内容正文:
第四单元 水体运动的影响
第三节 海-气相互作用
课程标准和学习目标
课程标准
运用图表,分析海—气相互作用对全球水热平衡的影响,解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
1、从地理要素相互联系的角度,结合图文资料分析洋流、海—气相互作用对自然环境的影响。(综合思维、区域认知)
2、从区域联系的角度,结合图文资料,分析厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球水热平衡乃至气候的影响。(综合思维、区域认知)
3、结合具体案例,分析洋流运动、厄尔尼诺和拉尼娜现象对人类生产生活的影响。(人地协调观)
学习目标
2
一、海一气相互作用与水热交换
海洋与大气之间进行着物质和能量交换,其中的水热交换,对自然环境的影响尤为深刻。
地球表面吸收大量的太阳辐射,然后通过地面长波辐射将热量传给大气,对流层大气主要依靠吸收地面的长波辐射来增热。 从这个意义上说,地面辐射是对流层大气的直接热源。
海水蒸发吸热
长波辐射
海洋吸收70%
海洋表层存储85%的热量
水汽凝结放热
太阳辐射(短波辐射)
海水蒸发使海水失去热量,并将水热传递给大气
大气中的水汽凝结后,以降水形式返回海洋。水汽凝结时,将它从海洋中带来的热量释放出来。
大气通过风力驱使
海水运动
海—气之间的水热交换
海洋是大气的主要热源和大气水汽的主要来源
(潜热输送)
大气降水
大气中86%的水汽来自海洋
绘制海气相互作用过程的思维导图
探究一:
5
01
知-海—气相互作用机制
【学习任务一】海洋对大气的作用
海洋
大气
潜热、
长波辐射、传导、对流等
蒸发
固碳释氧
提供热能
提供水汽
缓解
温室效应
能量
物质
不同纬度海区
海陆热力性质
供热
差异
大气环流
海洋为大气提供能量,驱使大气运动。
海洋向大气输送的热量,与其表层水温密切相关。水温高的海区,向大气输送的热量也多。
海—气相互作用
水分交换
大气
海洋
热量交换
大气
海洋
维持全球水热平衡
蒸发
降水
潜热
长波辐射
风
大气环流
大洋环流
绘制思维导图
太阳辐射
冷干
冷干
冷湿
暖湿
热干
湿热
(2024·浙江卷)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。完成下面小题。
1.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
潜热释放的纬度差异及原因
大气环流和大洋环流调节
海水蒸发吸收或水汽凝结释放热量
海洋向大气输送热量与海洋表面水温呈正相关。
正值,高度高
典型例题:
01
知-海—气相互作用机制
【学习任务二】大气对海洋的作用
海洋
大气
大气
逆辐射
降水
降尘
提供
热能
影响
海水性质
提供
营养元素
能量
物质
风
驱动
海水运动
大洋环流
大气环流
大气中碳含量
海洋为大气提供能量,驱使大气运动。
01
知-海—气相互作用机制
【典型例题2】
(2023,重庆卷)
台风的移动方向和速度受大尺度天气系统的气流影响。 下图示意某台风移动过程中的海平面气压分布。在甲地,该台风移动减缓,停留时间长达4天,期间表层海水温度下降,台风强度减弱。据此完成下面小题。
该台风在甲地停留期间,表层海水温度下降的主要原因是
A. 寒流经过 B. 海水蒸发 C. 强风扰动 D. 云层遮挡
影响昼夜温差
冷海水
上泛
海水垂直扰动混合
推动海水运动
表层水温下降
影响海水性质
C
甲地为日本暖流流经区,A错误;在台风停留期间,虽然海水蒸发确实会吸收热量,但在短时间内(4天),仅靠海水蒸发所吸收的热量相对有限,不足以导致海水温度出现较为明显的下降,B错误;云层遮挡主要影响海水的昼夜温差,使海水白天温度更低,夜间温度更高,D错误。
C:1.冷海水上泛。台风中心气压极低,狂风带动表层海水剧烈流动,导致下层冷海水上升补充,形成“冷迹”。这种冷海水上泛是表层海水降温的直接原因。
2.海水混合增强。台风的强风加速了海水垂直混合(风力直接作用于水体),使深层冷海水与表层暖海水混合,进一步降低表层水温。
01
知-海—气相互作用机制
【典型例题1】
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。完成下面小题。
潜热释放数量多少通过气温变化幅度来体现
(2024,浙江1月)
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
纬度高,气温低
低海拔
遇冷凝结
副高北移
气流下沉
C
辐合
本题侧重于读图分析不同纬度和海拔潜热释放差异及原因。
B:30°-40°N夏季主要受副高北移影响,不受信风控制,夏季副高北移,气流下沉不易遇冷凝结,潜热释放少。另外干燥的空气因饱和差大会加速蒸发而非抑制蒸发,但蒸发了不能遇冷也不会凝结
