氣輻射C.③太陽輻射 D.④大氣逆輻射(2)圖中,近地面大氣的直接熱源來自 ()A.①B.②C.③D.④(3)古人有“放火作煴,少得煙氣,則免于霜矣”的防御霜凍的做法,該做法使 ()A.①減弱 B.②增強 C.③減弱 D.④增強【思路點撥】解該類題應(yīng)從以下三點入手:(1)讀圖要注意兩個“面”即“大氣上界面”和“地面”。(2)依據(jù)兩個“面”確定四個輻射的方向。(3)依據(jù)輻射方向確定“輻射源”,確定輻射名稱和熱量傳播空間。【解析】(1)選D,(2)選C,(3)選D。第(1)題,讀圖可知①代表到達大氣上界的太陽輻射;②代表到達地面的太陽輻射;③代表地面輻射;④代表大氣逆輻射。第(2)題,近地面大氣主要的直接熱源是地面輻射。第(3)題,煙霧能吸收地面輻射,然后以大氣逆輻射的形式還給地面,所以④增強。【補償訓練】霧霾,是霧和霾的組合詞。霧霾常見于城市。中國不少地區(qū)將霧并入霾一起作為災(zāi)害性天氣現(xiàn)象進行預警預報,統(tǒng)稱為“霧霾天氣”。下圖為大氣受熱過程示意圖。讀圖,完成第(1)、(2)題。(1)關(guān)于圖中各數(shù)碼所代表的內(nèi)容,敘述正確的是 ()A.③代表近地面大氣的主要的直接熱源B.④代表的輻射主要被大氣中的臭氧吸收C.⑤代表的輻射與天氣狀況無關(guān)D.①④所代表的主要輻射波長的大小關(guān)系是①<④(2)霧霾天氣時,圖中 ()A.①減弱 B.②減弱C.③增強 D.⑤增強【解析】(1)選D,(2)選D。第(1)題,大氣的受熱過程包括大氣對太陽輻射的削弱作用和大氣對地面的保溫作用。大氣對太陽輻射的削弱作用包括大氣的吸收、反射和散射作用。讀圖,①為太陽輻射,②為反射,③為到達地面的太陽輻射,④為地面輻射,⑤為大氣逆輻射。④代表近地面大氣的主要的直接熱源,故A項不符合題意;②代表的輻射主要被大氣中的臭氧吸收,故B項不符合題意;⑤代表的輻射與天氣狀況有關(guān),故C項不符合題意;①④所代表的主要輻射波長的大小關(guān)系是①<④。第(2)題,霧霾天氣時,大氣逆輻射⑤增強。圖1大氣對地面的保溫作用簡化圖圖2對流層大氣受熱過程示意圖圖3大氣對地面的保溫作用變式圖1.圖形實質(zhì):試題中的大氣對地面的保溫作用簡化圖、變式圖、大氣受熱過程圖等都是教材圖呈現(xiàn)的大氣對地面的保溫作用示意圖的變形。做這類題目,要弄清楚太陽輻射、地面輻射、大氣吸收、大氣輻射、大氣逆輻射等箭頭的含義,并結(jié)合生活中的實例來分析。2.學科素養(yǎng):讀懂此圖需要具備一定的綜合思維與地理實踐力等學科素養(yǎng)。大氣對地面的保溫作用示意圖思考:(1)圖中有兩個太陽輻射,有何差異?提示:上面的太陽輻射是到達大氣上界的太陽輻射,下面的太陽輻射是被削弱后到達地面的太陽輻射。(2)太陽輻射、地面輻射、大氣輻射按波長分,分別屬于什么輻射?提示:太陽輻射屬于短波輻射,地面輻射和大氣輻射屬于長波輻射。(3)全球變暖主要是由二氧化碳增多導致的,請結(jié)合上圖說明原因。提示:二氧化碳屬于溫室氣體,二氧化碳增多,能大量吸收地面輻射,從而增強了大氣逆輻射,使溫度升高。(4)一天中氣溫最高、最低大約出現(xiàn)在什么時間?提示:最高大約出現(xiàn)在午后2:00。最低出現(xiàn)在日出前后。(5)露和霜凍一般出現(xiàn)在晴朗的夜晚,為什么?提示:晴朗的夜晚,云量少,大氣吸收少,大氣逆輻射弱,降溫快,水汽易凝結(jié)形成露和霜凍。(水平1)讀到達地面的太陽輻射示意圖,完成1、2題。1.圖中數(shù)字表達的含義正確的是 ()A.①地面反射 B.②大氣反射C.③大氣散射 D.④地面吸收2.大氣中二氧化碳濃度增加,將導致 ()A.①增加 B.②減弱C.③增強 D.④減弱【解析】1選B,2選C。第1題,圖中①是到達地面的太陽輻射,②大氣反射,③是大氣的吸收,④大氣散射。第2題,二氧化碳濃度增加,可以更多地吸收太陽輻射中的紅外線,所以③將增強。(水平1、2)李商隱有詩句“秋陰不散霜飛晚,留得枯荷聽雨聲”。下圖示意地球大氣受熱過程。讀圖,完成3～5題。3.“秋陰不散霜飛晚,留得枯荷聽雨聲”,主要是因為此時 ()A.①強 B.②弱 C.③弱 D.④強4.圖中數(shù)碼表示短波輻射的是 ()A.①② B.②③ C.③④ D.①④5.我國北方地區(qū)的農(nóng)民為了使莊稼免受凍害,在深秋的夜晚往往會在田間點燃柴草,防御霜凍。點燃柴草有利于 ()A.增強①輻射 B.增強②輻射C.增強③輻射 D.增強④輻射【解析】3選D,4選A,5選D。第3題,“秋陰不散霜飛晚,留得枯荷聽雨聲”詩中的“陰”“雨”說明了天氣,連日陰云不散,夜間大氣逆輻射較強,因此出現(xiàn)“霜飛晚”。第4題,①是到達大氣上界的太陽輻射,②是被大氣削弱后到達地面的太陽輻射,③是地面輻射,④是大氣逆輻射。太陽輻射屬于短波輻射,地面輻射、大氣逆輻射屬于長波輻射。第5題,燃燒柴草可以放出二氧化碳和煙塵,增強大氣逆輻射,使大氣對地面的保溫效應(yīng)增強,從而保護作物免受凍害。6.(水平1、2)讀大氣對地面的保溫作用圖,回答下列問題。(1)圖中字母代表的箭頭含義分別是:A;B;C;D;

G;Ⅰ。

(2)從數(shù)量上看,A>D的原