蝴蝶效应与极端天气导学案 2024届高考地理专题复习

蝴蝶效应与极端天气 （一） 蝴蝶效应 蝴蝶效应（Butterfly Effect）是混沌理论中的一个概念，描述了初始条件的微小变化如何能够导致系统中 巨大而不可预测的变化。这个术语最早由美国气象学家爱德华·洛伦兹（Edward Lorenz）提出，用来形 象地说明天气系统的高度敏感性。 1）初始条件敏感性： 蝴蝶效应表明，在一个非线性动态系统中，初始条件的微小变化可以引发连锁反应，最终导致完全不同的 结果。 2）不可预测性： 由于初始条件的微小差异会被放大，这使得长期预测变得非常困难甚至不可能。即使是极其精确的初始数 据，也难以准确预测远期结果。 ● 经典例子： 洛伦兹使用了一个形象化的比喻：一只南美洲亚马逊雨林中的蝴蝶扇动翅膀，可能在数周后引起北美地区 的一场龙卷风。这并不是说蝴蝶真的能引发龙卷风，而是强调了系统对初始条件的敏感性。 （二） 极端天气 极端天气指的是超出正常范围、具有显著破坏力和影响力的气象现象，如热浪、寒潮、暴雨、干旱、飓风 和龙卷风等。 1）高温事件： 热浪：持续多日的异常高温天气。 2）低温事件： 寒潮：大范围的急剧降温现象，通常伴随强风和降雪。 3）降水异常： 暴雨/洪水：短时间内大量降水导致河流湖泊水位暴涨，引发洪水。 干旱：长时间无有效降水，导致土壤和水资源严重缺乏。 4）风暴事件： 飓风/台风：强烈的热带气旋，伴随强风和暴雨。 龙卷风：一种小范围但非常强烈的旋风。 5）其他气象现象： 冰雹：由冰块组成的降水，通常发生在雷暴中。 沙尘暴：强风将大量沙尘吹起，形成大范围的沙尘覆盖。 极端天气的影响 1）对人类健康的影响： 高温事件可能导致中暑、脱水等健康问题，甚至死亡。 低温事件可能引发冻伤、低体温症等健康问题。 2）对农业与食品安全的影响： 干旱会导致农作物减产或绝收，从而威胁食品安全。 暴雨和洪水可能毁坏农田和农作物。 3）对经济发展的影响： 极端天气造成基础设施损毁，如道路、桥梁、电力设施等，修复成本高昂。 风暴和洪水可能导致企业停工停产，经济损失巨大。 4）对生态环境的影响： 干旱会导致河流湖泊干涸，湿地消失，对生物多样性构成威胁。 洪水可能造成土壤侵蚀、水体污染，对生态系统造成长期破坏。 5）社会稳定与安全问题： 极端天气可能引发社会动荡，例如由于资源短缺而引发的冲突。 灾害后重建需要大量资源和时间，对社会稳定构成挑战。 （三） 蝴蝶效应与极端天气的联系 1）复杂性与不可预测性： 极端天气事件往往是复杂大气系统中的结果，而这些系统对初始条件非常敏感。这种敏感性正是蝴蝶效应 所描述的特征之一。因此，小规模的变化（如局部温度或湿度变化）可能引发大规模的极端天气事件。 2）模型与预测挑战： 由于蝴蝶效应，准确预测极端天气变得非常困难。尽管现代气象学使用了先进的计算机模型和大量数据， 但仍然无法完全消除初始条件的不确定性，从而使得长时间尺度上的天气预报存在较大的不确定性。 （四） 例题 1 . 美国有着世界上最变化无常的极端天气。读图19 ，回答下列问题。 ( 1 ) 在 、中任选一地，说明其冬季时长与同纬度地区的差异，并解释原因。 ( 2 ) 年 月下旬，美国南部和中部大部分地区遭受暴雨和大雪侵袭，损失严重。 简述美国发生上述极端天气的自然原因。 ( 3 ) 说明为防范上述气象灾害应采取的措施。 ( 【答案】 ( 1 ) 地冬季平均时长 天，长于同纬度其他地区。地处西部高山区(落 基山脉)， 海拔较高，气温较低。 地冬季平均时长 天，短于同纬度其他地区。地处温带海洋性气候区(西风 带)，沿岸有暖流流经，地形阻挡北方冷空气，气温较高。 ( 2 ) 美国地势东、西部高，中部低，缺少山脉阻挡，冬季北方冷空气可长驱南下，来自海 洋的水汽遇冷易成雨雪，全球气候变化加剧了美国的极端天气。 ) ( ( 3 ) 加强气象灾害的监测和预报，制定防灾应急措施，进行防灾教育和培训，加强减灾法 制建设。 【解析】 ( 1 ) 该题要先回答差异，再说明原因。读图可知A地冬季平均时长 200-225 天，比同纬 度其他地区要长。原因是，读剖面图可知， A 地位于落基山脉，海拔较高，因此气温较 低。 地冬季平均时长 天，比同纬度其他地区要 短。读图可知， 地位于 40'N-60'N 的大陆西岸，为温带海洋性气候，沿海还有阿拉斯加暖流经过，增温增 湿；且有山脉阻挡了北方的冷空气。 ( 2 ) 美国地势东、西部高，中部低，缺少东西向山脉阻挡，冬季北方冷空气可通过中央大 平原长驱南下，来自海洋的水汽在遇冷后容易凝结。 2015 年是厄尔尼诺年，全球气候 变化也加剧了美国的极端天气。 ( 3 ) 气象灾害的防范可以从监测预报、增强防范意识、加强法制建设、提高技术防灾等方 面回答。 如，加强气象灾害的监测和预报，制定防灾应急措施，进行防灾教育和培训 ，加强减 灾法制建设等。 ) 2 . 阅读图文资料，完成下列要求。 近年来 ，异常天气、极端天气多发 ，日益引起人们的高度重视。2019年5月以来 ，由于受到厄尔尼 诺的影响 ，我国出现了南涝北旱 ，西北和东北清凉多雨 ，华北炎热干旱 ；江浙沪、鄂、皖、川渝等地异 常清凉 ；广西、广东和福建异常多雨 ；台风偏少等现象。下图为2019年7月2日晚影响我国的主要天气系 统位置示意图。 ( 1 ) 列举我国夏季两种天气现象，并判断所属天气系统。 ( 2 ) 结合上图，分析材料中任一异常天气的原因。 ( 3 ) 针对异常天气和极端天气的不利影响，提出相应措施。 ( 【答案】 ( 1 ) 台风，气旋；梅雨，准静止锋；伏 旱，反气旋。 ( 2 ) 广西、广东和福建异常多雨的原因：副热带高气压带位置偏南，锋面雨带偏南。 江浙沪、鄂、皖、川渝等地异常清凉的原因 ：副高偏南 ， 东亚大槽和东北冷涡活跃 ， 所以冷空气从黄海、东海长驱直入长江流域。 ) ( 西北和东北多雨清凉 ，华北干旱炎热的原因 ：西风带活跃 ，弯曲太厉 害 ，所以北方冷 热、干湿不均非常明显。 台风偏少的原因 ：副热带高气压带面积大且实力强 ，几乎占据整个热带洋面 ，把台风 和台风胚胎压死；东北冷涡南下影响。 ( 3 ) 加强对异常天气和极端天气的预报和预防 ；加强应急预案研究 ，加强应对异常天气和 极端天气自救常识宣传教育 ，提高应对异常天气和极端天气的能 力 ；根据地区实际 ， 加大工程建设，提高防御能力。 【解析】 ( 1 ) 无解析 ( 2 ) 无解析 ( 3 ) 无解析 ) 3 . 根据遭受极端气候的频率、对灾害的敏感度（与贫困程度、人口数、国内稳定程度和对农业依赖程度 有关）、对灾害的应对能力等进行综合评价一个国家的气候变化脆弱性指数。 下表表示部分国家气候变化脆弱性指数排名情况（171个国家参与排名）。据此回答下题。 国家 孟加拉国 印度 马达加斯加 尼泊尔 莫桑比克 气候变化脆弱 性指数排名 1 2 3 4 5 国家 瑞典 爱尔兰 冰岛 芬兰 挪威 气候变化脆弱 性指数排名 167 168 169 170 171 ( 1 ) 从表中可知，印度的气候变化脆弱性指数排名靠前，这与印度遭受极端气候的频率有关。结合所 学知识判断，下列极端天气在印度出现频率最高的可能是 A. 沙暴天气 B. 寒潮天气 C. 干热天气 D. 暴雪天气 ( 2 ) 瑞典、爱尔兰、冰岛、芬兰、挪威气候变化脆弱指数排名靠后的主要原因是 A. 