C:50°N~60°N潜热释放高度较低主要是因为该地纬度较高气温低,副极地低气压带及附近形成的锋面气旋抬升过程中在较低海拔遇冷凝结;
D:极地东风风力强劲,极地东风摆动较小利于蒸发,有利于潜热释放,即风速越大,越利于蒸发
影响海水温度的因素:纬度、洋流
海洋向大气输送的热量,与其表层水温密切相关。水温高的海区,向大气输送的热量也多。热带地区海洋面积大,是驱动地球大气系统的主要能量来源地。
大气通过风作用于海洋,驱动海水运动,把部分能量返还给海洋,并使海洋热状况产生再分配,改变海洋对大气的加热作用。
15
大气中
CO2
海水溶解
海水生物光合作用固定
呼吸作用和残体分解
碳酸盐沉积和有机碳沉积
请总结海洋和大气之间二氧化碳交换过程,并填写过程示意图。
阅读:课本海洋与大气中的二氧化碳
除水热交换外,海—气间还存在气体和固体物质的交换。气体交换中以二氧化碳的交换最为重要。在全球碳循环系统中,海洋的作用比陆地更为重要。大气中的二氧化碳气体除少量被陆地植物通过光合作用吸收外,绝大部分通过海洋的物理—生化过程被同化吸收,并以固态碳的方式向海洋深部转移。
海洋固碳的具体过程是:海水通过与大气的接触,直接溶解大气中的二氧化碳。海洋生物利用海水中所溶解的二氧化碳,进行光合作用,并将二氧化碳固定在生物体内。被海洋生物固定的二氧化碳,一部分通过生物的呼吸作用和残体分解释放到大气中,还有一部分形成碳酸盐沉积和有机碳沉积(如煤、石油、天然气)。生物沉积作用将二氧化碳固定在岩石圈中,短时期内不再参与地表的碳循环,从而降低了表层海水中二氧化碳的含量,有利于海洋表层从大气中吸收更多的二氧化碳,对海洋和大气的二氧化碳平衡产生重要影响。
大气中
CO2
海水溶解
海水生物光合作用固定
呼吸作用和残体分解
碳酸盐沉积和有机碳沉积
水的运动
陆地水体间的相互关系
水循环
海水的性质
海水的运动
海洋与人类
海—气相互作用
海—气相互作用与水热交换
海洋对大气的作用
大气对海洋的作用
通过长波辐射、潜热、传导对流向大气提供热量
通过蒸发向大气提供水汽
大气运动(风)推动海水运动
降水参与水循环影响海水性质
形成大气环流
调节气温
大洋环流
不同纬度海区热量交换
大气通过降尘提供营养元素
溶解氧
海-气相互作用与水热平衡
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
沃克环流增强
沃克环流减弱
厄尔尼诺
拉尼娜
【课堂小结】
二、海一气相互作用与水热平衡
1.维持全球水热平衡
水热在不同地区的传输
大气环流
大洋环流
地球上的
水热平衡
不同纬度海洋获得的太阳辐射量不同
高低纬间的大气环流(三圈环流)
海洋与大陆对大气加热的差异
季风环流
海-气相互作用与水热平衡
区域 多年平均蒸发量/千米3 多年平均降水量/千米3 多年平均径流量/千米3
海洋 505000 458000 - 47 000
陆地外流区域 63 000 110000 47 000
陆地内流区域 9 000 9 000 —
全球 577000 577000 —
全球水量收支
地球上的水时时刻刻都在循环运动,从长期来看,全球的总水量没有什么变化。
在某段时期内,一个地区的储水变化量就是水量收入和支出的差额;这就是水量平衡原理。
海一气相互作用,进行水分交换,构成地球上生生不息的水循环。
2.全球水量收支平衡
1.读图,估算陆地和海洋对大气水汽的相对贡献,说明大气水汽的主要来源。
2.估算海洋蒸发和降水的差额,说明补充这个差额的水量来源。
全球水量平衡示意
合作探究二
海洋蒸发(505)—降水(458)=径流(47),说明补充这个差额的水量来源是径流。
海洋贡献水汽为505,陆地贡献水汽为 72,说明海洋是大气水汽的主要来源。
了解水量平衡原理
3.如果海洋蒸发量增加或减少,陆地可能发生相应的变化。利用水量平衡原理加以说明。
二者关系是正相关, 海洋蒸发量增加(减少),海陆间水汽输送增加(减少),则陆地降水量就会增加(减少),径流也会相应增加(减少)。
了解水量平衡原理
海洋降水量+陆地降水量=海洋蒸发量+陆地蒸发量
458+119=577 505+72=577
水量平衡
海一气相互作用参与的水循环,有助于全球的水量平衡。
全球的水量平衡是水循环的结果,而水循环必须通过大气环流来实现。
1.指出北半球低、中、高纬度海洋热量的收支差异。
热量收支:低纬度大于中、高纬度
低纬度:热量盈余;中高纬度:热量亏损
不会。海—气相互作用所形成的大气环流与大洋环流将热量从低纬度地区输送到中高纬度地区,维持着全球热量平衡。
北半球海洋热量收支随纬度的变化
低纬度
高纬度
3.全球热量平衡
2.根据热量收支情况,赤道会不会越来越热,极地会不会越来越冷?为什么?
