2020届一轮复习湘教版：必修Ⅰ第三章自然环境中的物质运动和能量交换第7讲学案Word版含答案
第7讲 对流层大气的受热过程和热力环流
[考纲呈现]
大气受热过程。
[考纲解读]
1.理解大气的受热过程，大气的削弱作用和保温作用。
2.理解热力环流的形成原理并学会解释相关地理现象。(重点)
3.掌握大气的水平运动——风的影响因素，并能够在等压线图上判断风向和风力大小。(重点)
[思维导图]
考点一 对流层大气的受热过程
1.大气的垂直分层
垂直分层
气温变化
与人类关系
对流层
随高度升高而降低
大气下热上冷，空气上升，对流现象显著，与人类最密切
平流层
随高度升高而上升
大气平稳，天气晴朗适合飞机飞行
高层大气
随高度增加先降低后升高
存在若干电离层，对无线电通信有重要作用
拓展延伸 逆温的形成及影响
(1)一般情况下，对流层气温随高度增加而降低，每升高100米，气温降低约0.6℃。
(2)特殊情况下，对流层气温随高度增加而上升的现象，称为逆温。
(3)逆温现象的形成及消失过程，如下图所示。
(4)逆温对地理环境的影响
逆温现象使空气对流减弱，导致大雾不易扩散，大气能见度降低，给人们的出行带来不便，甚至出现交通事故，还会造成地面污染物不易扩散，从而危害人体健康。
2.对流层大气的受热过程
读“大气受热过程示意图”，回答下列问题。
(1)写出图中字母代表的含义：
a.太阳辐射；b.地面辐射；c.大气吸收；d.大气逆辐射。
(2)描述大气的受热过程：
①大部分太阳辐射透过大气射到地面，使地面增温，即图中的a。
②地面以长波辐射的方式向大气传递热量，使大气增温，即图中的b－c。
③大气以大气逆辐射的形式将热量返还给大地，从而起到保温作用，即图中的d。
补充点拨 大气的受热过程和保温作用可形象地概括为“太阳暖大地”“大地暖大气” “大气还大地”。
3.大气受热过程原理的应用
(1)解释温室气体大量排放对全球变暖的影响
→→→
(2)分析农业实践中的一些现象
①我国北方地区利用温室大棚生产反季节蔬菜——原理：温室阻挡部分地面辐射逸出，将热量保留在温室内。
②深秋利用烟雾防霜冻——原理：烟雾增强了大气逆辐射，对地面具有保温作用。
③干旱半干旱地区果园中铺沙或鹅卵石——原理：减少土壤水分蒸发，增加昼夜温差，有利于水果糖分的积累等。
(3)利用大气的削弱作用原理分析某一地区太阳能的多寡
①高海拔地区：→→→
②内陆地区：→→→
③四川盆地：
→→→
(4)昼夜温差大小的分析
分析昼夜温差的大小要结合大气受热过程原理，主要从地势高低、天气状况、下垫面性质几方面分析。
①地势高低：地势高→大气稀薄→白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
②天气状况：晴朗的天气条件下，白天大气的削弱作用和夜晚大气的保温作用都弱→昼夜温差大。
③下垫面性质：下垫面的比热容大→增温和降温速度都慢→昼夜温差小，如海洋的昼夜温差一般小于陆地。
考向一 结合过程性数据或结果性数据考查大气热力原理
(2017·全国文综Ⅰ)我国某地为保证葡萄植株安全越冬，采用双层覆膜技术(两层覆膜间留有一定空间)，效果显著。下图中的曲线示意当地寒冷期(12月至次年2月)丰、枯雪年的平均气温日变化和丰、枯雪年的膜内平均温度日变化。据此完成1～2题。
1.图中表示枯雪年膜内平均温度日变化的曲线是( )
A.① B.② C.③ D.④
2.该地寒冷期( )
A.最低气温高于－16 ℃
B.气温日变化因积雪状况差异较大
C.膜内温度日变化因积雪状况差异较大
D.膜内温度日变化与气温日变化一致
答案 1.B 2.C
