(共28张PPT)
2.5 大气与气候的演变
浙教版八年级下册
新知导入
近年来，全球极端天气事件频发，气候变化明显。2022年夏天，热浪席卷整个北半球。我国高温红色预警频发，欧洲遭遇500年来最严重的世纪性干旱，格陵兰冰盖熔化几乎“不可逆转”，寒冷的北极圈气温一度飙升至32.5 ℃。那么，气候变化有规律吗？它受哪些因素影响？
世纪性干旱
格陵兰冰盖融化
新知讲解
温室气体
大气中的二氧化碳(CO2)、水蒸气(H2O)、臭氧(O3)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)等气体具有与玻璃温室相似的作用，对地球起着保温的作用，从而产生"温室效应”，如图2.5-1所示，这些气体被统称为温室气体。
自然界中的氧、碳在不断地循环，氧气、二氧化碳含量是相对稳定的。随着科学技术的发展，科学家能对大气中各气体的含量进行较为精准的测量。
思考与讨论
阅读图2.5-2，分析大气中CO2浓度在不同时期的变化情况，推测引起大气中CO2浓度变化的主要原因。
在工业革命前，大气中的CO2浓度基本稳定,工业革命后，CO2浓度急剧增加。
CO2消耗的原因：
森林等植被面积的大幅度减少。
CO2产生的原因：煤、石油、天然气等能源的大量燃烧;
据世界气象组织报告，2020年全球温室气体浓度已达到新高，二氧化碳、甲烷和氧化亚氮的浓度分别比工业化前高出149%、262%和123%，而这种增长在2021年仍在继续；2021年全球平均气温(1月至9月)较1850年至1900年高出约1.09°C。
论 证
论证是一种基于证据和理论形成推理并得出结论，解释主体的立场或观点合理性的过程。科学论证基于证据和科学原理做判断，通过口头和书面展开论辩，使他人能够相信自己基于证据建立的结论、解释、猜想或其他主张。例如，可开展“二氧化碳是全球气候变暖的主要原因”的论证。
方法与技能
臭氧层
雷雨过后，空气会特别清新，这是由于电闪雷鸣过程中产生了一种叫臭氧的物质。
臭氧是蓝色、带有腥臭味的气体，能吸收紫外线。
臭氧的化学式： O3
臭氧化学性质：不稳定，在常温下会逐渐分解为氧气；具有强氧化性，杀菌能力显著。
2O3 3O2
催化剂或加热
在距地面10~50km的大气平流层里，集中了地球上大约90%的臭氧，其中离地面22~25km处，臭氧浓度值达到最高，这一层大气称为“臭氧层”。
高空臭氧层是保护层。
影响水生生物的生长，破坏植物叶内的叶绿素，从而阻碍各种农作物和树木的光合作用。
太阳光中的紫外线对人的皮肤、眼睛甚至免疫系统都会造成伤害；
臭氧层则能阻挡和削弱过强的紫外线，对生物起到保护的作用。
近地低空中的臭氧却是一种污染物。
低层臭氧含量的增加可以引起光化学烟雾，危害森林、作物、建筑物等，臭氧还会直接引起人的机体失调和中毒。
20世纪70年代末期，科学家们经大量的观测和研究发现，大气层中的臭氧层遭到氯氟烃的破坏，地球南北极上空臭氧层中的臭氧浓度明显下降，相继出现了臭氧薄层（俗称“臭氧空洞”）。
紫外线
臭氧层
臭氧层破坏
臭氧空洞
计算机模拟表面，大气中臭氧的减少，会直接影响人类的健康和其他生物的生长。
紫外线
CFCl3
CFCl2
臭氧分子被氯原子夺去氧原子
氯氟烃破坏臭氧层
氯氟烃是一种人造有机化合物，冰箱、空调等都要用到氯氟烃。“氟利昂”就是其中一种氯氟烃。
目前，世界各国都在采取积极有效的措施防止臭氧层破坏，例如，禁止生产和使用含氯氟烃的制冷剂、发泡剂、洗洁剂、喷雾剂等化学物质。
气候的长期演变
我国平均气温变化图
不论是小到一个区域，还是大到全球，气候都悄然地发生着变化。气候变化的过程是缓慢的，但结果却是显著的。
气候的变化通常是以气温、降水量等气象要素的变化来确定。
气温变化是气候变化的重要标志。
中国气温的变化和全球气温变化基本一致。
气温在波动变化的，80年代末开始有变暖趋势。
根据图2.5-6，归纳中国近5000 年来气候变化的特点。
探索活动
我国著名的气象学家竺可桢，根据考古发现、古代文字记载、物候变化、方志气候材料及仪器观测资料，在浩如烟海的古代典籍中梳理各种有关气候变迁的资料，同时他还关注当时国际研究进展，两相结合探查中国气候的线性变化，绘制了中国近5000年的气温变化曲线。
约公元前3000年～公元前1100年的温暖时期，公元前1100年～公元1400年的寒暖交错时期，公元1400～1900年的寒冷时期，公元1900年以来的气候波动时期。
气候总是表现出波动变化的特点。