热量平衡
大洋环流
大气环流
海-气相互作用
北半球海洋热量收支随纬度的变化
低纬度
中纬度
高纬度
东太平洋冷舌
风:
海:
暖海水在赤道附近西太平洋汇聚,形成暖池
【考点】
受大气环流和洋流的影响,赤道附近西太平洋形成了全球范围面积最大、温度最高的暖水体(多年平均海表温度在28°C以上),被称为西太平洋暖池,而赤道附近太平洋东侧海域则形成了水温较低的冷水区,称为东太平洋冷舌。
问题1:画出赤道附近太平洋海区的盛行风和洋流流向,并推测西太平洋暖池和东太平洋冷舌的形成过程。
暖池:
信风自东向西
表层暖海水向西输送
冷舌:
离岸风
冷海水上泛补偿
赤道附近东太平洋形成冷水区
海—气相互作用与水热交换
0°
【考点二】
海—气相互作用与水热平衡
问题2:根据热力环流原理,画出赤道附近太平洋东西两岸的大气运动,指出暖池地区的水位和水温能保持多年相对稳定的原因。
太平洋东部海区
太平洋西部海区
沃克环流
大气环流
水循环
大洋环流
水热平衡
海—气相互作用
问题3:从海—气相互作用的角度,分析西太平洋暖池、东太平洋冷舌对沿岸地区气候的影响。
暖池水温较高
蒸发旺盛
对流旺盛
海—气相互作用强,空气湿润,降水较多
高温多雨的气候
干旱少雨(干热)
多雨(暖湿)
冷舌水温较低
离岸风影响形成上升补偿流
营养盐丰富
渔业资源丰富
干旱少雨的气候
海水密度增大
洋面长波辐射强,潜热输送多
对应气温高
利浮游生物生长
三、厄尔尼诺现象和拉尼娜现象
正常年份沃克环流(顺时针)对气候的影响:
大洋西岸: 上升气流,气候湿润
大洋东岸: 下沉气流,气候干旱
通过海—气相互作用,海洋和大气成为一个整体。如果表层海水温度发生异常,大气环流也会异常,甚至出现极端的天气现象,如厄尔尼诺和拉尼娜现象。
右图为2015年海水温度距平图。海水温度距平是指某一时段内海水平均温度与多年平均温度之差。正值表示比多年平均温度高,负值表示比多年平均温度低。
1.读图说出图示时间赤道太平洋东西两岸海水温度有何变化?为什么?(可参考沃克环流的知识建构)
2.此时太平洋赤道附近海洋上空的沃克环流会发生怎样的变化呢?(几种情况?)
探究三:
此时太平洋赤道附近海洋上空的沃克环流会发生怎样的变化呢?(几种情况)
①减弱
②消失
③反向
厄尔尼诺现象:指赤道附近太平洋中东部表层海水温度持续异常升高的现象。大约每隔2~ 7年发生一次,每次持续1 ~2年,发生年份称为厄尔尼诺年。
厄尔尼诺现象是如何发生的?
