1、2.3 2.3 大气环境大气环境湖南邵东一中地理组湖南邵东一中地理组 宁树珍宁树珍(第第2课时课时) 对流层大气的受热过程对流层大气的受热过程（一）大气对太阳辐射的削弱作用（一）大气对太阳辐射的削弱作用（二）地面辐射和大气辐射（二）地面辐射和大气辐射（三）影响地面辐射的主要因素（三）影响地面辐射的主要因素（一）大气对太阳辐射的削弱作用（一）大气对太阳辐射的削弱作用思考：1.1.太阳辐射根据波长共分为哪几个波段？太阳辐射根据波长共分为哪几个波段？ 2.2.太阳辐射最强部分的波长集中在哪个光区？太阳辐射最强部分的波长集中在哪个光区？太阳辐射波长范围（一）大气对太阳辐射的削弱作用太阳辐射太阳辐射总体
2、波长范围：总体波长范围：0.150.154 4微米微米紫外光紫外光可见光可见光红外光红外光占太阳辐占太阳辐射能比例射能比例75043波长波长（微米）（微米）小于小于0.1750.1750.400.400.76大于大于0.76经过大气层经过大气层时发生的情时发生的情况况几乎完全几乎完全被上层大被上层大气吸收气吸收绝大部分绝大部分被臭氧层被臭氧层吸收吸收波长较短的蓝色光等为波长较短的蓝色光等为大气分子所散射，水汽、大气分子所散射，水汽、云和浮尘等可阻挡、反云和浮尘等可阻挡、反射和吸收一部分可见光，射和吸收一部分可见光，绝大部分可见光能够直绝大部分可见光能够直接到达地面接到达地面对流层大气中的对流层
3、大气中的二氧化碳、水汽、二氧化碳、水汽、云和浮尘，可直云和浮尘，可直接吸收相当数量接吸收相当数量的红外光的红外光1.1. 大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？大气对太阳辐射的削弱作用，主要有哪几种形式？ 各有什么特点？各有什么特点？2. 2. 为什么晴朗的天空多呈现蔚蓝色？为什么晴朗的天空多呈现蔚蓝色？思考：思考：（一）大气对太阳辐射的削弱作用（一）大气对太阳辐射的削弱作用1、吸收作用、吸收作用O3吸收紫外线吸收紫外线CO2、水汽吸收红外线、水汽吸收红外线特点：具有选择性特点：具有选择性2、反射作用、反射作用云层、尘埃云层、尘埃特点：无选择性特点：无选择性3、散射作用、散射作用空气分子
4、和微小尘埃空气分子和微小尘埃特点：具有选择性特点：具有选择性（二）地面辐射和大气辐射太阳辐射太阳辐射100%大气上界大气上界太阳常数太阳常数8.24J8.24Jcmcm2 2minmin大气和地面的大气和地面的反射散射反射散射34%大气吸收大气吸收19%大大 气气地面吸收地面吸收47%到到达达地地面面的的太太阳阳辐辐射射为什么我们说太阳辐射是短波辐射，而地面辐射和为什么我们说太阳辐射是短波辐射，而地面辐射和大气辐射都是长波辐射？大气辐射都是长波辐射？ 因为物体的温度愈高，其最强辐射的波长愈短，因为物体的温度愈高，其最强辐射的波长愈短，温度愈低其最强辐射的波长愈长。温度愈低其最强辐射的波长愈长。
5、 (m) T=b 思考：思考：大气上界大气上界大气大气（二）地面辐射和大气辐射太阳太阳辐射辐射100大气和地面的大气和地面的反射反射34大气吸收大气吸收19地面吸收地面吸收47地面地面辐射辐射12023潜潜热热输输送送10湍湍流流输输送送114大气吸收大气吸收射向宇宙空间射向宇宙空间6射向宇宙空间射向宇宙空间60射向地面射向地面106太阳辐射、地面辐射、太阳辐射、地面辐射、大大 气辐射之间的关系气辐射之间的关系思考： 计算出大气中热量收入和支出各是多少。计算出大气中热量收入和支出各是多少。 收入收入19+23+10+114=166支出支出106+60=166地面与大气间的地面与大气间的潜热输送
