第1课时大气受热过程
【课程标准原文】运用示意图等，说明大气受热过程并解释相关现象。
核心素养定位
1.运用示意图说明大气的受热过程和保温作用的基本原理。(区域认知、综合思维)
2.学会运用示意图理解大气热力环流的过程，并能运用其原理解释海陆风、城市热岛效应等地理现象。(综合思维、地理实践力)
知识体系导引
知识点一大气的受热过程
1．地球大气最重要的能量来源：太阳辐射。
2.
近地面大气的直接热源
太阳辐射穿过厚厚的大气到达地球表面，太阳辐射在传播过程中，图中的A太阳短波辐射小部分被大气吸收或反射，大部分能够射到地面；近地面大气对图中的B地面长波辐射吸收较多，绝大部分地面长波辐被截留。所以，地面长波辐射是近地面大气主要的、直接的热源。
【指点迷津】
由实验得知，物体的温度越高，辐射中最强部分的波长越短；反之则波长越长。由于地球表面的温度比太阳低，地面辐射的波长也就比太阳辐射的要长。相对而言，太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射。
知识点二大气对地面的保温作用
1．地面长波辐射使大气增温
对流层中的水汽、二氧化碳等，吸收长波辐射的能力很强。因此，地面辐射的长波辐射除极少部分穿过大气，到达宇宙空间外，绝大部分(75%～95%)被对流层中的水汽、二氧化碳
等吸收。大气在吸收地面长波辐射后会增温。
2．大气逆辐射使地面增温
大气辐射除一小部分向上射向宇宙空间外，大部分向下射向地面，其方向与地面辐射方向相反，故称大气逆辐射。大气逆辐射把热量传给地面，这就在一定程度上补偿了地面辐射损失的热量，对地面起到了保温作用。天空有云，特别是浓密的低云时，大气逆辐射更强。
判断
(1)地面是近地面大气主要、直接的热源。(√)
(2)大气对太阳辐射的吸收具有选择性。(√)
(3)白天没有大气逆辐射。(×)
(4)太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射。(√)
[知识链接]
1．太阳辐射强度
大气上界单位面积上所获得的太阳辐射能量的多少，主要受太阳高度的影响。
2．地面吸收太阳辐射增温后，又以电磁波的形式向外辐射能量形成地面辐射。
大气受热示意图
3．气压特征：
(1)气压：单位空气柱对地面的压力
(2)在垂直方向上，气压向高空递减
(3)在同一水平面上，一般把空气密度增大处命名为高气压，把空气密度减小处命名为低气压
4．等压面即气压相等的点组成的面，其在空间中向四周无限伸展，由近地面向高空，存在着无数个等压面。左图中为竖直剖面，与等压面相交，是面面相交，我们看到的就是一条条相交线，每一条线在垂直于纸面方向上无限伸展。
5．影响气压高低的因素
(1)海拔：同一地点，海拔越高，气压越低。
(2)气温：同一水平面上，气温高则气压低，气温低则气压高。
(3)大气垂直运动：上升气流处往往气压比同一水平面略低；下沉气流处相反。
知识点三大气热力环流
1．概念
由于地面冷热不均而形成的空气环流，称为大气热力环流。它是大气运动的一种最简单的形式。
2．热力环流形成过程
(1)当地面受热均匀时，空气没有相对上升和相对下沉运动(图a)
(2)当A地接受热量多，B、C两地接受热量少时，A地近地面空气膨胀上升，到上空聚积，使上空空气密度增大，形成高气压；B、C两地空气收缩下沉，上空空气密度减小，形成低气压(图b)。于是空气从气压高的A地上空向气压低的B、C两地上空扩散。
(3)在近地面，A地空气上升向外流出后，空气密度减小，形成低气压；B、C两地因有下沉气流，空气密度增大，形成高气压。这样近地面的空气从B、C两地流回A地，以补充A地上升的空气，从而形成了热力环流(图c)。
