湘教版地理必修一課文電子版2.3大氣環(huán)境

..第三節(jié)大氣環(huán)境包圍地球的空氣稱為大氣。大氣為地球生命的繁衍和人類的發(fā)展提供了必要的條件。我們生活在大氣底部,大氣的狀態(tài)和變化,時時刻刻影響著我們。 人們最初認知的是大氣層下部的情況。隨著科學技術的進步,人們對整個大氣層有了深入的了解。圖2-23大氣垂直分層示意根據(jù)圖２－２３,分析下列問題：１．隨高度的上升,對流層和平流層的氣溫分別是怎樣變化的？２．為什么說,對流層與人類的關系最為密切？３．為什么平流層適合于飛機飛行？一、對流層大氣的受熱過程人類的生產(chǎn)生活,基本上都是在對流層進行的。對流層中的氣溫變化和風霜雨雪等天氣過程,是能量在對流層中傳遞和轉(zhuǎn)換的表現(xiàn)?！觥惨淮髿鈱μ栞椛涞奈兆饔么髿鈱μ栞椛涞南魅踝饔?主要表現(xiàn)為選擇性吸收、散射和反射。由下表可知,假如對流層大氣不含水汽和塵埃〔這樣的大氣稱為干潔空氣,那么它對于太陽輻射就近乎"完全透明"?？傮w來看,對流層大氣基本上不能直接吸收太陽輻射的能量。大氣對太陽輻射的削弱作用太陽輻射總體波長范圍:0.15～4微米紫外光可見光紅外光占太陽輻射能的比例7%〔包括X射線和r射線50%43%波長〔微米小于0.1750.175～0.400.40～0.76大于0.76經(jīng)過大氣層時發(fā)生的情況幾乎完全被上層大氣吸收絕大部分被臭氧層吸收波長較短的藍色光等大氣分子所散射,水汽、云和浮塵等可阻擋、反射和吸收一部分可見光,絕大部分可見光能夠直接到達地面對流層大氣中的二氧化碳、水汽、云和浮塵,可直接吸收相當數(shù)量的紅外光１．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？２．為什么晴朗的天空多呈現(xiàn)蔚藍色？■〔二地面輻射和大氣輻射地面吸收透過大氣的太陽輻射后升溫,同時又持續(xù)向外〔主要是向大氣層釋放輻射能量,形成地面輻射。地面輻射是對流層大氣增溫的直接能量來源。通常根據(jù)輻射波長的差異,將太陽輻射稱為短波輻射,而將地面輻射稱為長波輻射。對流層大氣能夠直接吸收部分地面輻射,其中以水汽和二氧化碳吸收的地面輻射為多。所以說,長波輻射是對流層大氣增溫的直接能量來源。 大氣吸收地面輻射增溫的同時,也向外輻射能量,即大氣輻射。它也屬于長波輻射。大氣輻射的一部分朝上射向高層大氣和宇宙空間,一部分向下射到地面。射向地面的大氣輻射,稱為大氣逆輻射。天空中有云,特別是有濃密的低云,或空氣中濕度比較大時,大氣逆輻射就會增強。大氣逆輻射會使地面增溫,而地面增溫又加強了地面輻射。圖2-24到達地面的太陽輻射示意圖2-25太陽輻射和地面輻射、大氣逆輻射關系示意１．讀圖２－２４、２－２５,想一想,為什么地球表面的晝夜溫差遠不如月球表面大？２．深秋至第二年早春季節(jié),霜凍為什么多出現(xiàn)在晴朗的夜晚？３．每年秋冬季節(jié),我國北方地區(qū)的農(nóng)民常用人造煙幕的辦法,使地里的蔬菜免遭凍害,其原理是什么？■〔三影響地面輻射的主要因素 影響地面輻射的主要因素有兩個：緯度因素和下墊面因素。 緯度因素。緯度不同的地區(qū),年平均正午太陽高度不同,太陽輻射經(jīng)過大氣的路程長短各異,尤其是太陽光線照射水平地面的角度不同。這是太陽輻射強度由低緯向兩極遞減的重要原因。同樣性質(zhì)的地表,受到太陽輻射的強度越大,所產(chǎn)生的地面輻射也就越強。 