大氣垂直分層及逆溫

1、第二講第二講 大氣的垂直分層大氣的垂直分層_對流層大氣的受熱過程對流層大氣的受熱過程大氣受熱過程。大氣受熱過程。 考綱解讀考綱解讀1識記：大氣運(yùn)動的根本原因和直識記：大氣運(yùn)動的根本原因和直接原因。接原因。2理解：熱力環(huán)流的形成和大氣的理解：熱力環(huán)流的形成和大氣的 水平運(yùn)動。水平運(yùn)動。3應(yīng)用：運(yùn)用熱力環(huán)流的原理，解應(yīng)用：運(yùn)用熱力環(huán)流的原理，解釋實(shí)際問題；運(yùn)用影響地面輻射釋實(shí)際問題；運(yùn)用影響地面輻射的因素解釋實(shí)際問題。的因素解釋實(shí)際問題。 考綱下載考綱下載一、大氣的垂直分層降低降低升高升高升高升高降低降低 溫馨提示溫馨提示 對流層在不同緯度厚度不同，低對流層在不同緯度厚度不同，低緯度為緯度為171

2、718 km18 km，中緯度為，中緯度為101012 km12 km，高緯度為，高緯度為8 89 km9 km；平流層的；平流層的22222727千米處存在臭氧層，是地球千米處存在臭氧層，是地球生命的天然屏障。生命的天然屏障。( )A. B. C. D.1、圖中正確表示大氣層氣溫垂直變化的曲線是2、對短波通信具有重要意義的電離層位于A.層頂部 B. 層底部C. 層中部 D. 層BD陰霾天氣陰霾天氣是在大氣環(huán)流相對穩(wěn)定時期，大氣層結(jié)穩(wěn)定，近地層空氣是在大氣環(huán)流相對穩(wěn)定時期，大氣層結(jié)穩(wěn)定，近地層空氣流動（風(fēng)速）很小，大氣會形成上暖下冷的流動（風(fēng)速）很小，大氣會形成上暖下冷的“逆溫層逆溫層”，加上

3、近地，加上近地層空氣濕度大，以及各種污染物的堆積，而形成了陰霾天氣。層空氣濕度大，以及各種污染物的堆積，而形成了陰霾天氣。 2014屆高考專題復(fù)習(xí)逆溫專題對流層大氣的熱量主要直接來自地面的長波輻射。對流層大氣的熱量主要直接來自地面的長波輻射。一般情況下，對一般情況下，對流層的某一高度出現(xiàn)氣溫隨高度增加而遞增的現(xiàn)象，這種氣溫逆轉(zhuǎn)流層的某一高度出現(xiàn)氣溫隨高度增加而遞增的現(xiàn)象，這種氣溫逆轉(zhuǎn)的現(xiàn)象就是逆溫現(xiàn)象。對流層大氣的熱量主要直接來自地面的長波的現(xiàn)象就是逆溫現(xiàn)象。對流層大氣的熱量主要直接來自地面的長波輻射。離地面越遠(yuǎn)，氣溫越低，即氣溫隨高度增加而遞減，平均垂輻射。離地面越遠(yuǎn)，氣溫越低，即氣溫隨高度

4、增加而遞減，平均垂直遞減率為直遞減率為0.6/100米。如果出現(xiàn)米。如果出現(xiàn)氣溫隨高度增加垂直遞減率小于0.6/100米或者氣溫上升都可以看作是逆溫現(xiàn)象。一、逆溫概念：溫度高度m正?，F(xiàn)象溫度高度m逆溫現(xiàn)象一、逆溫的概念設(shè)理論溫度（按溫度的直減率變化）為T，實(shí)際溫度為TS（1）當(dāng) r1 R時， TST開始出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，空氣無垂直對流，大氣層結(jié)穩(wěn)定。（2）當(dāng) r2 R 時時， TST 逆溫現(xiàn)象消失，溫差越大，對流越旺盛。溫度溫度高度高度m2000100063129Rr1r2例例下圖甲表示近地面空氣若上升到下圖甲表示近地面空氣若上升到3000米高度時，理論溫度為米高度時，理論溫度為T。3000米高空

