4.3 海-气相互作用（学案）——高中地理人教版（2019）选择性必修1（含答案）

§4.3 海-气相互作用
【学习目标】：
1、运用图表，说出海-气之前水分和热量交换过程，分析海-气相互作用对全球水热平衡的影响。
2、运用图表，说出厄尔尼诺现象和拉尼娜现象及其命名地点和主要发生时间。
3、结合景观图等资料，解释厄尔尼诺现象和拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响。
【必备知识·预习新知】：
一、海——气相互作用与全球水热平衡
海洋与大气之间进行着 和 交换，其中的 交换，对自然环境的影响尤为深刻。
是大气中水汽的最主要来源，约占大气水汽的 %。大气中的水汽凝结后，以
的形式返回海洋。
海洋吸收了到达地表 的大部分，并把其中85%的 储存在海洋 。海洋再通过 、 等方式把储存的太阳辐射能输送给大气，为 提供能量，驱使大气运动。大气主要通过 向海洋传递动能，驱使 运动。
海气相互作用通过 与 ，驱使 和 在不同地区传输，维持地球上 的平衡。
二、厄尔尼诺和拉尼娜现象
通过海—气相互作用， 和 成为一个整体。如果表层海水 发生异常， 也会异常，甚至出现极端的 事件。
正常年份，赤道附近太平洋中东部的表层海水温度较 ，大气较 ，气流 ；西部海水温度较 ，气流 。
有些年份，赤道附近太平洋中东部表层海水温度 ，这种现象被称为厄尔尼诺现象。此时，赤道附近太平洋地区东、西部海面的温度差异 。赤道附近的太平洋 ， 减弱或消失，甚至出现 ，降雨 ，引发洪涝灾害。同时，赤道附近太平洋 ， 气流减弱或消失，干燥少雨，带来 或森林大火。
拉尼娜现象是指赤道附近 太平洋海面温度异常 的现象。拉尼娜现象发生后，赤道附近太平洋东西部的温度差异 ，同样会引起 。
【关键能力·知识深化】：
一、基本概念：
1、潜热：潜热是指在温度保持不变的条件下，物质在从某一个相转变为另一个相的相变过程中所
吸收 或 释放 的热量。海水蒸发需要 吸收 热量，而水汽凝结/华会 释放 热量。通过水汽相变引起的热量交换称为潜热输送。
2、热传递的三种方式包括：传导、对流和辐射。
3、水循环：是指自然界的水在水圈 、大气圈、岩石圈、生物圈四大圈层中通过各个环节连续运动的过程。
4、水平衡：水量平衡是指一个区域（或水体），在某时段内，其收入水量与支出水量的差额，等于储水量的变化量。公式：储水量=收入—支出
5、沃克环流：
（1）含义：通过海—气的热量交换，在赤道附近太平洋上空，形成的接近东西向的热力环流，称为沃克环流。
（2）形成：在赤道附近的太平洋海区，信风驱使赤道暖流自东向西流。在东岸，由于表层海水被风吹走，下层的冷海水会上涌补充，同时，沿岸还有自高纬度流来的寒流，使该海区表层海水的温度较低。在西岸，赤道暖流堆积下沉，形成深厚的暖水层。因此，在赤道附近太平洋的东西方向，表层海水水温西高东低，存在明显的温度差异。
受海洋影响，赤道附近的西太平洋为暖水域，洋面上盛行上升气流，成为对流活动极为旺盛的地区，也是太平洋降水最为丰富的地区；而东太平洋为冷水域，洋面上盛行下沉气流，多晴朗少云天气。赤道附近太平洋近洋面东部气压高，西部气压低，空气从高压区流向低压区，而高空的情况与近洋面相反。这样就在赤道地区形成了一个闭合的环流圈，即西太平洋为气流上升区，到高空以后向东运行，至东太平洋下沉到海面，然后向西太平洋流动，称为沃克环流（如右图）。
请在图中适当位置标注出冷海水和暖海水，画出近洋面的等压面（线），并补充箭头，以示沃克环流。
（3）意义：沃克环流的强弱变化，是判断厄尔尼诺和拉尼娜现象发生的重要依据。
二、海-气相互作用与水热交换：
1、海-气的水分交换：
(1)海洋是大气中水汽的最主要来源。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，并以降水的形式返回海洋，从而实现与海洋的水分交换。
(2)海洋的蒸发量与海水温度密切相关，一般来说，海水温度越高，蒸发量越大。因此，低纬度海区和有暖流流经的海区，海面蒸发旺盛，空气湿度大，降水也较丰富，海—气间的水分交换也较为活跃。