解析 第1题，材料中提到我国某地为保证葡萄植株安全越冬，采用双层覆膜技术效果显著，说明①②为覆盖地膜的膜内平均温度日变化曲线，排除③④。又根据枯雪年降水少，昼夜温差较大，丰雪年降水多，昼夜温差小，可进一步判断：①为丰雪年覆盖地膜的膜内平均温度日变化曲线，②为枯雪年覆盖地膜的膜内平均温度日变化曲线，因此答案选B。第2题，由图可知，图中的曲线示意当地寒冷期(12月至次年2月)的平均气温日变化，不能确定当地最低气温，因此A错；丰、枯雪年的平均气温日变化(即平均气温变化状况和昼夜温差)大致相同，因此B错；膜内温度日变化丰雪年小于枯雪年，主要是由于丰、枯雪年积雪厚度存在较大差异，因此C正确，D错误。
(2015·四川文综)雾是悬浮在近地面空气中的大量微小水滴或冰晶。下图为“中国年平均雾日空间分布图”。据材料回答3～4题。
3.下列地区中，年平均雾日最少的是( )
A.福建沿海 B.黄海沿岸
C.准噶尔盆地 D.柴达木盆地
4.与四川盆地内秋、冬季节多雾直接相关的是( )
A.秦岭阻挡冷空气南下
B.气流受地形阻挡抬升
C.受暖湿的东南季风影响显著
D.晴朗的夜间地面辐射冷却强
答案 3.D 4.D
解析 第3题，根据图例和中国区域地理的相关知识，可以看出年平均雾日最少的是柴达木盆地，D项正确。第4
题，雾多出现在晴朗、微风、近地面水汽比较充沛或有逆温存在的夜间或清晨。四川盆地内地形闭塞，水汽不易扩散，河流水系发达，近地面空气中水汽充沛，由于秋、冬季节冷空气进入后，难以扩散，特别是晴朗的夜间地面辐射冷却快，使近地面大气降温快，水汽易冷却凝结形成雾。
考向二 逆温的产生及其影响
逆温是在一定条件下出现的气温随高度上升而升高的现象。某校气象兴趣小组在十月下旬晴朗的夜晚对我国南方山区谷地进行逆温测定。下图为该小组多次观测所得的逆温时空变化平均结果。完成5～6题。
5.下列关于该地逆温特征的描述，正确的是( )
A.逆温强度近地面较大，向上减小
B.逆温强度午夜达到最大，后减弱
C.逆温现象日落前出现，日出前消失
D.强逆温前半夜增速慢，后半夜降速快
6.造成逆温层上界峰值在时间上滞后于强逆温层上界峰值的主要原因是( )
A.大气吸收地面辐射存在昼夜差异
B.大气散射反射在高度上存在差异
C.空气上下热量传递存在时间差异
D.下垫面反射率在时间上存在差异
答案 5.A 6.C
解析 第5题，根据逆温上界和强逆温上界的高度的不同可以看出，逆温强度近地面较大，向上减小，A项正确。一天中气温最低时在日出前，所以日出前逆温强度达到最大，后减弱，B项错。图中逆温现象日落前出现，日出后消失，C项错。读图可知，强逆温前半夜增速快，后半夜降速慢，D项排除。第6题，地面辐射是大气主要的直接热源，空气上下热量传递存在时间差，造成逆温层上界峰值滞后于强逆温层上界峰值，C项正确。大气吸收地面辐射存在昼夜差异，大气散射、反射在高度上存在差异，下垫面反射率在时间上存在差异，这些与逆温层上界峰值滞后于强逆温层上界峰值无关，A、B、D项错。
考点二 热力环流与等压面
1.读“热力环流示意图”，回忆下列知识。
(1)在图中四条“＝”上画上箭头，完成热力环流。
答案 画图略。(箭头呈顺时针方向)
(2)甲、乙、丙、丁四地的气压高低状况是甲＞乙＞丙＞丁。
(3)在垂直方向上，随海拔升高，气压降低，气温降低。
(4)在同一高度上，高气压处等压面向高空凸出，低气压处等压面向近地面凸出。
(5)热力环流形成的根本原因是地面冷热不均。
补充点拨 热力环流中的“两运动两差异”
(1)垂直运动：热上升、冷下沉——近地面热，空气上升，近地面冷，空气下沉。
(2)水平运动：由高压向低压。
(3)近地面气压差异：热低压、冷高压——近地面冷的地方形成高压，近地面热的地方形成低压。
(4)垂直方向气压差异：垂直方向上近地面与高空高低压名称相反，但高空气压低于近地面。
2.等压面的判读
