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1、-高中地理必修一讲义-第 7 页第二章 地球上的大气第一节：冷热不均引起大气运动一、大气的受热过程大气中一切物理过程都伴随着能量的转换，太阳辐射能是地球大气最重要的能量来源。大气受热过程示意图表面：投射到地球上的太阳辐射能，要穿过厚厚的大气，才能到达地球表面。太阳辐射能在传播过程中，部分被大气吸收或反射，大部分到达地面，并被地面反射和吸收。地面吸收太阳辐射能而增温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给大气。这种辐射热交换是大气增温的最重要方式。 从大气受热过程来看，地球大气对阳光短波辐射吸收较少，大部分太阳辐射能穿透大气射到地面，而大气对地面长波辐射吸收得比较多，地面辐射放出的绝大部分热量能够被
2、大气截留，所以地面是近地面大气主要、直接的热源。 有两个概念：一个是太阳短波辐射，它是地球最重要的能量来源；另一个是地面长波辐射，它是大气增温的直接原因。【据实验得知，物体温度越高，辐射中最强部分的波长越短，反之则越长。由于地球表面的温度比太阳低得多，所以地面辐射的波长比太阳辐射长的多，相对于太阳短波辐射来说，地面辐射为长波辐射。】大气逆辐射：大气在增温的同时，也向外辐射热量。大气辐射的方向既有向上的，也有向下的。大气辐射向下的部分，因为与地面的辐射方向相反，称为大气逆辐射。月球、地球表面受热过程比较：有大气层的地球，白天一部分太阳辐射被大气反射和吸收，使地表温度不致于上升太快。夜间大部分地面
3、辐射被近地面大气吸收，然后以辐射和对流方式层层上传，使大气温度不至于降的太低，并以大气逆辐射的方式，把部分热量还给地面，使地表温度在夜间降温速度减慢。正是由于大气对太阳辐射的削弱作用和对地面的保温作用，使得地球地表温度变化比较缓和。没有大气的月球，白天太阳辐射全部到达月球，使月面温度迅速升高。夜晚，月球表面辐射强烈，没有大气对月面的保温作用，温度下降速度很快，昼夜变化大。大气逆辐射的保温作用：大气对地面的长波辐射几乎全部吸收，同时又以大气逆辐射的方式向地面输出能量，对地面起了极为重要的保温作用。地球表面及大气层里保存的这部分热量，是地理环境中发生的众多自然现象及其过程的能量源泉。温室效应的应用
4、二、热力环流：大气中热量和水汽的输送，以及各种天气变化，都是通过大气运动实现的。大气运动的能量来源于太阳辐射。太阳辐射能的纬度分布不均，造成高低纬度间的温度差异，这是引起大气运动的根本原因。热力环流形成示意图：由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为热力环流。它是大气运动最简单的形式。例如上图：如果A地受热多，B、C两地受热少，则A地近地面空气会膨胀上升，到上空聚积起来，使上空的空气密度增大，形成高气压；B、C两地的空气会冷却收缩下沉，上空的空气密度减小，形成低气压（图b）。于是，在上空，空气便从气压高的A地向气压低得B、C两地扩散。在近地面，A地空气上升后向外流出，使A地近地面的空气密度减小，
5、形成低气压。B、C两地因有下沉气流，近地面的空气密度增大，形成高气压。于是，近地面的空气又从BC两地流回A地，以补充A地上升的空气，从而形成热力环流（图c）。海陆热力环流示意图：白天，陆地增温快，海上增温慢；夜间，陆地降温快，海上降温慢。海陆风就是海陆间昼夜温差差异引起的热力环流。（1）标出昼夜海洋和陆地气压的高低（2）分析海陆风对海滨地区的气温有什么调节作用白天来自海洋的风比较凉爽湿润，对海滨地区能够起到降温作用；夜晚来自内陆的风比较温热干燥，对海滨地区能够增温的作用。海陆风共同作用的结果是使海滨地区的温差较小。热岛效应：热岛效应产生的原因：（1）城区人工建筑物较多，改变了城市的自然下垫面，
6、绿地、水体等自然下垫面相应减少，造成对太阳辐射的反射率高，吸收率低。（越来越多的地表被建筑物、混凝土和柏油路所覆盖，绿地和水面减少，使蒸发作用减弱，大气得不到冷却。大量混凝土建筑和柏油马路白天吸收热量，夜晚散发热量成为提高城市气温的热源。）（2）城市大气污染相对较重，产生的二氧化碳、粉尘等物质可以大量吸收环境中的热辐射，加剧温室效应的影响。（3）工厂、机动车、居民生活等人工热源的影响。热岛环流产生的原因：由于城市中心和郊区存在温差，市中心空气受热不断上升，四周郊区相对较冷的空气便向中心区补充。在城市热岛中心上升的空气，达到一定高度便向四周郊区辐散下沉，以补偿郊区低空的空缺，这样形成了一种局部地
