高考地理中,“大气削弱作用”是大气对太阳辐射的削弱作用的简称,是“大气受热过程”中的关键环节,也是高频考点。理解它对于分析太阳辐射分布、气温变化、天气现象等至关重要。
一、核心概念
指太阳辐射在穿过地球大气层到达地面前,被大气层吸收、反射和散射而减弱的过程。
二、削弱作用的三种主要方式
1. 吸收作用
(1)原理:大气中的某些成分选择性地吸收特定波长的太阳辐射,将其转化为热能。
(2)主要吸收者
①臭氧:强烈吸收紫外线(主要发生在平流层)。
②水汽、二氧化碳:主要吸收红外线(主要发生在对流层)。
③固体尘埃:也能吸收部分辐射。
(3)特点:具有选择性,主要吸收太阳辐射中能量较高(紫外线)和较低(红外线)的部分,而对可见光部分吸收较少。吸收作用使大气自身增温。
2. 反射作用
(1)原理:大气中的云层和较大颗粒的尘埃等物质,将一部分太阳辐射直接反射回宇宙空间。
(2)主要反射者
①云层:是最主要的反射体,云层越厚、云量越多,反射作用越强(反射率可达50%-80%)。
②较大颗粒的尘埃、气溶胶。
(3)特点:无选择性,反射各种波长的太阳辐射。反射作用不使大气增温,而是直接将能量反射回太空。
3. 散射作用
(1)原理:太阳辐射在传播过程中遇到空气分子、微小尘埃、水滴等质点时,部分辐射以这些质点为中心向四面八方分散传播的现象。
(2)主要散射者:空气分子(如氮气、氧气)和微小颗粒物。
(3)特点
①选择性散射(瑞利散射):由空气分子引起,对波长较短的蓝光、紫光散射作用最强。这是晴朗天空呈现蓝色的原因(蓝光被散射到各个方向进入我们眼睛)。
②非选择性散射(米氏散射):由较大的颗粒物(如尘埃、雾滴)引起,对各种波长的光散射强度基本相同。这使得阴天或雾天时天空呈现灰白色(所有颜色的光都被散射混合)。
三、影响大气削弱作用强弱的因素
1.太阳高度角
(1)太阳高度角越大(如正午、低纬度),太阳光线穿过大气的路径越短,被削弱的量越少,到达地面的太阳辐射越强。
(2)太阳高度角越小(如早晚、高纬度),太阳光线穿过大气的路径越长,被削弱的量越多,到达地面的太阳辐射越弱。这是影响削弱作用最根本和最重要的因素。
2.大气透明度(大气状况)
(1)大气中水汽、云量、尘埃、污染物等含量越多,大气越浑浊,对太阳辐射的吸收、反射和散射作用就越强,削弱作用越显著。
(2)实例:晴天削弱作用弱,阴天(云层反射)削弱作用强;沙尘暴、雾霾天气削弱作用极强。
3.海拔高度
(1)海拔越高,空气越稀薄(大气密度越小),大气中的水汽、尘埃等含量越少,大气透明度越高,削弱作用越弱,到达地面的太阳辐射越强。
(2)实例:青藏高原成为我国太阳辐射最强地区的重要原因之一。
4.纬度
(1)低纬度地区太阳高度角大,削弱作用相对较弱。
(2)高纬度地区太阳高度角小,削弱作用相对较强。
四、大气削弱作用的意义与影响
1. 保护生命:强烈吸收紫外线(主要由臭氧层完成),保护地球生物免受过多紫外线的伤害。
2. 调节地表温度:大大减少了到达地面的太阳辐射总量,使地球表面的昼夜温差和季节温差不至于过于极端(与月球对比)。削弱作用是地表温度不至于过高的关键。
3. 影响光照和天气:散射作用使天空明亮(非直射光来源),形成蓝天、霞光等自然现象;云层反射是形成阴天的主要原因。
4. 塑造太阳辐射分布:是造成全球和区域太阳辐射能分布不均的重要因素(纬度差异、天气差异、海拔差异)。
五、高考考查重点与答题要点
1. 区分三种削弱方式:题目可能会描述某种现象(如天空蓝色、阴天变凉快、臭氧层作用),要求判断属于哪种削弱方式。
2. 分析影响因素
(1)比较不同地区(如青藏高原 vs 四川盆地、晴天 vs 阴天、赤道 vs 极地)太阳辐射强弱的原因时,必须分析削弱作用的差异(主要分析太阳高度角、大气透明度/云量)。
(2)解释一天中气温最高值不出现在正午(太阳辐射最强时),而出现在午后(约14时)的原因时,需要指出正午太阳辐射虽强,但地面吸收辐射增温并向大气传递热量需要时间。
3. 理解与保温作用的联系与区别
(1)削弱作用:针对太阳短波辐射(能量来源是太阳),发生在大气层顶到地面的过程中,主要结果是减少到达地面的热量。
(2)保温作用(大气逆辐射):针对地面长波辐射(能量来源是地面),大气吸收地面辐射增温后,又以长波辐射的形式将大部分热量返还给地面。主要结果是减少地面热量的散失。
(3)答题时需清晰区分两者作用的对象(太阳辐射 vs 地面辐射)、方向(削弱是减少进入 vs 保温是减少散失)和最终温度影响(削弱使地表白天/平均温度降低 vs 保温使地表夜晚/平均温度升高)。
4. 结合实例分析:常结合具体区域(如高原、盆地、干旱区、湿润区)或天气现象(如沙尘暴、火山灰影响、城市雾霾)考察削弱作用的变化及其对太阳辐射和温度的影响。
六、记忆与答题口诀
1.“吸反散” 三招削阳光:吸收(水汽CO2臭氧)、反射(云和尘)、散射(分子微粒散四方)。
2.“高低透云” 影响强:太阳高度角(高弱低强)、海拔高度(高减弱)、大气透明度(高透减弱)、云量多少(多云增强)。
3.“削保”对象要分清:削太阳(短波),保地面(长波)。
七、典型高考题切入点
1.为什么青藏高原太阳辐射强?
2.为什么四川盆地太阳辐射弱?
3.晴朗的天空为什么是蓝色的?日出日落时为什么天空是红色的?
4.阴天为什么比晴天凉快(白天)?
5.解释“高处不胜寒”的原因(白天削弱少不是主因,保温弱和地面辐射才是主因,但削弱少是高辐射的前提)。
6.火山喷发或严重沙尘暴对气候的短期影响(增强削弱作用,导致降温)。
深刻理解大气削弱作用的原理、方式和影响因素,是掌握大气受热过程和解释相关地理现象的基础。在答题时,务必结合具体情境,清晰、准确地运用这些知识进行分析。