湘教版1第二章第三节大气环境大气的受热过程（讲义） 大气的受热过程 湘教版1第二章第三节大气环境大气的受热过程（讲义）
1. 掌握太阳辐射及其到达地球以后在地面与大气之间能量转换的基本原理。
2. 理解大气对太阳辐射的削弱作用和大气的保温效应。 3. 了解大气保温作用的原理，并能解释相关现象。 【二】重难点提示 重点：
1. 大气的垂直分层；
2. 大气对太阳辐射的削弱作用；
3. 太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射四种辐射之间的关系；
4. 大气的温室效应。 难点：
1. 大气的受热过程； 2. 大气的保温效应。 【一】大气的垂直分层
〔一〕大气圈：环绕地球最外部的气体圈层，其下部边界为地球海陆表面，上部边界约在高空2024～3000千米处。
〔二〕大气的垂直分层
分层 高度范围 因纬度而异： 低纬：17—18千对流层 米； 中纬：10—12千米： 高纬：8—9千米 因季节而异： 夏季高，冬季低 ①气温随高度增平流层 从对流层顶至50—55千米 加而递增； ②以平流运动为主； ③天气晴朗 高层大气 从平流层顶到3000千米的高空 ①气温随高度增加先降低后升高； 距地面远，受地球引力小 ②大气密度极小 ①气温随高度的增加而递减； ②空气对流运动显著； ③天气现象复杂多变 主要特点 特点成因 ①地面是对流层大气的直接热源，所以低纬对流层高度高于高纬。同一地区的对流层高度夏季高于冬季； ②该层上部冷，下部热； ③几乎全部的水汽、固体杂质都集中在该层，易成云致雨 ①该层中22—27千米处存在臭氧层，臭氧能吸收太阳光中的紫外线； ③水汽、杂质少，气流平稳 该层80—500千米处有假设干电离层，电离层能反射无线电波，对无线电通信有重要作用 人类生存环境的天然屏障；利于高空飞人类就生活在对流层底部；与人类关系最密切 与人类的关系 ②该层上热下冷，大气稳定； 行 【二】对流层大气的受热过程 〔一〕大气对太阳辐射的削弱作用
作用形式 参与作用的大气成分 臭氧〔平流层〕 吸收 水汽、CO2〔对流层〕 红外线 各种波长均被反射 波长较短的可见各种波长均被散射 波长范围 紫外线 作用特点 吸收强烈，有选择性，对可见光吸收少 无选择性，云层越厚，反射越强 向四面八方散夏季多云的白天，气温不会太高 晴朗的天空呈蔚蓝色 阴天时的天空灰蒙蒙的 实例 反射 较大颗粒尘埃、云层 空气分子、微小尘埃 散射 颗粒较大的尘埃、雾、小水滴 光〔蓝光、紫光〕 射，有选择性 无选择性 〔二〕地面辐射和大气辐射
地面概念 地面吸收透过大气的太阳辐射后升温，图中字母 I〔地面辐射〕 性质 长波意义 是对流层大气辐射 同时又持续向外辐射能量，形成地面辐射 J〔大气吸收的地面辐射〕 K〔射向宇宙空间的地面辐射〕 辐射 增温的直接能量来源 大气吸收地面辐射的同时，也向外辐射大气辐射 能量，即大气辐射。大气辐射除极少部分射向宇宙空间外，绝大部分射向地面，射向地面的大气辐射，称为大气逆辐射 H〔大气辐射〕 G〔大气逆辐射〕 长波辐射 大气逆辐射对地面起到保温作用 〔三〕大气的受热过程
过程 1 太阳暖地面 2 地面暖大气 3 大气还地面 具体过程 太阳辐射到达地面，地面吸收后增温 地面增温后形成地面辐射，大气吸收地面辐射后增温 大气增温后形成大气辐射，其中向下的部分称为大气逆辐射，它将大部分热量还给地面 通过大气逆辐射把热量还给地面 热量来源 太阳是地面的直接热源 地面是大气的直接热源 〔四〕影响地面辐射的主要因素 1. 纬度因素
↗ 年平均正午太阳高度不同 ↘ 太阳辐射 地面辐射
纬度不同 → 太阳光线照射水平地面的角度不同 → 强度由低纬 → 从低纬向
↘ 太阳辐射经过大气的路径长短各异 ↗ 向两极递减 两极递减
2. 下垫面因素
下垫面状况不同→ 吸收和反射的太阳辐射比例不同→地面温度不同→使世界各地地面辐射的变化与纬度变化不完全一致。
3. 气象因素
〔1〕空气密度大小——空气稀薄，对太阳辐射削弱少，到达地面的太阳辐射多，地面辐射强；
〔2〕空气的洁净程度——空气洁净，云雾量少，能见度好，到达地面的太阳辐射多，地面辐射强。
【随堂练习】
天空呈蓝色，云为白色的原因分别是〔 〕 A. 散射和反射 C. 吸收和散射 答案：A
思路分析：空气分子和微小尘埃对蓝光、紫光的散射能力最强，所以晴朗的天空呈现蔚蓝色；云的直径比较大，能反射所有波长的可见光，所以看上去是白色的。
例题1 (上海崇明二模)以下图为大气保温作用示意图。 〔1〕一次强烈的火山喷发可能导致 〔 〕 A、b增强 C、e增强 A、a C、c
B、d增强 D、c增强
B. 吸收和反射 D. 反射和散射
〔2〕近地面大气的主要直接热源是 〔 〕
B、b和f D、d
〔3〕多云的夜晚通常比晴朗的夜晚温暖些，与这一现象相关的箭头字母是 〔 〕
A、a
B、b
C、d
D、f
思路分析：图中c表示太阳辐射，b表示到达地面的太阳辐射，e表示被反射的太阳辐射，f表示被吸收和散射的太阳辐射，a表示大气辐射和大气逆辐射，d表示地面辐射。第〔1〕题，火山喷发产生大量火山灰，火山灰会将大量的太阳辐射反射回宇宙空间，所以会使e增强。第〔2〕题，近地面大气的主要直接热源是地面辐射，即d。第〔3〕题，多云的夜晚，云量会吸收地面辐射增温，从而使大气增温，产生大气逆辐射即a，将热量还给地面，对地面起到保温作用。
答案： 〔1〕C 〔2.〕D 〔3〕A
例题2 〔北京高考〕以下图为地球大气受热过程示意图。读图，回答以下问题。
大气中〔 〕
A. 臭氧层遭到破坏，会导致①增加
B. 二氧化碳浓度降低，会使②减少 C. 可吸入颗粒物增加，会使③增加 D. 出现雾霾，会导致④在夜间减少
思路分析：臭氧层破坏会导致大气吸收紫外线能力减弱，会导致①减少；二氧化碳具有吸收红外线长波辐射的作用，地面辐射属于红外线长波辐射，二氧化碳浓度降低，大气吸收地面辐射的能力降低，②减少；可吸入颗粒物对太阳辐射具有削弱作用，可吸入颗粒物增加，到达地面的太阳辐射减少，③减少；出现雾霾，④在夜间增加，这是因为雾霾中含有大量微小颗粒物，在白天对太阳辐射的散射、反射等削弱作用强，从而降低白天的气温；而在晚上，雾霾天气的出现，增强了大气逆辐射，使夜间气温高。
答案：B 【高频疑点】
大气热力作用原理应用
运用大气热力作用原理，可以分析解决许多实际问题： 1. 阴天时白天气温比较低的原因是什么？
这主要是由于大气对太阳辐射的削弱作用引起的，厚厚的云层阻挡了到达地面的太阳辐射，所以气温低。
2. 晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？
这是由于大气的散射作用引起的，蓝色光最容易被小的空气分子散射。
3. 日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？
这是由于散射作用造成的，散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天空仍很明亮。
4. 霜冻为什么出现在晴朗的早晨〔晴朗的夜晚气温低〕？
这是由于晴朗的夜晚大气的保温作用弱，地面热量迅速散失，气温随之降低。
5. 沙漠地区〔晴天〕为什么气温日较差大？
这是由于沙漠地区晴天多，白天大气对太阳辐射的削弱作用小，气温高；夜晚大气对地面的保温作用弱，气温低。
6. 青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区？
这是由于青藏高原的海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，所以太阳辐射强。
【综合拓展】
逆温现象的成因及其危害
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〕，这种气温逆转的现象我们称之为〝逆温〞。
①造成〝逆温〞现象的原因： 主要是地面辐射冷却所致。
以下图说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，贴近地面的大气层也随之降温。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，逆温便逐渐自下而上消失〔图d、e〕。
②危害：由于逆温层的存在，造成对流层大气局部上热下冷，大气层结稳定，阻碍了空气垂直运动的发展，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，使能见度变差，尤其是城市及工业区上空，由于凝结核多，易产生浓雾天气，有的甚至造成严重的大气污染事件，如光化学烟雾等
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