[易误辨析]
空气运动总是从高压区流向低压区？为什么？
不是。空气运动包括垂直运动和水平运动。水平运动即风，总是从高压区流向低压区，垂直运动包括上升和下沉运动，空气运动不一定是从高压区流向低压区。
思考
读上图，回答下列问题。
(1)近地面冷热与气流垂直运动有何关系？
(2)近地面与高空的气压高低有何关系？
(3)近地面的气压高低与冷热有何关系？
(4)气流的水平运动流向有何特点？
提示：(1)近地面热，气流上升；近地面冷，气流下沉。
(2)近地面气压总是大于高空的气压。
(3)近地面热，形成低压；近地面冷，形成高压。
(4)由高压流向低压。
判断
(1)垂直方向的气压值总是近地面大于高空。(√)
(2)气流的垂直运动是由近地面冷热不均引起的，而水平运动是由同一水平面的气压差异引起的。(√)
(3)在同一地点，海拔越高，气温越低，气压越高。(×)
重点一大气的受热过程
【探究活动】
2016年12月27日，国务院新闻办公室发表《2016中国的航天》白皮书。白皮书指出，到2017年年底，我国将发射“嫦娥五号”月球探测器，实现区域软着陆及采样返回，全面实现月球探测工程“三步走”战略目标。
但民间热议的“月球移民”难度依然较大。这是因为月球表面昼夜温差很大，白天阳光垂直照射的地方温度高达127 ℃；夜晚，温度可降到－183 ℃。
(1)请在图中合适的位置标注太阳辐射、吸收(大气对太阳)、反射(大气对太阳)、地面辐射、大气逆辐射。
(2)月球上的气温变化为什么会如此剧烈呢？
(3)地球、月球与太阳的距离相当，为什么地球上的气温比较稳定呢？
(4)运用“大气的受热过程”原理，分析塔里木盆地昼夜温差大的原因。
【提示】(1)
(2)月球上没有大气层，不能对昼夜温度进行调节。
(3)地球上有大气层，白天，大气层削弱太阳辐射，使到达地面的太阳辐射减少，温度上升缓慢；夜晚，大气逆辐射对地面有保温作用，使地面温度下降缓慢。
(4)塔里木盆地晴天多，白天，大气对太阳辐射的削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多，气温高；夜晚，大气逆辐射弱，保温作用弱，气温低，故昼夜温差大。
【归纳拓展】
1．大气的受热过程和保温作用
大气通过对太阳短波辐射和地面长波辐射的吸收，实现了受热过程，而大气对地面的保温作用是大气受热过程的延续。具体图解如下：
2．云层对太阳辐射、大气逆辐射影响示意图
(1)白天，云层的反射作用明显，地面温度比晴天低；夜间，云层的大气逆辐射作用显著，地面温度比晴天高。因此，晴天比阴天的昼夜温差大。
(2)由图可知，白天和夜间都存在大气逆辐射，而且白天比夜间还要强。
【学以致用】
[2019·济南高一期末]下图为“太阳辐射、地面辐射和大气辐射关系示意图”。读图完成1～2题。
1．对流层大气热量主要直接来源于( )
A．①B．②C．③D．④
2．深秋时节，用烟熏防御霜冻，主要是因为烟雾可增强( )
A．① B．② C．③ D．④
1～2.解析：第1题，由示意图可以直接看出对流层大气的热量主要直接来源于③地面辐射。第2题，深秋时节，用烟熏防御霜冻，主要是因为烟雾可增强②大气逆辐射，从而起到对地面的保温作用。
答案：1.C 2.B
3．以下四图中，昼夜温差最大的是( )
解析：白天晴朗时，大气对太阳辐射的削弱作用微弱，气温较高；夜晚晴朗时，大气的保温效应差，地面损失的热量多，气温较低，故昼夜皆晴时温差最大。
答案：C
重点二热力环流成因及生活实例
【探究活动】
1．结合材料，探究下列问题。