從圖２－２６中可以看出,太陽高度愈大,等量的太陽輻射在地表分布的面積越小,光熱愈集中,同時太陽輻射經(jīng)過大氣的路程愈短,被大氣削弱得愈少。圖2-26不同太陽高度輻射強度變化示意下墊面因素。下墊面是指與大氣下層直接接觸的地球表面。下墊面的狀況不同,吸收和反射的太陽輻射比例也不同。這就使世界各地地面輻射的變化,并不完全與緯度的變化相一致。圖2-27不同性質(zhì)地面的反射率其他因素。其中氣象因素的影響最大。例如,在同緯度地區(qū),年日照時數(shù)的長短,顯然會影響到地面獲得的太陽輻射。大氣的溫室效應和保溫作用２０世紀９０年代以前,人們常用玻璃溫室來比喻大氣的保溫作用,將其稱為"溫室效應"。為什么這么說呢？因為地球大氣對太陽短波輻射幾乎是透明體,大部分太陽輻射能夠透過大氣到達地面,使地面增溫。對流層大氣,特別是大氣中的水汽和二氧化碳等,能夠吸收大部分長波輻射,把地面輻射的大部分熱量截留在大氣中,并通過大氣逆輻射又將熱量歸還給地面。由于大氣中的二氧化碳和水汽等可強烈吸收地面長波輻射,將地面輻射釋放能量的絕大部分〔７５％～９５％截留在對流層大氣中,同時地面還可以靠吸收大氣逆輻射,直接補償?shù)孛娴臒崃繐p失。這樣,對流層大氣就可以延緩地面溫度下降的趨勢,使得地面因晝夜交替而導致的溫度波動趨于和緩。這就是大氣對地面所起到的保溫作用。圖2-28玻璃溫室效應示意 讀圖２－２７、２－２８和下面兩則材料,回答問題。材料一：每年早春季節(jié),正是我國江南地區(qū)早稻育秧時期,由于受寒潮、倒春寒等造成的低溫和凍害影響,常常使播種不久的谷種大量爛掉,或剛長出的秧苗被凍死。材料二：我國不少地區(qū)的農(nóng)民,常利用塑料大棚〔或玻璃溫室生產(chǎn)反季節(jié)蔬菜或種植花卉,獲得了較高的經(jīng)濟收入。１．溫室內(nèi)氣溫高于溫室外的原因是什么？２．要在江南地區(qū)順利育秧,可采取哪些有效措施？３．農(nóng)民在冬季采用塑料大棚發(fā)展農(nóng)業(yè),是對哪些自然條件進行改造？二、全球氣壓帶、風帶的分布和移動■〔一熱力環(huán)流形成的原理太陽輻射在地表的差異分布,造成不同地區(qū)氣溫不同,并導致水平方向上各地間的氣壓差異,引起大氣運動。從圖２－２９中可以看出,地面均勻受熱時等壓面平行于地面。當Ａ地受熱較多時,近地面空氣膨脹上升形成低氣壓,其高空的空氣密度增大形成高氣壓,同時Ｂ、Ｃ兩地受熱較少,空氣冷卻下降在高空形成低氣壓,在近地面形成高氣壓。等壓面出現(xiàn)彎曲。水平氣壓的差異產(chǎn)生水平氣壓梯度力,并造成空氣的水平運動。在高空,空氣從Ａ地向Ｂ、Ｃ兩地擴散；在近地面,空氣則由Ｂ、Ｃ兩地流向Ａ地。這樣就形成了熱力環(huán)流。圖2-29冷熱不均引起的熱力環(huán)流圖２－３０表示某研究小組實測的上海地區(qū)某日１４時氣溫分布狀況,讀圖完成下列要求：１．在圖中補繪３５．０℃、３５．５２．簡述上海地區(qū)此時氣溫的分布規(guī)律,并分析其成因。３．Ｐ點夏季的盛行風向為＿＿＿＿＿＿＿＿。若僅考慮本地區(qū)的氣溫分布和氣壓的關系,Ｐ點此時近地面的風向為＿＿＿＿＿＿＿＿＿?！觥捕髿獾乃竭\動一般來說,大氣的水平運動就是風。在大氣水平運動的過程中,高空風與低空風的最大差異在于,高空風的運動摩擦力幾乎可以忽略不計,那里空氣運動僅受到水平氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力的作用〔如圖２－３１。