教学设计：大气的组成和垂直分层（下）（新教材）
（3）高层大气
问题 探 究
利用了电离层大气反射无线电波的特征，电离层大气在太阳紫外线和宇宙射线作用，大气处于高度电离状态，能反射无线电波。
高层大气高度、特点及成因
极光
流星
人造卫星
宇宙飞船
(1)氧气是大气中含量最多、最重要的气体组成。( )
(2)臭氧层因强烈吸收红外线而对地表生物有保护作用。( )
(3)对流层、平流层的温度变化特征相似。( )
(4)高层大气中的电离层的存在影响人类的无线电通信。( )
(5)能够见到各种天气变化现象的大气分层是( )
A．对流层 B．平流层 C．高层大气 D．臭氧层
提示：(1)× 大气中含量最多的气体是氮气。
(2)× 臭氧层主要吸收太阳辐射中的紫外线。
(3)× 对流层中温度随高度增加而降低，平流层是相反的。
(4)√ 高层大气中的电离层能反射无线电波，影响无线电通信。
(5)A [对流层中的天气现象复杂多变。]
（三）逆温
1、逆温现象
一般情况下，气温随海拔升高而降低，大约每升高1000米，气温下降6℃，但有时会出现气温随海拔升高而上升的现象，即出现了逆温现象（如下图所示B、C之间），根据其成因分为辐射逆温、平流逆温、锋面逆温和地形逆温等。
2、逆温类型
（1）辐射逆温
经常发生在晴朗无云的夜间或黎明，由于大气逆辐射较弱，地面辐射散失热量多，近地面气温迅速下降，而高处大气层降温较小，从而出现上暖下冷的逆温现象。这种逆温现象黎明前最强，日出后逆温层自下而上消失。
（2）平流逆温
暖空气水平移动到冷的地面或冷的水面上，会发生接触冷却作用，愈近地面的空气降温愈多，而上层空气受冷地表面的影响小，降温减少，于是产生逆温现象。这种因空气平流产生的逆温，称为平流逆温。
（3）锋面逆温
锋面逆温是由于锋面上下冷暖空气的温度差异而形成的逆温。
（4）地形逆温
主要由地形造成，主要在盆地和谷地中。由于山坡散热快，冷空气循山坡下沉到谷底，谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升，从而出现气温的倒置现象。
3、逆温影响
（1）成雾
早晨易出现多雾天气，降低大气能见度，影响人们的出行，易出现交通事故。
（2）大气污染
逆温使空气垂直对流受阻，造成近地面污染物不能及时扩散(如雾霾)，从而危害人体健康，如果位于盆地内，将会更加严重。
雾都重庆
抑制空气对流运动，不易形成云雨，近地面沙尘不易被上升气流带起，沙尘暴不易发生。
（4）航空
低空逆温造成的多雾天气给飞机起降带来麻烦，而高空逆温对飞机飞行极为有利。原因是高空逆温会阻碍空气垂直对流的发展，飞机在飞行中不会有大的颠簸，飞行平稳；同时提高了能见度，使飞行更加安全。
在一些山坡或河谷地区。如中国新疆伊犁河谷，逆温从10月至翌年3月，长达半年之久。1月份的坡地逆温层厚达400米，逆温强度达5℃。逆温带有效地提高了谷地在冬季的温度水平，多年生果树越冬可不必埋土，冻害得以避免或减轻，而且果实硬度高，品质好；在这里发展蔬菜种植，可减少热能投入，提高经济效益；逆温层坡地还是当地牲畜避寒、越冬的理想场所。
三、本课小结
四、巩固练习
读大气垂直分层高度、温度和气压的变化图，回答1～3题。
1．关于图中①②层大气的正确叙述是( )
A．①层大气厚度随纬度增加而减小
B．②层因氢原子吸收紫外线而增温
C．①层大气平稳利于大型飞机飞行
D．②层大气与人类关系最密切
2．关于图中内容的正确叙述是( )
A．大气垂直分层的依据是大气温度和气压的变化
B．随高度的增加，气温和气压均越来越低
C．距地面20km处气压降为地面的一半
D．对流层垂直方向上的温度变化范围大致是－60～20℃
3．我国发射的“天宫二号”空间实验室运行轨道所在的大气层( )
A．气压很低、空气密度很小
B．最高气温约为40℃
C．气流以平流运动为主
D．有时会发生云、雨、雾、雪等天气现象
答案：1.A 2.D 3.A
解析：第1题，图中①层是对流层，大气厚度随纬度增加而减小，A对；②层是平流层，因臭氧吸收紫外线而增温，B错；②层大气平稳，利于大型飞机飞行，C错；①层大气与人类关系最密切，人类生活在对流层底部，D错。第2题，大气垂直分层的主要依据是温度、密度、大气运动状况，气压的变化不是划分依据，A错；在对流层，随高度的增加，气温和气压均越来越低，平流层随着高度增加，气温升高，B错；气压是单位面积上空气柱产生的压强，结合图示纵轴数值，距地面20km处空气稀薄，气压不到地面的十分之一，C错；对流层垂直方向上温度变化范围大致是－60～20℃，D对。第3题，我国发射的“天宫二号”空间实验室运行轨道所在的大气层属于高层大气，气压很低、空气密度很小，A对；根据图示曲线判断，最高气温约为0℃，B错；气流以平流运动为主的是平流层，C错；不会发生云、雨、雾、雪等天气现象，D错。