6、潜热输送和和湍流输送湍流输送对低层大气而言，对低层大气而言，太阳辐射太阳辐射几乎不能被它吸收，它的主要直接几乎不能被它吸收，它的主要直接热源是热源是地面辐射地面辐射。此外，地面热量输送到大气层中的方式还有两种：。此外，地面热量输送到大气层中的方式还有两种：潜热输送潜热输送和和湍流输送湍流输送。地球表面的水分在蒸发（升华）时，要吸收下垫面的热量，并地球表面的水分在蒸发（升华）时，要吸收下垫面的热量，并把这部分热量潜藏在蒸发（升华）出的水汽中，称为把这部分热量潜藏在蒸发（升华）出的水汽中，称为潜热潜热。当水汽。当水汽在空气中受冷而凝结（凝华）时，又会把这部分潜热释放出来，从在空气中受冷而凝结（凝华
7、）时，又会把这部分潜热释放出来，从而提高空气的温度。相反，空气中的水汽如果在下垫面上发生凝结而提高空气的温度。相反，空气中的水汽如果在下垫面上发生凝结（凝华）时，会把潜热释放出来，提高下垫面的温度。这种地表面（凝华）时，会把潜热释放出来，提高下垫面的温度。这种地表面和大气层之间以潜热形式进行热量交换的方式称为和大气层之间以潜热形式进行热量交换的方式称为潜热输送潜热输送。 当地球表面在小范围内轻微受热不均或空气流经粗糙的下垫面当地球表面在小范围内轻微受热不均或空气流经粗糙的下垫面时，常常造成小规模的、不太强的、无规则的空气运动，称为时，常常造成小规模的、不太强的、无规则的空气运动，称为乱流乱流，
8、也叫也叫湍流湍流。湍流能使空气在各个方向上得到充分混合，也使热量得。湍流能使空气在各个方向上得到充分混合，也使热量得到交换。这种热量交换方式称为到交换。这种热量交换方式称为湍流输送湍流输送。湍流的规模虽然较小，。湍流的规模虽然较小，也不旺盛，而且一般只发生在离地约一公里以下的气层内，但是，也不旺盛，而且一般只发生在离地约一公里以下的气层内，但是，它出现得经常而又普遍，因此是地面与空气及低层大气之间热量交它出现得经常而又普遍，因此是地面与空气及低层大气之间热量交换的重要方式。换的重要方式。 大气对地面的保温作用大气对地面的保温作用1、地面辐射、地面辐射地面辐射是大气的直接热源地面辐射是大气的直接
9、热源长波辐射长波辐射2 2、大气辐射、大气辐射长波辐射长波辐射3、大气对地面的保温作用、大气对地面的保温作用地地面面辐辐射射大气大气吸收吸收大气逆辐射大气逆辐射大气强烈吸收地面辐射，将能量贮存于大气中，大气强烈吸收地面辐射，将能量贮存于大气中， 不致使地面辐射的能量散失不致使地面辐射的能量散失大气辐射的大部分能量又射向地面，在一定程大气辐射的大部分能量又射向地面，在一定程 度上补偿了地面辐射的部分损失度上补偿了地面辐射的部分损失通过本节课，你学到了什么？通过本节课，你学到了什么？太阳辐射太阳辐射大气大气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地面辐射地面辐射大气
10、逆辐射大气逆辐射保温作用保温作用直接直接热源热源直接直接热源热源通过计算，如果没有大气，地表的平均温度为通过计算，如果没有大气，地表的平均温度为-230C，实际为实际为150C，也就是说，由于大气的保温作用，使，也就是说，由于大气的保温作用，使地表温度升高了地表温度升高了380C。绘图练习绘图练习（自选其一，可加文字说明）（自选其一，可加文字说明）1、太阳辐射、地面辐射、大气辐射、太阳辐射、地面辐射、大气辐射 之间的关系之间的关系2、图示大气对太阳辐射的削弱作用、图示大气对太阳辐射的削弱作用3、图示大气对地面的保温作用、图示大气对地面的保温作用4、图示地面昼夜温差较月面小的原因、图示地面昼夜温
11、差较月面小的原因ABCDEGHF太阳辐射、地面辐射、大气辐射太阳辐射、地面辐射、大气辐射之间的关系之间的关系短波辐射短波辐射长波辐射长波辐射太阳辐射太阳辐射到到达达地地面面太太阳阳辐辐射射大气吸收太阳辐射大气吸收太阳辐射地面辐射地面辐射大大气气吸吸收收地地面面辐辐射射射向宇宙地面辐射射向宇宙地面辐射射向宇宙大气辐射射向宇宙大气辐射大气逆辐射大气逆辐射大气吸收大气吸收19%大气和地面反大气和地面反射、散射射、散射34%太阳太阳大气上界大气上界到达地面的太阳辐射到达地面的太阳辐射地面吸收地面吸收47%太阳辐射太阳辐射100%大气上界大气上界地地 面面太太阳阳辐辐射射地地面面吸吸收收大气吸收大气吸收
