什么是北极放大效应
北极地区是全球变化响应最敏感的区域,北极地区地表气温的增暖速度是全球平均的2-3倍,称之为北极放大效应(Arctic Amplification)。过去30年来北极气温异常值越来越大,到2019年已经升温达3摄氏度以上。为什么北极升温速度比其他地方快?
1.海冰—反射率正反馈
我们都知道,白色冰雪对于太阳辐射是具有反射作用的。全球气候变暖,北极地区海冰消融变成开阔水面,海冰的反射作用消失,而海水吸收和储存了更多的太阳辐射,海水对近地面的加热作用随之增强,导致近地面升温。更暖的气温使得海冰进一步减少, 从而形成了海冰—反照率正反馈,加速了北极的升温速度。
海冰反射率
2.大气温度反馈
根据普朗克定律可知,在同等的外部辐射强迫下,绝对温度越高,为达到向外辐射能量平衡所需要的温度调整便越小,反之亦然。比如在30°C时,为平衡1 W/m2的辐射强迫气温需要升高0.16°C,而在-30°C时, 为平衡同样能量所需的增温则达到0.31°C。由于北极地区的绝对温度明显低于中低纬地区,在同等辐射强迫下,北极地区需要更高的增温来达到新平衡。所以这也会造成北极地区升温比其他地区快。此外,由于北极地区的增温主要在大气的低层,而热带地区主要在中高层,因此大气增温对于北极地表温度升高影响更显著。
不同地区的热辐射强度因温度和吸收能量等而有差异
3.云和水汽反馈
众所周知,水汽是一种重要的温室气体,能够吸收大气中的太阳长波辐射并储存热量,增强大气的保温作用。随着全球气候变暖,北极地区大范围海水蒸发,大气中水汽容量增多,对应的云量也会增多,大气的保温作用增强,造成北极地区升温。大量研究表明, 云和水汽的增多是近年来北极海冰减少和北极增温的重要原因。
大量水汽入侵后对北极气温快速升高
4.除以上三点原因外,大气环流和洋流也能将低纬度的水汽和热量输送到北极。
北极放大效应的驱动机制
针对这一独特现象,气象学者提出了许多关于北极放大效应的物理机制,主要分为四类:
一、温室气体增加导致全球气温升高,北极海冰融化后海水吸收了更多的太阳辐射,进而导致海冰进一步减少,从而造成北极气温的进一步升高,形成了恶性循环;
二、北极云量和水汽的增加导致更多的长波辐射被反射回地面;
三、中纬度波动向北极输送更多的热量和水汽(一种温室气体);
四、海洋变暖后向极地输送更多热量,导致海冰融化;
虽然以上机制可以在一定程度上解释北极变暖,但北极变暖的速度还是超出了预期,说明北极变暖还有许多未解之谜,有待于科学家进一步揭秘。
近年来随着温室气体增加,北极气温迅速升高,比全球其他纬度的增温都要快,这使得北极和中低纬度间的温度梯度减小,大气的正压性增强,有利于极端天气气候事件的发生,在这种背景下北极和邻近区域出现极端天气气候事件,尤其是高温事件的概率也会越来越大。
同样,北极变化与中纬度天气气候的联系也存在争议,气象学者正在对它们在何种时间尺度,哪些区域,以何种方式存在联系进行着激烈的争论。
(图片源自AER)
北极升温和海冰较少影响
首先,北极陆地和海洋生态系统发生变化。在陆地上,积雪快速融化,植被覆盖增加,树线北移;在海洋里,温度和光照的增加促进了浮游植物的生长,鱼类等随之北上,渔业资源也北移。极地是全球生态安全的屏障,作为地球上的生态脆弱带,这些变化可能给寒冷生态系统的微妙平衡带来重大破坏。
其次,二氧化碳等温室气体的循环过程发生极大改变。北极是目前地球上碳源汇格局变化最剧烈的地区。
碳源和碳汇分别指二氧化碳的释放源和吸收体。一方面,地表大量营养盐物质在冰层融化后被冲刷入海,开阔海域面积和持续时间增加,都有利于海洋植物的生长,加强了碳从海洋表层向深层的转移和埋藏,这一将碳“抽”入海底的过程也被形象地称为“海洋生物泵”;另一方面,冻土层加速融化加剧了土壤中甲烷和二氧化碳的释放,海域的扩张也加大了浮游生物对二甲基硫等温室气体的排放。可见,碳源和碳汇在北极都有所增加。总体来说,北冰洋是大气二氧化碳的“汇”,但这个“汇”涉及上述陆地与海洋物质交换的多种过程,未来究竟会如何变化,目前尚不得而知。
最后,北极地区发生的海—冰—气相互作用过程也对北半球的气候和极端天气产生了影响。北极海冰面积减少会导致北半球冬季大气环流场的变化,造成中纬度气压降低和高纬度气压升高,给北半球国家带来频繁的寒潮与暴雪,甚至影响雾霾的扩散。此外,冰层的融化也会导致海平面的升高。据估算,如果格陵兰岛的冰川全部融化,全球海平面将上升约7米。即便较小的海平面上升,加上台风、风暴潮等极端天气的共同作用,也将给沿海地区带来巨大灾难。