2、海—气间的热量交换
阅读教材P73图4.15，回答：
（1）海洋热量的收入主要是：太阳辐射；海洋热量支出主要是：长波辐射、传导、对流、蒸发（潜热输送）。
（2）
（3）海水吸收太阳辐射而增温。增温的海水通过长波辐射、传导、对流、潜热等方式将热量输送给大气。其中，海水蒸发（潜热输送）是海洋向大气输热的主要途径。可以说，海洋是大气最主要的热量储存库。
（4）海洋向大气输送的热量受海洋表面水温的影响，水温高的海区，向大气输送的热量也多。
归纳总结：影响海—气交换的主要因素
三、海—气相互作用与水、热平衡
海—气相互作用所形成的大气环流与大洋环流，是维持全球水分、热量平衡的基础。
1. 大气环流：不同纬度海洋对大气加热的差异，导致大气产生高低纬间的环流；海洋与陆地对大气加热的差异，则形成季风环流。
2. 大洋环流：大气的运动通过风力吹拂洋面，把动能传递给海洋，促使海水的运动。
海—气通过长期的相互作用，并在地转偏向力的影响下，形成了运动方向基本一致的大气环流和大洋环流。
3. 全球水平衡
(1)海洋是地球上水的大本营。从海洋上蒸发的水汽，随着大气运动，大部分通过降水返回海洋；其余部分被大气运动带到陆地上空，在适当的条件下形成降水降落到陆地上，然后汇入江河，流回海洋，构成地球上的水循环，使全世界蒸发和降水的总量保持平衡。
(2)在全球水循环和水平衡中，海洋通过蒸发向大气输送水汽是基础，海水运动和大气运动是途径，它们都是海—气相互作用才得以实现的。
4. 全球热量平衡
在地球表面，低纬度地区获得的净辐射能多于高纬度地区，热量从低纬度地区向高纬度地区输送。地球上高低纬度间的热量输送主要是通过大气运动和洋流共同实现的。在0°～30°N地区，海洋输送的热量超过大气输送的热量；在30°N以北地区，大气输送的热量超过海洋输送的热量；在50°N附近，海洋把相当多的热量输送给大气，再由大气环流向更高纬度输送。通过海—气的相互作用和对热量的全球输送，维持了地球上的热量平衡。
四、厄尔尼诺与拉尼娜现象
正常年份 厄尔尼诺现象 拉尼娜现象
定义 赤道附近太平洋中东部的表层海水温度较低,气流下沉，西部海水温度较高，气流上升。 赤道附近太平洋中东部表层海水温度异常升高的现象。 赤道附近太平洋中东部表层海水温度异常降低的现象。
图示 （画出环流图）
沃克环流 减弱或消失 增强
影响 东岸 存在对流性环流，东部气流下沉，降水较少。 秘鲁寒流及上升流带来丰富的饵料，形成渔场。 东部下沉气流因水温升高而减弱或消失，甚至气流上升，荒漠地带暴雨成灾。 由于秘鲁寒流减弱，营养物质减少,浮游生物和鱼类、鸟类死亡。 赤道附近中、东太平洋海域,水温偏低，海面气压偏高,云量减少。
西岸 太平洋西部气流上升，降水较多。 西部因水温降低而上升气流减弱或消失。澳大利亚以及印度、非洲等地出现严重旱灾或森林大火。 在赤道附近西太平洋海域，水温比常年偏高，海面气压偏低，①对流加强,云量增多,降水偏多；②也使热带风暴能量充足，台风次数增多。
关联系 拉尼娜一般出现在厄尔尼诺现象之后
【素养提升】：
1. 读北半球海洋热量收支随纬度变化图，完成下列问题。
（1）图中b曲线为__________________，其随纬度分布的规律是_________________，产生的原因是__________________________________
____________________________________________________________________________。
（2）a曲线为_________，其纬度分布规律是_______________________