12、地面增温地面增温地地面面辐辐射射大气大气吸收吸收射向宇宙空间射向宇宙空间射向宇宙空间射向宇宙空间大大气气辐辐射射射向地面射向地面大气对地面的保温作用大气对地面的保温作用“太阳暖大地太阳暖大地”“大地暖大气大地暖大气”“大气还大地大气还大地”大大气气增增温温没有没有大气的大气的月球的月球的情况情况有大气的地球的情况有大气的地球的情况大气大气上界上界 资料资料：月球表面，白天在太阳直射的地方，温度可：月球表面，白天在太阳直射的地方，温度可达达1270C，夜晚则降到，夜晚则降到-1830C，这是生活在地球上的人，这是生活在地球上的人类无法想象的。而地球的昼夜温差要小得多。类无法想象的。而地球的昼夜温
13、差要小得多。试用大气的作用加以解释：试用大气的作用加以解释：影响地面辐射大小（获得太阳辐射多少）影响地面辐射大小（获得太阳辐射多少）的主要因素：的主要因素：纬度因素纬度因素，太阳高度角的大，太阳高度角的大小不同，导致地面受热面积和太阳辐射经小不同，导致地面受热面积和太阳辐射经过大气层的路程长短，是影响的主要因素，过大气层的路程长短，是影响的主要因素，同时，它的大小受同时，它的大小受下垫面因素（反射率）下垫面因素（反射率）和和气象因素气象因素等的影响。等的影响。 纬度不同的地区，年平均正午太阳高度不同，太阳辐射经过大纬度不同的地区，年平均正午太阳高度不同，太阳辐射经过大气的路程长短各异，这就使太
14、阳辐射强度由低纬向高纬递减。同气的路程长短各异，这就使太阳辐射强度由低纬向高纬递减。同样性质的地表，受到太阳辐射的强度越大，所产生的地面辐射也样性质的地表，受到太阳辐射的强度越大，所产生的地面辐射也就越强。就越强。如右图，如右图，A、B表示等量的太阳表示等量的太阳辐射，辐射，A的入射角大于的入射角大于B，导致：，导致：A束光线分布的面积束光线分布的面积a小于小于B束束光线分布的面积光线分布的面积b，光热集中，光热集中，地表单位面积上所获得的太阳辐地表单位面积上所获得的太阳辐射就多，太阳辐射强度就大；射就多，太阳辐射强度就大；A束光线穿过大气的路径短于束光线穿过大气的路径短于B束光线，太阳辐射被
15、大气的反束光线，太阳辐射被大气的反射、散射和吸收作用削弱的程度射、散射和吸收作用削弱的程度差，太阳辐射强度大。总之，差，太阳辐射强度大。总之，太太阳高度与太阳辐射面积呈反比阳高度与太阳辐射面积呈反比，与太阳辐射经过的大气路径呈反与太阳辐射经过的大气路径呈反比比，与到达地面的太阳辐射呈正与到达地面的太阳辐射呈正比。比。 ABab影响影响太阳太阳辐射辐射强度强度因素因素太太 阳阳高度角高度角高度高度角大角大强强度度大大大气大气状况状况云量少云量少厚度小厚度小随纬度变化随纬度变化随季节变化随季节变化低纬低纬夏季夏季削弱少削弱少玻璃温室效应思考： 为什么玻璃温室会有保温效应？ （三）影响地面辐射的主要
16、因素知识拓展知识拓展 温室效应和保温作用：温室效应和保温作用： 保温作用保温作用主要包括大气截留地面长波辐射，主要包括大气截留地面长波辐射，再以大气逆辐射的形式把热量还给地面，以再以大气逆辐射的形式把热量还给地面，以补偿地面辐射损失的热量。补偿地面辐射损失的热量。（3） 对地面直接起保温作用的是大气逆辐射。对地面直接起保温作用的是大气逆辐射。理解大气保温效应的三个物理过程：理解大气保温效应的三个物理过程：（1） 地面辐射是近地面大气即对流层的主要的直接的地面辐射是近地面大气即对流层的主要的直接的热量来源，而地面辐射的主要能量来源是太阳辐射。热量来源，而地面辐射的主要能量来源是太阳辐射。（2）