北极的快速变化也能带来新的经济机遇:北极航道通航能力增强,油气、渔业等资源开采的条件将大为改善。然而,对于北极,我们已知的还很少,未知的还太多。未来,对北极变化情况及其生态效应影响还需开展更多的科学研究。在此基础上,各国也应立足长远,为应对气候变化、规范北极治理积极展开磋商和合作。
1982-2007,北冰洋较厚冰层逐渐减少
(图片:wikipedia@National Snow and Ice Data Center)▼
冰盖融化导致极地冷涡南移
在正常年份,北极的海冰面积在3月份时到达最大值16000000平方千米,9月份时经过一整个夏季的融化,到达最小值7000000平方千米。因为海冰的反照率远远大于海水,所以冬季时可以反射而不是吸收更多的太阳能,夏季则相反。数百万平方千米的冰盖与海水之间的切换,对全球气候都能起到影响,对北半球中高纬度的影响尤其明显。
夏季和冬季差异很大,这是一个巨大的调节系统
(参考:NOAA)▼
冰盖减少会造成大气环流的异常,重要表现包括向极温度梯度减弱(因为北极自己的气温上升了),大陆上空纬向西风减弱,西伯利亚高压增强等等,而后者对中国冬季气候来说至关重要。
此外,极地涡旋是影响气候的重要因素,它是大气高层的紧密旋转气流。漩涡可以将极地温度极低且密度较大的空气,一直通向上空的平流层,就像无形的弹力绳“束缚”着冷空气,把冷空气限制在北极地区。
它的形成源于地球高低纬度之间的气压差(也就受到温度差的影响)。北极与赤道的温差越大,极地涡旋也就越稳定,越能将冷空气锁定在极地。
其实极地涡旋南北极都有,但是南极大陆更冷,周边陆地更少,涡旋更强更稳定,目前还没有发生什么变化。而在陆地占比比较大的北半球,气流交换的干扰作用更加明显,所以北极极地涡旋的受干扰因素更多。
一旦极地涡旋偏弱,留出的空间就会被较为温暖的气团北上占据,挤压极地涡旋原本的空间。受到挤压的极地涡旋影响范围就变得不再稳定、规则,北极气团就可能被“挤”到更靠南的地方。
严重时,极地涡旋本身也会发生分裂。正常情况下,北极涡旋会分裂为两个,分别分布在加拿大的巴芬岛和西伯利亚东北部,它们分别控制着西北半球和东北半球的高纬度气流,这种情况也还算稳定。
全球变暖越来越显著,这导致海冰减少,反射减弱,吸收更多太阳热力,海冰进一步减少的恶性循环,所以出现了非常反常识的现象——北极升温幅度接近其他地区平均升温幅度的三倍。
北极比赤道暖化更快也就意味着两者之间的温差正在减弱,大气环流也因此受到影响。继而,它减弱了极地涡旋和西风急流,使西风急流较为波动,有利于北极冷空气南侵。
所以在过去四十年,极地涡旋的偏弱的趋势在逐渐明显,在近年来终于愈发明显地出现分裂。在最严重时分裂为杂乱无章的数个,并南下到北半球中高纬地区,这也就解释了为什么在2010年代,美国东北部的冬季变得更加严酷。
除了极地涡旋减弱的大环境,发生于赤道中东太平洋的拉尼娜事件,对这个尤其寒冷的冬季也起到了推波助澜的作用。
拉尼娜现象源自东南信风吹走了太平洋东部被晒热了的表层海水,导致底部寒冷的海水上翻,赤道太平洋中部和东部海洋表面温度的大尺度降温,并影响热带大气环流,进而影响风和降雨量。它对天气和气候的影响通常与厄尔尼诺现象相反,对中国来说,增加冷冬出现的概率。
例题
例1:(河南省2023年许济洛平三联)37.(22分)阅读图文材料,回答下列问题。
据美国夏威夷 MLO站观测数据,2021年大气中CO2浓度比工业革命(1760年)前增加了50%,北极地区的增温速率是全球平均速率的两倍,出现"放大效应",研究表明这与下垫面、大气热力作用及海水热量输送等对气候变暖的响应密切相关。美国国家冰雪数据中心提供的海冰数据显示,在1979—2016年期间,北极地区夏季海冰的最大消融区集中在东西伯利亚沿岸和阿拉斯加沿岸海域。下图中左图为某学者依据研究成果绘制的北极地区夏季海冰覆盖范围随时间演变示意图,右图为北极地区气温、海冰面积年内变化统计图。
(1)指出一年内北极地区海冰分布随纬度的变化特征。(8分)
(2)有学者指出,工业革命以来北极地区夏季海冰覆盖范围缩小并非只受CO2浓度增加的影响,请结合图文资料为该学者的观点找出合理证据。(6分)
(3)气候变暖背景下,从下垫面、大气热力作用及海水热量输送等角度分析北极地区海冰加速消融的可能原因。(8分)
37.(1)4-9月(或3-9月)(2分,答季节不得分)覆盖范围从纬度较低的北冰洋边缘向纬度较高的区域逐次退缩(2分);10月至次年3月(或9月至次年3月)(2分,答季节不得分)覆盖范围从北冰洋纬度较高的区域向纬度较低的外缘逐次增大(2分)。
(2)从工业革命到20世纪中期,北极地区大气中CO浓度不断增大,但北极地区夏季海冰覆盖范围却呈现出波动式变化(2分);北极地区夏季海冰的最大消融区集中在东西伯利亚沿岸和阿拉斯加沿岸,而这两个地区的CO2排放较少,CO2浓度并不是北极地区最大的(2 分);北极地区大气中CO2浓度并不大,但是其增温速率却是全球平均增温速率的两倍(2 分)。
