第一节海—气相互作用及其影响 教学设计-2026-2027学年高二上学期地理鲁教版选择性必修一

第三节海—气相互作用及其影响教学设计 一、课程标准与学习目标 【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。 【学习目标（地理四维目标）】 核心素养维度 具体学习目标 人地协调观 认识海洋与大气是相互联系、相互制约的统一整体，理解海—气相互作用对全球气候与环境的深刻影响，树立尊重自然规律、保护海洋环境的意识。 综合思维 从物质交换与能量传输两条主线，综合分析海—气之间的水分交换、热量交换及其影响因素，理解海—气相互作用对全球水热平衡的维持机制。 区域认知 结合赤道太平洋、中高纬度海区、秘鲁渔场等具体区域，分析不同海域海—气相互作用的差异，以及厄尔尼诺、拉尼娜现象的区域性影响。 地理实践力 运用海水温度异常图、气温曲线图、全球水量平衡图等图表，说明海—气相互作用的过程与结果；能结合实例解释厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。 二、教材地位与教学重难点 【教材地位】 本节是第四章“水的运动”的收束内容。在前两节学习了陆地水体相互关系和洋流的基础上，本节把视野从“海洋内部”扩展到“海洋与大气之间”，揭示海洋、大气、陆地通过水循环与热量交换构成的整体，是理解全球气候变化与自然灾害的重要基础，也为第五章“自然环境的整体性与差异性”埋下伏笔。 【教学重点】 1. 海—气之间的水分交换与热量交换过程，以及影响交换强度的因素（水温、纬度、洋流）。 2. 海洋对大气的作用（提供热量、水汽，调节气温，缓解温室效应）与大气对海洋的作用（风能驱动海水运动、参与水循环、提供营养元素）。 3. 厄尔尼诺、拉尼娜现象的成因及其对气候和人类活动的影响。 【教学难点】 1. 从能量收支角度理解海洋是大气的主要热源，理解潜热输送的过程。 2. 沃克环流的形成机制，以及海温异常如何通过大气环流反馈形成厄尔尼诺、拉尼娜现象。 3. 全球水热平衡的实现途径——大气环流与大洋环流的协同作用。 三、课堂导入 【情境导入】 据世界气象组织（WMO）消息，2023年发生的厄尔尼诺事件是有记录以来最强事件之一，全球多地经历了极端高温、暴雨洪涝与干旱。而在另一些年份，秘鲁沿海的渔民却发现鳀鱼丰收——这正是“拉尼娜”年上升流增强的结果。 教师设问（层层递进）： 问题1：同一片海洋，为什么有的年份带来洪涝，有的年份却带来干旱？ 问题2：远在赤道中东太平洋的海水“变暖”或“变冷”，为什么能影响我国长江流域的雨带、影响秘鲁的渔获？ 问题3：海洋与大气之间，到底在发生怎样的“对话”？ 由此引出本节核心概念——“海—气相互作用”，激发学生探究海洋与大气如何作为一个整体共同塑造全球气候。 图1 正常年份赤道太平洋上空沃克环流示意（西暖东冷，东侧下沉、西侧上升） 四、海—气相互作用与全球水热平衡 （一）海—气相互作用的概念 海洋与大气之间的相互联系、相互影响，称作海—气相互作用。物质交换和能量传输，是两者相互作用的重要途径。海洋是大气中水汽的最主要来源，也是大气的主要热源。 （二）海—气之间的水分交换 1. 基本过程 海洋通过蒸发作用向大气提供水汽；大气中的水汽在适当条件下凝结，以降水的形式返回海洋，从而实现海洋与大气之间的水分交换。 大气中约87.5%的水汽由海洋提供，全球总水量的96%以上赋存于海洋之中，因此海洋是大气中水汽的最主要来源。 2. 影响因素 纬度：低纬海区水温高、蒸发旺盛，向大气输送的水汽多；高纬海区则相反。 洋流：暖流海区蒸发强、湿度大；寒流海区蒸发弱、湿度小。 水温：水温越高，蒸发越旺盛，空气湿度也越大。 图2 海—气之间的水分交换：蒸发提供水汽、降水返回海洋 （三）海—气之间的热量交换 1. 基本过程 海洋吸收到达地表太阳辐射的大部分，并把其中约85%的热量储存在海洋表层，因此海洋是大气最主要的热量储存库。 