纬度较高，气温变化较小 B. 地处中高纬地区，不受极端天气影响 C. 人口稀疏和经济落后，对灾害的敏感度较低 D. 经济和技术较发达，对灾害的应对能力较强 ( 【答案】 ( 1 ) C ( 2 ) D 【解析】 ( 1 ) 印度受印度洋洋面上空形成的飓风影响较大，而不是台风 ，印度大部分地区是热带季 风气候，常年高温，旱雨季明显，一旦西南季风较弱，降水较少，就会形 成干热天 气，印度位于热带，且北部有喜马拉雅山脉阻挡，受寒潮天气和暴雪天气影 响小，故 选C。 ) ( ( 2 ) 瑞典大部、芬兰属于温带大陆性气候，气温变化较大，瑞典、爱尔兰、冰岛、芬兰、 挪威这些国家位于欧洲西部，经济较发达，对灾害的应对能力较强 ，所以D正确。 ) 4 . 判断题 太阳活动高峰年时，地球上极端天气现象的频率减小。 ( 【答案】 × 【解析】 本题考查学生对太阳活动对地球气候影响的理解 程度。 统计资料表明，在太阳活动高峰年，地球上激烈天气现象出现的几率明显增加，反 之，地球 上天气变化相对平稳。因此本题叙述错误。 ) 5 . 阅读图文资料，完成下列要求。 平潭岛南北长29km ，东西宽19km ，是福建省强风区之一。某地理学习小组查阅平潭市气温资料 ， 发现7～9月高温干旱 ，其中六次极端高温天气与台风有关 ，小组同学找到了高温时的相关湿度等地理资 料（下表）。已知台风中心移动速度为30～40km/h。图1示意台风结构。 日期 最高气温 14时相对湿度 同期相对湿度 1966年8月16日 37.4℃ 46% 71% 2021年7月24日 35.9℃ 47% 68% 2002年7月4日 35.6℃ 52% 73% 1962年8月1日 35.3℃ 69% 71% 1978年8月1日 35.3℃ 53% 71% 2021年7年26日 35.1℃ 54% 70% ( 1 ) 在图2中用斜线标出平潭出现高温时，台风中心所在的大致区域。 ( 2 ) 分析平潭六次极端高温天气的成因。 【答案】 ( 1 ) ( 2 ) 受台风影响 ，福建沿海吹来自陆地的偏西风 ，气温偏高 ；偏西风受武夷山的影响 ，平 潭地区为下沉气流 ，气温升高 ；台风外围气流强烈下沉增温 ；天气晴朗 ，太阳辐射 强；此时空气湿度小，大气升温较快。 【解析】 ( 1 ) 当平潭地区出现高温时 ，说明平潭地区气流以下沉运动为主 ，说明应当位于台风的外 围地区 ，根据图中信息 ，可以判断出台风外围区到台风眼 ，距离有250千米左右 ，所以 可以判断出，台风中心大概位于平潭区的东北边距离平潭大概250千米，如图 ( 2 ) 平潭六次极端高温天气的成因主要从下沉气流 ，偏西风以及太阳辐射的角度来进行分 析。从下沉气流的角度来说 ，由于台风位于平潭地区的东部 ，所以该地区受偏西风的 ( 影响较强 ，根据图中信息 ，可以判断出偏西风在武夷山的影响下 ，在平潭地区气流向 下运动产生下沉气流 ，并且由于平潭位于台风的西侧 ，受台风外围的影响 ，所以气流 强烈下沉 ，导致气温相对较高 。从偏西风的角度来说 ，由于台风位于平潭地区 的东 部 ，所以该地区受偏西风的影响较强 ，由于平潭地区的西部为陆地 ，所以偏西风来自 于陆地 ，夏季陆地气温高 ，导致平潭地区气温相对较高。从太阳辐射的角度来说 ，由 于平潭地区盛行下沉气流 ，所以天气晴朗 ，因此太阳辐射较强 ，由于此时天气晴朗 ， 所以空气湿度相对较小 ，因此大气的升温速度相对较快 ，导致平潭出现六次极端高温 天气。 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$