(3)北极地区迅速升温,延长了海冰的消融期(或缩短了冻结期),导致海冰的覆盖范围和厚度急剧下降(2分);北极地区海冰覆盖范围不断缩小,下垫面反射率降低,出露的海面能吸收更多的太阳辐射能,海水温度上升加速海冰融化(2分);出露的海面增多,会增大北极地区大气的湿度,进一步增强大气的保温作用,加剧海冰融化(2分);全球变暖,低纬地区海水温度上升,通过洋流向北冰洋输送更多的热量,加速海冰融化(2分)。
例2:(2023南充二诊)37. 阅读图文材料,回答下列问题。(22分)
所谓北极放大效应,主要是由于北极环境较为单一,冰雪-海水-气温之间的相互作用容易形成正反馈,在全球变暖的今天,北极正上演着“放大器”的戏法,其变化往往是全球平均水平的数倍,由于北极环境发生了变化,对当地因纽特人产生巨大影响,同时反过来也会对其他地区产生更深刻的影响。在格陵兰冰盖上,出现了一个个浅蓝色的融池。所谓融池,就是在极地的冰盖或巨型冰川表面的冰融化后,流水汇聚成的水池。融池的形成与冰盖表面不同程度的冰尘、冰面平整度、降水等有关。融池有大有小,大的可深数米,半径可达数百米,小的深度只有十多厘米,半径也仅有一两米。下图示意格陵兰冰盖分布图和融池图。
(1)指出融池出现的季节,说明融池的变化趋势(6分)
(2)与冰盖中心区域比较,推测冰盖边缘区域融池的数量有何不同,并作出合理解释(8分)
(3)运用自然地理环境的整体性原理,说明格陵兰冰盖融化和冰山带来的负面影响(8分)
37⑴夏季。趋势:与以前相比,全球变暖的影响下,融池出现的时间越来越早,冻结的时间越来越晚;融池数量会越来越多,深度和面积会越来越大。(6分)
⑵冰盖边缘区域融池数量更多。
冰盖边缘海拔低,气温较高;裸露的地表更多,冰尘吸收太阳辐射多,加速冰盖的融解速度。且靠近海洋海洋水影响大,冰盖边缘的降雨偏多,雨对冰有渗浸作用,降雨释放热量,加剧了融池的出现;同时融池存在也助推冰盖的消退,加速融池的扩展。
地势较低,从高处流下来的融水,更容易在低处汇集。(8分)
⑶地理环境各要素是相互联系、相互渗透和相互影响的整体;冰盖消退,大大小小的冰川入海形成冰山,冰川断裂产生不同规模的海啸;巨大的冰山对沿岸流的扰动增强,冰山融化改变近岸带的海洋环境;冰盖消退让北极熊栖息环境改变,捕食困难;
冰盖消退加快海平面上升,对全球气候与天气产生重要影响(中高纬度地区的极端天气现象增多)。
加速海平面上涨,加重沿海低洼地区洪涝威胁,部分低地被海水淹没。
冰山进入中纬度海域,影响海上航行;
冰山摧毁近岸边的因纽特人的家园,冰山增多阻碍纽特人捕鱼。(任答4点8分)
例3:(2023广州四联)阅读资料,完成下列要求。
过去几十年来,北极是全球地表气温增暖最剧烈的地区,其升温幅度大于全球平均的现象,称为北极放大效应。研究认为海冰消融是北极放大的关键驱动因子之一,海冰的反照率最高可达0.9,而开阔海水的反照率则仅为0.1。北极放大效应主要发生在冷季,但夏季北极的增温很弱。
23、从海—气相互作用原理解释北极地区夏季增温较弱的原因。
24、北极放大的原因既有北极独特地理环境的作用,又与极地外的热量输送有关。说明极地外热量输送的方式。
答案:23.夏季北极地区太阳高度角较大、白昼时间较长,获得太阳辐射较多;夏季融冰需要吸收热量,所以夏季更多的海冰融化并不能导致气温升高;北极地区近地面气温与海表温度差别不大,甚至略高于海表温度,感热通量的方向是从大气传向海洋;北冰洋的开阔水面也明显增多,这时云和水汽增多导致大气对太阳短波辐射的削弱与大气长波辐射增加几乎可以相互抵消,云和水汽增加对地表温度的影响较小。
解析:从海-气相互作用原理北极地区夏季增温较弱的原因,主要从太阳辐射、海冰消融、海温和气温差异、感热通量等角度入手;夏季北极地区太阳高度角较大、白昼时间较长,获得太阳辐射虽然较多,但夏季融冰需要吸收热量,所以夏季更多的海冰融化并不能导致气温升高;北极地区近地面气温与海表温度差别不大,甚至略高于海表温度,感热通量的方向是从大气传向海洋;北冰洋的开阔水面也明显增多,这时云和水汽增多导致大气对太阳短波辐射的削弱与大气长波辐射增加几乎可以相互抵消,云和水汽增加对地表温度的影响较小。
24.从低纬度到高纬度的大气环流;低纬度到高纬度的洋流。
解析:极地外的热量输送方式主要从大气环流、洋流两个角度去分析;从极地外吹向极地的大气环流主要有盛行西风带,并带动了各大洋流向北极的暖流,给极地带来了热量。
训练题