而近地面的風向,則是水平氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力共同作用的結(jié)果。圖2-31有摩擦力與沒有摩擦力的大氣運動和等壓線的關系大氣運動的方向水平氣壓梯度力垂直于等壓線,并指向低壓〔圖２－３１。如沒有其他力的影響,風向應與氣壓梯度力方向一致。但是,風一旦形成,就會受到地轉(zhuǎn)偏向力的作用,使風向逐漸偏離氣壓梯度力的方向,北半球向右偏轉(zhuǎn),南半球向左偏轉(zhuǎn)。地轉(zhuǎn)偏向力、水平氣壓梯度力共同決定風向和風速的變化。高空大氣中的風向,是氣壓梯度力和地轉(zhuǎn)偏向力共同作用的結(jié)果,當空氣達到勻速運動時,風向與等壓線平行。近地面的風,受氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的共同影響。摩擦力始終與空氣運動的方向相反,有減小風速的作用。在這三個力的共同作用下,近地面的風向,始終與等壓線之間成一夾角?！觥踩驓鈮簬Ш惋L帶的分布 形成地球上近地面氣壓帶和風帶的主要因素有兩個：熱力因素和動力因素。 熱力因素指赤道附近因受熱較多,形成低氣壓帶；兩極地區(qū)則因為寒冷低溫,空氣收縮,密度增大,形成高氣壓帶。高空的氣壓形勢正好相反,在赤道上空,形成高氣壓帶,兩極上空的氣壓則相對較低。 受地球自轉(zhuǎn)偏向力的影響,赤道上空向南北分流的氣流,在南北緯３０°附近的高空積聚,迫使那里的空氣產(chǎn)生下沉運動,在近地面形成高氣壓帶。這種空氣運動就是氣壓帶形成的動力因素。 在熱力因素和動力因素的綜合作用下,地球表面就形成了赤道低氣壓帶、南北極兩個高氣壓帶,以及南北半球兩個副熱帶高氣壓帶〔南北緯３０°附近。而在極地高氣壓帶與副熱帶高氣壓帶之間,形成兩個相對的低氣壓帶——副極地低氣壓帶。圖2-32北半球三圈環(huán)流和風帶示意低緯環(huán)流和信風帶以北半球為例,從圖２－３２可以看出,赤道低氣壓帶上升的暖氣流在高空由南風逐漸右偏成西南風,在北緯３０°附近偏轉(zhuǎn)成西風,導致"堆積"效應,產(chǎn)生下沉氣流,使近地面形成副熱帶高氣壓帶。 在近地面,空氣由副熱帶高氣壓帶向南北流出。向南的一支流向赤道低氣壓帶,逐漸右偏成為東北風,形成東北信風帶。同理,在南半球,則形成東南信風帶。東北信風與東南信風在赤道附近輻合上升。這樣,在赤道與副熱帶地區(qū)之間形成兩個低緯環(huán)流圈的同時,又形成了南北半球的兩個信風帶。中緯環(huán)流與西風帶在近地面,從副熱帶高氣壓帶流向更高緯度的一支氣流,在地轉(zhuǎn)偏向力作用下右〔左偏成西南〔西北風,最終偏轉(zhuǎn)成與緯線基本平行的西風,稱為盛行西風。西風在副極地低氣壓帶與高緯的極地東風相遇之后上升分流。向低緯方向流動的高空氣流,流向副熱帶高氣壓帶的上空,隨后轉(zhuǎn)為下沉氣流,形成完整的中緯環(huán)流。高緯環(huán)流與極地東風帶從極地高氣壓帶流向低緯的氣流,在地轉(zhuǎn)偏向力的作用下右〔左偏形成東北〔東南風,最后偏轉(zhuǎn)成為基本與緯線平行的繞極地流動的東風,稱為極地東風。盛行西風與極地東風在南〔北緯６０°附近相遇。相對暖而輕的西風氣流爬升到高空,形成副極地上升氣流。上升氣流到高空,又分別流向南北。流向高緯方向的氣流在極地地區(qū)下沉,于是在副極地與極地之間構(gòu)成了高緯環(huán)流?！