5、的實(shí)際溫度為米高空的實(shí)際溫度為TS。當(dāng)。當(dāng)TST時，近地面空氣上升將受阻，時，近地面空氣上升將受阻，即出現(xiàn)了逆溫現(xiàn)象。讀即出現(xiàn)了逆溫現(xiàn)象。讀“某城市春季氣溫日變化圖（圖乙）某城市春季氣溫日變化圖（圖乙）”?；亍；卮鹣铝袉栴}。答下列問題。（1）若）若TS穩(wěn)定在穩(wěn)定在-8，該城市氣溫至少要上升到，該城市氣溫至少要上升到 以上時，以上時，逆溫現(xiàn)象才會結(jié)束，這時的時間約為逆溫現(xiàn)象才會結(jié)束，這時的時間約為 時。時。（2）一般逆溫結(jié)束后）一般逆溫結(jié)束后2小時，近地面對流才能起到凈化空氣的作用小時，近地面對流才能起到凈化空氣的作用。所以，在圖示的情況下，僅考慮空氣潔凈的因素，上午體育鍛煉。所以，在圖示的情況

6、下，僅考慮空氣潔凈的因素，上午體育鍛煉的時間宜選在的時間宜選在 時以后時以后 10810成因有自然原因、人為原因。根據(jù)其成因可分為輻射逆成因有自然原因、人為原因。根據(jù)其成因可分為輻射逆溫、地形逆溫、平流逆溫、鋒面逆溫和城市逆溫等。溫、地形逆溫、平流逆溫、鋒面逆溫和城市逆溫等。二、產(chǎn)生逆溫的原因二、產(chǎn)生逆溫的原因1、輻射逆溫 在在晴朗無風(fēng)或微風(fēng)的夜晚，地面輻射很快冷卻，地面輻射很快冷卻，貼近地面的大氣層也隨之降溫。由于空氣愈靠近地面，貼近地面的大氣層也隨之降溫。由于空氣愈靠近地面，受地面的影響愈大，所以，離地面愈近，降溫愈多；受地面的影響愈大，所以，離地面愈近，降溫愈多；離地面愈高，降溫愈少，因

7、而形成了自地面開始的逆離地面愈高，降溫愈少，因而形成了自地面開始的逆溫（見下圖）。溫（見下圖）。 隨著地面輻射冷卻速度加快，隨著地面輻射冷卻速度加快，逆溫逐漸向上擴(kuò)展，黎明時達(dá)最強(qiáng)。一般。一般日出后，太陽輻射逐漸增強(qiáng)，地，太陽輻射逐漸增強(qiáng)，地面很快增溫，面很快增溫，逆溫便逐漸便逐漸自下而上消失。 夏季夜短，逆溫層較薄，消失較快；夏季夜短，逆溫層較薄，消失較快；冬季夜長，夜長，逆溫層較厚，消失較慢。較厚，消失較慢?！窘?jīng)典試題】【經(jīng)典試題】1該城市計劃新建以煤為燃料的火力發(fā)電廠，最合適該城市計劃新建以煤為燃料的火力發(fā)電廠，最合適的廠址應(yīng)布局在城市的：的廠址應(yīng)布局在城市的：A東北方東北方 B西南方西

8、南方C東南方東南方 D西北方西北方2. 該發(fā)電廠煙囪的設(shè)計高度應(yīng)不低于：該發(fā)電廠煙囪的設(shè)計高度應(yīng)不低于：A50米米B75米米C100米米D150米米BC 2、平流逆溫 當(dāng)暖空氣水平移動到冷卻的地面、水面或氣層當(dāng)暖空氣水平移動到冷卻的地面、水面或氣層之之上時，底層空氣因受下墊面的影響而迅速降溫，上層上時，底層空氣因受下墊面的影響而迅速降溫，上層空氣因距離較遠(yuǎn)，降溫較慢，于是產(chǎn)生逆溫。逆溫的空氣因距離較遠(yuǎn)，降溫較慢，于是產(chǎn)生逆溫。逆溫的強(qiáng)弱，主要由暖空氣和地面的溫差決定。溫差越大，強(qiáng)弱，主要由暖空氣和地面的溫差決定。溫差越大，逆溫越強(qiáng)。冬半年，在中緯度的沿海地區(qū)，因?yàn)槟抢锬鏈卦綇?qiáng)。冬半年，在中緯度

