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专题09 热量平衡原理 内容导航 速度提升 技巧掌握 手感养成 重难考向聚焦 锁定目标 精准打击： 重难技巧突破 授予利器 瓦解难点： 重难抢分练 突破瓶颈 争夺高分： 重难冲刺练 模拟实战 挑战顶尖： 重难点一 热量平衡原理 一、核心概念：什么是“热量平衡”? 热量平衡：指在一定时间、一定地域内，热量的收入与支出达到相等或相对稳定的状态。 核心公式：热量收入=热量支出 若收入>支出，则温度升高；若收入<支出，则温度降低。 研究尺度：可以是全球、某个区域、地面、大气、海陆界面等。 二、基本原理：驱动热量平衡的关键过程 1.热量的“收入”来源(几乎全部来自太阳) 太阳短波辐射：是地球最主要的能量来源。 2.热量的“支出”去向(以长波辐射为主) 地面长波辐射：地面吸收太阳辐射后增温，向外辐射能量。 大气辐射(大气逆辐射) ：大气吸收地面辐射后，本身也向外辐射能量，其中返回地面的部分称为大气逆辐 射，对地面有保温作用。 反射、散射：将部分太阳短波辐射直接返回宇宙空间。 潜热输送：水分蒸发/蒸腾吸收热量，水汽凝结时释放热量。 显热输送：空气流动(风、对流)直接输送热量。 三、地表热量平衡方程 对于一个区域地表而言，其热量平衡公式可以简化为：地面吸收的太阳辐射(S) =地面长波辐射失 热(L↑)+潜热输送(LE) +显热输送(H) +地-气热交换 1.不同下垫面的平衡差异 下垫面类型 热量分配特点 地理现象与影响 湿润表面(海洋、 森林、农田) 潜热输送(LE)占比大 蒸发旺盛，空气湿润，气温日较差小，易成云致 雨 干旱表面(沙漠、裸地) 显热输送(H)占比大 空气干燥，气温日较差极大，易形成对流但难降 水 城市表面(沥青、水泥) 储存热多，长波辐射 (L↑)强 “热岛效应”显著 2.典型案例分析 案例1：海洋性气候与大陆性气候的成因 海洋：热容量大，蒸发强(LE 大)，故升温慢降温也慢，气温日/年较差小。 大陆:热容量小，蒸发弱(H 大)，故升温快降温也快，气温日/年较差大。 案例2：温室效应增强 :过程：人类活动排放CO2等温室气体→大气吸收地面长波辐射能力增强→大气逆辐射增强→地面损失的热 量减少→地面和大气温度升高(全球变暖)。 本质：打破了原有的全球热量平衡，使“热量收入>热量支出”。 案例3：阴天昼夜温差小的原因 :白天：云层反射部分太阳辐射，削弱作用强，到达地面辐射减少，升温缓和。 夜晚：云层增强大气逆辐射，保温作用强，地面散热慢，降温缓和。 1.（2025·广东省广州市天河区·模拟预测）阅读图文材料，完成下列要求。 热量平衡原理认为，当一个物体收入的热量与支出的热量相等时，其温度保持稳定；温度较高的物 体，对外辐射的热量支出也较大。图1 为地球表面热量平衡示意，图中数字示意单位时间内热量输送值的 相对大小。 (1)将地球当作一个整体，其主要的外界热源是 辐射；读图可知，地面的直接热源，首要是 辐射，其次是 辐射；近地面大气主要的、直接的热源是 辐射。 (2)请据图分别列出计算地面热量总收入、总支出的算式并写出计算结果。 (3)为探究我国青藏地区地面温度与同纬度长江中下游地区存在明显差异的原因，小明尝试绘制地理逻辑示 意图（图2）加以解释，请你帮忙填空完成A B C 。 (4)说明我国青藏地区到达地面的太阳辐射强于同纬度长江中下游地区的原因。 (5)说明我国青藏地区地面吸收的大气辐射弱于同纬度长江中下游地区的原因。 重难点二 热量平衡原理应用 一、大气的保温作用与削弱作用 1. 过程图解“温室效应”的原理 2.影响因素分析 影响削弱作用的因素(即到达地面太阳辐射的多少) ： 太阳高度角：决定因素。角越大，辐射越集中，被削弱越少。 