2017年2月8日,格陵兰岛北端的气温升至0℃以上,引发世人关注。近30年来,北极地区不仅在变暖,而且变暖速度是全球平均速度的2倍,这种加速变暖现象被称为“北极放大效应”。据此完成1,2题。
1.“北极放大效应”现象的形成机制是 ( )
A.受高气压带控制,晴朗天气多
B.极昼时间长,海水热量收入多
C.海冰消融,海面的反射率下降
D.周边国家的温室气体排放剧增
2.受“北极放大效应”的影响,下列北极地区的现象中,首现日期推迟的是
A.苔原植物的花期
B.北极鸭的北迁日期
C.入海河流的汛期
D.沿海港口的封冻期
1.C 2.D
1、根据题干信息“近30年来,北极地区的变暖速度是全球平均速度的2倍,这种加速变暖现象是北极放大效应”,从中可以提取隐性信息:全球都在变暖,但北极地区变暖速度比其它地区速度要快,所以解题关键是”要和其它地区比较,或者是北极地区30年前后比较“。回到选项中,北极地区并不全是受高气压带控制,且北极地区受风带与气压带控制不会是在短短的30年内出现变化,同样的气压带或风带控制,不会出现30年前后不同的变暖速度,A不符合;极昼时间长,海水热量收入多也不会导致30年前后的变暖速度不同,且纬度较低的一些海区其海水热量收入要比北极地区收入还要高,B不符合;周边国家的温室气体排放不会只往北极地区方向流动,且北极地区的风带为极地东风带,所以D也不符合;而由于全球气候变暖,两极地区海冰融化,北极海冰减少后,对太阳辐射的反射率下降,海水吸收的太阳辐射量会增加,会导致北极地区变暖加速,故C正确。
2、“北极放大效应”其实就是北极变暖的现象,区域变暖,平均气温上升,植物的花期就提前,不会推迟,A错;变暖后冷的时间减少了,冷的程度降低了,北极鸭北迁返回原地的时间只能提前而不会推迟,B错;变暖周边陆地上的冰原或积雪融期提前、融速加快,入海河流的汛期也不会推迟,C错;北极区域变暖了,平均寒冷期就会减少,所以沿海港口的封冻初始期只会往后推迟,解冻期提前,所以D正确,故本题选D。
气象工作者研究出一种符合北极地区自然景象的四季划分标准,把冬季以后五天平均气温稳定大于10°C,海冰开始融化时作为春季的开始。研究表明,近三十年北极地区夏季升温幅度小于冬季,北极海冰面积呈减少趋势。海冰的减少促使中国开辟到欧洲、北美洲的北极航线成为现实。下图是北极地区2002~2011年不同季节海冰面积变化图。据此完成下面小题。
3.北极地区海冰面积最大的月份是( )
A.1月B.2月C.3月D.4月
4.北极地区夏季的升温幅度小于冬季,其原因是( )
A.夏季海冰融化释放的热量多 谭老师地理工作室综合整理
B.海水的比热容大导致升温较慢
C.冬季海水结冰吸收的热量多
D.冬季冰面对太阳辐射的反射强
5.与中国至欧美的传统航线相比,船舶在北极航线航行过程中( )
A.航行速度较快
B.航行速度稳定
C.航行方向多变
D.单位距离能耗低
【答案】3.C 4.B 5.C
【分析】
3.由材料可知,春季(4-6月)海冰开始融化,因此海冰面积最大的月份应是北极地区的冬季末,即3月份。故C正确,ABD错误。故选C。
4.夏季海冰融化是吸热过程,有利于近海面大气降温,A错误。夏季时,由于海水的比热容大,导致升温较慢,是近海面大气的“冷源”,不利于近海面大气的升温,所以夏季的升温幅度小,B正确。冬季海水结冰是放热过程,有利于近海面大气升温,所以冬季升温幅度大,C错误。冬季冰面对太阳辐射的反射强,不会导致冬季升温幅度大,D错误。故选B。
5.北极航线附近多冰山、浮冰,为避开冰山、浮冰需保持较低的航行速度,单位距离能耗高;且航行速度、航行方向会根据具体情况实时调整,所以与中国至欧美的传统航线相比,航行方向多变,C正确。ABD错误。故选C。
北极冰融是近年来最引人注目的气候变化现象之一,白色冰面融化变成颜色相对较暗的海冰,被称为“北极变暗”现象。21世纪以来,北极的气温变化是全球平均水平的2倍,被称为“北极放大”现象。读下图完成下面小题。
6.“北极放大”现象的原因,最可能是海冰的减少导致北极地区( )
A.海洋对太阳辐射的吸收增强
B.海洋对太阳辐射的反射增强
C.大气对太阳辐射的吸收增强
D.大气对地面辐射的吸收减弱
7.图示期间( )
A.北极年海冰面积逐年减少
B.北极年海冰面积减少速度不断加快
C.北极年海冰面积与年平均二氧化碳浓度大体呈负相关
D.北极年海冰面积与年平均二氧化碳浓度大体呈正相关
【答案】6.A 7.C
【分析】
6.北极的气温变化是全球平均水平的2倍,被称为“北极放大”现象,主要原因是海冰减少,可能导致北极地区海洋对太阳辐射的吸收增强,并且由于海冰减少,冰面反射减少,整个海洋对太阳辐射的反射减弱,到达下垫面的太阳辐射增强,故海洋对太阳辐射的吸收增强,故A正确,B错误;
