内容正文:
第二节海水的性质讲义
一、教学目标(地理学科核心素养四维目标)
依据《普通高中地理课程标准(2017年版2020年修订)》中“人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力”四个维度的要求,结合本节“运用图表等资料,说明海水性质对人类活动的影响”的内容标准,制定本课教学目标。
1. 人地协调观
认识海水温度、盐度、密度是海水最重要的理化性质,理解海洋是人类赖以生存和发展的蓝色家园,树立珍惜海洋资源、保护海洋环境的意识。
结合海水性质对人类活动的影响(如海水养殖、晒盐、淡化、航运),说明人类活动要遵循海洋自然规律,初步树立人海和谐的可持续发展观念。
2. 综合思维
能够从要素综合的角度,理解太阳辐射、蒸发、降水、径流、洋流、结冰融冰等因素对海水温度、盐度、密度的共同影响,分析三者之间“温度—盐度—密度”的内在联系。
能够从时空综合的角度,归纳海水性质在水平和垂直方向上的分布规律,并解释其成因。
3. 区域认知
运用世界海洋表层水温分布图、表层盐度分布图、海水温度(盐度、密度)随纬度变化图等,归纳不同纬度、不同海域海水性质的空间差异。
能够针对红海、波罗的海、长芦汉沽盐场、新加坡等典型区域,说明其海水性质特点及形成原因。
4. 地理实践力
能够运用图表资料提取地理信息,说明海水温度、盐度、密度的分布特点及其影响因素。
能够结合海水温度预报,为选择海滨浴场游泳时间、分析鲍鱼南北转场等真实情境提供合理的解释与建议。
在合作探究中,初步形成科学探究的意识和能力。
教学重点与难点
类型
内容
教学重点
海水温度、盐度、密度的分布规律及其影响因素;海水性质对人类活动的影响。
教学难点
①海水温度、盐度、密度三者之间的内在联系;②红海盐度最高、波罗的海盐度最低的成因分析;③“海中断崖”现象与海水密度的关系。
二、课堂导入
情境一:潜艇为何会遭遇“海中断崖”?
图 潜艇在海中航行示意(海中断崖是本节课要解释的地理现象)
1963年4月10日,美国海军“长尾鲨”号核潜艇在美国东部大陆架边缘做下潜试验时,忽然沉入2300米深的海底,艇上129名船员全部遇难,这是世界上第一艘失事的核潜艇。关于该艇的失事原因有多种猜测,其中之一认为它在水下遭遇了“海中断崖”。事实上,第二次世界大战以后,多国海军潜艇都经历过“海中断崖”事件。
思考:你知道“海中断崖”是怎么回事吗?这一现象涉及海水的什么理化性质?
情境二:“雪龙”号为什么是红色的?
图 “雪龙”号极地科学考察破冰船(我国极地科考的重要平台)
“雪龙”号是我国现役唯一的极地科学考察船和极地破冰船,船体被涂装成鲜艳的红色。它常年往返于高纬度冰海,执行南极、北极科学考察任务。
思考:高纬度海域为何多浮冰?“雪龙”号在极地航行会受到海水温度的哪些影响?这与海水的哪种理化性质有关?
情境三:海水为什么又咸又苦?
图 长芦汉沽盐场(海水晒盐是我国利用海水性质的重要方式)
海水被称为盐的“故乡”,其中约90%是氯化钠(即食盐),此外还含有氯化镁、硫酸镁等物质,因此海水尝起来既咸又苦。我国有着悠久的利用海水晒盐的历史,北方沿海分布着许多大型盐场。
思考:海水中的盐类物质是从哪里来的?为什么不同海域的海水咸淡不同?人们又是如何利用海水性质的?
【导入设计意图】
以“海中断崖—雪龙号—晒盐”三个真实情境切入,分别对应本节课要学习的海水密度、温度、盐度三大性质,激发学生的好奇心和求知欲。
三个问题贯穿全课,形成“情境—问题—原理—应用”的教学主线,体现“学习对生活有用的地理”的课程理念。
三、知识梳理
地球表面约71%的面积被海洋覆盖。海水的温度、盐度和密度是海水最重要的理化性质,三者相互联系、相互制约,共同塑造着海洋环境并深刻影响着人类活动。
(一)海水的温度
1. 概念与影响因素
海水温度反映海水的冷热状况,主要取决于海洋热量的收支情况。
热量收支
说明
热量收入
太阳辐射是海洋的主要热量来源。
热量支出
海水蒸发消耗热量,是海洋热量支出的主要渠道。
除此之外,海水温度还受到纬度、季节、深度、海陆分布、大气运动、海水运动(洋流)等因素的影响。
2. 分布规律
(1)垂直分布
图 太平洋西经170°附近观测站海水温度随深度变化的曲线
从垂直分布看,海水温度随深度增加而变化。通常情况下,表层水温最高。1000米以内的海水温度随深度变化幅度较大,而1000米以下的深层海水温度变化幅度较小。
想一想:中高纬度1000米以上的海水温度随深度如何变化?