大气状况：云层厚度、尘埃、水汽(云层和尘埃对太阳辐射具有反射作用)。 海拔高度：海拔高，空气稀薄，大气削弱作用弱。(如青藏高原太阳辐射强) 影响保温作用的因素(即大气逆辐射的强弱)： 云层：最重要的因素。云层越多越厚，大气逆辐射越强，保温作用越好。 大气湿度/水汽含量:水汽是温室气体，含量高则保温作用强。 二氧化碳等温室气体浓度：直接增强大气吸收长波辐射的能力。 二、海-气相互作用促进全球热量平衡 1.能量交换方面： ①海洋是大气最主要的热量储存库,海洋通过潜热、长波辐射等方式把储存的太阳辐射能输送给大气，为大 气运动提供能量，驱使大气运动。 ②大气主要通过风向海洋传递动能，驱动表层海水运动。 2.实现途径 海—气相互作用通过大气环流与大洋环流，驱动水分和热量在不同地区传输,维持地球上水分和热量的平衡。 3.海-气相互作用现象 （1）德雷克海峡海冰冰进 德雷克海峡海冰冰进（数量较多）年份，西风漂流在德雷克海峡的通道变窄，海峡西侧水位增高，北上水 流增多，秘鲁寒流增强，赤道太平洋东岸温度降低，沃克环流增强；德雷克海峡海冰冰退（数量较少）的 年份，西风漂流在德雷克海峡的通道变宽，北上水流减少，秘鲁寒流减弱，赤道太平洋东岸温度升高，沃 克环流减弱甚至消失。 （2）孟加拉湾冷池 孟加拉湾夏半年盛行西南季风，受西南风的影响，北印度洋海区季风洋流，由西南流向东北，呈顺时针 运动，可将印度和斯里兰卡以南的较冷的海水输送至孟加拉湾南部，形成冷水池。西南季风出现于夏半 年，夏半年陆地相比于海洋增温快，气温高、气压低；近海面气温增温较陆地慢，气温偏低，气压高； 印度和斯里兰卡以南海区冷池加强，使南部海面气温与孟加拉湾北部的气温差异扩大，水平气压梯度增 大，西南季风增强。 （3）冷流雪 冷流雪也称“冷流降雪”，是由于海上富含水汽，而且海水的水温在冬季相较内陆的地表温度更高，所 以海面上方的空气相对温暖而湿润。当冷空气南下时，海面上方的暖湿空气升至一定高度时，就会凝结 成雪花，飘落下来，形成降雪。冷流降雪又被称作“大湖效应”。 常发生于我国黄海、渤海沿海地区， 也见于江苏、上海、辽宁等东部沿海地区，影响范围涉及中、朝、韩、日四国，最典型的在烟台、威海 一带，冷流雪占总降雪日数的比例高达80%以上。 不同于一般性降雪，冷流雪对流性、局地性明显，常形成“列车效应”，易出现积雪。例如，2023 年 12 月，山东半岛出现多场冷流降雪，其中威海文登积雪深度达74 厘米，打破山东全省最大积雪深度纪 录。冷空气流经海面时，暖湿海面输送大量的热量和水汽，使低层冷空气变得暖而潮湿，当这些暖湿空 气在山东半岛丘陵地形的阻挡下减速并产生辐合抬升时，容易在丘陵的北侧形成冷流降雪。 （4）海浩 海浩冷空气流到暖水面上时，由于暖水面蒸发而形成的雾。当液态水温度高出其上的空气温度时，液态 水通过蒸发形成蒸发雾。液态水温度高于其上空气的温度越多，形成的蒸发雾越浓。这是因为空气中的 饱和水汽压只与温度有关，温度越高，饱和水汽压越大；温度越低，饱和水汽压越小。由于暖水面上的 空气有较大的气温垂直递减率，即靠近水面的空气温度高，远离水面的空气温度低，因此靠近水面的空 气饱和水汽压大，远离水面的空气饱和水汽压小。靠近暖水面的薄层空气温度高，饱和水汽压大，有利 于水分蒸发；较大的温度垂直递减率增强了大气的不稳定，有利于蒸发的水汽通过乱流上传。由于远离 暖水面的空气温度低，饱和水汽压小，因而空气中的乱流源源不断地把暖水面蒸发的水汽输送到温度较 低的上层空气中，这样空气很容易达到饱和而形成雾。 （2025·江苏无锡第一中学·模拟预测）在地球表面系统中，大气环流驱使热量从低纬向高纬传输，维 持全球热量平衡。大气环流输送的热量包括潜热与显热（指大气增温、降温过程中不发生固、液、气状态 转变时吸收或放出的热量，不同纬度大气温差引起显热传递）。