海冰的减少导致下垫面的性质变化,从而改变了太阳辐射,导致气温变化。与大气关系不大。故CD错误;
故选A。
7.从图中可以看出,图示期间北极年海冰面积以减少趋势为主,但是波动减少的,不是逐年减少,而且有时会上升的,故AB错误;一定要认真,左边的纵坐标与右边的纵坐标递变方向不同,北极年海冰面积与年平均二氧化碳浓度大体成负相关,故C正确,D错误。故选C。
8.阅读图文资料,完成下列要求。(16 分)
2021年2月,美国遭遇破纪录的极寒天气,美国大陆地区超过73%的土地被雪覆盖,至少有 20 个城市打破了历史最低气温纪录,这次北美降温和极地涡旋有关。极地涡旋是指地球极地上空的气旋,极地涡漩将温度极低、密度较大的空气,一直通向平流层,就像无形的弹力绳“束缚”着冷空气,把冷空气限制在北极地区。两极和赤道之间的温差越大,极地涡旋越强,越稳定;而极地涡漩变弱时,会被暖气团挤占,被挤往极地之外。近几年来,极地涡旋多次被挤南下。
(1)描述极地涡旋影响美国境内大部分地区的过程。(6分)
【答案】赤道和极地之间的温差变小,极地涡旋变弱(2分);暖(亚热带)气团北上,挤占极地涡旋的空间,使之向南移动(2分);美国东西部海拔高,中部低,冷空气迅速向南扩展(2分)。
(2)极地涡旋南北极都有。比较南北极极地漩涡的稳定性,并解释其原因。(6分)
【答案】南极更稳定(或北极更不稳定)(2分) 南极大陆更冷,与赤道的温差较大(2分);南极大陆附近海洋占比较大,性质单一,干扰因素较少(2分),涡旋更强更稳定。(或北极温度较高,与赤道的温差较小(2分);北极附近陆地占比较大,干扰因素较多(2分),涡流相对较弱且不稳定)
(3)从极地涡漩稳定性角度,分析近年来北半球的北欧、俄罗斯、加拿大、美国多次出现极寒天气的成因。(4 分)
【答案】全球变暖越来越显著,导致北极海冰融化(2分);冰层反射减弱,海水吸收了更多太阳辐射,海冰进一步减少,进而形成了恶性循环,北极升温幅度高于其它地区(2分),北极与赤道地区的温差减小,极地涡漩变弱且更不稳定,涡旋被暖气团挤压,冷空气南下影响附近各国。
9.阅读图文资料,完成下列要求。
巴伦支海(下图)是北冰洋的边橼海,94%的面积位于大陆架上,其北侧、东侧岛屿林立,内部一座岛礁也没有,海面十分宽广。北冰洋绝大部分终年被海冰覆盖,但巴伦支海的水温常年在4℃~12℃,被誉为北冰洋的“暖池”。
斯瓦尔巴群岛位于北冰洋永冻层南缘,巴支海的北部边缘,岛上居民2300人,而北极熊的数量却高达3000只,有“北极熊王国”之称。北极熊依赖海冰漫步、繁殖,以浮冰作为平台捕食,海豹是它的主食。北极熊主要生活在群岛东岸,居民大多住在群岛西岸。近年来,北极熊经常闯入人类的聚居区觅食,据研究北极熊的专家说,这是由于北极熊的生存环境变化造成的。
(1)试分析巴伦支海被誉为北冰洋“暖池”的原因。
(2)简析北极熊主要集中在斯瓦尔巴群岛东部的原因。
(3)推测北极熊的生存威胁可能来自哪些方面。
【答案】(1)北大西洋暖流给巴伦支海来大量温暖的海水;巴伦支海北侧、东侧岛屿林立,像天然的屏障,使得海冰难以逾越;巴伦支海绝大部分位于大陆架上,海水浅。
(2)斯瓦尔巴群岛东部沿海多浮冰,利于北极熊捕猎海豹;巴伦支海及其附近海域为北大西洋暖流和北冰洋冷海水交汇处,浮游生物紧盛,鱼虾成群,海豹数量多,食物充足。
(3)全球变导致海冰融化,浮冰减少,影响北极熊的觅食和繁殖;人类大肆捕杀海豹和北极熊;生产和生话排放的废弃物致使海水污染严重影响北极的生存环境。
【详解】(1)附近有北大西洋暖流流经,北大西洋暖流给巴伦支海来大量温暖的海水,增温增湿作用明显,因此温度较高;从图中可以看出,巴伦支海北侧、东侧岛屿林立,像天然的屏障,使得海冰难以逾越;巴伦支海94%的面积位于大陆架上,绝大部分位于大陆架上,海水浅。
(2)北极熊依赖海冰漫步、繁殖,以浮冰作为平台捕食,北冰洋绝大部分终年被海冰覆盖,斯瓦尔巴群岛东部靠近格陵兰岛,沿海多浮冰,利于北极熊捕猎海豹;海豹是它的主食,巴伦支海及其附近海域为北大西洋暖流和北冰洋冷海水交汇处,浮游生物紧盛,鱼类资源丰富,食物充足,海豹数量多,为北极熊提供了充足的食物。
(3)北极熊以海冰为平台捕捉海豹和鱼类,气候变暖结冰期变短,北极熊的捕食时间缩短,导致食物匮乏,海冰减少,北极熊的栖息地和捕食平台减少,影响北极熊的觅食和繁殖;人类大肆捕杀海豹和北极熊是威胁北极熊生存根本原因;岛上居民2300人,人口增多,生产和生活排放的废弃物,致使海水污染严重影响北极的生存环境。
10.阅读图文材料,完成下列要求。