7、区的环流。热岛效应影响:受热岛效应的影响，风一般从郊区吹向市中心，这样不利于市区大气污染物的水平扩散，另外在城市中心区，气流以上升运动为主，空气中又有较多的粉尘等凝结物，因此云量比郊区多，如果空气中二氧化硫和氮氧化合物等物质较多，就可能通过成雨过程成为酸雨降落。缓解热岛效应的措施：提高绿化覆盖率，增加水体面积，通过建筑物的规划和布局来增加空气的流通性，如市内道路要宽阔、建筑底层化、高层楼房不能集中、建筑物做隔热和遮光处理。（人居环境的改造，交通方式的选择）气候变化的适应对策（例如缓解全球温室效应）1.调整经济结构，推进技术进步，提高能源利用率。2.发展低碳能源和可再生能源，改善能源结构。3.大
8、力开展植树造林，加强生态建设和保护。4.实施计划生育，有效控制人口增长。5.加强应对气候变化相关法律，法规和政策措施的制定。6.进一步完善相关体制和机构建设。7.高度重视气候变化研究及能力建设。8.加大气候变化教育与宣传力度。三、大气的水平运动地面受热不均，导致空气上升和下沉运动。这种空气的垂直运动，使同一水平面上产生气压差异。我们把单位距离间的气压差叫做气压梯度。只要水平面上存在着气压梯度，就产生促使大气由高气压区流向低气压区的力，这个力称为水平气压梯度力。在这个力的作用下，大气由高气压区向低气压区作水平运动，就形成了风。可见水平气压梯度力是形成风的直接原因。水平气压梯度力垂直于等压线，指向
9、低压。如果没有其他力的影响，风向应该与水平气压梯度力的方向一致，即垂直于等压线。但是，当风一旦形成，就会马上受到地转偏向力的作用，风向逐渐偏离高气压梯度力的方向，北半球向右偏转，南半球向左偏转。高空大气受气压梯度力和地转偏向力共同作用，风向与等压线平行。近地面的风，还受到摩擦力的影响。摩擦力是指地面与空气之间，以及运动状况不同的空气层之间相互作用而产生的阻力。摩擦力对风有阻碍作用，可以减少风速。受气压梯度力，地转偏向力与摩擦力的共同作用，近地面大气中的风向与等压线之间成一夹角。等压线疏密程度水平气压梯度（等压线的疏密）是影响风力大小的因素。等高线越密集，高差越大，地形越陡，等压线亦是如此。气压
10、带和风带的形成：大气运动时有规律的。全球性的有规律的大气运动，通称为大气环流，它反映了大气运动长时期的平均状态。由于不同纬度地区所得到的太阳辐射是不同的，因而高低纬度间太阳辐射所产生的热量差异，会驱使大气不断地运动，输送和交换热量。假设大气表面是均匀的，引起大气运动的因素是高低纬度间的受热不均和地转偏向力，以北半球为例分析大气运动状况。地球上的气压带和风带赤道空气受热上升和60纬度附近地区气流运动分别形成低压带。30纬度附近地区气流堆积下沉和南北极气流冷却下沉形成高压带。高压带流向低压带的气流，受地转偏向力影响形成各个风带。说明低纬环流圈主要由热力原因引起。高纬度间，在气流热力原因和动力原因共
11、同作用下，形成中高纬度环流圈。赤道及其两侧接受太阳光最多，近地面空气受热膨胀上升，空气减少，气压降低。这样在南北5度之间的地区，就形成了一个低气压带赤道低气压带。赤道地区上升的暖气流，在气压梯度力的作用下，在赤道上空向北流向北极上空（南风）；受地转偏向力影响，南风逐渐偏向右偏转成西南风；到达北纬30度附近上空时偏转成了西风。这样，来自赤道上空的气流在这里不断地堆积下沉，使近地面气压升高，形成副热带高气压带。从副热带高气压带流出的气流，向南的一支流向赤道低气压带（北风），在地转偏向力影响下，北风逐渐右偏成东北风，称为东北信风。东北信风和南半球的东南信风在赤道地区辐合上升。这样，便在赤道和北纬39
12、度之间形成一个低纬度环流圈。 在近地面，从副热带高气压带向北流出的一支气流，在地转偏向力的作用下逐渐向右偏转成西南风，称为盛行西风。北极及其附近时纬度最高的地区，接受的太阳光热少，终年寒冷，空气下沉，形成极地高气压带。从极地高气压带向南流出的气流（北风），在地转偏向力影响下逐渐向右偏成东北风，称为极地东风。它与较暖的盛行西风在北纬60度附近相遇，暖而轻的气流爬升到冷而重的气流之上，形成副极地上升气流。上升气流到高空，又分别流向副热带和极低上空，从而形成了中纬度与高纬度环流圈。由于副极地上升气流到高空即向南北流走，致使北纬60度附近的近地面气压降低，形成副极地低气压带。 在南半球，同样存在低纬、中纬、高纬三个环流圈。由于南半球的地转偏向力是使气流向左偏转，所以环流方向与北半球不同。这样，全球共形成七个气压带，六个风带。由于太阳直射点随季节变化而南北移动，导致气压带和风带在一年内也做周期性的季节移动。就北半球来说，大致是夏季北移，冬季南移。气压带和风带的季节性移动时整体地移动，相对位置不变。