17、太阳辐射是地球上地面和大气的根本能量源泉。太阳辐射是地球上地面和大气的根本能量源泉。 温室效应温室效应包括太阳短波辐射穿过大气加热地包括太阳短波辐射穿过大气加热地面，地面辐射加热大气，大气产生的逆辐射把面，地面辐射加热大气，大气产生的逆辐射把热再还给地面等环节。热再还给地面等环节。白天，踩在沙滩上有点烫，踩在白天，踩在沙滩上有点烫，踩在海水中有点凉；海水中有点凉；晚上，踩在沙滩上有点凉，踩在晚上，踩在沙滩上有点凉，踩在海水中却有点热。海水中却有点热。下垫面因素下垫面因素（1）下垫面状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例不同，导致）下垫面状况不同，吸收和反射的太阳辐射比例不同，导致地面温度不同，使世
18、界各地地面辐射的变化并不完全与纬度变地面温度不同，使世界各地地面辐射的变化并不完全与纬度变化一致。化一致。地面的反射率与地面辐射呈负相关关系。反射率越大，地面的反射率与地面辐射呈负相关关系。反射率越大，地面吸收的太阳辐射越少，地面温度越低，地面辐射越弱；反地面吸收的太阳辐射越少，地面温度越低，地面辐射越弱；反之越强。颜色越浅反射率愈大，吸收太阳辐射的能力越弱。这之越强。颜色越浅反射率愈大，吸收太阳辐射的能力越弱。这就是为什么我们夏天喜欢穿浅颜色的衣服，冬天喜欢穿深颜色就是为什么我们夏天喜欢穿浅颜色的衣服，冬天喜欢穿深颜色的衣服；的衣服；“南极大陆被冰雪覆盖，对太阳辐射反射强。南极大陆被冰雪覆盖
19、，对太阳辐射反射强。”是南是南极洲成为全球寒冷中心的重要原因。极洲成为全球寒冷中心的重要原因。（2）下垫面状况不同，热容量不同。）下垫面状况不同，热容量不同。白天，热容量越大，增温白天，热容量越大，增温越慢，地面辐射越弱；反之越强。夜晚，热容量越大，降温越越慢，地面辐射越弱；反之越强。夜晚，热容量越大，降温越慢，地面辐射越强；反之越弱。所以，白天踩在沙滩上有点烫，慢，地面辐射越强；反之越弱。所以，白天踩在沙滩上有点烫，踩在海水中有点凉；晚上，踩在沙滩上有点凉，踩在海水中却踩在海水中有点凉；晚上，踩在沙滩上有点凉，踩在海水中却有点热。有点热。 另外，太阳辐射要穿过厚厚的大气层到达地面，因此另外，
20、太阳辐射要穿过厚厚的大气层到达地面，因此气象气象因素因素也是影响地面辐射的重要因素。气象因素主要包括年平均也是影响地面辐射的重要因素。气象因素主要包括年平均日照时数、空气密度的大小、空气的洁净程度几个方面。年平日照时数、空气密度的大小、空气的洁净程度几个方面。年平均日照时数多、空气稀薄、洁净、云雾量少的地区，到达地面均日照时数多、空气稀薄、洁净、云雾量少的地区，到达地面的太阳辐射多，地面辐射就强。的太阳辐射多，地面辐射就强。“南极大陆被冰雪覆盖，对太阳辐射反射强。南极大陆被冰雪覆盖，对太阳辐射反射强。”是南极洲成为全球是南极洲成为全球寒冷寒冷中心的重要原因。中心的重要原因。 大气热力作用原理应
21、用大气热力作用原理应用，运用大气热力作用原理，可以分析解决许多实际问题：【拓展延伸】(1)阴天时白天气温比较低的原因？阴天时白天气温比较低的原因？(2)晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？晴朗的天空为什么是蔚蓝色的？(3)日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？日出前的黎明和日落后的黄昏天空为什么是明亮的？(4)霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？霜冻为什么出现在晴朗的早晨（晴朗的夜晚气温低）？(5)沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？沙漠地区（晴天）为什么气温日较差大？(6)青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区？青藏高原为什么是我国太阳辐射最强的地区？这主要是由于大气对太阳辐射的
