自然环境中的物质运动和能量交换 .ppt

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1、单元自然环境中的物质运动和能量交换单元自然环境中的物质运动和能量交换大大气气一、组成和垂直分层二、热力作用三、大气运动四、全球气压带、风带五、气候类型六、常见的天气系统知识结构知识结构 第一节 大气的组成和垂直分层气体成分气体成分作用作用体积分数体积分数水汽水汽固体杂质固体杂质生物体的基本成分生物体的基本成分维持生命活动必需的物质维持生命活动必需的物质植物光合作用的原料；对地面保温植物光合作用的原料；对地面保温干干洁洁空空气气吸收紫外线（吸收紫外线（“地球生命的保护伞地球生命的保护伞”）天气变化的重要角色天气变化的重要角色成云致雨的必要条件成云致雨的必要条件因时因地因时因地而异而异一、大气的组

2、成一、大气的组成人类活动影响着大气的成分和含量人类活动影响着大气的成分和含量燃烧矿物燃料、大肆砍伐热带雨林燃烧矿物燃料、大肆砍伐热带雨林增加增加“温温室效应室效应”制冷工业发展制冷工业发展氟氯烃含量增加氟氯烃含量增加破坏层，使破坏层，使大气中臭氧含量减少大气中臭氧含量减少二、大气的垂直分层二、大气的垂直分层 依据温度、密度和大气运动状况，将依据温度、密度和大气运动状况，将大气自下而上依次划分为对流层、平流层和大气自下而上依次划分为对流层、平流层和高层大气。高层大气。臭氧层臭氧层电电离离层层平流层对流层高层大气对流层对流层特点：特点：气温随高度的增加而递减气温随高度的增加而递减地面是对流层大气的

3、主要的直接热源地面是对流层大气的主要的直接热源 （）对流层对流层对流层特点：特点：特点：特点：气温随高度的增加而递减气温随高度的增加而递减气温随高度的增加而递减气温随高度的增加而递减上冷下热，有利于空气的对流；上冷下热，有利于空气的对流；对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层的高度因纬度而异，低纬度地面受热多，对流旺盛，对流层高度可达千米；高纬度地面受热少，对流运动弱，对流对流层高度可达千米；高纬度地面受热少，对流运动弱，对流层高度仅千米。层高度仅千米。对流运动显著对流运动显著对流层温度温度()高高度度(千千米米)以上属对流层的是以上属对流层的是()知识应用知识应用()对流

4、层对流层特点：特点：气温随高度的增加而递减气温随高度的增加而递减天气现象复杂多变天气现象复杂多变对流运动显著对流运动显著对流层平流层平流层特点：特点：气温随高度增高。气温随高度增高。平流运动为主平流运动为主上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以平上热下冷，大气稳定，不易形成对流，以平 流运动为主，利于飞行流运动为主，利于飞行该层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线而增温。该层大气主要靠臭氧吸收大量紫外线而增温。臭氧层臭氧层平流层高层大气高层大气电离层反射无线电短波电离层反射无线电短波千米的高空为地球大气的上界。千米的高空为地球大气的上界。千米的高空，有若干电离层。千米的高空，有若干电离层。特点：特点：气

5、压很低，密度很小。气压很低，密度很小。电电离离层层高层大气小中见大小中见大 大中见小大中见小高三地理复习的思路与方法高三地理复习的思路与方法习题习题有关有关地理问题地理问题地理规律和原理地理规律和原理归纳归纳总结总结应用应用解决解决对流层中气温的垂直分布对流层中气温的垂直分布气温随海拔升高而降低气温随海拔升高而降低()()地面为对流层大气的直接热源地面为对流层大气的直接热源越向上空气密度越小，水汽、越少越向上空气密度越小，水汽、越少气温垂直递减率大小与水汽含量有关气温垂直递减率大小与水汽含量有关(水汽含量水汽含量越多，递减率越小越多，递减率越小)对流层底部受地面影响最大，中上层受影响对流层底部

6、受地面影响最大，中上层受影响较小较小回顾：回顾：例例.读焚风示意图，判断下列说法正确的是读焚风示意图，判断下列说法正确的是()().降水量一般随高度增加而减少降水量一般随高度增加而减少 .据图计算可知，乙坡气温垂直递减率大于一般的气温垂直递据图计算可知，乙坡气温垂直递减率大于一般的气温垂直递减率减率 .由于乙坡比甲坡热量充足，所以对农业生产有利由于乙坡比甲坡热量充足，所以对农业生产有利 .若图示山峰冬季出现积雪，则甲坡雪线高于乙坡若图示山峰冬季出现积雪，则甲坡雪线高于乙坡 例题例题 对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对流层气流上升的原因是：上层实际