9、的沿海地區(qū)，因?yàn)槟抢锖ｊ懙臏夭铒@著，當(dāng)海上暖空氣流到大陸上時，常常海陸的溫差顯著，當(dāng)海上暖空氣流到大陸上時，常常出現(xiàn)平流逆溫。出現(xiàn)平流逆溫。二、產(chǎn)生逆溫的原因【經(jīng)典試題】【經(jīng)典試題】 我國四川盆地是有名的霧區(qū)，重慶冬季無云的我國四川盆地是有名的霧區(qū)，重慶冬季無云的夜晚或早晨，幾乎夜晚或早晨，幾乎80%是霧日，有時終日不散，有是霧日，有時終日不散，有“霧都霧都”之稱。分析下述資料，結(jié)合所學(xué)知識，回之稱。分析下述資料，結(jié)合所學(xué)知識，回答（答（1）（4）題。（共）題。（共8分）分） 資料一：霧是懸浮于近地面空氣中的大量水滴資料一：霧是懸浮于近地面空氣中的大量水滴或冰晶，使水平能見度小于或冰晶，使水平

10、能見度小于1千米的現(xiàn)象。霧多出現(xiàn)千米的現(xiàn)象。霧多出現(xiàn)在晴朗、微風(fēng)、近地面水汽比較充沛且比較穩(wěn)定、在晴朗、微風(fēng)、近地面水汽比較充沛且比較穩(wěn)定、或有逆溫存在的夜間或清晨?；蛴心鏈卮嬖诘囊归g或清晨。資料二：見下表，輻射霧與平流霧的比較。資料二：見下表，輻射霧與平流霧的比較。（1）輻射霧和平流霧中，具有明顯季節(jié)性特征的是）輻射霧和平流霧中，具有明顯季節(jié)性特征的是_霧。霧。（2）海洋上暖濕的空氣流到的洋面上，一般形成）海洋上暖濕的空氣流到的洋面上，一般形成_霧。霧。（3）氣象諺語）氣象諺語“十霧九晴十霧九晴”中中的的“霧霧”一般指一般指_霧。霧。輻射輻射平流平流輻射輻射（4）重慶的霧大多屬于輻射霧還是平

11、流霧？分析形）重慶的霧大多屬于輻射霧還是平流霧？分析形成原因。成原因。輻射霧。成因：輻射霧。成因：位于我國的濕潤地區(qū)（位于河流位于我國的濕潤地區(qū)（位于河流交匯處），水汽充足（空氣濕潤）；交匯處），水汽充足（空氣濕潤）；夜晚地面輻夜晚地面輻射強(qiáng)（夜晚溫射強(qiáng)（夜晚溫度低或夜晚降度低或夜晚降溫快）；溫快）；位位于四川盆地，于四川盆地，空氣比較穩(wěn)定空氣比較穩(wěn)定（近地面水汽（近地面水汽積存）；積存）；城城市附近塵埃多，市附近塵埃多，凝結(jié)核多。凝結(jié)核多。3、地形逆溫：常發(fā)生在常發(fā)生在山地、盆地和谷地中。由于山坡散熱快，山坡。由于山坡散熱快，山坡上的冷空氣沿山坡下沉到谷底，谷底原來較暖的空氣被上的冷空氣沿山

12、坡下沉到谷底，谷底原來較暖的空氣被冷空氣抬擠上升，從而出現(xiàn)溫度的倒置現(xiàn)象。這樣的逆冷空氣抬擠上升，從而出現(xiàn)溫度的倒置現(xiàn)象。這樣的逆溫主要是在一定的地形條件下形成的，所以稱為地形逆溫主要是在一定的地形條件下形成的，所以稱為地形逆溫。如美國的洛杉磯因周圍三面環(huán)山，每年有兩百多天溫。如美國的洛杉磯因周圍三面環(huán)山，每年有兩百多天出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象。出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象。山坡冷氣流向山底滑落,導(dǎo)致空氣上熱下冷 4、鋒面逆溫 對流層中，冷暖空氣相遇，暖空氣密度小，爬升對流層中，冷暖空氣相遇，暖空氣密度小，爬升到冷空氣的上面，兩者之間形成一個傾斜的過渡區(qū)即到冷空氣的上面，兩者之間形成一個傾斜的過渡區(qū)即鋒面。在鋒面上，如果