________________________________，在副热带海区辐射为最高值原因主要是___________________________________________________________。
（3）c点表示的意义______________________________________，d区域表示__________________，e区域表示__________________，由于一年中世界海洋的热量收支基本上是平衡的，高低纬度之间的热量交换的主要动力是_____________________________________________。
2.【2017广州一模】阅读图文材料，完成下列要求。（22分）
格陵兰岛是世界最大岛屿（如下图所示）。全岛85%的地面覆盖着平均厚达2300米的大陆冰川，千姿百态的冰山、冰川与子夜太阳构成了格陵兰的奇景。水路和航空是主要的运输方式，只有在小块的沿海无冰区才有道路。
(1)若计划在海上拍摄格陵兰子夜的太阳奇景，试为船上游客推荐最佳的拍摄日期、地点（在图中甲、乙、丙三地中选择），并说明理由。（8分）
(2)气——冰——海之间相互作用、相互联系。试分析格陵兰四周海区冰山大幅减少对气候的影响。（8分）
1. （1）热量收入　从低纬向高纬递减　太阳辐射受地球球体形状的影响，纬度越高接受太阳辐射的热量越少
（2）热量支出　以副热带海区为中心分别向两侧递减　受副热带高气压带控制，蒸发量大于降水量
（3）热量收入和热量支出处于相等状态　热量盈余 热量亏损 大气环流与大洋环流
解析：本题主要结合示意图考查海气相互作用原理，难度较大。第（1）（2）题，主要考查通过对地理坐标和两条统计曲线随纬度分布规律的分析，得出b曲线是热量收入，a曲线是热量支出，这是解答本题的关键。根据a、b曲线随纬度的分布规律可知热量收入随纬度的增加而递减，其主要原因是太阳辐射从低纬向高纬递减。热量支出的分布规律是以副热带为中心分别向两侧递减，副热带热量支出最大的原因是受副热带高气压带的控制，蒸发量大于降水量。第（3）题，是讨论热量收入与支出两条曲线之间的关系，c点是两条曲线的交点，表示的意义是热量收入和热量支出处于相等状态；d区域表示热量收入大于热量支出，因此d区域热量盈余；同理e区域热量亏损。一年中，世界海洋热量收支基本上是平衡的，低纬度热量盈余的海区的水温并没有逐年升高，高纬度热量亏损的海区的水温也并没有逐年下降，其主要原因是大气运动和洋流运动使高低纬度之间的热量进行了交换。
2、（1）时间：夏至日前后；地点：乙地（每点2分，共4分）
理由：①夏至日前后，子夜太阳高度最大；②乙地，海面上没有封冻和浮冰，般只航行方面、安全（每点2分，共4分）。
（2）海洋受冰山覆盖，及其对太阳辐射强烈反射，海水温度低；冰山减少后，利于海洋大量吸收太阳辐射，水温升高；海洋通过辐射、对流等环节把热量传给大气，致使大气气温升高；气候变暖，进一步使冰山消融；这样，大气—冰山—海洋之间的形成正相关的能量转换，发生放大效应。（注：每点2分，共8分，若答案合理可酌情给分，但总分不能超过8分。）
2（1）
【答案要点】
时间：夏至日前后 地点：乙地
理由：夏至日前后，子夜太阳高度最大；乙地海上没有封冻和浮冰，船只航行方面安全
【评分说明】
1．只有前面的拍摄时间和地点判断正确，理由才能给分；
2．时间：夏至日前后（夏至、6月21日、6月22日、6月23日）（2分）；
3．理由：夏至日前后，太阳直射北回归线，北极圈内出现极昼现象（2分）；乙地位于无冰区（2分）；乙地位于北极圈内（1分）；
4．错别字不给分。
2（2）
【答案要点】
海洋受冰山覆盖，及其对太阳辐射强烈反射，海水温度低；冰山减少后，利于海洋大量吸收太阳辐射，水温升高；海洋通过辐射、对流等环节把热量传给大气，致使大气气温升高；气候变暖，进一步使冰山消融；这样，大气—冰山—海洋之间形成正相关的能量转换，发生放大效应。
【评分说明】（说明：评分标准及要求）
①冰山减少，海水出露（海面增大、海平面上升、海水增多……）（1分）；
②海水吸收太阳辐射增多（或：冰山对太阳辐射的反射减少）（2分），水温升高（1分）；
③海水（通过辐射、对流等环节）把热量传递给大气（2分），气温升高（1分）；
④（气候变暖，）进一步使冰山消融（1分）。