大气的受热过程：太阳辐射的削弱与地面的保温作用详解

xinxi1368

1、大气的加热过程

大气的加热过程主要表现在大气对太阳辐射的减弱作用和大气对地面的隔热作用。

(1)大气对太阳辐射的减弱作用

当太阳辐射穿过大气层到达地面时，会被大气层吸收、反射和散射。吸收和散射具有一定的选择性：水蒸气和二氧化碳吸收太阳辐射中的红外线；臭氧吸收紫外线；紫色光和蓝色光最容易散射。反射没有选择性，与云层厚度和尘粒大小有关。大气对太阳辐射的减弱作用与太阳的高度密切相关。

(2)大气对地面的隔热作用

1）原理

大气中的二氧化碳和水蒸气可以吸收地面的长波辐射，将热量储存在大气中，并以大气反向辐射的形式将热量返回地面。这就是大气对地面的隔热作用。

【示例1】

下图是地球大气层加热过程的示意图。阅读图片，完成下列问题。

气氛____。

A. 臭氧层破坏会导致①增加

B.二氧化碳浓度降低会减少②

C.可吸入颗粒物增加量会增加③

D.雾霾的发生会导致④夜间减少

解决方案：当太阳辐射通过大气到达地面时，由于大气的吸收、散射和反射，到达地面的总辐射明显减弱。特别是短波长的辐射能量明显减弱。这种现象称为大气减弱或衰减。

①吸收：大气对太阳辐射的吸收是有选择性的。对流层大气中的水蒸气和二氧化碳吸收红外线，平流层中的臭氧吸收紫外线。大气层吸收能量最强的太阳辐射的可见光部分很少，大部分太阳辐射能量都能到达地面！

②反射：大气中颗粒较大的云和尘埃主要反射可见光，并将部分太阳辐射反射到宇宙中。这种反射是非选择性的。云层越厚，反射越强。夏季多云白天气温因此不高。

③散射效应：空气分子和尘埃将太阳辐射向各个方向散射，阻止部分太阳辐射到达地面，从而减弱太阳辐射。大气对太阳辐射的散射是有选择性的。晴朗的天空呈蓝色，日出前的黎明、日落后的黄昏、阴天的天空仍然明亮，这都是大气散射的结果。交通信号灯的颜色选择还与散射效果有关。

臭氧层的破坏导致到达地面的紫外线增加，实际上削弱了大气对太阳辐射的吸收，所以选项$A$是错误的；

二氧化碳减少，地面长波辐射吸收减少，故选项$B$正确；

当太阳辐射穿过大气层，遇到空气中的悬浮颗粒时，会发生散射，导致太阳辐射以颗粒为中心向各个方向传播。散射后，部分太阳辐射无法到达地面，因此地面吸收的太阳辐射减少，故$C$选项错误；

雾霾的出现加剧了夜间大气逆向辐射，故$D$选项错误。

因此，选择$B$。

2.热力循环

(1)热力循环的概念

由于地面冷热不均匀而形成的空气循环称为热力循环。它是大气运动的最简单形式。

(2)热力循环的形成

假设A、B、C受热均匀。 A、B、C 处同一高度的气压相等，等压面（空间中气压相等的点组成的曲面）与等高线曲面重合。没有大气运动

假设地面 A 被加热，地面 BC 被冷却。当地面A受热时，靠近地面的空气膨胀上升，上方空气的密度增大；当B、C地冷却时，空气收缩下沉，上面空气的密度减小。结果，A上方形成高气压，等压面呈凸形。 B、C上方形成低气压，等压面呈凹形。 A处空气上升后，靠近地面的空气密度减小；在B和C地点，由于下降气流，靠近地面的空气密度增加。从而在A处近地面形成低气压，等压面呈凹形； B、C处近地面形成高气压，等压面呈凸形。大气运动是垂直运动。

假设地面 A 被加热，地面 BC 被冷却。高空空气从气压高的地方A传播到气压低的地方B和C。靠近地面的空气从B、C点流回A点。大气运动是水平运动。

(3)常见的局部热力循环

1）海陆风

①形成：白天，陆地升温快于海洋，陆地近地表气压低于海洋，风从海洋吹向陆地，形成海风；夜间，陆地比海洋降温快，近地表的陆地气压高于海洋，风从陆地吹向海洋。 ，形成陆风；