海洋通过长波辐射和蒸发潜热（潜热输送）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。 大气主要通过风（动能）向海洋传递能量，驱使表层海水运动。 知识窗 · 什么是潜热输送 地球表面的水分在蒸发（升华）时，吸收下垫面的热量，并把这部分热量潜藏在水汽中，称为潜热。 当水汽在空气中受冷凝结（凝华）时，又会把这部分潜热释放出来，提高空气温度。 实践证明，从下垫面蒸发出的水分远多于空气中水汽凝结出的水分，因此潜热输送的结果，大多是海洋（下垫面）失去热量、大气获得热量——这是海—气热量输送的主要途径。 2. 影响因素 海洋表层向大气输送的热量，主要受海洋表面水温影响：水温越高，向大气输送的热量越多。此外还与纬度、洋流性质密切相关。 图3 海洋通过溶解CO₂、生物固碳调节大气CO₂含量，缓解温室效应 （四）海洋对大气的作用 1. 海洋通过长波辐射和蒸发潜热等方式为大气运动提供热能。 2. 海洋通过蒸发作用向大气提供水汽；提供水汽的多少主要与水温相关——水温越高，蒸发越旺盛，空气湿度越大。 3. 海洋对气温有调节作用。海水热容量大，增温、冷却都比陆地慢： （1）海洋上空气温变化有滞后效应——北半球陆地最冷月为1月、最热月为7月；海洋则分别为2月、8月。 （2）海洋使大气温度变化比较和缓——受海洋影响大的地区，气温日较差和年较差都较小。 4. 海洋对大气的温室效应有缓解作用。海洋中溶解的CO₂是大气中CO₂含量的数十倍，海洋通过溶解吸收、生物固碳等过程调节大气中的CO₂含量，影响全球气温和大气环流；海洋浮游植物通过光合作用向大气提供了约40%的再生氧气，因此海洋与森林并称为地球的两叶“肺”。 （五）大气对海洋的作用 1. 大气通过风能推动海水运动，影响海水性质。气流吹拂表层海水，形成风海流与风浪。 例：盛行西风影响下形成北大西洋暖流、北太平洋暖流和西风漂流；南北纬10°～30°大洋东岸，在信风吹拂下形成离岸流并产生上升补偿流，使该海区水温低于同纬度。 2. 大气直接参与海陆间水循环，通过降水影响海水性质： （1）降水强弱直接影响海水盐度分布； （2）大气云层可减弱到达海面的太阳辐射，影响海面增温，进而影响海水运动。 3. 大气通过降尘向海洋提供营养元素，促进浮游生物繁殖。 （六）海—气相互作用与全球水热平衡 海—气相互作用通过大气环流与大洋环流，驱使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。 1. 促进水平衡 世界海洋每年约有50.5万立方千米海水被蒸发。其中约91%直接进行海上内循环，以降水形式重返海洋；约9%的水汽参与海陆间大循环，被输送到陆地上空凝结降落，成为陆地淡水来源，并最终通过径流注入海洋。尽管对各地蒸发量、降水量与径流量的估算值不完全相同，但有一点是共同的：地球上多年平均降水量等于多年平均蒸发量，总水量基本不变。 图4 全球水平衡示意：海洋蒸发—海上内循环—海陆间大循环—径流回归海洋 2. 促进热量平衡 在地球表面，低纬度地区获得的净辐射能高于高纬度地区。高低纬度之间的热量输送，主要通过大气环流和洋流共同实现；而大气环流和洋流的形成，也与海—气相互作用密切相关。 3. 水热平衡的实现途径 不同纬度海洋对大气加热的差异 → 形成高低纬之间的大气环流；海洋与陆地对大气加热的差异 → 形成季风环流。同时，风力吹拂洋面把动能传递给海洋，促使海水运动，形成与风向基本一致的洋流。这些大气环流和洋流，把热量从低纬带到高纬、把水分从海洋带到陆地，是维持地球水热平衡的基础。 4. 海—气相互作用模式归纳 交换方向 交换形式 主要内容 海洋 → 大气 水分交换 蒸发，向大气提供水汽 大气 → 海洋 水分交换 凝结以降水形式返回海洋 海洋 → 大气 热量（能量）交换 潜热输送、长波辐射，为大气提供热能 大气 → 海洋 热量（能量）交换 风能（动能）驱使表层海水运动 海洋 ↔ 大气 物质交换 可溶气体（O₂、CO₂等）交换、降尘提供营养元素 五、厄尔尼诺与拉尼娜现象 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，大气环流也会随之异常，甚至出现极端天气事件。