2.1 大气的垂直结构和大气受热过程、热力环流 讲义
- 大气的垂直结构
1．大气的组成成分及其作用
组成成分 | 占大气体积(%) | 作用 | |
干 洁 空 气 | 氮 | 78 | 地球生物体内蛋白质的重要组成部分 |
氧 | 21 | 人类和一切生物维持生命活动必需的物质 | |
二氧 化碳 | 很少 | 绿色植物进行光合作用的原料，并能调节地表温度 | |
臭氧 | 极少 | 能强烈吸收紫外线，使生物免受过多紫外线的伤害 | |
水汽 | 很少，因时因地而异 | 水的相变产生云、雨、雾、雪等一系列天气现象，直接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：根据大气在垂直方向上的温度、密度及运动状况的差异，可将大气层分为对流层、平流层和高层大气。
(2)垂直分层
分层 | 高度范围 | 主要特点 | 特点成因 | 与人类的关系 |
对 流 层 | 低纬：17～ 18 km； 中纬：10～ 12 km； 高纬：8～ 9 km | 气温随高度的增加而降低(高度每升高1 km气温大约下降6 ℃) | 地面是低层大气主要的直接热源 | 人类就生活在 对流层底部， 与人类关系最 密切 |
空气对流运动显著 | 该层上部冷、下部热 | |||
天气现象复杂多变 | 集中了整个大气质量的四分之三和几乎全部的水汽与固体杂质；对流运动易成云致雨 | |||
平 流 层 | 从对流层 顶至50 km | 气温随高度增加而升高 | 该层中的臭氧吸收太阳紫外线 | 水平运动有利 于高空飞行； 臭氧层有保护 地球生命的 作用 |
以水平运动为主 | 该层大气上热下冷，大气稳定 | |||
天气晴朗 | 水汽杂质少，气流平稳 | |||
高 层 大 气 | 从平流层顶 到3 000 km 的高空 | 气温随高度增加先降低后增加；大气密度极小 | 距地面远，受到引力小 | 80 km～500 km有若干电离层，电离层能反射短波无线电波，对无线电通信有重要作用 |
二、大气的受热过程
（一）大气的受热过程分析：
【解读】：掌握大气的受热过程关键是厘清太阳、地面、大气三者之间热量的传递过程。太阳是热量的根本来源，地面是中间传递，但地面也是大气最主要、最直接的热量来源。辐射与温度有关，温度越高，波长越短。大气逆辐射在一天中都有，地面温度越高，大气逆辐射越强。但夜间大气的保温作用比较明显。
1.大气层的削弱作用：
（1）吸收作用：主要是看大气中成分的吸收作用
对流层中的对太阳辐射吸收的比较少；
平流层中的臭氧吸收太阳紫外线而增温。
（2） 反射作用：主要体现为云层对太阳辐射的反射。晴天辐射强，阴天辐射较弱。（联系昼夜温差）
（3） 散射作用：太阳光中的可见光容易被散射。（天的蓝色，太阳未出天已亮等）
2. 地面的吸收作用
绝大部分太阳辐射到达地面，地面吸收而增温。增温后又以地面长波辐射的形式向近地面大气传递热量。
3.大气增温及大气逆辐射
对流层中的CO2和水汽能强烈吸收地面的长波辐射而增温。
大气增温后向外传递热量，分别向高层大气和向地面。向地面那部分称之为大气逆辐射。对地面起保温作用。
注意：大气逆辐射在一天中都有，地面温度越高，大气逆辐射越强。但夜间大气的保温作用比较明显。
农业生产的运用：利用温室大棚生产反季节蔬菜，利用烟雾防霜冻；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。
2.大气保温作用实例
(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响
(2)我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜——原理：温室大棚阻挡部分地面辐射逸出，将热量保留在温室内。
(3)深秋利用人造烟雾防霜冻——原理：烟雾增强大气吸收地面辐射，增强了大气逆辐射，对地面具有保温作用。
3．利用大气削弱作用原理分析某地区太阳能的多寡
（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)