(1)同一垂直方向上，等压面海拔越高，气压越低。即PM
PD、PB>PA。
(3)综上，PB>PA>PC>PD。
3.常见热力环流
(1)城市风
影响：一般将绿化带布局于气流下沉处或下沉距离以内，将卫星城或污染较重的工厂布局于气流下沉距离之外。
(2)海陆风
影响：使滨海地区气温日较差减小，降水增多。
(3)山谷风
白天山坡附近的空气(A)距地面近，吸热多，升温快，气温较高；山谷上空的空气(B)距地面远，吸热少，升温慢，气温较低。山坡处热气流上升形成谷风。
夜晚山坡附近空气(C)与山谷上空空气(D)相比，距地面近，降温快，温度低，冷气流沿山坡下沉，形成山风。
影响：山谷和盆地常因夜间的山风吹向谷底，使谷底和盆地内形成逆温层，阻碍了空气的垂直运动，易造成大气污染。
考向一 根据温度变化确定热力环流及其影响
(2015·四川文综)下图为“北半球某平原城市冬季等温线分布图”。读图回答第1题。
1.市中心与郊区的气温差异导致市中心( )
A.降水的可能性较郊区大
B.降雪的可能性较郊区大
C.大气污染物不易扩散至郊区
D.不易受郊区燃烧秸秆烟雾的影响
答案 A
解析 由于城市热岛效应使该城市中心气温比郊区的气温高，空气对流更旺盛，降水的可能性较郊区大，A项正确；城市中心在热岛效应影响下，气温较郊区高，降雪的可能性较郊区小；由于城市热力环流的存在，高空气流由市中心流向郊区，大气污染物较易扩散至郊区；近地面气流由郊区流向市中心导致城市易受郊区燃烧秸秆烟雾的影响，因此B、C、D项错误。
考向二 结合等压面特点考查热力环流原理
2.(2014·山东文综)下图为“甲地所在区域某时刻高空两个等压面P1和P2的空间分布示意图”，图中甲、乙两地经度相同。此时甲地近地面的风向为( )
A.东南风 B.西南风 C.东北风 D.西北风
答案 B
解析 由图知P2等压面出现倾斜，38°N上空为高压，37.5°N上空为低压；近地面两地气压状况与高空相反，37.5°N处为高压，38°N处形成低压，在水平气压梯度力、地转偏向力、摩擦力作用下，甲地吹西南风。
考点三 大气的水平运动与等压线
1.风的形成
受
力
分
析
水平气压梯度力
垂直于等压线，由高压指向低压；等压线越密集，水平气压梯度力越大
地转偏向力
与风向垂直，北半球向右偏，南半球向左偏；只改变风向，不改变风速
摩擦力
方向与风向相反
运
动
规
律
高空
在高空，摩擦力可以忽略不计，受水平气压梯度力和地转偏向力的影响；二力平衡时，风向稳定，最终与等压线平行
近地面
受水平气压梯度力、地转偏向力和地面摩擦力的共同作用；三力平衡时，风向稳定，最终斜穿等压线，指向低气压
图
示
2.等压线图中风向的判断方法
第一步：在等压线图中，垂直于等压线画出虚线箭头，表示水平气压梯度力的方向。
第二步：沿着水平气压梯度力方向向右(北半球)或向左(南半球)偏转30°～45°，画出实线箭头，即为经过该点的风向。如下图所示(北半球)：
方法技巧 手势法判定风向
在等压线图上判断风向时，可用“左右手法则”来判断，北半球用右手，南半球用左手。具体方法：伸出右(左)手，手心向上，让四指指向水平气压梯度力的方向，拇指指向就是气流偏转方向。高空的风向与水平气压梯度力方向垂直；近地面风向与水平气压梯度力方向成一锐角。如图(单位：hPa)：
考向一 结合等压线图判断风向
1.2009年4月14日晚，渤海沿岸发生了一次较强风暴潮。这次风暴潮是由低压系统、向岸风共同引起的，海水涌向陆地，给沿岸地区造成较大损失。读下图，据图所示气压分布状况判断，当时受风暴潮影响最严重的地区是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
答案 B