多数科学家认为,东南信风减弱可能是引发厄尔尼诺现象的主要原因。
东南信风减弱(西风)
赤道附近太平洋东岸上升流减弱
赤道逆流增强
温暖的海水输送到东太平洋
南美洲西岸的暖流取代寒流
形成厄尔尼诺现象
厄尔尼诺的由来
在南美洲的西海岸,受秘鲁寒流的上升流影响,有世界著名的秘鲁渔场。
二百多年前,秘鲁、厄瓜多尔等国的渔民发现,每隔几年沿岸的海水就会突然变暖,导致了附近的喜欢冷水的鱼类的死亡。由于这一现象往往发生在圣诞节前后,当地渔民就给它起名为“圣婴”,代表耶稣的意思,“EL Nino”这个西班牙语单词,音译过来就是“厄尔尼诺”。
沃克环流异常
中东太平洋水温偏高
西太平洋水温偏低
厄尔尼诺现象影响
东西海面温差减小
赤道太平洋东部地区降水增多,引发洪涝灾害。
赤道太平洋西部地区干燥少雨,带来旱灾或森林大火。
厄尔尼诺可能引发更大范围的气候异常
厄尔尼诺现象的影响
近百年来三次超强厄尔尼诺事件:1982—1983、1997—1998、2015—2016
秘鲁渔场,鱼类大量死亡,以鱼为食的海鸟也将死亡或迁徒
印尼、澳大利亚出现长时间干旱
澳大利亚出现长时间大规模的森林火灾
南美洲遭遭遇百年不遇的特大洪灾,甚至在沙漠地区也出现了连续的滂沱大雨;
(西旱东涝)
请注意:
1.正文标题为:黑体,30号字;
2.正文内容为:华文楷体,尽量不小于24号,特殊辅助性文字不低于18;根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字,单页文字一般不能超过8行。
3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。
英文
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2.正文内容为:以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号,特别强调可用32号。
3.英文每行一般不能超过15个单词;单页文字一般不能超过8行。
38
右图为2015年海水温度距平图。海水温度距平是指某一时段内海水平均温度与多年平均温度之差。正值表示比多年平均温度高,负值表示比多年平均温度低。
3.分析厄尔尼诺发生时,南美秘鲁渔场鱼类大量死亡、鱼类逃离的原因。
水温升高,冷水鱼不适应升高的水温。
海水中的溶解氧随水温升高而减少,大量鱼类因缺氧而死亡。
海水上泛减弱,大量营养盐类不能带至表层,鱼的饵料减少,导致鱼群逃离。
分析厄尔尼诺发生时,南美秘鲁渔场鱼类大量死亡、鱼类逃离的原因。
一探究竟:
40
①气候:
赤道附近的太平洋东部,如秘鲁和智利沿海,下沉气流减弱或消失,甚至出现上升气流,气候由原来的干燥少雨变为多雨,引发洪涝灾害。
同时,赤道附近的太平洋西岸,上升气流减弱或消失,气候由多雨变为少雨,带来旱灾或森林大火。
能减缓富含二氧化碳的上泛冷水的上移速度,从而减少海洋向大气释放的二氧化碳数量,延缓全球变暖。
②生物:
赤道附近太平洋东部鱼类大量死亡,导致以这些鱼为食物的鸟类死亡或迁徙。
厄尔尼诺对中国的影响
知识拓展:
再探影响—对我国的影响:东亚季风减弱
夏季:
副高位置偏南,锋面雨带偏南,南涝北旱;
东北信风减弱,暖水不足,台风减少;
东北冷夏,易受低温冷害影响,粮食减产。
华南酷热。
冬季:
西太平洋气压较高,冬季风的势力减弱,出现暖冬。
43
海—气相互作用与厄尔尼诺现象
东南信风减弱
赤道暖流减弱
赤道逆流增强、南下
秘鲁寒流减弱
太平洋东部水温上升西部下降
太平洋东岸降水增多,西岸降水减少
沃克环流减弱、消失或反向
影响人类生产生活
【知识建构二】
请注意:
1.正文标题为:黑体,30号字;
2.正文内容为:华文楷体,尽量不小于24号,特殊辅助性文字不低于18;根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字,单页文字一般不能超过8行。
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英文
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2.正文内容为:以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号,特别强调可用32号。
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44
400年来第一次世界最干旱沙漠开出花海
阿塔卡马沙漠开花了!!!
海—气相互作用与拉尼娜现象
合作探究九:结合对厄尔尼诺现象的学习,完成以下三个问题:
1.拉尼娜现象发生时,赤道太平洋东部和中部海域水温异常下降的原因是什么?
2.拉尼娜现象发生时,沃克环流会发生什么变化?
3.推测拉尼娜现象对中国会产生那些的影响?