厄尔尼诺与拉尼娜就是发生在赤道中东太平洋的海温异常现象，二者常常交替出现，循环周期一般为2～7年，平均约4年。 （一）沃克环流——理解ENSO现象的基础 赤道附近太平洋水温分布“西高东低”：西太平洋（暖池）空气温暖潮湿，盛行上升气流，对流活动旺盛、降水丰富；东太平洋为冷水域，空气变冷下沉，多晴朗少云。这个在低纬度太平洋上空形成的东西向纬向大气环流，称为沃克环流。沃克环流是正常年份海—气相互作用达到平衡的表现。 （二）厄尔尼诺现象 1. 概念 厄尔尼诺（El Niño，西班牙文“圣婴”）是指赤道东、中太平洋海水温度持续异常增温的情况，因多发生在圣诞节前后而得名。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。 2. 形成过程 每隔几年，东南信风突然减弱、甚至转为西风，赤道东太平洋沿岸的冷海水上涌（上升补偿流）现象消失，赤道逆流增强，温暖的海水被输送到东太平洋，南美洲西岸的寒流被暖流取代，从而形成厄尔尼诺现象。 3. 对气候的影响 赤道东太平洋（秘鲁、智利沿海）：下沉气流减弱或消失，甚至转为上升气流，气候由干燥少雨变为多雨，易引发暴雨、洪涝灾害。 赤道西太平洋（澳大利亚、印度尼西亚、印度、非洲等地）：上升气流减弱或消失，气候由湿润多雨转为干燥少雨，带来干旱甚至森林大火。 与更广大范围的气候异常存在相关性，可导致世界多地出现气候异常甚至自然灾害。 （三）拉尼娜现象 1. 概念 拉尼娜（La Niña，西班牙文“小女孩”）是指赤道附近中东部太平洋海面温度异常降低的现象，与厄尔尼诺相反。 2. 形成过程 东南信风加强，把表层被太阳晒热的海水持续吹向太平洋西部，东部底层冷海水上泛增多，致使海水变冷、西部海水温度相对增高，沃克环流增强。 3. 对气候的影响 赤道大洋东侧：较正常年份气温下降、降水变少，更加干旱；离岸风增强使上升流变强，海洋表层营养物质增多，渔场增产。 赤道大洋西侧：气温上升、降水增多，甚至发生洪涝灾害。 对我国的影响：东亚冬季风偏强，冬季较正常年份更冷，常发生雪灾、冻害，影响交通、电力等基础设施；夏季雨带偏北的概率增大。 图5 拉尼娜现象：赤道中东太平洋海温异常偏低，信风增强，沃克环流增强 （四）厄尔尼诺与拉尼娜现象对比 对比项目 厄尔尼诺现象 拉尼娜现象 赤道中东太平洋海温 持续异常增温（偏高） 持续异常降温（偏低） 东南信风 减弱，甚至转为西风 增强 赤道逆流 增强 减弱 东太平洋上升补偿流 减弱或消失 增强 沃克环流 减弱 增强 东太平洋气候 多雨，易洪涝 更加干旱少雨 西太平洋气候 干燥少雨，易干旱、森林大火 降水增多，易洪涝 发生规律 每隔2～7年一次，持续1～2年 与厄尔尼诺交替出现，平均周期约4年 （五）拓展：厄尔尼诺、拉尼娜的判别 我国2017年正式发布《厄尔尼诺/拉尼娜事件判别方法》国家标准：规定Niño3.4区海温指数（海面温度距平的平均值）3个月滑动平均达到或超过0.5℃、且至少持续5个月，定义为一次厄尔尼诺事件；小于或等于−0.5℃、且至少持续5个月，定义为一次拉尼娜事件。根据发生位置，厄尔尼诺可分为东部型和中部型两类。 六、课堂小结 海—气相互作用及其影响 层级 核心内容 概念 海洋与大气相互联系、相互影响；物质交换与能量传输是重要途径 水分交换 海洋蒸发提供水汽（87.5%）→ 大气凝结以降水返回海洋 热量交换 海洋长波辐射 + 潜热输送 → 大气；大气以风能（动能）→ 海洋 海洋作用 提供热量、水汽；调节气温；缓解温室效应 大气作用 风能驱动海水运动；参与水循环影响盐度；降尘提供营养 水热平衡 通过大气环流与大洋环流传输水分和热量，维持全球平衡 异常现象 厄尔尼诺（东太增温、沃克环流减弱）→ 东涝西旱；拉尼娜（东太降温、沃克环流增强）→ 东旱西涝 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $