《地理必修一第二章思维导图》
第二章 地球的大气
一、 大气的组成和垂直分层
-
大气的组成
- 干洁空气: 主要成分及其作用
- 氮气 (N₂): ~78%, 生命体的基本成分
- 氧气 (O₂): ~21%, 生物呼吸、维持生命活动所必需
- 氩气 (Ar): ~0.93%, 稀有气体
- 二氧化碳 (CO₂): ~0.04%, 光合作用原料, 对地面有保温作用
- 臭氧 (O₃): 吸收紫外线
- 其他微量气体
- 水汽 (H₂O):
- 含量变化大 (0%~4%)
- 成云致雨的必要条件
- 重要的温室气体, 对地面有保温作用
- 杂质 (气溶胶):
- 固体杂质、液体小滴
- 来源: 自然 (火山灰、尘埃)、人为 (烟粒、污染物)
- 作用:
- 作为凝结核, 促进成云致雨
- 削弱太阳辐射, 影响能见度
- 部分有污染作用
- 干洁空气: 主要成分及其作用
-
大气的垂直分层 (根据温度、密度、运动状况)
- 对流层 (Troposphere)
- 位置: 大气最低层, 贴近地面
- 厚度: 低纬度约17-18km, 中纬度约10-12km, 高纬度约8-9km (因地表受热不均)
- 温度特点: 气温随高度升高而降低 (每升高100m, 约下降0.6℃)
- 大气运动: 对流运动显著
- 天气现象: 云、雨、雪、雾、雷电等绝大部分天气现象发生在此层
- 与人类关系: 最密切, 集中了几乎全部水汽和杂质
- 平流层 (Stratosphere)
- 位置: 对流层顶至约50-55km
- 温度特点: 气温随高度升高而升高 (臭氧吸收紫外线增温)
- 臭氧层: 集中在22-27km高度附近, "地球生命的保护伞"
- 大气运动: 以平流运动为主, 大气稳定
- 天气现象: 天气晴朗, 能见度好
- 应用: 大型客机理想的飞行层
- 高层大气
- 位置: 平流层顶以上
- 特点: 空气稀薄, 密度小, 气压低
- 电离层: 存在于约50km到高空，能反射无线电波，对无线电通信有重要作用
- 现象: 极光、流星现象多发生在高层大气
- 对流层 (Troposphere)
二、 大气的热力作用 (大气受热过程与保温效应)
-
太阳辐射 (短波辐射): 大气的根本能量来源
- 大气对太阳辐射的削弱作用:
- 吸收作用: 具有选择性 (臭氧吸收紫外线, 水汽和CO₂吸收红外线)
- 反射作用: 云层、较大颗粒尘埃的反射 (无选择性)
- 散射作用: 空气分子、微小尘埃的散射 (有选择性, 蓝紫光易被散射，使天空呈蓝色)
- 到达地面的太阳辐射: 大部分可见光可穿透大气到达地面
- 大气对太阳辐射的削弱作用:
-
地面辐射 (长波辐射): 地面增温后，以长波辐射形式向外传递能量
- 是近地面大气(对流层)主要的、直接的热源
- "大地暖大气"
-
大气辐射:
- 大气吸收地面长波辐射和少量太阳辐射而增温，自身向外辐射能量 (长波辐射)
- 大气逆辐射 (长波辐射):
- 大气辐射中向下射向地面的部分
- 补偿地面辐射损失的能量
- 对地面起到保温作用
- "大气还大地"
-
核心过程总结: "太阳暖大地，大地暖大气，大气还大地"
-
大气保温效应:
- 原理: 对流层大气中的水汽、CO₂等强烈吸收地面长波辐射，并通过大气逆辐射补偿地面损失的热量。
- 意义: 使地球表面平均气温维持在约15℃，适宜生命生存。
- 应用:
- 解释昼夜温差: 晴天 vs 阴天；陆地 vs 海洋；沙漠 vs 绿洲
- 农业应用: 温室大棚、地膜覆盖等
三、 大气的运动 (风和环流)
-
热力环流: 最简单的大气运动形式
- 成因: 地面冷热不均
- 过程:
- 受热地区空气膨胀上升 -> 近地面形成低压, 高空形成高压
- 受冷地区空气收缩下沉 -> 近地面形成高压, 高空形成低压
- 水平方向: 空气由高压流向低压 (高空和近地面方向相反)
- 垂直方向: 上升或下沉运动
- 实例:
- 海陆风: 白天陆地升温快(低压)，海洋升温慢(高压)，风从海洋吹向陆地(海风)；夜晚相反(陆风)。
- 山谷风: 白天山坡升温快(低压)，谷底升温慢(高压)，风从谷底吹向山坡(谷风)；夜晚相反(山风)。
- 城市热岛环流: 城市气温高(低压)，郊区气温低(高压)，风从郊区吹向城市。
-
影响大气水平运动的力:
- 水平气压梯度力:
- 方向: 垂直于等压线，由高压指向低压