②影响：海陆风使日温差缩小，沿海地区降水增加。

2）都市风格

①形成：由于城市居民、工业、交通等释放的大量人工热量，使城市内气温高于郊区，形成“城市热岛”，导致城市内空气上升，秋季在郊区，近地表风从郊区吹向城市。城市与郊区之间形成城市热岛环流；

②影响：一般绿化带布置在气流下沉的地方和下沉距离之内，而卫星城市或重污染工业则布置在下沉距离之外。

3）谷风

①形成：白天，同高度山坡升温快于山谷，气流上升，气压低，暖空气沿山坡上升，产生山谷风；夜间，山坡比同高度的山谷降温快，气流下沉，气压高，冷空气顺着山坡滑下，形成山风；

②影响：在山谷、盆地，夜间常有冷山风吹向谷底，使谷底、盆地形成逆温层，阻碍空气垂直运动，易造成大气污染。

【示例2】

拉萨河流域物质和非物质文化资源十分丰富。拉萨位于宽阔的拉萨河谷北侧。下图为拉萨各月降水量的日平均变化。完成以下问题。

关于拉萨市月降水量日变化的原因描述，正确的说法是____。

A、夜间地面降温很快，靠近地面的水蒸气容易凝结成雨。

B、夜间地面附近形成逆温层，水蒸气容易凝结成雨。

C. 白天盛行下沉气流，水蒸气不太可能凝结成雨。

D、白天气温上升较快，上升气流盛行，水蒸气不易凝结成雨。

解决：根据图中降水特点，可以判断降水白天小，夜间降水多。根据热力循环原理，白天吹山谷风，山谷气流上升，中间气流下沉（夏季拉萨河白天气温比陆地低，以下降气流盛行）。水蒸气不易凝结成雨；夜间山风吹来，山谷中央气候上升。 ，（拉萨河夜间气温比陆地高，上升气流盛行）水蒸气容易凝结成雨。

因此，选择$C$。

3.大气的水平运动——风

(一)三种力及其特点

风（即大气的水平运动）是水平气压梯度力、地转偏转力、摩擦力三种力共同作用的结果。

1) 水平压力梯度力

①概念：推动大气从高压区流向低压区的力；

②对风速和风向的影响：大气水平运动的驱动力是风产生的直接原因；它既影响风向（风向垂直于等压线，指向低压）又影响风速（水平气压梯度力越大，风速越大）；

③风向的绘制方法：垂直于等压线。

2）地转偏转力

①概念：引起物体水平运动方向偏转的力；

②对风速和风向的影响：仅影响风向（使风向逐渐偏离水平气压梯度力的方向，北半球向右，南半球向左）；不影响风速；

③ 风向的绘制方法：高空的风向与等压线平行。

3）摩擦力

①概念：地面与空气、不同运动条件的空气层之间相互作用产生的阻力；

② 对风速和风向的影响：既影响风速（较低风速）又影响风向。摩擦力越大，风速越小；反之，风速越大。摩擦力越大，风向与等压线夹角越大；反之，角度越小；

③风向的绘制方法：近地表风与等压线的斜角。

(2)各种风的力量和方向

1）理想风：受力作用（水平气压梯度力）

风向：垂直于等压线，从高压到低压。

2）高空风：受两种力影响（水平气压梯度力+地转偏转力）

风向：当水平气压梯度力与地球偏转力平衡时（即大小相等、方向相反，合力为零），风向与等压线平行。

3）近地面风：受三个力影响（水平气压梯度力+地转偏转力+摩擦力）

方向：当地转偏转力和摩擦力的合力与水平气压梯度力平衡时（即大小相等、方向相反，合力为零），风向对角地穿过等压线。

4）实际大气中的风：受三个力影响（水平气压梯度力+地转偏转力+摩擦力）

风向：风向与等压线之间存在一个角度。北半球的低压中心逆时针旋转并会聚，而高压中心顺时针旋转并发散。

【实施例3】

2009年4月14日晚，渤海沿岸发生强烈风暴潮。这次风暴潮是由低压系统和陆上风引起的。海水涌向陆地，对沿海地区造成巨大破坏。阅读图片，回答下列问题。

从图中所示的气压分布来看，当时受风暴潮影响最严重的区域是____。

AA

乙.乙

C.C.

丁丁

解决方案：根据图中等压线的分布情况确定风向。图中，A地为东北风，B地为东南风，C、D地为南风，其中B、C地为岸边风。更多的是由低压系统控制。据资料显示，此次风暴潮是由低压系统和陆上风共同引发的，因此B地点受风暴潮影响最为严重。

因此，选择$B$。