北极熊是一种能在恶劣环境下生存的肉食动物,其活动范围主要在北冰洋附近有浮冰的海域(如图所示)。食物主要为北冰洋海域的各种动物。一般在每年的3~5月后辗转奔波于浮冰区觅食,过着水陆两栖的生活;严冬时节,北极熊几乎可以长时间不吃东西,进入冬眠状态:近年来,加拿大的北极熊专家通过对秋季抓到的北极熊熊掌上长满长毛这一想象,推测北极熊也可能出现局部夏眠。
(1)说明3~5月为北极熊主要觅食活动期的理由。
(2)分析导致北极熊觅食活动期出现局部夏眠的原因。
(3)说明针对北极熊觅食活动期出现异常应采取的保护措施。
【答案】(1) 3-5月北极地区气温回升,部分冰川融化,洋面浮冰区面积扩大;动植物开始活跃、生长、繁殖,食物充足
(2)全球气候变暖,北极地区气温上升,北极冰层加速融化,北极冰盖退缩,浮冰数量减少;北极航道开通,北极油气开发,漏油、船舶垃圾和废弃物的随意排放造成一定的水污染,食物来源减少;北极熊的栖息地遭到一定程度的破坏
(3)保护措施:控制碳排放,减缓全球气候变暖;开展了国际合作和交流,制定国际公约,保护北极熊的栖息地;建立海洋保护法规,提高公众环保意识;建立北极熊自然保护区,投放适量食物
【解析】(1) 3-5月太阳直射点北移,北极地区气温回升,部分冰川融化,洋面浮冰区面积扩大,北极熊活动范围扩大,捕食范围扩大;动植物开始活跃、生长、繁殖,北极熊的食物充足。(2)夏眠的理由与气候变化对北极熊的生活空间、食物来源的影响有关;全球气候变暖,北极地区气温上升,北极冰层加速融化,北极冰盖退缩,浮冰数量减少,北极熊栖息的空间范围变小;北极航道开通,北极油气开发,漏油、船舶垃圾和废弃物的随意排放造成一定的水污染,食物来源减少;北极熊的栖息地遭到一定程度的破坏。(3) 北极熊活动范围主要在北冰洋附近有浮冰的海域,气候变暖,其活动空间变小,进而影响北极熊种群数量,保护措施要先保护大气环境,要保护北极熊的栖息生活环境及其食物链:控制碳排放,减缓全球气候变暖;开展了国际合作和交流,制定国际公约,保护北极熊的栖息地;建立海洋保护法规,提高公众环保意识;建立北极熊自然保护区,投放适量食物。本题主要考查地理环境对生物的影响。3-5月太阳直射点北移,北极地区气温回升,部分冰川融化,洋面浮冰区面积扩大,北极熊活动范围扩大,捕食范围扩大;动植物开始活跃、生长、繁殖,北极熊的食物充足。夏眠的理由与气候变化对北极熊的生活空间、食物来源的影响有关;全球气候变暖,北极冰层加速融化,北极熊栖息的空间范围变小;北极航道开通,北极油气开发,造成一定的水污染,食物来源减少;北极熊的栖息地遭到一定程度的破坏。北极熊活动范围主要在北冰洋附近有浮冰的海域,气候变暖,其活动空间变小,进而影响北极熊种群数量,保护措施要先保护大气环境,要保护北极熊的栖息生活环境及其食物链。
冬灌,顾名思义就是对土地的冬季灌溉。那为什么要进行冬灌,什么时候进行冬灌,是不是一定要冬灌呢?
下面我们就来了解下。
每年进入11月份后,北方地区、西北地区将进入冬季,随着天气的逐渐转冷,这些地区就会对农田、果树等开始进行冬灌。
01
冬灌的好处
1.由于水的比热容较大,所以能减小昼夜温差,稳定地温,防止冻死麦苗。
2.能把土壤表层的虫卵冲进冰水里,冻死越冬害虫,减少来年的病虫害。
3.增加土壤水分,改善土壤墒情,防止冬季干旱,同时可为来年春季小麦返青和根系生长创造良好条件。
4.能夯实土壤,粉碎坷垃,利于植物根系的下扎,促进生根壮苗。
5.盐碱地麦田冬灌,还可以减轻盐碱化,压碱改土。
6.冬灌的麦田亩穗数、穗粒数增加,提高千粒重,实现增产的目的。
7. 水覆盖在土壤表层,可防止风剥地,减少风蚀的危害,起到保土的作用。
02
冬灌的时间
小麦冬灌的适宜时间,一般从日平均气温下降到8°C时开始,到5°C左右时结束。
群众的经验是“夜冻昼消,冬灌正好”。
冬灌过早气温较高,蒸发量大,收不到应有的效果;冬灌过晚土壤冻结,水分不能及时下滲,地面积水结冰,麦苗在冰层下容易窒息死亡,或地面形成冰凌,抬起土块,拉断麦根,吊死麦苗。
03
哪些地区需要冬灌
根据墒情:如果冬前田间持水量低于80%,且有水浇条件的麦田,都应进行冬灌。如果麦播时阴雨连绵,土壤湿度过大,土壤墒情良好,相当一部分麦田是不用冬灌的。所以要适时监测土壤墒情,墒情适宜、苗壮苗齐的麦田可免浇越冬水,部分弱苗麦田可早浇越冬水。同样的果园也是视土壤墒情而定。
04
冬灌注意事项
果树冬灌
适宜:小麦冬灌的顺序,一般是先灌渗水性差的黏土地、低洼地,后灌渗水性强的沙土地;先灌底墒不足或表墒较差的二、三类麦田,后灌墒情较好、播种较早并有旺长趋势的麦田。
适量:小麦冬灌水量不宜过大,以能浇透、当天渗完为宜。果树冬灌小树少一些,大树多一些,采用滴灌最为合适。
05
试题链接
俗话说“果园不冬灌,受冻又受害;果园灌冬水,开春发的美”。果农常在“大雪”至“冬至”期间,土壤冻结前灌一次水。结合图文资料,回答下面小题。