(2)水平分布
图 世界大洋8月表层海水温度分布
读图归纳世界海洋表层水温的分布特点及其主要原因:
分布特点
主要原因
不同纬度:表层水温由低纬向高纬逐渐降低
纬度越低,太阳高度越大,单位面积表层海水获得的太阳辐射越多,水温越高。
同一纬度:暖流经过的海区水温高,寒流经过的海区水温低
暖流水温高于所流经海区的水温,寒流水温低于所流经海区的水温。
同一海区:夏季水温高于冬季
夏季海水热量收入大于支出,冬季热量收入小于支出。
(3)时间分布
就同一海区而言,表层水温夏季普遍高于冬季,北半球8月水温达到最高,2月最低;南半球相反。
3. 对地理环境及人类活动的影响
图 葫芦岛、厦门和西沙海洋站的表层海水月平均温度(单位:℃)
海水温度的影响主要体现在三个方面:
影响海洋生物的分布。海洋表层是海洋生物的主要聚集地,深度越深,海洋生物的数量和种类越少。不同纬度的海洋表层生活着不同类型的海洋生物,例如石斑鱼主要生活在低纬度海域,鳕鱼主要分布在中高纬度海域;海水温度的季节变化还会导致有些海洋生物发生季节性游动,以追逐更适宜的温度。人类的渔业活动要考虑各海域的水温状况和海洋生物对水温的要求。
影响海洋运输。海水温度低的海域(高纬度),海水容易结冰,通航时间受到限制;全球变暖使海水升温、体积膨胀,是海平面上升的重要原因之一。
影响沿海地区的气候。与同纬度陆地相比,海水温度变化幅度更小,海洋上空气温变化也较慢。从全球尺度看,海水对大气温度起着调节作用;从区域尺度看,沿海地区气温的季节变化和日变化均比内陆地区小。
(二)海水的盐度
1. 概念
盐度表示海水中盐类物质的质量分数,指1000克海水中所含盐类物质的多少,通常用千分比(‰)表示。世界大洋的平均盐度约为35‰。海水中主要盐类物质是氯化钠和氯化镁。
2. 分布规律
世界大洋表层海水盐度的分布规律:大致从南北半球的副热带海域向赤道和两极逐渐降低。
图 大洋表层海水盐度随纬度的变化
其成因可归纳如下:
海域
盐度特征
主要原因
副热带海域
盐度最高
受副热带高气压带控制,炎热少雨,蒸发量大于降水量。
赤道海域
盐度不高(并非最高)
虽然温度最高、蒸发强烈,但降水丰沛,降水量大于蒸发量。
高纬度海域
盐度较低
海水温度较低,蒸发较弱;部分海域有融冰稀释。
3. 影响因素
在外海和大洋,海水盐度主要受温度、蒸发量、降水量影响;在近岸地区,还受到入海径流的影响。此外,海域封闭程度、结冰融冰、洋流等因素也会影响海水盐度。
影响因素
对盐度的影响
蒸发量与降水量
蒸发量大于降水量,盐度升高;反之盐度降低。
入海径流
有河流注入的海域,盐度一般较低。
海域封闭程度
封闭海域受外界影响小;海域越封闭,盐度偏高或偏低的特征越明显。
结冰与融冰
结冰使盐度升高,融冰使盐度降低。
洋流
同一纬度,暖流经过海区盐度偏高,寒流经过海区盐度偏低。
4. 两个特殊的海域
世界盐度最高的海域——红海,盐度超过40‰;世界盐度最低的海域——波罗的海,盐度不到10‰。
图 红海、波罗的海沿岸地区水系及代表地多年平均各月气温和降水量
结合两地气候资料和区域特征,分析盐度差异的成因:
对比项
红海(盐度最高)
波罗的海(盐度最低)
纬度与气温
纬度较低,气温较高,蒸发旺盛
纬度较高,气温较低,蒸发弱
降水与蒸发
热带沙漠气候,全年炎热干燥,蒸发量远大于降水量
温带海洋性气候,全年温和湿润,降水量大于蒸发量
河流注入
两岸为干燥沙漠,几乎无陆地淡水注入
四周河流众多,有大量淡水注入
海域封闭
海域较封闭,与外海高盐度海水交换少
海域较封闭,高盐度海水流入少
5. 海水盐度与人类活动
图 长芦汉沽盐场(日照充足、降水较少的沿海地区适宜建造晒盐场)
海水中含有许多对人类有利用价值的化学物质,海水性质与人类生产生活密切相关:
利用海水晒盐、制碱,从海水中提取镁、溴等资源。晒盐需要地势平坦、泥质海滩、晴天多、蒸发旺盛、无大河注入等条件,我国三大盐场是长芦盐场、台湾布袋盐场、海南莺歌海盐场。
海水养殖需要稳定的海水盐度,盐度突然下降或升高,都可能造成养殖鱼虾大量死亡。