气温垂直递减率是指空气温度在垂直方向上随高度升高而降低的数值。读“某地春季某日气温垂直递减率(°C/100米)时空变化图”，完成4～6题。
气温垂直递减率
4．当天该地几乎没有对流运动发生的时段是( )
A．9～17时
B．18时～次日7时
C．17时～次日9时
D．19时～次日6时
5．发生大气逆温现象的最大高度约为( )
A．100米 B．200米 C．400米 D．500米
6．如果该地位于华北地区，这天( )
A．大气环境质量好
B．不容易有沙尘暴形成
C．较有可能阴雨天气
D．能见度高，行车方便
答案4.B 5.C 6.B
解析：第4题由图可知，在18时到次日7时之间，近地面大气随海拔升高，气温升高，空气下冷上热，不利于空气对流，即发生逆温现象。第5题由纵坐标可知，逆温层最大高度约为400米。第6题逆温现象抑制了空气对流，近地面污染物聚集，大气能见度差，污染严重；空气对流弱，不易形成云雨；近地面沙尘不易被上升气流带起，沙尘暴不易发生。
读图，回答7～8题。
7．探空气球记录的随高度增加气温变化的规律可能是( )
A．一直递减
B．一直递增
C．递增→递减→递增→递减
D．递减→递增→递减→递增
8．探空气球探测到水汽集中的层次是( )
A．对流层 B．平流层
C．高层大气 D．电离层
答案：7.D 8.A
解析：第7题，从图中看到该气球所在高度100千米，位于高层大气中，所以该探究气球飞越了对流层、平流层、高层大气，气温变化符合D项。第8题，大气总质量的四分之三集中在对流层，对流层以上云雨绝迹，故几乎所有的水汽和固体杂质集中在对流层。
9、读图，完成下列问题。
(1)该图反映的是________纬度大气的垂直分层，理由是______________________________________________________。
(2)A层大气热量主要直接来自________，该层大气天气现象复杂多变的原因是①______________________________________；
②__________________________________________________。
(3)补绘B层气温变化曲线，该层22～27千米高度处________含量达到最大值，成为人类生存环境的天然屏障。
(4)图中C层下部气温随高度变化的特点是________，推测气流运动状况是___________________________________________________________________。
(5)C层中有若干________层，________强烈时，________信号会受影响。
(6)A→B→C大气密度变化趋势是________。
[解析] 第(1)题，对流层的厚度因纬度而异。低纬度为17～18千米，中纬度为10～12千米，高纬度为8～9千米。根据图示可判定该图反映的是中纬度大气的垂直分层。第(2)题，对流层大气的热量主要直接来自地面。其天气复杂多变的原因有两点：一是该层集中了大气中几乎全部的水汽和固体杂质；二是空气的对流运动显著，气流上升时，气温下降，水汽易凝结，容易成云致雨。第(3)题，B层为平流层，因臭氧的存在，该层大量吸收紫外线，一方面使气温随高度的增加而升高；另一方面使射向地面的紫外线大大减少，成为人类生存环境的天然屏障。第(4)题，在50～85千米高度的范围内，气温的变化跟对流层的气温变化相似，都是随高度的上升而下降。据此可以推测该层的空气运动以对流运动为主。第(5)题，C层为高层大气，该层有电离层，电离层能反射无线电波，太阳活动能对电离层产生扰动，导致无线电短波部分或全部被吸收。第(6)题，由于大气层越高，距地心越远，受地球的吸引力越小，故大气密度越来越小。
[答案](1)中 该地对流层高度为12千米，而对流层的高度在低纬为17～18千米，在高纬为8～9千米
(2)地面 该层集中了大气中几乎全部的水汽和固体杂质 该层上部冷下部热，空气对流运动显著
(3)
臭氧
(4)随海拔高度的升高，气温逐渐降低 以对流运动为主
(5)电离 太阳活动 无线电短波 (6)逐渐减小