1.下列说法正确的是
A.果园冬灌可增强a辐射,减弱b辐射
B.果园冬灌可增强b辐射,减弱c辐射
C.a、b、c辐射波长大小关系是a
D.大气中的臭氧通过吸收b辐射而增温
2.“大雪”至“冬至”期间,果园冬灌的主要目的
A.可以满足果树对水分的需求,缓解干旱状况
B.可导致地下水位上升,减轻土壤次生盐渍化
C.有利于缓和地温的剧烈变化,防止果树冻害
D.有利于保护表层土壤,减少风力搬运和侵蚀
参考答案
解析:1.C a是太阳辐射,b是地面辐射,c是大气逆辐射。冬灌不能增强太阳辐射,但能保持地温,增强地面辐射,空气中水汽增多,有利于增强大气逆辐射,故本题AB错;物体温度越高辐射的波长越短,故波长由短到长的是a,故C对;大气中的臭氧主要是吸引太阳辐射中的紫外线而增温,故D错。
2.C冬灌,也被果农们称为灌封冻水。其作用可概括为1、冬灌促进树体花芽分化,让花芽更饱满,有利于下一年的开花坐果。2、增强树体抗寒和抗冻能力,减少和减轻冻害的发生。3、提高树体生长势,促进树体下一年的强壮生长。4、防止和减轻幼树抽条,防止和减轻冻害的发生。5、提高下一年果实的产量和品质。6、提高肥效,促进基肥的吸收和利用,达到以水调肥的作用。同时保持根系旺盛的生命活动,降低叶温减少叶伤害,保证光合作用的持续,增加树体内营养贮藏量。故C对。其余选项可排除。小麦越冬前适时冬灌是保苗安全越冬、早春防旱、防倒春寒的重要措施。适宜的冬灌时间应根据温度和墒情来定,一般在平均气温7~8℃时开始,到3℃左右结束,此时.“夜冻日消,冬灌正好”。据此完成下列小题。
3.下列省份中,最适合冬灌的是( )
A.黑龙江
B.广西
C.河南
D.青海
4.上述适合冬灌的省份,冬灌时,日出物体影子朝向
A.西北方向
B.东北方向
C.正南方向
D.东南方向
5.下列关于小麦冬灌的说法,正确的是( )
A.为防来年春旱影响,灌水宜多
B.冬灌利于防止土壤水分蒸发
C.冬灌能缓和地温,防止冻害发生
D.冬灌最好在夜间进行
参考答案
解析:3.C黑龙江因纬度高,冬季气温低,种春小麦,不适合种植冬小麦,A错;青海因海拔高,作物一年一熟,种植春小麦,无冬灌要求,D错;材料“小麦越冬前适时冬灌是保苗安全越冬、早春防旱、防倒春寒的重要措施”,说明冬灌可以保持一定的温度,利于麦苗生长,而广西纬度低,全年气温均较高,无需进行冬灌,且非我国冬小麦主产区,故B错;河南为我国冬小麦主产区,且冬春季受寒冷冬季风影响,低温干旱,宜实行冬灌,C正确;故选C。
4.A河南地处华北平原南部,冬灌时平均气温3~8℃,应为秋末冬初,此时段太阳直射点位于南半球,故日出东南方向,物体影子方向与太阳方位相反,故日影朝向西北,A正确;BCD错误;故选A。
5.C冬灌水量宜适度,土壤水分过多,易导致土壤透气性差,A错;土壤水分蒸发主要因太阳辐射、风力等因素影响,冬灌并不能防止水分蒸发,B错;冬灌增加土壤湿度,利于缓和地温剧烈变化,C正确;冬季夜间气温比白天更低,此时灌溉,会因土壤结冰而冻伤麦苗,D错。故选C。新疆地区传统棉花种植需要在前一年冬季土壤冻结前适时冬灌,春播前补灌才能保证春播出苗顺利进行。棉花干播湿出技术则不需冬春灌水,在地膜下干地直接播种,待达到出苗温度时通过滴灌供水,使土壤墒情达到棉种出苗要求。据此完成下面小题。
6.传统棉花种植中冬灌的主要作用是( )
A.提高土温
B.蓄水保墒
C.淋洗盐分
D.增加肥力
7.与传统棉花种植相比,干播湿出技术会使
A.棉种出苗时间延迟
B.棉花生长期延长
C.棉田土壤风蚀加剧
D.棉种出苗率提高
8.干播湿出技术的创新主要源于当地
A.生态环保的需求
B.管理水平的提高
C.自然条件的限制
D.生产效率的提升
参考答案
解析:6.B传统棉花种植中冬灌距离出苗时间还早,提高土温意义不大,且冬季低温,冬灌后结冰对保持土温作用不大,A错误。传统棉花种植中冬灌可以增加土壤水分,蓄水保墒,B正确。冬季土壤盐分比较稳定,一般是夏季淋盐,C错误。春播出苗,冬季增加土壤肥力意义不大,D错误。故选B。
7.D干播湿出技术是在地膜下干地直接播种,待达到出苗温度时通过滴灌供水,使土壤墒情达到棉种出苗要求,可以使棉种出苗率提高,D正确。地膜覆盖提高土温,可以使棉种出苗时间提前,A错误。干播湿出技术对棉花生长期影响不大,B错误。干播湿出技术是在地膜下干地直接播种,地膜可以减少土壤风蚀,C错误。故选D。
8.C干播湿出技术是在地膜下干地直接播种,待达到出苗温度时通过滴灌供水,使土壤墒情达到棉种出苗要求,干播湿出技术的创新主要源于当地深居内陆,降水少,蒸发量大,风力侵蚀强,是考虑自然条件的限制才出的创新,C正确。干播湿出技术使用地膜,可能导致土壤白色污染,A错误。管理水平的提高、生产效率的提升不是创新的主要影响因素,BD错误。故选C。
