教學設計:大氣的組成和垂直分層(下)(新教材)

（3）高層大氣

問題 探 究

利用了電離層大氣反射無線電波的特徵，電離層大氣在太陽紫外線和宇宙射線作用，大氣處於高度電離狀態，能反射無線電波。

高層大氣高度、特點及成因

極光

流星

人造衛星

宇宙飛船

    

(1)氧氣是大氣中含量最多、最重要的氣體組成。(　　)

(2)臭氧層因強烈吸收紅外線而對地表生物有保護作用。(　　)

(3)對流層、平流層的溫度變化特徵相似。(　　)

(4)高層大氣中的電離層的存在影響人類的無線電通信。(　　)

(5)能夠見到各種天氣變化現象的大氣分層是(　　)

A．對流層　 B．平流層  C．高層大氣 D．臭氧層

提示：(1)×　大氣中含量最多的氣體是氮氣。

(2)×　臭氧層主要吸收太陽輻射中的紫外線。

(3)×　對流層中溫度隨高度增加而降低，平流層是相反的。

(4)√　高層大氣中的電離層能反射無線電波，影響無線電通信。

(5)A　[對流層中的天氣現象複雜多變。]

（三）逆溫

1、逆溫現象

一般情況下，氣溫隨海拔升高而降低，大約每升高1000米，氣溫下降6℃，但有時會出現氣溫隨海拔升高而上升的現象，即出現了逆溫現象（如下圖所示B、C之間），根據其成因分為輻射逆溫、平流逆溫、鋒面逆溫和地形逆溫等。

2、逆溫類型

（1）輻射逆溫

經常發生在晴朗無雲的夜間或黎明，由於大氣逆輻射較弱，地面輻射散失熱量多，近地面氣溫迅速下降，而高處大氣層降溫較小，從而出現上暖下冷的逆溫現象。這種逆溫現象黎明前最強，日出後逆溫層自下而上消失。

（2）平流逆溫

暖空氣水平移動到冷的地面或冷的水面上，會發生接觸冷卻作用，愈近地面的空氣降溫愈多，而上層空氣受冷地表面的影響小，降溫減少，於是產生逆溫現象。這種因空氣平流產生的逆溫，稱為平流逆溫。

（3）鋒面逆溫

鋒面逆溫是由於鋒面上下冷暖空氣的溫度差異而形成的逆溫。

（4）地形逆溫

主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由於山坡散熱快，冷空氣循山坡下沉到谷底，谷底原來的較暖空氣被冷空氣抬擠上升，從而出現氣溫的倒置現象。

 

3、逆溫影響

（1）成霧

早晨易出現多霧天氣，降低大氣能見度，影響人們的出行，易出現交通事故。

（2）大氣汙染

逆溫使空氣垂直對流受阻，造成近地面汙染物不能及時擴散(如霧霾)，從而危害人體健康，如果位於盆地內，將會更加嚴重。

霧都重慶

    抑制空氣對流運動，不易形成雲雨，近地面沙塵不易被上升氣流帶起，沙塵暴不易發生。

（4）航空

低空逆溫造成的多霧天氣給飛機起降帶來麻煩，而高空逆溫對飛機飛行極為有利。原因是高空逆溫會阻礙空氣垂直對流的發展，飛機在飛行中不會有大的顛簸，飛行平穩；同時提高了能見度，使飛行更加安全。

在一些山坡或河谷地區。如中國新疆伊犁河谷，逆溫從10月至翌年3月，長達半年之久。1月份的坡地逆溫層厚達400米，逆溫強度達5℃。逆溫帶有效地提高了谷地在冬季的溫度水平，多年生果樹越冬可不必埋土，凍害得以避免或減輕，而且果實硬度高，品質好；在這裡發展蔬菜種植，可減少熱能投入，提高經濟效益；逆溫層坡地還是當地牲畜避寒、越冬的理想場所。

三、本課小結

四、鞏固練習

讀大氣垂直分層高度、溫度和氣壓的變化圖，回答1～3題。

1．關於圖中①②層大氣的正確敘述是(　　)

A．①層大氣厚度隨緯度增加而減小

B．②層因氫原子吸收紫外線而增溫

C．①層大氣平穩利於大型飛機飛行

D．②層大氣與人類關係最密切

2．關於圖中內容的正確敘述是(　　)

A．大氣垂直分層的依據是大氣溫度和氣壓的變化

B．隨高度的增加，氣溫和氣壓均越來越低

C．距地面20km處氣壓降為地面的一半

D．對流層垂直方向上的溫度變化範圍大致是－60～20℃

3．我國發射的「天宮二號」空間實驗室運行軌道所在的大氣層(　　)