“拉尼娜”是西班牙语“小女孩”的意思,与厄尔尼诺现象相反,也称为“反厄尔尼诺现象”。是指赤道太平洋东部和中部海域水温异常下降的现象。
46
2.拉尼娜现象:
含义:
赤道附近中东太平洋海面温度异常降低的现象。
成因:
太平洋东南信风异常增强,把赤道附近表层暖水向西太平洋输送,表层海水产生强大的离岸流,造成这里持续的海水辐散;下层冷海水上泛增多,同时秘鲁寒流也北上补充,导致海面温度大幅降低。
厄尔尼诺现象 拉尼娜现象
东南信风
太平洋水温 大洋东岸
大洋西岸
沃克环流
气候 大洋东岸
大洋西岸
对全球影响
关联性
厄尔尼诺和拉尼娜现象对比
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48
厄尔尼诺现象 拉尼娜现象
东南信风 减弱 增强
太平洋
水温 大洋东岸 升高 降低
大洋西岸 降低 升高
沃克环流 减弱、消失、反向 增强
气候 大洋东岸 降水增加 降水减少
大洋西岸 降水减少 降水增加
对全球影响 导致全球大气环流异常,并对全球广大范围内的气候产生很大影响
关联性 拉尼娜一般出现在厄尔尼诺年之后
厄尔尼诺和拉尼娜现象对比
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2.正文内容为:华文楷体,尽量不小于24号,特殊辅助性文字不低于18;根据文字量可适当调整。内容文字一行一般不能超过28个字,单页文字一般不能超过8行。
3.拍摄版本呈现内容务必与上传版本呈现的内容完全一致。
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2.正文内容为:以Times New Roman为主,可搭配使用Arial。字号为24—28号,特别强调可用32号。
3.英文每行一般不能超过15个单词;单页文字一般不能超过8行。
49
①气候:
拉尼娜现象与厄尔尼诺现象相反,故有“反厄尔尼诺现象“ 之称,但它对气候的影响程度及威力比厄尔尼诺要小。
影响:
赤道附近大洋东侧较正常年份气温下降、降水变少,更加干旱;
西侧气温上升、降水变多,甚至发生洪涝灾害。
②生物:
赤道附近大洋东侧离岸风增强,上升流变强,海洋表层营养物质增多,渔场增产。
再探影响—对我国的影响:东亚季风增强
夏季:
副高位置偏北,锋面雨带偏北,华北洪涝,北涝南旱;
东北信风加强,暖水充足,台风增多;
东北热夏干旱。
冬季:
西太平洋气压较低,冬季风的势力增强,出现冷冬,寒潮多发,南方易出现冻雨、风雪。
51
拉尼娜(反厄尔尼诺)
长津湖剧照
长津湖的冬天本来就很冷。在1950年的冬天,恰好还发生了一次中等强度的“拉尼娜现象”,更是雪上加霜。当拉尼娜现象来临时,会造成大范围的气候异常。当时朝鲜半岛不仅普降大雪,伴随而来的还有大风,由于风寒效应,体感温度可达-60℃。在这场战役中,志愿军冻伤28954人、冻死4000余人!
思考
为什么拉尼娜给朝鲜半岛的冬天带来极寒天气。
【典型例题2】
(2022,山东卷,16改编)
冬半年,美洲中部地区频繁受冷空气影响。下图示意2000年1月一次冷空气南下过程中,美洲中部附近海洋表层风场和海平面气温分布。甲处南北两侧的气压梯度较大。
在冷空气频繁南下的影响下,N海域表层水温较低。分析其原因。(8分)
〖规范作答〗
南下的冷空气在较大的气压梯度和狭管效应的共同影响下,快速穿过峡谷,并在下坡过程中不断加速,近地面的风速较大;
由于峡谷地势较低,冷空气过峡谷后在下沉过程中自身的增温幅度较小(焚风效应弱),且较大的风速使冷空气在到达N海域之前与下垫面的热量交换较少,增温幅度小,冷气团保持较低温度;
冷气团与海水的热力交换使N海域表层水温降低;
强离岸风使N海域底部冷海水上泛,表层海水温度降低。
寒冷气流势力强,速度快,和沿途地上泛区热量交换少
海洋
大气
潜热、
长波辐射等
蒸发
固碳释氧
风、
大气逆辐射
降水
降尘
能量交换
物质交换
热力作用
动力作用
作 用
水循环
大气受热过程
地理
过程
大气环流
大洋环流
形 成
全球水热平衡
维 持
稳定气候
塑造
【课堂总结】海—气相互作用
水热交换
异常
某一海区
沿岸地区气候变化
影响
通过海—气相互作用,海洋和大气成为一个整体。如果表层海水温度发生异常,大气环流也会异常,甚至出现极端的天气事件,干扰威胁人们的正常生活。
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