解析 图中显示，乙地位于低压的东侧，根据气流运动规律，此处吹偏东风，从海洋吹向海岸即“向岸风”。加上该地处于海湾，加剧了风暴潮的强度和危害。
考向二 结合等压线图考查风力
下图示意“我国某地区14日6时的气压形势”，L为低压。读图，完成下题。
2.与甲地相比，乙地风力( )
A.较大 B.较小 C.相等 D.无法判断
答案 A
解析 乙处等压线较密集，水平气压梯度力大，风力较大。
(2014·天津文综)读图，在图中所示的时段内，风向由东南变为东北的城市是( )
A.台北 B.上海 C.首尔 D.北京
答案 D
解析 分别画出四个城市在两幅图中的水平气压梯度力箭头，向右偏转约45°可得风向如下：台北市前后两天都大致吹东北风，上海市前后两天都大致吹东南风，首尔市前后两天都吹偏南风，北京市先吹东南风后吹东北风。
1.判读气压形势
(1)低压中心(如图1中乙处)：等压线呈闭合曲线，中心气压比四周气压低(中心为上升气流)。
(2)高压中心(如图1中甲处)：等压线呈闭合曲线，中心气压比四周气压高(中心为下沉气流)。
(3)高压脊(如图1中丙处)：高气压延伸出来的狭长区域，弯曲最大各点的连线叫脊线。
(4)低压槽(如图1中丁处)：低气压延伸出来的狭长区域，弯曲最大各点的连线叫槽线。
(5)鞍部：两个低压和两个高压交汇处，其气压值比高压中心低，比低压中心高。
2.判断风向
首先明确高低气压；其次确定气压梯度力的方向；最后根据南、北半球画出偏向风(如图2中A地吹偏南风)。
3.判断南、北半球
(1)风向在水平气压梯度力的右侧——北半球。
(2)风向在水平气压梯度力的左侧——南半球。
4.判断风力(风速)大小
(1)等压线密集——气压梯度力大——风力大(如图3中乙地)。
(2)等压线稀疏——气压梯度力小——风力小(如图3中甲地)。
5.判断季节
(1)夏季(北半球7月、南半球1月)：大陆内部一般为低压。
(2)冬季(北半球1月、南半球7月)：大陆内部一般为高压。
6.判断天气状况
(1)由高纬吹向低纬的风——寒冷干燥。
(2)由低纬吹向高纬的风——温暖湿润。
(3)低气压过境时，多阴雨天气；高气压过境时，多晴朗天气。
(4)低压中心和低压槽控制区多阴雨天气，如图1中乙处和丁处；高压中心和高压脊控制区多晴朗天气，如图1中甲处和丙处。
(2018·郑州质检)下图是“东亚局部地区某日8时海平面气压分布图”(单位：hPa)。读图回答1～2题。
1.图中①②两地气压差最可能是( )
A.12 hPa B.13 hPa C.14 hPa D.15 hPa
2.此时，台湾海峡的风向是( )
A.西北风 B.西南风 C.东北风 D.东南风
答案 1.B 2.A
解析 第1题，由图可知，图中等压距为2 hPa，①地气压应为1 010 hPa，②地气压应为1 022～1 024 hPa，两地气压差应为12～14 hPa。故B项正确。第2题，由图可知，台湾海峡西部为高压，东部为低压。水平气压梯度力由高压指向低压，受地转偏向力向右偏的影响，台湾海峡吹西北风。故A项正确。
(2019·天津和平区模拟)下图为“澳大利亚附近区域某日气压场图”。回答下题。
3.此时，图中偏西风最强劲的海域是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
答案 B
解析 注意关键词是“偏西风”“最强劲”。依据气压可判断甲、乙附近为偏西风，丙、丁附近为偏东风；乙处等压线较甲处稠密，则乙处风力较甲处强劲；故B正确。
课时作业
(2019·济南质检)下图为“大气热状况示意图”。完成第1题。
1.霜冻多出现在深秋至第二年早春晴朗的夜晚，原因是( )
A.白天①强，夜晚②弱 B.白天④强，夜晚③强
C.白天③强，夜晚②强 D.白天①弱，夜晚④弱