7、簸。导致对流层气流上升的原因是：上层实际气温低于理论气温气温低于理论气温(按垂直递减率计算的气温按垂直递减率计算的气温)。图表示四种对流层气温分布状况，分析图回答图表示四种对流层气温分布状况，分析图回答题。题。(高考高考).图表示的气温降低速率在图表示的气温降低速率在()()米以下低于垂直递减率米以下低于垂直递减率 米高于垂直递减率米高于垂直递减率 米以下等于垂直递减率米以下等于垂直递减率 米以下均低于垂直递减率米以下均低于垂直递减率.图表示的气温降低速率在图表示的气温降低速率在()()米以下低于垂直递减率米以下低于垂直递减率 米高于垂直递减率米高于垂直递减率 米以下等于垂直递减率米以下等于垂

8、直递减率 米以下均低于垂直递减率米以下均低于垂直递减率例例.对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对对流层中的上升气流会使飞行中的飞机颠簸。导致对流层气流上升的原因是：上层实际气温低于理论气温流层气流上升的原因是：上层实际气温低于理论气温(按垂直递减率计算的气温按垂直递减率计算的气温)。图表示四种对流层气温分。图表示四种对流层气温分布状况，分析图回答题。布状况，分析图回答题。(高考高考).飞机可以在米高度平稳飞行的是飞机可以在米高度平稳飞行的是()().例例.读下列相关材料，回答问题读下列相关材料，回答问题材料二：在考察过程中，起初空气潮湿，材料二：在考察过程中，起初空气潮湿，气温每百米

9、降气温每百米降。某一高度后，空气逐渐干爽，气。某一高度后，空气逐渐干爽，气温每百米降低温每百米降低。翻过山顶往山下走，气温每百米。翻过山顶往山下走，气温每百米升高升高。()计算同一海拔高度、两地的气温。计算同一海拔高度、两地的气温。？饱和饱和凝结凝结 米米米米 米米（）在爬山过程中，在什么高度附近气温的垂直递减率发生了明（）在爬山过程中，在什么高度附近气温的垂直递减率发生了明显的变化？并描述此高度附近的天气差异。显的变化？并描述此高度附近的天气差异。（）描述在考察过程中，山坡两侧天气的明显差异。（）描述在考察过程中，山坡两侧天气的明显差异。（）运用所学原理，分析为什么他们越往高处走，海拔越越高

10、，（）运用所学原理，分析为什么他们越往高处走，海拔越越高，气温越低。气温越低。（）山地阻挡了海洋气流的深人，山地常成为气候类型的分界线。（）山地阻挡了海洋气流的深人，山地常成为气候类型的分界线。试各举中国和世界的一个例子加以说明。试各举中国和世界的一个例子加以说明。（）米（）米 米附近以下云雨天气，以上天气晴朗米附近以下云雨天气，以上天气晴朗 （）迎风坡多云雨；背风坡天气多晴朗（）迎风坡多云雨；背风坡天气多晴朗（）海拔越高，空气越稀薄，虽然太阳辐射较强，但（）海拔越高，空气越稀薄，虽然太阳辐射较强，但空气保温作用较弱，地面失去的热量较获得的热量空气保温作用较弱，地面失去的热量较获得的热量多，所

11、以海拔越高气温越低多，所以海拔越高气温越低 （）中国：大兴安岭、贺兰山等阻挡东南季风进入，（）中国：大兴安岭、贺兰山等阻挡东南季风进入，是我国季风气候与非季风气候的分界线是我国季风气候与非季风气候的分界线.世界：如科世界：如科迪勒拉山系，阻挡海洋水汽进入，形成南、北美洲迪勒拉山系，阻挡海洋水汽进入，形成南、北美洲大陆西岸与东岸、中部气候类型的差异大陆西岸与东岸、中部气候类型的差异.逆温现象逆温现象逆温现象 一、含义一、含义:一般情况下，对流层的某一高度出现气温随一般情况下，对流层的某一高度出现气温随高度增加而递增的现象，这种气温逆转的现象就是逆高度增加而递增的现象，这种气温逆转的现象就是逆温现