下图为全球经向热量输送潜热输送通量 （指单位时间经过某断面的热量）多年平均值分布图。据此完成下面小题。 1．关于北半球热量输送通量的纬度分布及主要原因，正确的是（ ） A．赤道附近潜热向南方输送，气流垂直辐合上升 B．20°附近潜热输送通量小，大气水汽呈现亏缺 C．40°附近总通量达到峰值，海面热量盈余最多 D．50°附近显热输送通量大，中纬环流影响明显 2．南半球10°附近潜热输送通量为正值，主要影响因素是（ ） A．盛行风向 B．锋面气旋 C．洋流流向 D．海气温差 重难点三 热量平衡原理试题解题思路 第一步：定对象，明界面 确定研究对象：是地面系统、大气系统，还是地-气系统（全球）？常用于分析全球变暖、城市热岛效应、 昼夜温差、温室效应等核心问题 明确空间与时间尺度：是局部（如城市、农田）、区域，还是全球尺度？是日变化、季节变化，还是长期 变化？ 第二步：析收支，判动态 1.热量收入项（能量输入） ①对于地面系统： 主要收入：吸收太阳短波辐射。 次要收入：吸收大气逆辐射（温室效应的关键）。 ②对于大气系统： 主要收入：吸收地面长波辐射（最主要的热源）。 次要收入：吸收太阳辐射（少量）、水汽凝结释放的潜热、感热输送（通过对流、传导）。 2.热量支出项（能量输出） ①对于地面系统： 主要支出：以地面长波辐射的形式向外辐射能量。 ②对于大气系统： 主要支出：以大气逆辐射的形式向地面辐射，以及向宇宙空间辐射能量。 ③共同支出：反射（如云、冰雪）、蒸发/蒸腾（消耗潜热）。 第三步：论后果，溯原因 ①判断状态与温度变化： 收入>支出：热量盈余，温度上升。 收入≈支出：热量平衡，温度稳定。 收入<支出：热量亏损，温度下降。 ②追溯主要原因： 是自然因素（如昼夜交替、天气变化）导致的短期波动？还是人类活动（如排放温室气体、改变下垫面） 导致的长期趋势？ ③影响收入的因素： 太阳辐射：纬度、太阳高度角、日照时间。 大气逆辐射：云量、大气中温室气体（CO₂、水汽）浓度。温室气体增多→大气逆辐射增强→地面系统收 入增加。 ④影响支出的因素： 地面辐射：地表温度（温度越高，辐射越强）、云量（云层阻挡地面辐射散失）。 反射：下垫面反射率（新雪>裸地>森林>海洋）。 通过本专题，希望大家能将“热量平衡”作为一把万能钥匙，去解锁从全球气候到局部小气候的各种 地理现象。记住，分析任何热力问题，都要从“收入vs 支出”和“来龙vs 去脉”的角度思考。祝大家复 习高效！ （2025·吉林省蛟河市实验中学·模拟预测）下图是地球热量平衡示意图，读图，完成下面小题。 1．大气中CO2浓度的增加会导致（ ） A．①减少 B．③增加 C．④增加 D．⑤减少 2．对整个地球大气而言，热量的根本来源是（ ） A．① B．② C．③ D．④ 3．（2025·江西景德镇市·模拟预测）阅读图文材料，完成下列要求。 大气中的一切物理过程都伴随着能量的转换和转移。太阳辐射是地球大气最重要的热量来源。假设 进入地球大气层的总太阳辐射的相对数量为1，则热量在大气系统、地面系统和地外系统中各环节转移和 转换的相对数量如图及表所示。 序号 相对数量 ① m ② 0.19 ③ 1.2 ④ 1.14 ⑤ n ⑥ 0.33 ⑦ 0.6 ⑧ 1 ⑨ 0.34 ⑩ 0.06 (1)根据热量平衡原理，全球各系统的热量保持动态稳定，请利用图中热量传输的环节序号写出以下三个系 统的热量平衡等量关系（填序号）： 示例：进入大气层的太阳辐射热量转移⑧= + + ①②⑨。 地面系统的热量平衡：①+ = + ③⑥； 大气系统的热量平衡：②+ + = ④⑥ + ； 全球系统（按地外系统描述）的热量平衡：⑧= + + 。 (2)根据如上热量平衡原理，环节①的相对数量m= ，⑤的相对数量n= 。 (3)大气中云量增加，将导致⑨的量 （增加/减少），从而直接导致 （填序号）的量减少。 (4)若其他的量不变，⑤的量增加，则地表温度将 （升高/降低）。 （建议用时：10 分钟） （2025·云南·真题） 2023 年12 月14 日8 时，济南章丘站记录了一次天气现象。下图为此次探空资料， 露点温度指大气水汽凝结时的温度。据此完成下面小题。 1. 此时章丘站不同高度大气状态是（ ） A. 600hPa 至500hPa 高度风速不变 B. 600hPa 高度以上云量较多 C. 850hPa 至700hPa 高度有暖湿层 D. 925hPa 高度以下有逆温层 2. 控制该站的天气系统是（ ） A. 冷气团 B. 暖气团 C. 高压脊 D. 低压槽 3. 该站点正在经历的天气现象最可能是（ ） A. 大雾 B. 降雪 C. 冻雨 D. 霜冻 （2024·天津·真题）研究发现，在全球变暖过程中，气温变化幅度最大的是北极地区，这与北极海冰 减少对气温增幅的放大作用密切相关。差值（10 4km 2）（差值=当月海冰面积-上月海冰面积）。完成下面 小题。 4．据图分析，该年北极海冰面积的变化特点是（ ） A．1 月增长最快 B．4 月缩小最快 C．9 月面积最小 D．12 月面积最大 5．从海气相互作用角度判断，北极海冰面积减少会导致（ ） A．海面蒸发减弱，热量损失减少 B．大气对海面逆辐射减弱 C．极地东风和极地高压均增强 D．海面对大气的辐射增加 （2025·浙江省宁波市九校·模拟预测）热量平衡原理认为，当一个物体收入的热量与支出的热量相等 时，其温度保持稳定；温度较高的物体，对外辐射的热量支出较大。下图为地球表面热量平衡示意图，图 中数字示意单位时间内热量输送值的相对大小。据此完成下面小题。 6．（双选）青藏地区地面吸收的大气辐射弱于同纬度长江中下游地区的原因（ ） A．太阳辐射弱 B．地面辐射弱 C．大气逆辐射弱 D．大气反射弱 7．（双选）根据图文信息推测地面辐射的数值和热量根本来源是（ ） A．120 B．130 C．太阳辐射 D．大气辐射 8. （2025·湖南·真题）阅读图文材料，完成下列要求 海洋温度锋是指海水温度呈极大水平梯度的现象，全年广泛分布在大陆架海域。它的存在会阻挡海岸 陆源物质向外陆架海域输送。研究表明，山东半岛附近海域沿岸波短期性显著加强时，局地的海洋温度锋 会被破坏，这是海岸陆源物质输送到外陆架海域的主要时期。图1 示意我国部分海域冬季海水表层温度水 平梯度的空间分布，图2 示意2019 年冬季某日甲区域海水悬浮物浓度的空间分布。 （1）简述图1 中甲区域冬季海洋温度锋的空间分布，并分析该季节海洋温度锋显著的原因。 （2）分析图2 中A、B 海域悬浮物浓度存在显著差异的原因。 （3）判断山东半岛附近海域陆源物质向外陆架海域输送的主要季节，并说明理由。 （建议用时：20 分钟） （2025·广西·真题）下图示意我国东部某省会城市的中心商务区与城郊低矮植被区在某日的气温变化。 读图，完成下面小题。 1. 区域中心与外围存在气温差，可形成热岛或冷岛现象。当日该城市（ ） A. 日出后冷岛减弱 B. 正午时热岛最强 C. 日落后热岛加强 D. 午夜时冷岛最强 2. 推测该市当日的天气条件为（ ） ①晴朗少云 ②阴有小雨 ③偏北大风 ④风力微弱 A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ 3. 上午6～9 时，中心商务区升温较慢的主要原因可能是该区域（ ） A. 楼宇遮挡光线 B. 冷空气入侵 C. 地面热容量小 D. 大气辐射弱 （2025·浙江1 月·真题）海—气间通过潜热（海水蒸发吸收的热量或水汽凝结释放的热量）、长波辐 射等方式进行热量交换，并通过大气环流和大洋环流调节不同纬度间的水热状况。