材料电视剧《三国演义》第76集“火熄上方谷”讲述了这样一个故事：公元234年春，诸葛亮在上方谷设伏兵，安排大将魏延诱敌深入。当司马懿等人追进上方谷时，山上士兵即投下石块堵塞谷口，同时引燃谷内干柴。刹那间，上方谷硝烟弥漫，火海一片。正当司马懿父子以为必死无疑时，天空竟然乌云密布，接着就下起大雨，司马懿感谢苍天保佑，趁机逃脱。该战十分惨烈，打扫战场时发现四周山顶都覆盖着未烧尽的衣服和草木灰。诸葛亮叹道：“谋事在人，成事在天。”火熄上方谷与热力环流有关，下图为热力环流形成示意图。
(1)近地面受热均匀的情况下，气压在垂直方向上有何分布规律？
(2)近地面受热不均的情况下，空气垂直方向上的运动特点以及气压的相应变化是怎样的，请完成下表。
冷热状况气流运动气压变化对应高空气压
受热的地方(A地)
受冷的地方(B、C地)
(3)
(4)图示的热力环流形成的过程中，主导性的是垂直运动还是水平运动？并分析原因。
【提示】(1)由于地表受热均匀，水平方向上同一高度压强相等，垂直方向上气压自下而上越来越小。
(2)
冷热状况气流运动气压变化对应高空气压
受热的地方(A地) 上升变小变大
受冷的地方(B、C地) 下沉变大变小
(3)
(4)垂直运动。近地面受热不均，产生大气的垂直运动(对流)，然后产生水平方向上的气压差异，推动空气在水平方向上由高压流向低压，从而形成热力环流。
2．在下图中画出热力环流，总结各环流的判断方法。
(1)海陆风
(2)山谷风
(3)城市热岛环流
【提示】(1)快高低压慢高压海洋陆地海风快低高压慢高低压陆地海洋陆风(2)升温上升谷风降温下沉山风(3)高低压
【归纳拓展】
热力环流的形成
1.热力环流的形成——“一个关键、四个步骤”
(1)“一个关键”：确定近地面两点的冷热。
热容量大的地球表面，白天气温较低，夜晚气温较高；热容量小的地球表面，白天气温较高，夜晚气温较低。
(2)“四个步骤”：
①热上升、冷下沉——近地面热空气上升，近地面冷空气下沉。
②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。
③近地面和高空气压性质相反——近地面为高压，其高空为低压；近地面为低压，其高空为高压。
④水平气流从高压流向低压。
2．理解热力环流的形成，抓住以下三点关系
(1)温压关系(如上图中甲、乙、丙三地所示)：
(2)风压关系：水平方向上，风总从高压吹向低压(如上图中abcd处风向所示)。
(3)等压面凸凹关系：近地面与高空等压面凸起方向相反。
【方法点拨】等压面图的判读方法
等压面是空间气压值相等的点组成的面，等压线是同一水平面上气压值相等的点组成的线。等压面图表示气压的垂直分布状况，等压线图表示气压的水平分布状况。
(1)在同一地点不同海拔高度上，海拔越高，气压越低。如图P A>P E。
(2)在近地面，气温越高，气压越低；气温越低，气压越高。如图P A
(3)同一水平面上，高压区等压面都向高空凸起，低压区等压面都向低空凹陷，即“凸高凹低”。
(4)同一垂直方向上，近地面和高空的气压区类型相反，即近地面为高压，高空则为低压。【学以致用】
[2019·威海一中期末]读图，回答1～2题。
1．如果此图为热力环流侧视图，则以下说法正确的是( )
A．引起热力环流的原因是地面冷热不均
B．温度：A>B
C．热力环流是大气运动最复杂的形式
D．气压：D>A>B>C
2．如果此图是城市热岛环流侧视图，在②处进行植树造林，对城市空气起到的作用是( )
A．增温和增湿B．净化和增温
C．净化和增湿 D．减湿和降温
1～2.解析：第1题，热力环流是地面冷热不均引起的，它是大气运动最简单的形式，从图中可知A处气流下沉，B处气流上升，故温度B>A。根据海拔越高气压越低，可知A、B两地气压高于C、D两地；根据水平气流由高压流向低压可知A>B、C>D，故四地气压为A>B>C>D。第2题，若图示为城市热岛环流侧视图，在②处植树造林，可以对城市空气起到净化和增湿作用。