随着科技发展和观念改变,海水淡化成为淡水资源的重要补充。此外,人们还直接用海水冲厕、将海水作为工业冷却水。
图 新加坡的海水淡化(缓解当地缺水状况的重要途径)
我国环渤海地区淡水资源严重不足,海水淡化、淡化海冰等也为缓解当地缺水状况提供了思路。
(三)海水的密度
1. 概念与影响因素
海水的密度指单位体积海水的质量。影响海水密度的因素主要有温度、盐度和深度(压力)。
影响因素
与海水密度的关系
温度
负相关——海水温度越高,密度越低(冰点以上)。
盐度
正相关——海水盐度越高,密度越大。
深度(压力)
正相关——海水密度随深度(压力)的增加而增大。
其中,表层海水密度与温度的关系最为密切。平均而言,温度变化对密度变化的影响比盐度更大。
2. 分布规律
图 海洋表层海水密度随纬度的变化
(1)水平分布:大洋表层海水密度大致随纬度增高而增大,同纬度海域密度大致相同。
原因:赤道附近海区温度最高、降水量较大、盐度较低,因而表层海水密度最小;由赤道向两极,平均温度逐渐下降,密度逐渐增大,最大密度出现在寒冷的极地海区。
(2)垂直分布:海水密度随深度增加而增大。
(3)特殊现象——“海中断崖”:有时随深度增加,海水密度会突然变小,海水浮力也突然变小。潜艇如果遭遇“海中断崖”,会因浮力突然变小而掉到安全潜水深度以下,造成艇毁人亡。
3. 海水密度与人类活动
影响船舶吃水深度。在不同密度的海洋上航行,同一艘船的吃水深度不同,密度越大浮力越大,吃水越浅。远洋航运中,标准吨位船只的核载重量要考虑不同海区海水密度的差异,以确保航运安全。
产生密度流。海水密度差异会产生密度流,例如直布罗陀海峡东侧地中海海水盐度较高、密度较大而下沉,从底层流向大西洋,表层海水则从大西洋流向地中海。
影响潜艇航行。在一定深度范围内,海水密度迅速增加,对声波有反射和折射作用,潜艇在此深度以下活动不易被上部侦测到;但“海中断崖”则是潜艇航行的重大安全隐患。
图 8月大西洋表层海水温度、盐度、密度随纬度的变化(S、T、p 分别代表盐度、温度和密度)
读图归纳:8月大西洋表层海水密度由赤道向两极逐渐增大。其成因是赤道海区温度高、盐度低,密度最小;副热带海区虽盐度最大,但温度下降不大、仍然较高,密度没有相应出现极大值;极地海区温度低,海水结冰、盐度较高,密度最大。
【知识拓展:温度、盐度、密度三者的关系】
太阳辐射决定温度,蒸发与降水的对比决定盐度,温度与盐度共同决定密度。
三者不是孤立的知识点,而是“一因多果、相互关联”的关系网:纬度位置→太阳辐射→温度→蒸发→盐度→密度,贯穿着海洋中的热量平衡与物质平衡。
抓住这条主线,有助于理解红海“咸”、波罗的海“淡”、极地海水“密”等地理现象的内在逻辑。
(四)三大性质综合归纳
为便于记忆与运用,现将海水温度、盐度、密度的核心规律整理如下表。
比较项目
海水温度
海水盐度
海水密度
概念
反映海水的冷热状况
1000克海水中所含盐类物质的多少(‰)
单位体积海水的质量
主要影响因素
太阳辐射(热量收支)、深度、纬度、季节、洋流
蒸发量、降水量、入海径流、海域封闭程度
温度、盐度、深度(压力)
水平分布规律
由低纬向高纬递减;暖流高、寒流低
副热带最高,向赤道和两极递减
随纬度增高而增大
垂直分布规律
随深度增加而降低,1000米以下变化小
浅表层较均匀,存在盐跃层,深层较均匀
随深度增加而增大
时间分布
同一海区夏季高于冬季
随结冰融冰、径流季节变化
一般冬季较大、夏季较小
与温度的关系
—
正相关(温度高,蒸发强,盐度偏高)
负相关(温度高密度低)
与盐度的关系
间接(影响蒸发)
—
正相关(盐度高密大)
注:以上为一般规律,具体到某一海域还需结合纬度、海陆位置、洋流、径流、海域封闭程度等因素综合判断。
思维链条小结
太阳辐射 → 水温分布 → 蒸发与降水对比 → 盐度分布 → 温度与盐度共同决定 → 密度分布 → 影响海洋生物、海水养殖、晒盐淡化、航运与潜艇航行。
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