下图为北半球夏季大气 潜热释放对局地气温变化的贡献。据此完成下面小题。 注：垂直方向为非等高比例 4．关于大气潜热释放的纬度差异及其主要原因的说法，正确的是（ ） A．0°～10°潜热释放高度较高，气流辐散上升强烈 B．30°～40°潜热释放数量较少，信风干燥抑制蒸发 C．50°～60°潜热释放高度较低，锋面气旋抬升受限 D．80°～90°潜热释放数量最少，极地东风摆动较小 5．在海—气系统内部（ ） A．大气降水，将能量直接传递给了海洋表面 B．大气辐射和运动，消耗从海洋获取的热量 C．海面反射太阳辐射，增加了大气潜热释放 D．海面水分蒸发凝结，促使海水产生了运动 （2025·吉林黑龙江两省十校联合体·模拟预测）海洋热量收入与支出差额称为海洋的热平衡值，通过 海—气作用影响全球的热量平衡。如图为大西洋热量收入与支出的差值随纬度变化示意图。据此完成下面 小题。 6．图中40°N~60°N 热量收入与支出差值最大的原因是（ ） ①寒流作用明显 ②暖流作用明显 ③纬度高，得到的太阳辐射能量少 ④纬度低，得到的太阳辐射能量多 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 7．大西洋的海—气相互作用会使（ ） A．高纬度温度越来越低 B．低纬度温度越来越高 C．高低纬度间温差增大 D．高低纬度间温差减小 （2025·山西大学附属等校·模拟预测）太阳辐射量和地面反射率的高低直接影响青藏高原东北部草甸 化草原的热量平衡，对于该地区的植被、水文等因素的进一步研究至关重要，图1、图2 示意青藏高原东 北部不同光照年份太阳辐射量和反射率的年内变化。据此完成下面小题。 8．该地区地面温度较高的时期是（ ） A．光照正常年份的夏季 B．光照偏多年份的夏季 C．光照正常年份的秋季 D．光照偏少年份的冬季 9．该地区光照偏多年份和光照偏少年份太阳辐射年内变化的主要影响因素分别是（ ） A．太阳高度、天气状况 B．地形起伏、植被长势 C．地面状况、人类活动 D．季节变化、地质活动 10．影响该地区不同年份冬季地面反射率差异大的主要因素是（ ） A．城市扩展 B．植被状况 C．积雪数量 D．土壤性质 11.（2025·安徽·真题） 阅读图文材料，完成下列要求。 通常把中高纬大陆冷空气突然向南爆发，南海一带东北风迅速加强的现象称为“冷涌”。2021 年12 月15——20 日，南海一带经历了一次强冷涌过程，马来西亚出现了持续性强降雨天气。下图表示北京时间 12 月17 日8 时海平面等压线分布，图中箭头示意此次冷涌气流移动路径。 （1）说明此次冷涌形成的动力条件。 （2）指出冷涌南下过程中气流温湿性质的变化，并运用海—气相互作用原理解目变化原因。 （3）结合材料，分析马来西亚此次强降雨的成因。 12．（2025·云南省“美美与共”民族中学联盟·模拟预测）阅读图文材料，完成下列要求。 黑河流域（祁连山—阿拉善高原）位于西北干旱区（如图），中游张掖绿洲昼夜温差比周边沙漠小， 夏季气温偏低2~3℃，形成“冷岛效应”。研究表明，绿洲内农田与防护林通过蒸腾作用调节局部气候， 而近年来城市扩张导致绿洲边缘出现“冷岛强度减弱”现象。阿尔金山冰川监测站数据显示，近20 年冰川 消融量年均增加1.5％，影响下游水源供给。 (1)从下垫面性质与热量平衡角度，分析张掖绿洲夏季形成“冷岛效应”的机制。 (2)黑河流域上游山区降水可达400mm，而阿拉善高原北部降水不足50mm。说明造成该流域降水空间分异 的主要原因。 (3)为应对冰川退缩对绿洲农业的影响，当地推广“膜下滴灌+防护林修复”模式。从大气水热交换角度， 解释该模式对维持绿洲小气候的作用。