13、冷暖空氣的溫度差比較顯著，。在鋒面上，如果冷暖空氣的溫度差比較顯著，也可出現(xiàn)逆溫。如下圖，從也可出現(xiàn)逆溫。如下圖，從A點(diǎn)上空氣溫垂直分布的點(diǎn)上空氣溫垂直分布的情況可見，由下面的冷空氣到上面的暖空氣，等溫線情況可見，由下面的冷空氣到上面的暖空氣，等溫線通過鋒面的區(qū)域時必有曲折，曲折的程度視兩種氣團(tuán)通過鋒面的區(qū)域時必有曲折，曲折的程度視兩種氣團(tuán)間的溫度對比而決定，曲折段（如圖中間的溫度對比而決定，曲折段（如圖中BC段）就出段）就出現(xiàn)了逆溫層。由于鋒面是從地面現(xiàn)了逆溫層。由于鋒面是從地面向冷空氣上方傾斜的，逆溫層也向冷空氣上方傾斜的，逆溫層也隨鋒面的傾斜而呈傾斜狀態(tài)。因隨鋒面的傾斜而呈傾斜狀態(tài)。因此

14、逆溫現(xiàn)象只能在冷空氣所控制此逆溫現(xiàn)象只能在冷空氣所控制的地區(qū)內(nèi)觀察到。而且，逆溫的的地區(qū)內(nèi)觀察到。而且，逆溫的高度與觀測點(diǎn)相對于地面鋒線的高度與觀測點(diǎn)相對于地面鋒線的位置有關(guān)，觀測點(diǎn)距地面鋒線愈位置有關(guān)，觀測點(diǎn)距地面鋒線愈近，逆溫高度愈低。近，逆溫高度愈低。20050010001000200356024351211201191181173435050100km 1781年，西班牙航海者在圖示地區(qū)創(chuàng)建洛杉磯鎮(zhèn)。這里每年有200多天出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象，在人口不太多時，是寧靜、環(huán)境優(yōu)美的小城鎮(zhèn)。據(jù)此回答12題：1.這里經(jīng)常出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象的主要原因是A盆（谷）地地形 B大氣層上冷下熱 C人為釋放的廢熱多 D大

15、氣逆輻射作用強(qiáng)2.1952年，洛杉磯有近400名老人因光化學(xué)煙霧的污染造成心肺衰竭而死亡。光化學(xué)煙霧是指汽車尾氣中的碳?xì)浠衔锖偷趸衔镌陉柟猓ㄗ贤饩€）作用下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的混合物。下列時間最容易產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的是A春季早晨 B夏天中午 C秋天傍晚 D冬天晚上 B三、逆溫的利與弊 利：利：由于由于逆溫的出現(xiàn)會阻礙空氣垂直對流逆溫的出現(xiàn)會阻礙空氣垂直對流的發(fā)展的發(fā)展，所以逆溫的好處有：，所以逆溫的好處有： 可以可以抑制沙塵暴抑制沙塵暴的發(fā)生，因?yàn)樯硥m暴發(fā)的發(fā)生，因?yàn)樯硥m暴發(fā)生的條件是大風(fēng)、沙塵、強(qiáng)對流運(yùn)動。生的條件是大風(fēng)、沙塵、強(qiáng)對流運(yùn)動。 逆溫出現(xiàn)在高空逆溫出現(xiàn)在高空，對飛機(jī)的飛行極

