大氣1對流層大氣的受熱過程-李希文

1、主講人主講人: : 李希文李希文思考：思考： 1.1.隨高度的上升，對流隨高度的上升，對流層和平流層的氣溫分別是怎層和平流層的氣溫分別是怎樣變化的？樣變化的？ 2.2.為什么平流層適合于為什么平流層適合于飛機飛行？飛機飛行？ 3.3.為什么說，對流層與為什么說，對流層與人類的關(guān)系最為密切？人類的關(guān)系最為密切？一、大氣的垂直分層一、大氣的垂直分層因為人類生活在對流層底，雨、因為人類生活在對流層底，雨、雪、冰、雹、霜、露、霧等對流雪、冰、雹、霜、露、霧等對流層內(nèi)的天氣現(xiàn)象都對人類的活動層內(nèi)的天氣現(xiàn)象都對人類的活動有很大影響，對流層空氣的清潔有很大影響，對流層空氣的清潔程度也直接影響到人的健康，所程

2、度也直接影響到人的健康，所以對流層與人類關(guān)系最為密切。以對流層與人類關(guān)系最為密切。對流層也稱為天氣層對流層也稱為天氣層 對流層對流層 氣溫隨高度的增加而遞減氣溫隨高度的增加而遞減上冷下熱，有利于空氣的對流；上冷下熱，有利于空氣的對流；對流層的高度對流層的高度因緯度而異，低緯度地面受熱多，對流旺盛，對因緯度而異，低緯度地面受熱多，對流旺盛，對流層高度可達(dá)流層高度可達(dá)1718千米；高緯度地面受熱少，千米；高緯度地面受熱少，對流運動弱，對流層高度僅對流運動弱，對流層高度僅89千米。千米。 對流運動顯著對流運動顯著對流層對流層海拔上升海拔上升10001000米，氣溫下降幅度為米，氣溫下降幅度為6 6C

3、 C逆溫現(xiàn)象：逆溫現(xiàn)象：對流層由于熱量主要直接來自地面輻射，所以海拔越對流層由于熱量主要直接來自地面輻射，所以海拔越高，氣溫越低。一般情況下，海拔每上升高，氣溫越低。一般情況下，海拔每上升10001000米，氣米，氣溫下降溫下降6 6C C。有時候出現(xiàn)下列情況：。有時候出現(xiàn)下列情況：海拔上升，氣海拔上升，氣溫升高；溫升高；海拔上升海拔上升10001000米，氣溫下降幅度小于米，氣溫下降幅度小于6 6C C。這就是逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象往往出現(xiàn)在近地面氣溫較這就是逆溫現(xiàn)象。逆溫現(xiàn)象往往出現(xiàn)在近地面氣溫較低的時候，如冬季的早晨。逆溫現(xiàn)象使空氣對流運動低的時候，如冬季的早晨。逆溫現(xiàn)象使空氣對流運動減弱，

4、大氣中的污染物不易擴散，大氣環(huán)境較差減弱，大氣中的污染物不易擴散，大氣環(huán)境較差。A A 發(fā)生時穩(wěn)定性特別強發(fā)生時穩(wěn)定性特別強( (不利于垂直運動不利于垂直運動),),易出現(xiàn)大氣污染易出現(xiàn)大氣污染B B 最有利于逆溫發(fā)生的條件是平靜而晴朗的夜晚最有利于逆溫發(fā)生的條件是平靜而晴朗的夜晚C C 日出前后的逆溫層最厚日出前后的逆溫層最厚, ,日出后地面溫度升高日出后地面溫度升高, ,逆溫層慢慢逆溫層慢慢消失消失逆溫現(xiàn)象特征逆溫現(xiàn)象特征平流層平流層特點：特點： 氣溫隨高度增高。氣溫隨高度增高。w平流運動為主平流運動為主上熱下冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對流，以平上熱下冷，大氣穩(wěn)定，不易形成對流，以平 流運動為

5、主，利于飛行流運動為主，利于飛行該層大氣主要靠臭氧吸收大量紫外線而增溫。該層大氣主要靠臭氧吸收大量紫外線而增溫。臭氧層臭氧層平流層高層大氣高層大氣 電離層反射無線電短波電離層反射無線電短波極光極光20003000千米的高空為地球大氣的上界。千米的高空為地球大氣的上界。80500千米的高空，有若干電離層。千米的高空，有若干電離層。特點：特點：w氣壓很低，密度很小。氣壓很低，密度很小。電電離離層層高層大氣后天后天描繪的是描繪的是以美國為代表的地以美國為代表的地球一天之內(nèi)突然急球一天之內(nèi)突然急劇降溫，進(jìn)入冰川劇降溫，進(jìn)入冰川期的科幻故事。故期的科幻故事。故事中，氣候?qū)W家杰事中，氣候?qū)W家杰克克霍爾霍爾

