高考地理中大气的削弱作用

高考地理中“大气的削弱作用”是一个重要的考点，主要涉及太阳辐射穿过大气层时被减弱的过程。理解它对于解释太阳辐射分布、气温变化、天气现象等至关重要。

一、核心概念

大气的削弱作用是指太阳辐射在穿过地球大气层到达地面的过程中，被大气中的各种成分吸收、反射和散射，导致能量减弱的现象。

二、削弱作用的三种主要方式

1. 吸收作用

   • （1）主要吸收者：

   • 臭氧： 强烈吸收太阳辐射中绝大部分的紫外线（波长<0.3µm）。这对保护地球生命至关重要。

   • 水汽： 主要吸收波长较长的红外线（部分可见光）。

   • 二氧化碳： 主要吸收红外线。

   • 固体杂质（尘埃、烟粒等）： 吸收部分辐射。

   • （2）原理： 大气中的某些气体和微粒选择性地吸收特定波长的太阳辐射能量，并将其转化为热能或其他形式的能量。

   • （3）特点：

     具有 选择性 （特定气体吸收特定波长的辐射），吸收的能量主要用来加热大气本身。

2. 反射作用

   • （1）主要反射者：

   • 云层： 是最主要的反射体。云层越厚、云量越多，反射作用越强。平均而言，云层反射掉约17%-25% 的太阳辐射。

   • 大颗粒尘埃、烟粒、冰晶等。

   • （2）原理： 大气中的云层和较大颗粒的尘埃等，将一部分太阳辐射直接反射回宇宙空间，不进入地表系统。

   • （3）特点：

     反射无选择性（反射所有波长的太阳辐射），反射的辐射不参与加热大气或地面。

3. 散射作用

（1）类型

• 瑞利散射： 由比辐射波长小得多的空气分子引起（如氮气、氧气分子）。对波长较短的光（蓝光、紫光）散射作用最强（这就是晴朗天空呈蓝色的原因）。

• 米氏散射： 由粒径接近或大于辐射波长的气溶胶粒子（如尘埃、水滴、烟粒等）引起。散射作用对波长依赖性不强（散射各种波长的光），使天空呈现灰白色（如阴天、雾天）。

（2）原理： 太阳辐射在传播过程中遇到空气分子、微小尘埃、水滴等微小质点时，部分辐射会改变方向，向四面八方散开。散射使一部分辐射不能直接到达地面（向上散射回太空或向侧面散射），但也使一部分原本不能到达地面的辐射（如天空光）到达地面。

（3）特点： 散射具有选择性（瑞利散射对短波光强），改变了辐射的方向，使得一部分能量无法垂直到达地面，但也使非直射区域（如背阴处）也能获得一定光照。

三、大气削弱作用的总效应

• 平均削弱量： 经过大气的吸收、反射和散射，最终到达地球表面的太阳辐射（称为“太阳总辐射”或“地面获得的太阳辐射”）大约只占到达大气上界太阳辐射的43%-50% 左右。也就是说，大气平均削弱掉了约50%-57% 的太阳辐射能量。

• 时空差异：

• • 纬度差异： 低纬度地区太阳高度角大，辐射穿过大气层的路径短，削弱作用相对弱，地面获得的太阳辐射多；高纬度地区则相反，路径长，削弱作用强。

  • 海拔差异： 海拔越高，空气越稀薄，大气层越薄，削弱作用越弱（这也是青藏高原太阳辐射强的重要原因之一）。

  • 天气状况： 晴朗天气时，云量少，反射和散射（主要是米氏散射）作用弱，削弱作用弱，地面获得的太阳辐射多；阴雨天气时，云层厚，反射作用强，削弱作用强，地面获得的太阳辐射少。

  • 大气成分/污染程度： 空气中水汽含量高、尘埃等杂质多（如雾霾天、沙尘暴），吸收和散射作用增强，削弱作用强。

1. • 为什么赤道地区获得的太阳辐射最多？（太阳高度角大，路径短，削弱弱）

   • 为什么青藏高原是我国太阳辐射最强的地方？（海拔高，空气稀薄，削弱弱；晴天多）

   • 为什么同纬度地区内陆比沿海太阳辐射强？（内陆水汽少、云量少，削弱弱；沿海水汽多、云量多，削弱强）

   • 为什么阴天白天气温比晴天低？（云层反射作用强，削弱作用强，到达地面的太阳辐射少）

2. 解释气温日变化

   • 为什么一天中最高气温出现在午后（14时左右），而不是太阳辐射最强的正午？（正午太阳辐射最强，但地面吸收热量后升温并释放地面辐射加热大气需要时间；同时正午前后削弱作用相对稳定，但地面热量积累到午后达到峰值）

3. 解释自然现象

   • 天空为什么是蓝色的？（瑞利散射对蓝光散射最强）

   • 日出日落时太阳为什么是红色的？（此时太阳高度角低，阳光穿过大气层路径长，短波蓝紫光被散射殆尽，剩下长波红橙光到达地面）

   • 阴天/雾天天空为什么是灰白色的？（米氏散射作用强，各波长光都被散射）

4. 结合区域地理

   • 分析某地区太阳能资源丰富或贫乏的原因（考虑纬度、海拔、天气、大气透明度等影响削弱作用的因素）。

   • 分析某地气温特点（如日较差、年较差）与大气状况（云量、湿度、污染）的关系（云量多削弱作用强，白天升温慢，夜晚保温作用也强，导致日较差小）。

• 核心： 大气通过 吸收、反射、散射 三种方式削弱太阳辐射。

• 关键吸收者： 臭氧（吸紫外线）、水汽/CO2（吸红外线）。

• 主要反射者： 云层（最重要）。

• 散射类型： 瑞利散射（空气分子，蓝光强）-> 蓝天； 米氏散射（大颗粒）-> 灰白天。

• 总效应： 平均削弱掉约一半以上的太阳辐射。

• 影响因素： 太阳高度角（纬度）、海拔高度、天气（云量）、大气成分（水汽、尘埃含量）。

• 应用方向： 太阳辐射分布、气温变化、天气现象解释、区域太阳能评价。

理解并熟练掌握大气削弱作用的原理及其影响因素，是解答相关高考地理问题的关键。做题时，要结合具体情境（如地理位置、时间、天气状况、海拔等）分析哪种削弱方式占主导以及削弱的强弱程度。