【必備知識】
一、大氣的組成與垂直分層
1. 大氣的組成及其作用
【思考題】將大氣成分和大氣各對應成分的作用連線。
【答案】
2. 大氣的垂直分層
【思考題】在如圖中用曲線z簡要繪制大氣垂直方向的氣溫變化規(guī)律。
【答案】
二、大氣受熱過程
1. 大氣的受熱過程
大氣受熱過程可用四種輻射、三個環(huán)節(jié)、兩個作用說明，見下圖。
（1）四種輻射：太陽輻射、地面輻射、大氣輻射、大氣逆輻射。其中，太陽輻射為短波輻射，其他三種為長波輻射。
（2）三個環(huán)節(jié)：太陽短波輻射穿過大氣層，大部分到達地面，故而“太陽暖大地”，即環(huán)節(jié)1；由于大氣對地面長波輻射吸收能力強，故而“大地暖大氣”（地面長波輻射是近地面大氣主要的、直接的熱源），即環(huán)節(jié)2；大氣輻射射向宇宙空間，大氣逆輻射射向地面，故而“大氣還大地”，即環(huán)節(jié)3。
（3）兩個作用：大氣層中的水汽、塵埃等對太陽輻射的吸收、反射和散射作用，即大氣對太陽輻射的削弱作用；大氣逆輻射對地面熱量的補償作用，即大氣對地面起保溫作用。
2. 影響大氣受熱過程的主要因素
大氣受熱過程可以簡化為上圖所示。太陽輻射狀況（甲）、地面狀況（乙）和大氣狀況（丙）共同影響大氣受熱過程。
以上三種狀況共同影響各地的大氣受熱過程，是各地冷熱不均和大氣運動的重要原因。
【關鍵能力】
一、利用大氣的組成解釋地理現(xiàn)象
1. 二氧化碳：二氧化碳→吸收長波輻射(地面輻射)→升溫的同時釋放熱能→返還地面的熱量→保溫作用。
2. 臭氧和氧原子
（1）高層大氣中的氧原子→吸收紫外線→升溫使大氣電離→形成電離層。
（2）平流層中臭氧→吸收紫外線→升溫的同時阻擋到達地面的紫外線→保護地球上生物免受紫外線傷害。
3. 水汽
（1）近地面水汽吸收地面熱量→大氣升溫。
（2）水汽溫度變化→吸熱或放熱→水的相變→云、雨、霧、雪等天氣現(xiàn)象的發(fā)生。
4. 雜質(zhì)
（1）塵埃物質(zhì)→吸附水汽→霧或降水。
（2）塵埃物質(zhì)→削弱太陽光→大氣能見度降低。
二、利用大氣垂直分層的特點解釋地理現(xiàn)象
1. 對流層中的天氣多變、飛機顛簸
2. 平流層為天氣穩(wěn)定的飛機航空空域
3. 電離層與無線電通信
三、人類活動對大氣成分的影響
四、抓住三個環(huán)節(jié)理解大氣受熱過程原理
五、三大因素影響大氣受熱過程
1. 大氣成分：主要是大氣中二氧化碳、水汽等對地面輻射的吸收和對大氣逆輻射作用的影響。全球氣候變暖就是溫室氣體影響大氣受熱過程的典型表現(xiàn)。
2. 天氣狀況：主要是大氣中云層、塵埃對太陽輻射與地面輻射的影響。晝夜云量對大氣受熱過程的影響很大(如下表)。
3. 地面狀況：地面是大氣的直接熱源，地面狀況的差異影響大氣受熱過程，進而影響氣溫狀況。水陸性質(zhì)、植被、冰雪等差異不僅直接影響地面對太陽輻射的反射率，而且影響地面輻射的釋放持續(xù)度。地形起伏、地勢高低通過影響大氣層的厚度來影響對太陽輻射的削弱作用和對地面的保溫作用。
六、大氣受熱過程原理的應用
1. 利用大氣削弱作用原理分析某地區(qū)太陽能的多寡
（1）高海拔地區(qū)(如青藏高原地區(qū))：
（2）內(nèi)陸地區(qū)(如我國西北地區(qū)):
（3）濕潤內(nèi)陸盆地(如四川盆地):
2. 大氣保溫作用原理在實踐中的應用
（1）解釋溫室氣體大量排放對全球氣候變暖的影響。
（2）分析農(nóng)業(yè)實踐中的一些現(xiàn)象。
①我國北方地區(qū)利用溫室大棚生產(chǎn)反季節(jié)蔬菜。
②深秋農(nóng)民利用秸稈燃燒制造煙霧預防霜凍。