6、( (丹尼斯丹尼斯奎奎德飾演德飾演) )在觀察史前在觀察史前氣候研究后指出，氣候研究后指出，溫室效應(yīng)帶來的全溫室效應(yīng)帶來的全球暖化將會引發(fā)地球暖化將會引發(fā)地球空前災(zāi)難。球空前災(zāi)難。 大氣層消失是馮小寧在大氣層消失是馮小寧在1990年執(zhí)導(dǎo)的一部科幻年執(zhí)導(dǎo)的一部科幻電影，劇情講述的是人類電影，劇情講述的是人類進(jìn)入了進(jìn)入了1990年，距年，距1999年那個世界大災(zāi)難的預(yù)言年那個世界大災(zāi)難的預(yù)言越來越近。一起列車劫持越來越近。一起列車劫持案，造成三節(jié)黃色罐車的案，造成三節(jié)黃色罐車的劇毒品泄漏，燒穿了某地劇毒品泄漏，燒穿了某地區(qū)上空的大氣臭氧層，使區(qū)上空的大氣臭氧層，使全球的生命危在旦夕。大全球的生命危

7、在旦夕。大氣衛(wèi)星臨測站發(fā)現(xiàn)此情況，氣衛(wèi)星臨測站發(fā)現(xiàn)此情況，緊急組織專家調(diào)查污染源，緊急組織專家調(diào)查污染源，提出控制措施，并嚴(yán)格封提出控制措施，并嚴(yán)格封鎖消息。某住宅樓的一個鎖消息。某住宅樓的一個男孩忽然發(fā)現(xiàn)自己能聽懂男孩忽然發(fā)現(xiàn)自己能聽懂動物語言，他的大白貓告動物語言，他的大白貓告訴他這個可怕的消息，但訴他這個可怕的消息，但當(dāng)男孩告訴人們時，卻沒當(dāng)男孩告訴人們時，卻沒人相信。人相信。二、大氣對太陽輻射的削弱作用二、大氣對太陽輻射的削弱作用削弱作用：削弱作用：大氣對太陽輻射的削弱作用，主大氣對太陽輻射的削弱作用，主要表現(xiàn)為選擇性吸收、散射和反射要表現(xiàn)為選擇性吸收、散射和反射 紫紫 藍(lán)藍(lán) 青青 綠

8、綠 黃黃 橙橙 紅紅太陽輻射大氣對太陽輻射的吸收作用大氣對太陽輻射的吸收作用地地 面面高層大氣高層大氣平流層平流層對流層對流層臭氧大量吸收紫外光臭氧大量吸收紫外光二氧化碳、水汽吸收二氧化碳、水汽吸收紅外光紅外光（選擇特性）（選擇特性）思考：思考：1 1、從臭氧、從臭氧、二氧化碳和水汽的二氧化碳和水汽的吸收作用，可知大吸收作用，可知大氣吸收具有什么特氣吸收具有什么特性？性？2 2、為什么大氣直、為什么大氣直接吸收的太陽輻射接吸收的太陽輻射能量是很少的？能量是很少的？（大氣對太陽輻（大氣對太陽輻射中能量最強的射中能量最強的可見光吸收得很可見光吸收得很少，大部分少，大部分 可見可見光能夠透過大氣光能

9、夠透過大氣到地面）到地面）上層大氣吸收紫外光上層大氣吸收紫外光大氣對太陽輻射的反射作用：大氣對太陽輻射的反射作用：參與參與 的大氣成分：的大氣成分：特點：特點：大氣對太陽輻射的散射作用：大氣對太陽輻射的散射作用：參與的大氣成分：參與的大氣成分：云層、塵埃云層、塵埃無選擇性無選擇性空氣分子和微小塵?？諝夥肿雍臀⑿m埃特點：特點：具有部分選擇性具有部分選擇性活動探究：活動探究：大氣對太陽輻射的削弱作用，主要有哪幾種形式？各有什么大氣對太陽輻射的削弱作用，主要有哪幾種形式？各有什么特點？特點？作用作用形式形式參與作用的參與作用的大氣成分大氣成分波長范圍波長范圍作用特點作用特點吸收吸收 反射反射散射散

10、射臭氧（平流層）臭氧（平流層）水汽、二氧化水汽、二氧化碳（對流層）碳（對流層）較短紫外線較短紫外線較長紅外線較長紅外線有選擇性，大有選擇性，大部分可見光可部分可見光可穿透穿透云層、塵埃云層、塵埃各種波長同各種波長同樣被反射樣被反射無選擇性，反無選擇性，反射光呈白色射光呈白色空氣分子空氣分子微小塵埃微小塵埃藍(lán)色光最藍(lán)色光最易被散射易被散射向四面八方向四面八方散射散射 ，有選，有選擇性擇性削弱作用削弱作用三、地面輻射和大氣輻射三、地面輻射和大氣輻射l閱讀教材閱讀教材P44-45P44-45，思考下列問題，思考下列問題：u什么是地面輻射？什么是地面輻射？u什么是大氣輻射？什么是大氣輻射？u什么是大氣

11、逆輻射？什么是大氣逆輻射？u他們各自對大氣的受熱起到他們各自對大氣的受熱起到了什么作用？了什么作用？大氣上界大氣上界地地 面面太太陽陽輻輻射射太太陽陽輻輻射射大氣吸收大氣吸收 、 反射、反射、散射等削弱散射等削弱作用作用地面增溫地面增溫地地面面長長波波輻輻射射大氣大氣吸收吸收射向宇宙空射向宇宙空 間間射向宇宙空射向宇宙空 間間大大氣氣輻輻射射射向地面射向地面大氣的受熱過程及大氣的受熱過程及大氣對地面的保溫作用大氣對地面的保溫作用“太陽暖大地太陽暖大地”“大地暖大氣大地暖大氣”“大氣還大地大氣還大地”大大氣氣增增溫溫3 3 大氣保溫作用：大氣保溫作用：大氣大量吸收地面的長波輻射而增溫大氣大量吸收

12、地面的長波輻射而增溫大氣大氣逆逆輻射補償了部分地面損失的熱量輻射補償了部分地面損失的熱量1.1.陰天的白天氣溫比較低的原因？陰天的白天氣溫比較低的原因？ 大氣對太陽輻射的削弱作用引起的，厚厚的大氣對太陽輻射的削弱作用引起的，厚厚的云層阻擋了到達(dá)地面的太陽輻射，所以氣溫低。云層阻擋了到達(dá)地面的太陽輻射，所以氣溫低。2.2.晴朗的天空為什么是蔚藍(lán)色的？晴朗的天空為什么是蔚藍(lán)色的？ 大氣的散射作用引起的，波長較短的藍(lán)色、大氣的散射作用引起的，波長較短的藍(lán)色、紫色光最易被小的空氣分子散射。紫色光最易被小的空氣分子散射。3.3.日出前的黎明和日落后的黃昏天空為什么是日出前的黎明和日落后的黃昏天空為什么是

13、明亮的？明亮的？ 散射作用將太陽輻射的一部分能量射向四面散射作用將太陽輻射的一部分能量射向四面八方，所以在黎明和黃昏雖然看不見太陽，但天八方，所以在黎明和黃昏雖然看不見太陽，但天空仍很明亮?？杖院苊髁?。4.4.霜凍為什么出現(xiàn)在晴朗的早晨（晴朗的夜晚氣霜凍為什么出現(xiàn)在晴朗的早晨（晴朗的夜晚氣溫低）？溫低）？ 晴朗的夜晚大氣的保溫作弱，地面熱量迅速散晴朗的夜晚大氣的保溫作弱，地面熱量迅速散失，氣溫隨之降低。失，氣溫隨之降低。5.5.沙漠地區(qū)（晴天）為什么氣溫日較差大？沙漠地區(qū)（晴天）為什么氣溫日較差大？ 沙漠地區(qū)晴天多，白天大氣對太陽輻射的削弱沙漠地區(qū)晴天多，白天大氣對太陽輻射的削弱作用小，氣溫高

14、；夜晚大氣對地面的保溫作用弱作用小，氣溫高；夜晚大氣對地面的保溫作用弱（特別是大氣逆輻射弱），氣溫低。（特別是大氣逆輻射弱），氣溫低。吸收吸收反射反射太陽輻射太陽輻射大氣削弱大氣削弱太陽輻射太陽輻射太陽輻射太陽輻射地面地面（三）影響地面輻射的因素（三）影響地面輻射的因素 探究：探究：a地區(qū)，在地區(qū)，在A或或B兩種照射下，哪種情況下得到的兩種照射下，哪種情況下得到的太陽輻射比較多？太陽輻射比較多？緯度低緯度低年平均正午太陽高度年平均正午太陽高度 .經(jīng)過大氣的路徑經(jīng)過大氣的路徑 .光熱愈光熱愈 .地面得到多地面得到多大大短短集中集中問題探究：讀圖比較不同性質(zhì)地面的反射率，描述其規(guī)律？問題探究：讀圖