16、為有，對飛機(jī)的飛行極為有利。因?yàn)轱w機(jī)在飛行中不會有大的顛簸，利。因?yàn)轱w機(jī)在飛行中不會有大的顛簸，飛行飛行平穩(wěn)平穩(wěn)。同時，萬里晴空提高了能見度，使飛行。同時，萬里晴空提高了能見度，使飛行更加安全。更加安全。三、逆溫的利與弊 弊：弊：不管是何種原因形成的逆溫，不管是何種原因形成的逆溫，對天氣對天氣和大氣污染的擴(kuò)散和大氣污染的擴(kuò)散都有相當(dāng)大的影響，都會對都有相當(dāng)大的影響，都會對空氣質(zhì)量空氣質(zhì)量產(chǎn)生很大影響。它阻礙了空氣的垂直產(chǎn)生很大影響。它阻礙了空氣的垂直對流運(yùn)動，妨礙煙塵、污染物、水汽凝結(jié)物的對流運(yùn)動，妨礙煙塵、污染物、水汽凝結(jié)物的擴(kuò)散，擴(kuò)散，有利于霧的形成有利于霧的形成并使并使能見度變差能見度變

17、差，使大使大氣污染更為嚴(yán)重。氣污染更為嚴(yán)重。 例例11當(dāng)大氣垂直結(jié)構(gòu)呈上下冷、中間暖的狀態(tài)時，從當(dāng)大氣垂直結(jié)構(gòu)呈上下冷、中間暖的狀態(tài)時，從高空冰晶層掉下來的雪花通過暖層時融化成雨滴，當(dāng)它進(jìn)入高空冰晶層掉下來的雪花通過暖層時融化成雨滴，當(dāng)它進(jìn)入靠近地面的冷氣層時，雨滴便迅速冷卻至靠近地面的冷氣層時，雨滴便迅速冷卻至00以下，形成凍雨。以下，形成凍雨。下面四幅近地面垂直氣溫分布圖，有利于凍雨形成的是下面四幅近地面垂直氣溫分布圖，有利于凍雨形成的是 ( () ) 解析解析 由圖可知由圖可知B B、D D呈上下冷、中間暖的狀態(tài)，但呈上下冷、中間暖的狀態(tài)，但B B最暖處亦在最暖處亦在00以下，雪花通過時

18、不能融化成雨滴，只有以下，雪花通過時不能融化成雨滴，只有D D符合條件。符合條件。 答案答案 D D 讀某工業(yè)區(qū)不同時段氣溫垂直分布圖，完成34題。3.該地當(dāng)日大氣污染加劇的主要原因是A.地面輻射減弱 B.大氣逆輻射減弱C.空氣水平運(yùn)動減弱 D.空氣對流運(yùn)動減弱4.下列時段空氣質(zhì)量最好的是 ()A.19 0022 00 B.04 0007 00 C.07 0010 00 D.13 0016 00由于太陽輻射引起逆溫的生消過程。由于太陽輻射引起逆溫的生消過程。DD讀某城某日清晨低層大氣剖面圖，回答讀某城某日清晨低層大氣剖面圖，回答: （1）圖中出現(xiàn)逆溫現(xiàn)象的是、中的 ，判斷理由是？（2）該城市工

19、業(yè)高度集中，當(dāng)天發(fā)生了重大煙霧事件，這事件的原因是什么？此處氣溫隨海拔的增加而增加。地形原因：商業(yè)居民區(qū)地處洼地，不利于氣流擴(kuò)散、自凈，加劇了污染氣象原因：下冷上熱，不利于氣流的對流與擴(kuò)散，加重了大氣污染。人為原因：工廠排放煤煙、粉塵，空氣污染。1、根據(jù)乙圖簡要分析逆溫層變化的規(guī)律。2、根據(jù)材料2分析，居住在我國北方某重工業(yè)城市的學(xué)生執(zhí)行“冬跑令”，在清晨跑步是否科學(xué)？請分析原因，并說明在什么時候跑步最適宜？【答案】【答案】(1)C(2)日出以后隨著地面溫度的日出以后隨著地面溫度的升高，逆溫層變薄減弱，直至消失。升高，逆溫層變薄減弱，直至消失。(3)不科學(xué)。清晨，大氣逆溫層存在，大氣對流不科學(xué)。清晨，大氣逆溫層存在，大氣對流運(yùn)動微弱。大氣中的污染物不易向高空擴(kuò)散，運(yùn)動微弱。大氣