在过去的温暖时期，北冰洋的极地冰盖曾经消融，大象曾经出现在我国的淮河流域。
在寒冷时期，我国的太湖和鄱阳湖曾经多次封冻。
近百年来的仪器观测记录表明，近现代全球平均气温呈波动上升趋势。工业革命以来，气候变化广泛、迅速，且不断增强，数千年来未曾见过。
气候总是波动变化的。
全球气温升高会对人类造成哪些威胁？
思考与讨论
（1）冰川融化，海平面上升，导致沿海低地被淹没，沿海城市和岛屿面临被放弃的风险，基础设施需重大调整；
（2）极端天气事件（如高温、暴雨、干旱、飓风等）频发，加剧自然灾害风险，威胁人类生命财产安全；
（3）生态系统破坏，生物多样性减少，影响农业生产（如作物减产、病虫害加剧），威胁粮食安全；
（4）淡水资源短缺，气温升高改变降水模式，影响全球水资源分布；
（5）疾病传播：高温及环境变化可能引发传染病传播范围扩大，危害人类健康。
大气的变化会对全球气候产生影响。全球气候系统的形成非常复杂，理论上，大气中的二氧化碳浓度不断增大，将会引起地球平均温度持续升高，导致全球变暖。
1. 在我们周围，有哪些人类活动会导致大气环境恶化？
思考与讨论
人类活动也能改良局部地区的小气候。
现代工业的不断发展，人类生活方式的改变，煤、石油、天然气等能源的大量消耗，以及森林的大幅度减少、使得大气中的二氧化碳不断增加，大气对地面的保温作用增强，加速了全球气候的变暖趋势。
化石燃料的大量消耗
森林的大幅度减少
热岛效应
气温较高、湿度较低、雾霾增多的特殊气候。
暖空气团
城市是人口高度密集、经济高度发展、能量消耗较多、空气污染最严重的特殊地区。
热岛
气温较高
气温较低
气温较低
风
风
气候系统的一些变化是不可逆的。
我们要注意对大气环境的保护，通过控制全球变暖，一些变化可能会放缓，而另一些变化可能会停止，使气候向有利于地球上万物生存的方向发展。
现在，地球表面的温度比1850年以前任何一个时间段都要热。在1880年到2012年间，气温约上升了0.85摄氏度。科学家们预测，根据之前的经验来看，至本世纪末气温将至少上升1.5 摄氏度，最悲观的预测则是上升4.8摄氏度。未来几百年，气温也将保持在一个较高的水平。
大气变暖引起了海水温度上升。最近几十年来，格陵兰岛和南极洲的冰在逐渐融化，冰川持续萎缩。据预测，至本世纪末，海平面将上升26至82厘米不等，超过了2007年所预测的18至59厘米。
2. 我们能为保护大气环境做哪些有益的事？
我们可以通过节约纸张、燃料、电力，更多使用再生资源，植树等方式来保护大气环境。
增加湿度和降水量，减轻旱涝灾害的危害。
植树造林
大面积农业灌溉
修建水库
防风固沙
三峡水库
竺可桢
科学阅读
竺可桢（1890—1974），又名绍荣，我国卓越的科学家和教育家，当代著名的地理学家和气象学家，我国近代地理学的奠基人。他创建了我国大学中的第一个地学系，担任浙江大学校长长达13年。
他的代表性著作有《历史时代世界气候的波动》和《中国近五千年来气候变迁的初步研究》等。前者依据北冰洋海冰衰减、苏联冻土带南界北移、世界高山冰川后退、海平面上升等有关文献资料，证明了 20 世纪气候逐步转暖，并由此追溯了历史时期和第四纪全球气候波动的过程。后一篇论文是一项轰动国内外的重大学术成就。他充分利用了我国古代文字记载与方志气候材料，以及考古发现、物候变化和仪器观测资料，进行深入的研究，得出了科学的结论。
课堂总结
大气与气候的演变
温室气体（CO2、CH4、H2O、N2O等）
保温作用
温室效应
臭氧层
位于平流层
吸收紫外线，保护生物
氯氟烃破坏臭氧层，形成臭氧空洞
气候的长期演变
温暖时期→寒暖交错时期→寒冷时期→气候波动时期
气候总是表现出波动变化的特点。
近现代全球平均气温呈波动上升趋势
人类活动对气候的影响
化石燃料的大量消耗
森林面积的大幅较少
→全球气温升高
植树造林、修建水库→改良局部小气候
大气对气候的影响
课堂练习
2.下列关于臭氧的说法正确的是（ ）
A.臭氧是无色有鱼腥味的气体 B. 臭氧变成氧气是物理变化
C.臭氧能吸收紫处线,对人体健康有益 D.臭氧是大气污染物之一
D
1.下列做法不能减轻温室效应的是 ( )
A.大量使用酒精、沼气可解决能源紧张问题，也有利于减少CO2的排放
B.在生产和生活中提倡使用节能技术和节能产品
C.植树造林,严禁乱砍滥伐
D.提倡乘坐公共交通、骑自行车或步行的方式出行
A
3.我国提出力争在2030年前实现“碳达峰”,即二氧化碳的排放不再增长。下列措施不利于“碳达峰”实现的是( )