12、象。温现象。对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。对流层大气的热量主要直接来自地面的长波辐射。离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，离地面越远，气温越低，即气温随高度增加而递减，平均垂直递减率为平均垂直递减率为米。米。如果出现气温随高度增加垂直递减率小于如果出现气温随高度增加垂直递减率小于米或米或者气温上升都可以看作是逆温现象。者气温上升都可以看作是逆温现象。二、形成：二、形成：、辐射逆温：、辐射逆温：在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大气在晴朗无风或微风的夜晚，地面辐射很快冷却，贴近地面的大气层也随之降温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，层也随之降

13、温。由于空气愈靠近地面，受地面的影响愈大，所以，离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈少，因而形成了自离地面愈近，降温愈多；离地面愈高，降温愈少，因而形成了自地面开始的逆温（见下图）。随着地面辐射冷却速度加快，逆温地面开始的逆温（见下图）。随着地面辐射冷却速度加快，逆温逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，太阳辐射逐渐增强，逐渐向上扩展，黎明时达最强。一般日出后，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。夏季夜短，逆温层较地面很快增温，逆温便逐渐自下而上消失。夏季夜短，逆温层较薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。薄，消失较快；冬季夜长，逆温层较厚，消失较慢。冬季强于

14、夏季；低谷盆地强于山顶。冬季强于夏季；低谷盆地强于山顶。冬季强于夏季；低谷盆地强于山顶。冬季强于夏季；低谷盆地强于山顶。、平流逆温：、平流逆温：当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空当暖空气水平移动到冷却的地面、水面或气层之上时，底层空气因受下垫面的影响而迅速降温，上层空气因距离较远，降温气因受下垫面的影响而迅速降温，上层空气因距离较远，降温较慢，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和地面的温较慢，于是产生逆温。逆温的强弱，主要由暖空气和地面的温差决定。温差越大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，差决定。温差越大，逆温越强。冬半年，在中纬度的沿海地区，因为那里海陆的温差显

15、著，当海上暖空气流到大陆上时，常常因为那里海陆的温差显著，当海上暖空气流到大陆上时，常常出现平流逆温。出现平流逆温。暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触暖空气平流到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却的作用，越近地面降温越多。冷却的作用，越近地面降温越多。暖空气暖空气冷冷 地地 面面较暖空气较暖空气伦敦多雾的原因分析。伦敦多雾的原因分析。.地形逆温：地形逆温：常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上的常发生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散热快，山坡上的冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤冷空气沿山坡下沉到谷底，谷底原来较暖的空气被冷空气抬挤上升，从而出现温度

16、的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的上升，从而出现温度的倒置现象。这样的逆温主要是在一定的地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周地形条件下形成的，所以称为地形逆温。如美国的洛杉矶因周围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。围三面环山，每年有两百多天出现逆温现象。.锋面逆温：锋面逆温：对流层中，冷暖空气相遇，形成锋面。对流层中，冷暖空气相遇，形成锋面。在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显在锋面上，如果冷暖空气的温度差比较显著，也可出现逆温。著，也可出现逆温。由于锋面是从地面向冷空气上方倾斜的，由于锋面是从地面向冷空气上方倾斜的，逆温层也随锋面的倾斜而呈倾斜状态。因逆温层也随锋面的

17、倾斜而呈倾斜状态。因此逆温现象只能在冷空气所控制的地区内此逆温现象只能在冷空气所控制的地区内观察到。观察到。千米试一试试一试:请画出锋面附近垂直方向气温随高度变化曲线图。请画出锋面附近垂直方向气温随高度变化曲线图。逆温现象逆温现象三、逆温产生的影响三、逆温产生的影响:利：利：弊：弊：弊：不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气弊：不管是何种原因形成的逆温，对天气和大气污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量污染的扩散都有相当大的影响，都会对空气质量产生很大影响。它阻碍了空气的垂直对流运动，产生很大影响。它阻碍了空气的垂直对流运动，妨碍烟尘、污染物、水汽凝结物的扩散，有利于妨碍烟尘、污染物、水汽

18、凝结物的扩散，有利于雾的形成并使能见度变差，使大气污染更为严重。雾的形成并使能见度变差，使大气污染更为严重。利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，利：由于逆温的出现会阻碍空气垂直对流的发展，所以逆温的好处有：所以逆温的好处有：可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件可以抑制沙尘暴的发生，因为沙尘暴发生的条件是大风、沙尘、强对流运动。是大风、沙尘、强对流运动。逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为逆温出现在高空，对飞机的飞行极为有利。因为飞机在飞飞机在飞 行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，行中不会有大的颠簸，飞行平稳。同时，万里晴空提高了能见度，使飞行更加安全。万里晴空提高了能见度

19、，使飞行更加安全。例题：读下表，在风速大致相同，而气温垂直分布例题：读下表，在风速大致相同，而气温垂直分布不同的、四种情况中，最有利于该地某工厂米不同的、四种情况中，最有利于该地某工厂米高的烟囱烟尘扩散的是（高的烟囱烟尘扩散的是（）米米米米米米米米米米解析解析:主要通过看米高度以上气温的垂直分布状主要通过看米高度以上气温的垂直分布状况，上冷下热即呈正常分布时有利于气流况，上冷下热即呈正常分布时有利于气流的扩散，上热下冷即呈逆温分布时不利于的扩散，上热下冷即呈逆温分布时不利于气流的扩散。对照四项气温的垂直分布情气流的扩散。对照四项气温的垂直分布情况，可以得知在三项米高度存在着逆温，况，可以得知在

20、三项米高度存在着逆温，故只有项才有利于工厂灰尘的扩散。故只有项才有利于工厂灰尘的扩散。答案答案例题下列四种气温垂直变化状况最有利于例题下列四种气温垂直变化状况最有利于非典型肺炎扩散的是非典型肺炎扩散的是（）例例.图甲表示近地面空气若上升到米高度时，理论温度图甲表示近地面空气若上升到米高度时，理论温度为。米高空的实际温度为。当为。米高空的实际温度为。当 时，近地面空气上升时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日某城市春季气温日变化图变化图”(图乙图乙)。回答下列问题。回答下列问题。(年广东年广东)()()若稳定在若稳定在，该城市气温至少要上升到

21、，该城市气温至少要上升到以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为时。时。地地 非逆温非逆温地地 ()米米实际温度实际温度理论温度理论温度(即正常温度即正常温度)时时,出现逆温出现逆温,近地面空气运动受近地面空气运动受阻阻地面温度至少上升到度以上时地面温度至少上升到度以上时,逆温层才会消失。逆温层才会消失。例例.图甲表示近地面空气若上升到米高度时，理论温度图甲表示近地面空气若上升到米高度时，理论温度为。米高空的实际温度为。当为。米高空的实际温度为。当 时，近地面空气上升时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气

22、温日某城市春季气温日变化图变化图”(图乙图乙)。回答下列问题。回答下列问题。(年广东年广东)()()若稳定在若稳定在，该城市气温至少要上升到，该城市气温至少要上升到以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为以上时，逆温现象才会结束，这时的时间约为时。时。例例.图甲表示近地面空气若上升到米高度时，理论温度图甲表示近地面空气若上升到米高度时，理论温度为。米高空的实际温度为。当为。米高空的实际温度为。当 时，近地面空气上升时，近地面空气上升将受阻，即出现了逆温现象。读将受阻，即出现了逆温现象。读“某城市春季气温日某城市春季气温日变化图变化图”(图乙图乙)。回答下列问题。回答下列问题。(年广东年广东)(

23、)()一般逆温结束后小时，近地面对流才能起到净化空气的作用。一般逆温结束后小时，近地面对流才能起到净化空气的作用。所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻所以，在图示的情况下，仅考虑空气洁净的因素，上午体育锻炼的时间宜选择在时以后炼的时间宜选择在时以后()()若稳定在若稳定在，该，该城市气温至少要上升城市气温至少要上升到到以上时，逆温现以上时，逆温现象才会结束，这时的象才会结束，这时的时间约为时。时间约为时。读读某城某日清晨低某城某日清晨低层层大气剖面大气剖面图图,回答：回答：（）（）图图中气温分布异常部分是中气温分布异常部分是中的中的 ，判断的理由是，判断的理由是 。（）（）该

24、该城市工城市工业业高度集中，汽高度集中，汽车车数以百万数以百万计计，当天，当天发发生了重大的烟生了重大的烟雾雾事件，造事件，造成成这这一事件的人一事件的人为为原因是原因是 ；气象原因是气象原因是 ；地形原因是地形原因是 （）在商（）在商业业区、居民区、近郊工区、居民区、近郊工业业区、区、农农田区域中，烟田区域中，烟雾浓雾浓度最大的是度最大的是 气温随高度增加而上升（逆温层）气温随高度增加而上升（逆温层）汽车尾气与工业废气的大量排放汽车尾气与工业废气的大量排放 出现逆温层，大气污染物不易扩散出现逆温层，大气污染物不易扩散 盆地地形，易出现逆温现象盆地地形，易出现逆温现象 近郊工业区近郊工业区例例