③華北地區(qū)早春農(nóng)民利用地膜覆蓋進行農(nóng)作物種植。
④干旱半干旱地區(qū)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。
七、逆溫現(xiàn)象
1. 逆溫的形成過程
地面長波輻射是近地面大氣主要的、直接的熱源，故對流層大氣溫度隨高度升高而降低，大致每升高1千米氣溫下降6 ℃。但是在一定條件下，會出現(xiàn)氣溫隨高度升高而上升的現(xiàn)象，稱為逆溫現(xiàn)象（下圖）。逆溫現(xiàn)象的形成及消失過程如下圖所示。
2. 逆溫的主要類型及形成
3. 逆溫現(xiàn)象的影響
【拓展提高】
等壓面圖的判讀
1. 水平氣壓分布的判斷
地面冷熱不均，導致同一水平面上出現(xiàn)氣壓差異，使等壓面發(fā)生彎曲，同一水平面上，等壓面上凸處氣壓高，下凹處氣壓低。
2. 垂直氣壓差異的判斷
大氣密度隨高度增加而降低，導致在垂直方向上氣壓隨著高度增加而降低。同一垂直方向上，近地面和高空的氣壓類型相反，若近地面為高壓，高空則為低壓。
3. 熱力環(huán)流方向的判斷
首先判斷水平方向的氣壓差；其次根據(jù)同一水平高度，氣流由高壓流向低壓，畫出水平方向上的氣流運動方向；最后根據(jù)氣流連續(xù)運動的特點確定熱力環(huán)流方向。
4. 下墊面性質(zhì)的判斷
（1）判斷陸地與海洋（湖泊）：在近地面，夏季，等壓面下凹處為陸地，上凸處為海洋（湖泊）；冬季，等壓面下凹處為海洋（湖泊），上凸處為陸地。
（2）判斷裸地與綠地：裸地同陸地、綠地同海洋。
（3）判斷城區(qū)與郊區(qū)：在近地面，等壓面下凹處為城區(qū)，上凸處為郊區(qū)。
5. 近地面天氣狀況和氣溫日較差的判斷
在近地面，等壓面下凹處，多陰雨天氣，氣溫日較差較??；等壓面上凸處，多晴朗天氣，氣溫日較差較大。
【典例指引】
(2023·浙江6月)貴州中西部地區(qū)冬季多出現(xiàn)水平能見度小于1千米的鋒面雨霧，霧區(qū)位于鋒線附近。如圖為貴州某次鋒面雨霧發(fā)生過程中，大致呈緯向分布的三個測站測得的能見度變化圖。這次雨霧形成的氣象條件是西南氣流沿鋒后弱冷平流爬升，形成弱降水。雨霧隨鋒面緩慢東移消亡。據(jù)此完成（1）~（2）題。
（1）三個測站的地理位置，自西向東依次排序正確的是（ ）
A. ①②③ B. ①③② C. ②③① D. ③①②
（2）本次鋒面雨霧出現(xiàn)時，霧區(qū)地面以上氣溫垂直變化最接近的是（ ）

A. ① B. ② C. ③ D. ④
【答案】（1）B （2）A
【解析】第（1）題，氣流由西南而來，故位置越靠西的測站能見度越先降低。由圖可知，鋒面雨霧發(fā)生過程中，第1天能見度開始變低順序依次是①③②。
第（2）題，在近地表鋒線附近會出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，溫度隨著高度升高先降低再升高，最接近此現(xiàn)象的為①。
(2022·遼寧)為保障2022北京冬奧會順利進行，氣象部門提前在云頂和古楊樹賽場建立自動觀測氣象站。圖一示意云頂賽場甲、乙氣象站和古楊樹賽場丙、丁氣象站的位置。圖二為各氣象站2019年1~3月平均氣溫的日變化圖。據(jù)此完成（3）~（5）題。

（3）據(jù)圖可知（ ）
A. 白天古楊樹賽場比云頂賽場最高氣溫低
B. 傍晚云頂賽場比古楊樹賽場降溫速率快
C. 夜間氣溫隨海拔的增加而降低
D. 古楊樹賽場比云頂賽場晝夜溫差大
（4）丙氣象站夜間氣溫低是由于（ ）
A. 冷空氣聚集多 B. 水汽蒸發(fā)強 C. 海平面氣壓低 D. 降水量較大
（5）古楊樹賽場夜間氣溫的垂直變化多出現(xiàn)在天氣圖中的（ ）