A．氣壓很低、空氣密度很小

B．最高氣溫約為40℃

C．氣流以平流運動為主

D．有時會發生雲、雨、霧、雪等天氣現象

答案：1.A 2.D  3.A

解析：第1題，圖中①層是對流層，大氣厚度隨緯度增加而減小，A對；②層是平流層，因臭氧吸收紫外線而增溫，B錯；②層大氣平穩，利於大型飛機飛行，C錯；①層大氣與人類關係最密切，人類生活在對流層底部，D錯。第2題，大氣垂直分層的主要依據是溫度、密度、大氣運動狀況，氣壓的變化不是劃分依據，A錯；在對流層，隨高度的增加，氣溫和氣壓均越來越低，平流層隨著高度增加，氣溫升高，B錯；氣壓是單位面積上空氣柱產生的壓強，結合圖示縱軸數值，距地面20km處空氣稀薄，氣壓不到地面的十分之一，C錯；對流層垂直方向上溫度變化範圍大致是－60～20℃，D對。第3題，我國發射的「天宮二號」空間實驗室運行軌道所在的大氣層屬於高層大氣，氣壓很低、空氣密度很小，A對；根據圖示曲線判斷，最高氣溫約為0℃，B錯；氣流以平流運動為主的是平流層，C錯；不會發生雲、雨、霧、雪等天氣現象，D錯。

氣溫垂直遞減率是指空氣溫度在垂直方向上隨高度升高而降低的數值。讀「某地春季某日氣溫垂直遞減率(°C/100米)時空變化圖」，完成4～6題。

                  氣溫垂直遞減率

4．當天該地幾乎沒有對流運動發生的時段是(　　)

A．9～17時                          

B．18時～次日7時

C．17時～次日9時                   

D．19時～次日6時

5．發生大氣逆溫現象的最大高度約為(　　)

A．100米 B．200米 C．400米 D．500米

6．如果該地位於華北地區，這天(　　)

A．大氣環境質量好                   

B．不容易有沙塵暴形成

C．較有可能陰雨天氣                 

D．能見度高，行車方便

答案4.B 5.C 6.B

解析：第4題由圖可知，在18時到次日7時之間，近地面大氣隨海拔升高，氣溫升高，空氣下冷上熱，不利於空氣對流，即發生逆溫現象。第5題由縱坐標可知，逆溫層最大高度約為400米。第6題逆溫現象抑制了空氣對流，近地面汙染物聚集，大氣能見度差，汙染嚴重；空氣對流弱，不易形成雲雨；近地面沙塵不易被上升氣流帶起，沙塵暴不易發生。

讀圖，回答7～8題。

7．探空氣球記錄的隨高度增加氣溫變化的規律可能是(　　)

A．一直遞減

B．一直遞增

C．遞增→遞減→遞增→遞減

D．遞減→遞增→遞減→遞增

8．探空氣球探測到水汽集中的層次是(　　)

A．對流層     B．平流層

C．高層大氣   D．電離層

答案：7.D　8.A　

解析：第7題，從圖中看到該氣球所在高度100千米，位於高層大氣中，所以該探究氣球飛越了對流層、平流層、高層大氣，氣溫變化符合D項。第8題，大氣總質量的四分之三集中在對流層，對流層以上雲雨絕跡，故幾乎所有的水汽和固體雜質集中在對流層。

9、讀圖，完成下列問題。

(1)該圖反映的是________緯度大氣的垂直分層，理由是______________________________________________________。

(2)A層大氣熱量主要直接來自________，該層大氣天氣現象複雜多變的原因是①______________________________________；

②__________________________________________________。

(3)補繪B層氣溫變化曲線，該層22～27千米高度處________含量達到最大值，成為人類生存環境的天然屏障。

(4)圖中C層下部氣溫隨高度變化的特點是________，推測氣流運動狀況是___________________________________________________________________。

(5)C層中有若干________層，________強烈時，________信號會受影響。

(6)A→B→C大氣密度變化趨勢是________。

[解析]　第(1)題，對流層的厚度因緯度而異。低緯度為17～18千米，中緯度為10～12千米，高緯度為8～9千米。根據圖示可判定該圖反映的是中緯度大氣的垂直分層。第(2)題，對流層大氣的熱量主要直接來自地面。其天氣複雜多變的原因有兩點：一是該層集中了大氣中幾乎全部的水汽和固體雜質；二是空氣的對流運動顯著，氣流上升時，氣溫下降，水汽易凝結，容易成雲致雨。第(3)題，B層為平流層，因臭氧的存在，該層大量吸收紫外線，一方面使氣溫隨高度的增加而升高；另一方面使射向地面的紫外線大大減少，成為人類生存環境的天然屏障。第(4)題，在50～85千米高度的範圍內，氣溫的變化跟對流層的氣溫變化相似，都是隨高度的上升而下降。據此可以推測該層的空氣運動以對流運動為主。第(5)題，C層為高層大氣，該層有電離層，電離層能反射無線電波，太陽活動能對電離層產生擾動，導致無線電短波部分或全部被吸收。第(6)題，由於大氣層越高，距地心越遠，受地球的吸引力越小，故大氣密度越來越小。

[答案](1)中　該地對流層高度為12千米，而對流層的高度在低緯為17～18千米，在高緯為8～9千米

(2)地面　該層集中了大氣中幾乎全部的水汽和固體雜質　該層上部冷下部熱，空氣對流運動顯著

(3)

臭氧

(4)隨海拔高度的升高，氣溫逐漸降低　以對流運動為主

(5)電離　太陽活動　無線電短波　(6)逐漸減小

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