答案 D
解析 白天太阳辐射弱，导致地面获取的热量少；夜间大气逆辐射作用弱，保温作用差，导致地面散失热量快。从而导致近地面温度低，容易出现霜冻。
读“华北平原某小区域等压面图”，完成2～3题。
2.图中四点气压高低排序正确的是( )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、丙、甲、丁
C.乙、甲、丙、丁 D.甲、乙、丁、丙
3.关于图中四地气压变化的原因，叙述正确的是( )
A.甲受冷 B.乙受冷
C.丙受热 D.丁受热
答案 2.C 3.B
解析 第2题，在同一水平面上，等压面凸起的地方是高压；在垂直方向上，海拔越低，气压越高。第3题，近地面气压中心一般是热力性质形成的，高空气压的变化一般是动力原因形成的，因此乙地气压高是气温低造成的，甲是气温高形成的低压；丙是空气聚集形成的高压，丁是空气下沉形成的低压。
4.(2019·天津月考)下图表示四处热力环流形成示意过程，其中正确的是( )
A.① B.②
C.③ D.④
答案 B
解析 根据热力环流形成的基本原理和不同性质下垫面物理性质进行判断。
下图示意某区域某月近地面等压线，图中N地气压高于P地。读图完成5～6题。
5.N地风向为( )
A.东北风 B.东南风
C.西北风 D.西南风
6.M、N、P、Q四地中，风力最强的是( )
A.M地 B.N地
C.P地 D.Q地
答案 5.A 6.D
解析 第5题，由题意可知，P地气压低于N地，则N地的气压梯度力垂直于N处的等压线，由北指向南；根据纬度确定该地位于北半球，在地转偏向力的影响下，风向右偏，因而N地风向为东北风。第6题，四地中，Q地等压线最密集，水平气压梯度力最大，风力最强。
(2018·河北衡水中学期中)读“大气受热过程图”，回答第7题。
7.图中( )
A.晴朗天气，a大部分为大气吸收
B.湖泊湿地，b能和缓地加热大气
C.CO2增多，c补偿地面失热较少
D.冰雪地面，a→b的转化率增加
答案 B
解析 晴朗天气大部分可见光可直接到达地面，被地面吸收，故A错误。湖泊湿地，空气中水汽含量高，升温速度慢，因此大气被和缓加热，故B正确。CO2增多，大气吸收地面辐射增多，大气逆辐射增强，补偿地面失热较多，故C错误。冰雪地面对太阳辐射的反射作用强，吸收的太阳辐射少，a到b的转化率变小，故D错误。
(2018·山东枣庄月考)我国南方某地新建一小型水库，某日两时刻(3时和15时)测得水库及其东西两侧气温分布如下图所示。据此回答8～9题。
8.关于水库及其周围地区气温的描述，正确的是( )
A.水库中心区的气温日变化最大
B.水库中心区的气温日变化最小
C.一天中水库中心区的气温始终高于东西两侧地区的气温
D.一天中水库中心区的气温始终低于东西两侧地区的气温
9.由于水库与周围地区存在着气温差异，导致水库与周围地区之间形成了热力环流。关于该热力环流的描述，正确的是( )
A.热力环流的方向不变
B.水库中心区始终存在上升气流
C.白天风由水库吹向四周
D.晚上风由水库吹向四周
答案 8.B 9.C
解析 第8题，根据图中气温曲线可知，水库中心一天中最低气温高于东西两侧，最高气温低于东西两侧，故水库中心的气温日较差小，B项正确。第9题，一天中水库与周围地区的温度差异发生变化，热力环流的方向也要发生变化。白天库区气温比周围地区低，气压高，风由库区吹向四周；晚上库区气温比周围高，气压低，风由四周吹向库区，C项正确。
(2018·四川遂宁三诊)山体效应是指由隆起山体造成的垂直带界限，如林线(山地森林分布的最高界线)、雪线等要素在山系中央比外围地区分布要高的现象。这是由于山体中央太阳辐射被吸收并转换成长波热能，其温度(T1)远高于山体外相同的海拔自由大气的温度(T2)。研究表明，形成山体效应的主要原因是山体基面高度和降水。另外，山体越大，和周围环境差异越大；山体效应在山体内部比边缘地区明显。结合下图，回答10～11题。