A. 等壓線稀疏區(qū) B. 氣旋大風區(qū) C. 等壓線低值中心 D. 氣旋降水區(qū)
【答案】（3）D （4）A （5）A
【解析】第（3）題，根據(jù)圖示信息可知，白天位于古楊樹賽場丙、丁氣象站的最高氣溫高于云頂賽場甲、乙氣象站，A項錯誤；傍晚古楊樹賽場丙、丁氣象站降溫速率快于云頂賽場甲、乙氣象站，B項錯誤；根據(jù)圖示信息可知，丁地海拔高于丙地，其夜間氣溫高于丙地，C項錯誤；古楊樹賽場丙、丁氣象站的晝夜溫差大于云頂賽場甲、乙氣象站，D項正確。
第（4）題，根據(jù)圖示信息可知，丙地海拔較低，為山谷地形，該地位于我國東部季風區(qū)，冬季受西北風影響顯著，來自西北方向的冷空氣受到地形的阻礙，在丙地不斷聚集，導致丙地氣溫較低，A項正確；該地氣溫較低，水汽蒸發(fā)較弱，B項錯誤；海平面氣壓對于丙地夜間氣溫影響較小，C項錯誤；該地為溫帶季風氣候，冬季降水量較小，D項錯誤。
第（5）題，根據(jù)圖示信息可知，古楊樹賽場丙氣象站氣溫低于丁氣象站，說明近地面氣溫較低，隨著海拔上升，氣溫升高，對流運動較弱，大氣性質(zhì)穩(wěn)定。等壓線稀疏區(qū)大氣性質(zhì)穩(wěn)定，以晴朗天氣為主，可以出現(xiàn)此種現(xiàn)象，A項正確；氣旋大風區(qū)、等壓線低值中心、氣旋降水區(qū)，都是低壓中心，近地面為熱源，大氣運動劇烈，不符合該地在垂直方向上的氣溫變化，B、C、D三項錯誤。
大氣成分
主要作用
干潔
空氣
N2
氮是地球上生物體的基本元素
O2
氧是人類和其他生物維持生命活動所必需的物質(zhì)
CO2
綠色植物進行光合作用的基本原料，并對地面起保溫作用
O3
吸收太陽光中的紫外線，保護地球上的生物免受過多紫外線的傷害
水汽
水的相變，產(chǎn)生云、雨、霧、雪等一系列天氣現(xiàn)象，直接影響地面和大氣的溫度
固體雜質(zhì)
作為凝結(jié)核，是成云致雨的必要條件
項目
主要特點
特點成因
與人類的關系
對流層
氣溫隨高度升高而遞減
地面是低層大氣主要的直接熱源
人類生活在對流層底部，與人類關系最密切
空氣對流運動顯著
該層上部冷、下部熱
天氣現(xiàn)象復雜多變
集中了大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部的水汽與雜質(zhì)；對流運動易成云致雨
平流層
氣溫隨高度增加而升高
臭氧吸收太陽紫外線
無云雨現(xiàn)象，能見度好，適合航空飛行；臭氧層有保護地球生命的作用
水平運動為主
上熱下冷，大氣穩(wěn)定
天氣晴朗
水汽雜質(zhì)少，氣流平穩(wěn)
高層
大氣
氣溫隨高度增加先下降后上升；大氣密度極小
距地面遠，受到引力小
80~500 km有若干電離層，能反射無線電波，對無線電通信有重要作用
太陽輻
射狀況
太陽輻射主要受緯度和季節(jié)等因素的影響，在空間上具有由低緯度向高緯度遞減的規(guī)律，在時間上具有夏季多、冬季少的特點
地面
狀況
最具復雜性，它包括地勢高低、地形起伏、山地走向與坡向、地表反射率等狀況。地面狀況的差異導致太陽輻射分布狀況更加復雜
大氣
狀況
主要包括大氣成分和大氣透明度等狀況。大氣成分中的二氧化碳、水汽有利于大氣吸收長波輻射，增強溫室效應；大氣透明度與海拔、天氣（陰晴等）、大氣中塵埃和污染物的含量相關，大氣透明度較低時，大氣一方面能夠在以熱量輸入為主的白天對太陽輻射有削弱作用，另一方面能夠在以熱量輸出為主的夜間對地面起保溫作用
影響
作用對象
作用過程
保溫作用
地面輻射
大氣逆輻射
削弱作用
太陽輻射
吸收、反射等

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