觥菜娜驓鈮簬Ш惋L帶的移動 氣壓帶、風帶的形成和分布,是以太陽直射赤道為前提的。實際上,在地球公轉(zhuǎn)的過程中,太陽直射點每年都在有規(guī)律地南北移動,由此產(chǎn)生了氣壓帶和風帶的季節(jié)移動現(xiàn)象。 風帶和氣壓帶具有一定的移動規(guī)律。由于太陽直射點隨季節(jié)變化而南北移動,氣壓帶和風帶在一年內(nèi)也作周期性的季節(jié)移動〔圖２－３３。就北半球來說,大致是夏季北移,冬季南移。南半球則恰好相反。圖2-33風帶和氣壓帶移動示意１．圖２－３３分別反映二分二至時氣壓帶、風帶在地球上的緯度分布情況,判斷其相應的節(jié)氣。２．假定圖２－３３中各氣壓帶的寬度大致為１０個緯度,嘗試畫一幅以北極為中心的半球投影圖,并將夏至日時的氣壓帶、風帶在地球上的緯度分布情況,畫在圖中相應位置上。三、氣壓帶和風帶對氣候的影響1．據(jù)圖2-33分析氣壓帶、風帶的移動給南北緯10°～20°之間和南北緯30°～40°之間的大陸西部氣候帶來什么影響。2．讀圖2-32、2-33,填表。氣壓帶分布成因氣流運動對氣候的影響赤道低氣壓帶副熱帶高氣壓帶副極地低氣壓帶極地高氣壓帶風帶分布風向?qū)夂虻挠绊懕卑肭蚰习肭虻途曅棚L帶中緯西風帶極地東風帶■〔一氣壓帶、風帶季節(jié)移動與大氣活動中心海陸熱力差異,影響到海陸的氣壓分布。夏季,大陸增溫比海洋快,大陸上形成熱低壓。冬季,大陸降溫比海洋快,大陸上形成冷高壓。北半球的陸地面積比南半球的陸地面積大,而且海陸相間分布,使緯向的氣壓帶被分隔成一系列的高、低氣壓中心。隨著氣壓帶和風帶的移動,高、低氣壓中心的實際分布也在變化。７月份,北半球的副熱帶高氣壓帶被大陸上的亞洲低壓?穴又稱印度低壓?雪所切斷,僅在大洋中存在著高壓區(qū)域。１月份,北半球的副極地低氣壓帶被大陸上的冷高壓所切斷,尤以亞洲高壓?穴又稱蒙古—西伯利亞高壓?雪最為強大,控制范圍最廣。這就使得副極地低氣壓帶也保留在海洋上。南半球的海洋面積占絕對優(yōu)勢,氣壓帶的緯向分布比北半球明顯,特別是南緯３０°以南的地區(qū),氣壓帶基本上呈帶狀分布。冬、夏兩季,海陸上的這些高、低氣壓中心,勢力強,范圍廣,稱為大氣活動中心。它們隨季節(jié)而南北移動,對世界各地的天氣和氣候有著重大影響。這些大氣活動中心的位置和強度一旦異常,就會造成世界各地天氣、氣候的異常?！觥捕鈮簬АL帶季節(jié)移動與季風環(huán)流海陸分布和氣壓帶風帶的季節(jié)移動,是季風環(huán)流形成的重要因素。大范圍地區(qū)盛行風隨季節(jié)有顯著改變的現(xiàn)象,稱為季風。季風環(huán)流是大氣環(huán)流的一種重要表現(xiàn)形式。亞洲東部和南部的季風環(huán)流最為典型。海陸熱力性質(zhì)的差異,是形成季風的重要原因,但并不是唯一的原因。氣壓帶和風帶位置的季節(jié)移動,也是形成季風的重要因素。例如,我國西南地區(qū)及印度一帶夏季的西南季風,就是南半球的東南信風北移越過赤道,在地轉(zhuǎn)偏向力的影響下向右偏轉(zhuǎn)而形成的。圖2-34亞洲冬、夏季季風示意讀圖２－３４,回答：１．甲、乙兩幅圖中,哪一幅是１月,哪一幅是７月？判斷理由是什么？２．甲圖中,東亞地區(qū)與南亞地區(qū)的風向有何不同？為什么？３．乙圖中,東亞地區(qū)與南亞地區(qū)的風向有何不同？為什么？四、常見的天氣系統(tǒng)天氣系統(tǒng)遵循一定的規(guī)律,始終處于生成、發(fā)展、移動、消亡的運動過程之中,其中每個階段都伴隨著不同的天氣。