答案：1.A 2.C
3．地面受热不均，会引起近地面和高空等压面的变化。下图所示等压面分布图中，正确的是( )
解析：近地面受热形成低压，冷却形成高压；高空气压与近地面气压状况相反。根据等压面规律，高压凸向高空，低压凹向低空，B图正确。
答案：B
素养一下垫面对大气温度影响(地理实践力)
某学校地理兴趣小组做了下图所示实验：做甲、乙两个相同规格的玻璃箱，甲底部放一层土，乙底部不放土；中午同时把两个玻璃箱放在日光下，15分钟后，同时测玻璃箱里的气温。结果发现底部放土的甲箱比底部没有放土的乙箱气温高了3 ℃。据此回答1～2题。
1．该实验的主要目的是测试( )
A．大气的温室效应
B．大气的运动
C．一天中最高气温出现的时刻
D．近地面大气主要、直接的热源
解析：本实验利用土层模拟地面，通过实验发现有土层的玻璃箱气温较高，原因是土层吸收太阳辐射较多，地面辐射较强，这表明地面是近地面大气主要、直接的热源，故D项正确。
答案：D
2．甲箱气温比乙箱气温高的原因是( )
A．太阳辐射强弱差异B．地面辐射强弱差异
C．大气削弱作用差异 D．大气辐射强弱差异
解析：甲箱底部放一层土，乙箱底部不放土，两箱下垫面性质不同，甲箱地面辐射强于乙箱，因此甲箱气温高于乙箱，B项正确；实验中的日光是一样的，故A项错误；两箱中空气是一样的，故C项错误；大气辐射强弱的差异是箱中气温变化的结果，而不是气温变化的原因，D项错误。
答案：B
素养二常见热力环流形成(区域认知、综合思维)
甲、乙两图示意两种常见的热力环流，读图完成3～4题。
3．甲图所示的热力环流( )
A．出现在白天
B．出现在夜间
C．此时陆地近地面为低压
D．此时海洋高空为低压
4．乙图中( )
A．市区气温高于郊区
B．市区气压高于郊区
C．在①地建设绿化带比在②地更合理
D．在②地布局水泥厂比①地更合理
3～4.解析：第3题，从图中可见近地面风由陆地吹向海洋，是因为晚上海洋放热慢，形成低压，陆地放热快，形成高压。高空与近地面气压相反。第4题，乙图为城市风，是因为城市气温高于郊区，城市气流上升，到郊区下沉，然后在城郊之间，空气由郊区流回城区。因此在布局工业时，要把污染严重的企业布局在城市风的下沉距离之外。在此范围内可布置绿化带净化空气。
答案：3.B 4.A
素养三热力环流形成及应用(综合思维)
5．读“某地高空等高面与等压面关系示意图”，完成下列问题。
(1)A、B两地受热的是________，空气________________；冷却的是________，空气________________________。
(2)图中点①至点⑤，气压最高的是________，气压最低的是________。
(3)用“→”完成图中热力环流。
(4)若该热力环流发生于城区与郊区之间，则A、B中代表城区的是________，说明判断的依据。
(5)若图中A处为海洋，B处为陆地，则该热力环流出现在________(白天或夜间)。
解析：解答本题的关键是从高空等压面的凹凸入手，逐步推理。从图中可以看出，在3 000米高空附近A地等压面下凹，B地等压面上凸，B地上空的气压高于A地上空的气压(或④点气压大于⑤点气压，①②③点的气压值相等，④点气压又大于③点气压，故④点气压大于①点气压)，这说明A地空气下沉，B地空气上升，从而可以判定A地冷却，B地受热，高空气流从④地流向⑤地，近地面气流从A地流向B地。
答案：(1)B 上升 A 下沉
(2)④⑤
(3)画图略。(近地面由A流向B，高空由B地的高空流向A地的高空；垂直方向是A地下沉，B地上升。)
(4)B B处空气上升，为城区。
(5)白天