25、）若该城市众多工厂、汽车大量排放、，产）若该城市众多工厂、汽车大量排放、，产 生的大量环境污染主要有什么？（分）生的大量环境污染主要有什么？（分）;温室效应，气候变暖；与温室效应，气候变暖；与;产生酸雨等在紫外线作用下，发生光化学反应，产生酸雨等在紫外线作用下，发生光化学反应，产生光化学烟雾。产生光化学烟雾。解析（）从图中可以看出随高度的上升解析（）从图中可以看出随高度的上升、两处气温都两处气温都是下降的；是下降的；处气温是上升的即可得出结论。（）工厂排放的处气温是上升的即可得出结论。（）工厂排放的大气污染物、汽车排放的尾气是产生烟雾的物质来源；逆温的大气污染物、汽车排放的尾气是产生烟雾的物质

26、来源；逆温的存在象盖子一样阻止了向上的湍流扩散，对污染物的扩散会造存在象盖子一样阻止了向上的湍流扩散，对污染物的扩散会造成很不利的影响，加重了低层大气的污染；低洼的地形不利于成很不利的影响，加重了低层大气的污染；低洼的地形不利于气流的扩散，高空的风对污染物的稀释作用不明显。（）商业气流的扩散，高空的风对污染物的稀释作用不明显。（）商业区和居民区是汽车尾气的主要发生地，近郊工业区是工业大气区和居民区是汽车尾气的主要发生地，近郊工业区是工业大气污染物的排放地，逆温的存在使污染物不易被扩散，且近郊工污染物的排放地，逆温的存在使污染物不易被扩散，且近郊工业区又处商业区、居民区的下风地带，所以烟雾浓度为

27、最大。业区又处商业区、居民区的下风地带，所以烟雾浓度为最大。答案答案()()，处的温度随高度增加而上升。（）工厂排处的温度随高度增加而上升。（）工厂排放大量煤烟、粉尘，汽车排放的尾气，使凝结核增多，烟雾弥放大量煤烟、粉尘，汽车排放的尾气，使凝结核增多，烟雾弥漫；漫；处的气温下部低于上部即逆温的存在，抑制了气流的上处的气温下部低于上部即逆温的存在，抑制了气流的上升，不利于扩散，加重了低层大气的污染；商业居民区位于低升，不利于扩散，加重了低层大气的污染；商业居民区位于低洼地，气流不易扩散，加重了污染程度。（）近郊工业区洼地，气流不易扩散，加重了污染程度。（）近郊工业区南京北城郊秋季某日垂直温度梯度

28、（米）时空变化图。完成下列三题：南京北城郊秋季某日垂直温度梯度（米）时空变化图。完成下列三题：（）（）该该日此地日此地发发生大气逆温生大气逆温现现象的象的时时段是：段是：.时时时时分分 .时时时时 .时时分分时时 .时时时时（）（）发发生大气逆温生大气逆温现现象的最大高度象的最大高度约为约为：米米 米米 米米 米米（）当某地大气（）当某地大气发发生逆温生逆温时时：.空气空气对对流更加流更加显显著著 .抑制抑制污污染物向上染物向上扩扩散散 .有利于大气成云致雨有利于大气成云致雨 .减少大气中臭氧的含量减少大气中臭氧的含量【解析解析】此题关键在于理解温度梯度的概念，即此题关键在于理解温度梯度的概念

29、，即温度变化趋势。从图中可以看出，变化曲线中温度变化趋势。从图中可以看出，变化曲线中有正的、负的，正的即温度是上升的，负的表有正的、负的，正的即温度是上升的，负的表明温度是下降的。而温度梯度为明温度是下降的。而温度梯度为0是一个分界线。是一个分界线。根据逆温的概念，即正的表明气温随高度上升根据逆温的概念，即正的表明气温随高度上升而上升，直至而上升，直至0，故可判断出在，故可判断出在0曲线以内均为曲线以内均为逆温。逆温。【解答解答】（1）0曲线的范围大致是曲线的范围大致是16时时30分至分至7时左右；时左右；（2）图中）图中0曲线的最大高度大约是曲线的最大高度大约是350米；米；（3）逆温时大气上热下冷比较稳定，抑制）逆温时大气上热下冷比较稳定，抑制了大气的垂直运动，故抑制了污染物向上扩散。了大气的垂直运动，故抑制了污染物向上扩散。【答案答案】C C B个人整理，仅供交流学习！个人整理，仅供交流学习！