各地天氣有晴、陰、雨、雪等變化,同一時間不同地區(qū)的天氣也各不相同。這是受不同天氣系統(tǒng)的影響或處于天氣系統(tǒng)不同部位的緣故?！觥惨讳h面系統(tǒng)與天氣１９９８年長江洪水１９９８年,受鋒面降水系統(tǒng)和強對流天氣的持續(xù)影響,在長江流域上中游地區(qū)普降大雨。許多地方多次出現(xiàn)暴雨和特大暴雨。與常年同期相比,XX、XX、XX、XX、XX的大部分地區(qū),降水量要多出０．５倍甚至１倍以上。受上游來水和區(qū)間降水的影響,長江水位迅速上漲并長時期居高不下,沿長江的大多數(shù)水文站出現(xiàn)歷史最高水位。１９９８年的長江洪水,使長江中游沿岸地區(qū)蒙受巨大經(jīng)濟損失。氣團指位于對流層下部,在水平方向的一定范圍內(nèi),物理屬性〔如溫度、濕度、穩(wěn)定度等相對均勻的大團空氣。按照氣團本身的屬性,以及它與經(jīng)過地區(qū)的熱力差異,通常將其分為暖氣團和冷氣團兩大類。比下墊面〔如陸地表面、海洋面溫度高的氣團,通稱為暖氣團；比下墊面溫度低的氣團,通稱為冷氣團。鋒面系統(tǒng)冷暖氣團的交界面叫鋒面。鋒面亦稱鋒區(qū),其水平范圍沿鋒面方向延伸可由幾百千米到幾千千米。由于冷空氣密度大,暖空氣密度小,當冷暖氣團相遇時,一般是冷氣團在鋒面之下,暖氣團在鋒面之上。由于鋒面兩側(cè)的溫度、濕度、氣壓、風等都有明顯的差異,所以在鋒面附近,常伴有云、雨、大風等天氣。 鋒面一般分為冷鋒和暖鋒。冷鋒是指冷氣團向暖氣團主動推移時所形成的鋒,冷氣團的前緣插入暖氣團邊緣的下面,使一部分暖空氣被迫抬升,其中水汽凝結(jié)成云。冷鋒過境時,常出現(xiàn)陰天、大風、降溫、降雨、降雪等天氣現(xiàn)象。冷鋒過境后,冷氣團替代了原來暖氣團的位置,所以氣壓升高,氣溫和濕度驟降,天氣轉(zhuǎn)好。暖鋒是指暖氣團主動向冷氣團移動時所形成的鋒。暖氣團前緣的暖空氣沿冷氣團邊緣徐徐爬升,其中水汽冷卻凝結(jié),產(chǎn)生云、雨等天氣。暖鋒降水易發(fā)生在鋒前,多為連續(xù)性降水。暖鋒過境后,暖氣團占據(jù)了原來冷氣團的位置,于是氣溫上升,氣壓下降,天氣轉(zhuǎn)暖。我國的降水和一些災害性天氣,大都與鋒面有聯(lián)系。我國北方夏季的暴雨,多是由冷鋒形成的鋒面雨。我國冬季暴發(fā)的寒潮,也是冷鋒南下時形成的。圖2-35冷鋒示意圖2-36暖鋒示意１．讀圖２－３５、２－３６,填寫下表：冷鋒暖鋒天氣特征過境前過境時過境后２．冷鋒和暖鋒的主要降水范圍在分布上有什么不同？３．若鋒面兩側(cè)的冷暖氣團勢力相當,會發(fā)生什么樣的情況？天氣狀況如何？你能舉一個實例說明嗎？■〔二低氣壓、高氣壓系統(tǒng)與天氣低氣壓系統(tǒng)與天氣低氣壓,其等壓線閉合,中心氣壓值低,向外逐漸增高。以北半球為例,受氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力以及摩擦力的共同影響,氣流自外圍流向中心作逆時針旋轉(zhuǎn)。這種運動形式很像江河中的漩渦,故稱之為氣旋。從大氣垂直運動方向來看,大氣是輻合上升的,易成云致雨。因此,當某地被低氣壓控制時,常常出現(xiàn)陰雨天氣。高氣壓系統(tǒng)與天氣高氣壓,其等壓線閉合,中心氣壓值高,向外逐漸降低。以北半球為例,受氣壓梯度力、地轉(zhuǎn)偏向力和摩擦力的共