A.用新能源汽车替代传统的燃油汽车 B.大力发展燃煤发电
C.开发太阳能、风能等无污染能源 D.倡导植树造林行动
B
4. 设计一个证明CO2是温室气体的实验，并开展实验。
在两只烧瓶里分别充满二氧化碳和空气，再把两只烧瓶放在红外线下照射，观察温度升高的情况。一段时间后发现，两烧瓶在相同光线照射下，装二氧化碳的瓶内温度较装空气的瓶内温度高，最大差值可达4℃。
5. 目前，人们对二氧化碳的评价褒贬不一。若以“二氧化碳的利与弊”作为论题,请确立观点，并列举有力的证据来论证观点。
二氧化碳之“利”——生命的基石与文明的推动者：光合作用与食物链的基石、温室效应与宜居星球的守护者、工业与经济发展的“助推剂”。
二氧化碳之“弊”——失衡的危机与全球性挑战。工业革命以来，人类活动（主要是化石燃料燃烧和毁林)导致大气中的二氧化碳浓度急剧上升，打破了地球系统原有的平衡，其负面影响日益凸显。如极端天气：引发更频繁、更强烈的热浪、干旱、洪水和超级台风；海平面上升：极地冰盖和冰川融化，海水热膨胀，威胁沿海城市和岛国生存；气候带偏移：影响农业种植区，可能导致全球粮食
减产；加剧空气污染：二氧化碳驱动的全球变暖会加剧地面臭氧和其他污染物的形成，引发呼吸系统和心血管疾病。
二氧化碳本身无绝对的好坏之分，其“利”与“弊”的关键在于“度”与“平衡”。在自然循环的平衡状态下，二氧化碳是“生命之气”，它滋养万物,守护着地球的温暖。在人为排放失控的失衡状态下，过量的二氧化碳则成为“危机之源”，它引发气候灾难，威胁生态系统和人类文明的未来。
当前，人类面临的挑战并非二氧化碳的存在，而是其浓度在短时间内急剧飙升所导致的系统性能失衡。二氧化碳的“弊”已远远超过其传统意义上的“利”，成为我们这个时代最紧迫的全球性问题之一。
因此，我们的目标不应是消除二氧化碳（这既不可能也无必要)，而是通过“减排”（转向可再生能源、提高能效)与“增汇”（植树造林、保护海洋、发展碳捕获技术)等手段，努力将大气中的二氧化碳浓度稳定在一个既能维持生态系统健康，又能保障人类社会可持续发展的水平。
6. 南极上空的臭氧层空洞面积曾经不断扩大，一度达到了2.5×107km2 。你知道臭氧层破坏是怎么引起的吗？臭氧层的破坏对人类有什么影响？
人类使用空调、冰箱等电器产生的氯氟烃，破坏了臭氧层。
臭氧层的破坏，会直接影响人类的健康和其他生物的生长。
7. 有人认为“人类社会发展导致了全球气候变化加速”，你是否赞同？请基于证据表达观点。
我完全赞同。
关键证据：(1)温室气体浓度的急剧上升与人类活动直接相关。根据冰芯记录，过去80万年间，大气中二氧化碳(CO,)浓度从未超过300ppm。然而，自工业革命开始，CO2浓度从约280 ppm飙升至目前的420ppm以上。人类关联：这种浓度的急剧上升与全球化石燃料（煤、石油、天然气)燃烧、水泥生产以及土地利用变化（如毁林）的曲线高度吻合。碳同位素分析证实，大气中增加的二氧化碳主要来自化石燃料的燃烧。
(2)明确的物理机制：温室效应。温室效应是一个早已被证实的科学原理。二氧化碳、甲烷(CH)、氧化亚氮(NO)等温室气体能有效地吸收地球表面释放的热辐射，并将其部分重新辐射回地表，从而对全球起到保温作用。人类关联：人类活动大幅增加了这些温室气体在大气中的含量，相当于给地球盖上了一层越来越厚的“毯子”，导致整个气候系统的能量失衡，全球温度必然上升。
(3)观测到的全球变暖与模型模拟。全球气温记录显示，自19世纪末以来，地球的平均表面温度已经上升了约1.2℃。而且，变暖正在加速——过去七年是有记录以来最热的七年。人类关联：科学家使用气候模型进行模拟。当只考虑自然因素（如太阳活动、火山喷发)时，模型无法重现20世纪下半叶以来观测到的快速变暖。只有当把人类活动排放的温室气体因素加入模型后，模拟结果才能与观测到的变暖趋势高度一致。这是证明人类起主导作用的“铁证”。
(4)海洋变暖：全球90%以上的多余热量被海洋吸收，导致海水温度上升，引发珊瑚白化、海平面上升（热胀冷缩）。
(5)极地冰盖和冰川融化：格陵兰冰盖和南极冰盖正在加速融化，全球山地冰川普遍退缩，这直接导致了海平面上升。
(6)极端天气事件频发：热浪、干旱、强降水和热带气旋的强度与频率增加，这与一个更温暖、大气中水汽更多的世界的物理预期一致。
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