15、比較不同性質(zhì)地面的反射率，描述其規(guī)律？太陽輻射太陽輻射下墊面（陸地和海洋表下墊面（陸地和海洋表面）面）其它因素，如大氣其它因素，如大氣緯度緯度（三）影響地面輻射的因素（三）影響地面輻射的因素大氣的熱力作用大氣的熱力作用大氣對太陽輻射的削弱作用大氣對太陽輻射的削弱作用大氣的保溫效應(yīng)大氣的保溫效應(yīng)太陽輻射太陽輻射大氣大氣吸收作用吸收作用反射作用反射作用散射作用散射作用削弱作用削弱作用地面地面大氣逆輻射大氣逆輻射地面輻射地面輻射宇宙空間宇宙空間保溫效應(yīng)保溫效應(yīng)直接直接熱源熱源直接直接熱源熱源小結(jié)小結(jié)：溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)又稱又稱“花房效應(yīng)花房效應(yīng)”，是大，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣

16、能使太陽短波輻射到達(dá)地能使太陽短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似溫度增高，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。自工業(yè)革命名溫室效應(yīng)。自工業(yè)革命以來，人類向大氣中排入以來，人類向大氣中排入的二氧化碳等吸熱性強的的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體逐年增加，大氣溫室氣體逐年增加，大氣的溫室效應(yīng)也隨之增強，的溫室效應(yīng)也隨之增強，已引起全球氣候變暖等一已引起全球氣候變暖等一系列嚴(yán)重問題，引起了全系列嚴(yán)重問題，引起了全世界各國的關(guān)注。世界各國

17、的關(guān)注。探究：探究： 1、溫室內(nèi)氣溫高于溫室外的原因是什么？臭氧層臭氧層是大氣平流是大氣平流層中臭氧濃度最大處，層中臭氧濃度最大處，是地球的一個保護(hù)層，是地球的一個保護(hù)層，太陽紫外線輻射大部太陽紫外線輻射大部被其吸收。臭氧層空被其吸收。臭氧層空洞是大氣平流層中臭洞是大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空氧濃度大量減少的空域。域。本世紀(jì)本世紀(jì)7070年代，年代，當(dāng)時英國的科學(xué)家通當(dāng)時英國的科學(xué)家通過觀測首先發(fā)現(xiàn)，在過觀測首先發(fā)現(xiàn)，在地球南極上空的大氣地球南極上空的大氣層中，臭氧的含量開層中，臭氧的含量開始逐漸減少，尤其在始逐漸減少，尤其在每年的每年的9-109-10月月( (這時相這時相當(dāng)于南半球的春

18、季當(dāng)于南半球的春季) )減減少更為明顯。少更為明顯。 臭氧層為什么會出現(xiàn)臭氧層為什么會出現(xiàn)“空洞空洞”？許多科學(xué)家認(rèn)為，是使用氟利昂作制冷劑及在其許多科學(xué)家認(rèn)為，是使用氟利昂作制冷劑及在其他方面使用的結(jié)果。氟利昂由碳、氯、氟組成，他方面使用的結(jié)果。氟利昂由碳、氯、氟組成，其中的氯離子釋放出來進(jìn)入大氣后，能反復(fù)破壞其中的氯離子釋放出來進(jìn)入大氣后，能反復(fù)破壞臭氧分子，自己仍保持原狀，因此盡管其量甚微，臭氧分子，自己仍保持原狀，因此盡管其量甚微，也能使臭氧分子減少到形成也能使臭氧分子減少到形成“空洞空洞”。我國科學(xué)。我國科學(xué)家新近提出，僅僅是氟利昂的作用還不夠，太陽家新近提出，僅僅是氟利昂的作用還不夠，太陽風(fēng)射來的粒子流在地磁場的作用下向地磁兩極集風(fēng)射來的粒子流在地磁場的作用下向地磁兩極集中，并破壞了那里的臭氧分子，這才是主要原因。中，并破壞了那里的臭氧分子，這才是主要原因。（楊學(xué)祥，（楊學(xué)祥，1999）而無論如何，人為地將氯離子）而無論如何，人為地將氯離子送進(jìn)大氣，終是一種有害行為。送進(jìn)大氣，終是一種有害行為。 未來月球基地設(shè)想未來月球基地設(shè)想1、下列圖示的四種情況，晝夜溫差最小的是下列圖示的四種情況，晝夜溫差最小的是 陸地陸地海洋海洋陸地陸地海洋海洋ABCD2、主要由大氣反射作用產(chǎn)生的自然現(xiàn)象是、主要由大氣反射作用產(chǎn)生的自然現(xiàn)象是 A夏季天空多云時,白天氣溫不會太高 B冬季多云