22、削弱作用引起的，厚厚的云层阻挡了到达地面的太阳辐射，所以气温低。这是由于大气的散射作用引起的，蓝色光最容易被小的空气分子所散射。这是由于散射作用造成的，散射作用将太阳辐射的一部分能量射向四面八方，所以在黎明和黄昏虽然看不见太阳，但天空仍很明亮。这是由于晴朗的夜晚大气的保温作弱，地面热量迅速散失，气温随之降低。沙漠地区晴天多，白天大气对太阳辐射的削弱作用小，气温高；夜晚大气对地面的保温作用弱，气温低。青藏高原的海拔高，空气稀薄，大气对太阳辐射的削弱作用弱，所以太阳辐射强。经典例题经典例题1 天气晴朗且大气污染较轻时天气晴朗且大气污染较轻时（ ） A气温日变化幅度较大气温日变化幅度较大 B夜晚气温
23、较阴天稍高夜晚气温较阴天稍高 C白天大气反射作用加强白天大气反射作用加强 D白天天空呈现蔚蓝色白天天空呈现蔚蓝色【解析【解析】本题可用因果推理的方法加以解答，本题可用因果推理的方法加以解答，由于天气晴朗且大气污染较轻，因此白天大由于天气晴朗且大气污染较轻，因此白天大气的反射作用减弱，白天气温较高；晚上由气的反射作用减弱，白天气温较高；晚上由于空中云量较少，大气逆辐射减弱，保温作于空中云量较少，大气逆辐射减弱，保温作用弱，气温较低，因此气温的日变化较大。用弱，气温较低，因此气温的日变化较大。由于白天天气晴朗，蓝紫色光容易被散射，由于白天天气晴朗，蓝紫色光容易被散射，从而呈现蔚蓝色。从而呈现蔚蓝色
24、。【答案【答案】ADAD经典例题经典例题2 下面是大气对地面的保温作用示意图，据此回答：下面是大气对地面的保温作用示意图，据此回答：(1)图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数码代号图中太阳辐射、地面辐射、大气辐射、大气逆辐射的数码代号按顺序依次是按顺序依次是( )A B C D(2)青藏高原比长江中下游平原气温日较差较大的原因是青藏高原比长江中下游平原气温日较差较大的原因是( )离太阳近离太阳近青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小青藏高原比长江中下游平原太阳高度角小云层厚且夜晚长云层厚且夜晚长地势高、空气稀薄地势高、空气稀薄白天太阳辐射强白天太阳辐射强夜晚大气逆辐射弱夜晚大气逆辐射
25、弱CC太太阳阳辐辐射射地地面面辐辐射射大大气气辐辐射射大大气气逆逆辐辐射射【解析【解析】本题第（本题第（1）题关键抓住热力作用的发生）题关键抓住热力作用的发生顺序应为顺序应为太阳辐射太阳辐射 地面吸收地面吸收 地面辐射地面辐射 大气吸收大气吸收 大气辐射大气辐射 大气逆辐射大气逆辐射。第（。第（2）题青藏高原与长）题青藏高原与长江中下游平原纬度大体相同，但地势不同，青藏江中下游平原纬度大体相同，但地势不同，青藏高原海拔高，空气稀薄，大气层上，水汽、杂质高原海拔高，空气稀薄，大气层上，水汽、杂质较少，白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，夜晚较少，白天大气对太阳辐射的削弱作用弱，夜晚大气对地面的保温作
26、用弱，故日较差大；而长江大气对地面的保温作用弱，故日较差大；而长江中下游平原：地势低平，水域面积大，大气层上，中下游平原：地势低平，水域面积大，大气层上，水汽、杂质集中在对流层底部，白天大气对太阳水汽、杂质集中在对流层底部，白天大气对太阳辐射的削弱作用强，夜晚大气对地面的保温作用辐射的削弱作用强，夜晚大气对地面的保温作用强，故日较差较小，通过审题应该是青藏高原具强，故日较差较小，通过审题应该是青藏高原具有的只有有的只有符合，故选符合，故选C 。【答案【答案】（1）C （2） CDA利用温室效应原理，采取温室育秧或利用温室效应原理，采取温室育秧或覆膜育秧。在地热较丰富的地区，也覆膜育秧。在地热较丰富的地区，也可利用地下热水育秧。农民在冬季采可利用地下热水育秧。农民在冬季采用塑料大棚发展农业，是对气候条件用塑料大棚发展农业，是对气候条件的改造。在大棚内，可提高温度和湿的改造。在大棚内，可提高温度和湿度，并进行人工通风。度，并进行人工通风。