10.下列山地中，山体效应最显著的是( )
A.泰山 B.华山 C.阴山 D.横断山
11.山体效应的形成不是因为( )
A.地形闭塞，同外界的热交换少
B.大气的保温作用较强
C.晴天多，光照强
D.基面高，大气易被加热
答案 10.D 11.B
解析 第10题，由材料分析可知，由“山体效应”可知，山体内部温度高于山体外部。“山体效应”的主要原因是山体基面高度、降水和山体的大小。泰山位于我国山东省，华山位于我国陕西省，阴山位于我国的内蒙古自治区，三个山脉的山体较小，而且降水较少，因此“山体效应”并不显著，横断山脉位于我国的西南地区，呈南北走向，山体高大，而且来自印度洋的湿润气流可以进入山谷，降水较多，因此，该山脉的“山体效应”最为显著，故答案选D。第11题，由材料分析可知，山体内部的气温高于山体外部的气温，主要是由于山体内外热交换少，A正确；由材料分析可知，山体温度较高是由于山体对太阳辐射的吸收转换成长波热能，并非大气的保温作用，B错误；晴天多，光照强，山体才容易吸收更多的太阳辐射，C正确；山体基面高，空气稀薄，大气易被加热，D正确。故答案选B。
(2018·青岛模拟)夏季绿洲、湖泊的最高气温比其毗邻的沙漠、戈壁低30℃左右，水分的蒸发量要少一半，几乎和沿海湿润地区差不多。其原因是沙漠、戈壁和绿洲、湖泊对于太阳辐射的反射率不同，在白昼阳光辐射下，沙漠、戈壁干燥地面强烈增温，通过大气的平流作用，暖空气被带到绿洲、湖泊上空，形成一个上热下冷的逆温层，上下层空气间的热交换难以进行，下层冷空气团得以保持稳定，因而形成一个湿润、凉爽的小气候。这种现象就称之为“冷岛效应”。据此完成12～13题。
12.“冷岛效应”产生的根本原因是( )
A.不同纬度的光照差异
B.不同下垫面的热量差异
C.不同高度的气压差异
D.不同海陆位置的水分差异
13.“冷岛效应”产生时，与绿洲、湖泊上空气温变化规律相符的是( )
答案 12.B 13.C
解析 第12题，气温是热量的体现，绿洲、湖泊气温低于周边沙漠、戈壁，说明绿洲、湖泊热量少于周边沙漠、戈壁，体现的是下垫面的热量差异。第13题，由“暖空气被带到绿洲、湖泊上空，形成一个上热下冷的逆温层”可知，大气层出现了逆温层，逆温层上部和下部的气温还是随高度的增加而降低，则C图符合题意。
14.阅读图文资料，完成下列要求。
材料一 新疆的博斯腾湖是中国最大的内陆淡水湖，河水补给占入湖水总量的94.8%，蒸发占出湖水总量的60.45%，但蒸发总量有上升的趋势。湖区水位季节变化很大，但近年有减小的趋势。湖区内湖陆风现象较显著(湖陆风是在较大水域和陆地之间形成的以24小时为周期的地方性天气现象)。
材料二 博斯腾湖区域图和湖区湖陆风风速月变化图。
(1)根据材料，找出博斯腾湖湖陆风最弱的季节，并分析原因。
(2)试分析在湖边大规模兴建城市对湖陆风的影响，并说明理由。
答案 (1)冬季。冬季博斯腾湖水量最小，湖陆热力性质差异最小；冬季湖面结冰，湖陆温差小；冬季太阳高度角小，昼长短，湖区获得的热量少，湖陆温差小；靠近冬季风源地，冬季风强劲，湖陆风不显著。
(2)使湖风加强，陆风减弱。 由于城市的热岛效应，白天增大了湖陆之间的温差，使湖风加强；晚上减弱了湖陆之间的温差，使陆风减弱。
15.下图是某气象局绘制的“某日10时近地面的气压与气流状况图”，读图回答下列问题。
(1)图中有M、O、P三个气压中心，其中高压中心是__________。
(2)图示地区位于________半球，说明判断依据。
答案 (1)P
(2)北 水平气流向右偏转。