- 作用: 促使大气由高压流向低压，是形成风的直接原因和原始动力
- 大小: 与气压梯度成正比 (等压线越密，梯度越大，风力越大)
- 地转偏向力:
- 成因: 地球自转
- 方向: 北半球向右偏，南半球向左偏，赤道上为零
- 作用: 只改变风的方向，不改变风的速度
- 大小: 随纬度升高而增大，随风速增大而增大
- 摩擦力:
- 来源: 地面或空气内部的阻碍作用 (近地面显著，高空可忽略)
- 方向: 与风向相反
- 作用: 既改变风的方向，又减小风的速度
- 水平气压梯度力:
-
风向:
- 高空风: 只受水平气压梯度力和地转偏向力影响，二力平衡时，风向平行于等压线。
- 近地面风: 受三个力共同影响，风向与等压线斜交，由高压指向低压。
-
全球性大气环流 (三圈环流):
- 成因: 太阳辐射的纬度差异 (根本原因) + 地球自转 (重要因素)
- 环流圈:
- 低纬环流 (哈得来环流)
- 中纬环流 (费雷尔环流)
- 高纬环流 (极地环流)
- 气压带: (全球尺度的高低气压分布带)
- 赤道低气压带 (热力原因)
- 副热带高气压带 (动力原因, 南北纬30°附近)
- 副极地低气压带 (动力原因, 南北纬60°附近)
- 极地高气压带 (热力原因)
- 风带:
- 信风带 (低纬): 东北信风 (北半球), 东南信风 (南半球)
- 西风带 (中纬): 西南风 (北半球), 西北风 (南半球)
- 极地东风带 (高纬): 东北风 (北半球), 东南风 (南半球)
- 气压带、风带的季节移动:
- 原因: 太阳直射点的回归运动
- 规律: 大致夏季北移，冬季南移 (移动幅度约5-10°)
- 影响: 形成地中海气候、热带草原气候的干湿季交替
-
季风环流: 大范围的、盛行风向随季节有显著改变的现象
- 成因:
- 海陆热力性质差异 (最主要原因): 陆地吸热快放热快，海洋相反，导致冬夏海陆气压中心季节变化。
- 气压带、风带的季节移动: 对南亚季风夏季风的形成有重要影响。
- 典型地区:
- 东亚季风:
- 范围: 中国东部、朝鲜半岛、日本等地
- 冬季: 盛行西北季风 (源地: 亚洲高压/蒙古-西伯利亚高压), 寒冷干燥
- 夏季: 盛行东南季风 (源地: 夏威夷高压/太平洋副高), 温暖湿润
- 南亚季风:
- 范围: 印度半岛、中南半岛等地
- 冬季: 盛行东北季风 (源地: 亚洲高压), 温暖干燥
- 夏季: 盛行西南季风 (成因: 气压带风带北移, 南半球东南信风越过赤道向右偏转形成), 炎热湿润，带来丰沛降水
- 东亚季风:
- 成因:
四、 常见的天气系统
-
锋面系统: 冷暖气团相遇形成的交界面
- 冷锋: 冷气团主动向暖气团移动
- 符号: △△△ (蓝色或黑色实线加三角)
- 特点: 锋面坡度陡, 移动速度快
- 天气:
- 过境时: 云层增厚、大风、降温、雨雪 (强度较大、历时较短)
- 过境后: 气温下降、气压升高、天气转晴
- 实例: 我国北方夏季暴雨、冬季寒潮、沙尘暴
- 暖锋: 暖气团主动向冷气团移动 (或暖气团爬升到冷气团之上)
- 符号: ○○○ (红色或黑色实线加半圆)
- 特点: 锋面坡度缓, 移动速度慢
- 天气:
- 过境时: 连续性降水 (强度较小、范围较广)
- 过境后: 气温升高、气压下降、天气转晴
- 实例: 我国春季连绵阴雨
- 准静止锋: 冷暖气团势力相当或受地形阻挡，锋面移动缓慢或停滞
- 符号: 冷暖锋符号交替相对 (红蓝相间)
- 天气: 形成持续性降水带
- 实例: 江淮梅雨、昆明准静止锋 (冬半年)
- 冷锋: 冷气团主动向暖气团移动
-
气旋 (低压) 与反气旋 (高压): (按气压状况划分)
- 气旋 (低压中心):
- 气压: 中心低，四周高
- 气流:
- 水平: 北半球逆时针辐合, 南半球顺时针辐合
- 垂直: 中心气流上升
- 天气: 多阴雨天气 (上升气流易冷却凝结)
- 实例: 台风 (热带气旋强烈发展)、温带气旋
- 锋面气旋: 温带气旋常与锋面联系, 形成锋面气旋 (左冷右暖 - 北半球)
- 反气旋 (高压中心):
- 气压: 中心高，四周低
- 气流:
- 水平: 北半球顺时针辐散, 南半球逆时针辐散
- 垂直: 中心气流下沉
- 天气: 多晴朗干燥天气 (下沉气流不易成云致雨)
- 实例: 我国北方秋高气爽天气 (蒙古-西伯利亚高压控制)、长江流域伏旱 (副热带高压控制)
- 气旋 (低压中心):