一、各类型湖泊
1. 断层湖
断层陷落积水成湖。多呈长条状,湖形狭长、水深而清澈。延伸方向与断层线一致,湖岸顺直,常保留有明显的断层陡崖,陡崖附近多有上升泉和温泉。巨大的断裂带可以形成成串的断层湖,如东非大裂谷带沿线的马拉维湖、坦噶尼喀湖、维多利亚湖,我国云南中部的滇池,洱海和抚仙湖;青海湖、新疆喀纳斯湖等。
2. 熔岩湖
火山喷发的熔岩流堵塞河道形成的湖泊称为熔岩湖。如黑龙江省内的镜泊湖和五大连池。熔岩流阻塞河流,使河流水位抬高;堵塞体上游落差变小,流速变慢,水位季节变化减小。
3. 堰塞湖
河流被堵塞形成的湖泊。山崩、地震、滑坡、泥石流、冰碛物、火山喷发的熔岩流和沙丘等阻塞河流而形成的湖泊,如四川黔江县小南海由地震使谷地两岸山崩阻塞成湖。
4. 河成湖
河流形成的湖泊。成因多样,河流截弯取直,形成牛轭湖;河流改道,废弃河道成湖;河谷沉溺成湖;河漫滩内部低洼处,也可积水成湖。河成湖面积较小、水也较浅,容易改造。如甘肃境内的月牙泉就是河道被废弃后形成的湖泊。
5. 侵蚀湖
由侵蚀作用形成的湖泊。如流水、冰川和风等外力侵蚀形成洼地,积水形成的湖泊。如北美五大湖由冰川侵蚀作用形成。
6. 牛轭湖
(1)概念
又称弓形湖、月亮湖。河曲裁弯后废弃的弯道。因似牛轭,故名。河曲裁弯后,废弃弯道的上游进水口与下游出水口先后被淤死,谭老师地理工作室综合整理使废弃弯道与新河失去联系而形成湖泊。由于废弃弯道凹岸深槽较深,形成湖泊后能长期保留为牛轭形、新月形或弓形。牛轭湖是河水曲弯道衰亡的标志,也是河曲高度发展的表现,对研究河曲的形成演变具有重要意义。
(2)形成过程
在平原地区流淌的河流,河流侵蚀形成河曲→河水不断冲刷与侵蚀凹岸,河曲随之不断的发展→河曲愈来愈弯→河水冲刷与侵蚀最弯曲的凹岸,河流遂截弯取直→河水从截弯取直的部位流走,原有的河曲被废弃→原有被废弃的河曲成了牛轭湖。
7. 潟湖
(1)概念
被沙嘴、沙坝或珊瑚分割而与外海相分离的局部海水水域。如杭州西湖。
(2)功能
1).防洪:潟湖可宣泄区域排水,因而很少发生水灾。
2).保护海岸:由于外有沙洲的阻挡可防止台风暴潮侵蚀冲刷海岸。
3).天然养殖场:潟湖是鱼、虾、贝和螃蟹的孕育场,也是邻近渔民的天然养殖场。
4).人工港:由于潟湖外侧往往有沙洲作为防波堤,其内风平浪静,因此有时可以改建为人工港(例如中国的高雄港)。
8. 季节湖
季节性积水的湖泊。在雨季降水多时,积水成湖;旱季无水时,则成低洼地。每年可种一季旱作。云贵高原很多岩溶湖(指喀斯特地区由岩溶作用形成的低地积水而成的湖泊)夏季积水成湖,冬季干旱成洼:江汉平原一些碟形低地,很多也是季节湖。
9. 火山口湖
系火山喷火口休眠以后积水而成,其形状是圆形或椭圆形,湖岸陡峭,湖水深不可测,如长白山天池深达373米,为中国第一深水湖泊。
10. 岩溶湖
是由碳酸盐类地层经流水的长期溶蚀而形成岩溶洼地、岩溶漏斗或落水洞等被堵塞,经汇水而形成的湖泊,如贵州省威宁县的草海。威宁城郊建有观海楼,登楼眺望,只见湖中碧波万顷,秀色迷人;湖心岛上翠阁玲珑,花木扶疏,有水上公园之称。
11. 冰川湖
是由冰川挖蚀形成的坑洼和冰碛物堵塞冰川槽谷积水而成的湖泊。如新疆阜康天池,又称瑶池,相传是王母娘娘沐浴的地方。北美五大湖、芬兰、瑞典的许多湖泊等。
12. 风成湖
沙漠中低于潜水面的丘间洼地,经其四周沙丘渗流汇集而成的湖泊,如敦煌附近的月牙湖,四周被沙山环绕,水面酷似一弯新月,湖水清澈如翡翠。
二、 影响流速
通常情况下,河流的流速比湖泊快,河流水容易更新,湖泊之水相对处于静止状态,水体更新速度慢。当河流变成湖泊时(如三峡变成三峡水库),水库面内水流速度下降。
三、盐度变化
(1)如果大量引用进入内陆湖的河水,使得进入湖泊的水量减少,湖水面积缩小,湖岸线后退(类似于海退),以及盐度会增加,导致湖水变得更咸,周围水生植物死亡,破坏生态环境,出现荒漠化。
(2)黑海周围降水多,蒸发量少:黑海周围径流注入,起到稀释作用,所以黑海的盐度相对较低。
四、底部地形
(1).湖泊水面呈现“冬季一条线,夏季一大片”的景象变化,说明湖泊水位季节变化大,并且湖底有线状洼地。
(2).丰水期无法知道湖泊底部的地形地势状况,根据水向低处流的原理,可知枯水期湖泊底部有水的地方是湖泊海拔较低处,没水的区域则是湖底地势较高处。
五、湖泊与水源
(1).死海是世界上盐度最高的湖泊,湖水不宜用作灌溉水源;但用做牲畜饮用水基本可以。
(2).淡水湖往往是一个地区的重要水源地,为了保护水源地,应退耕还林、还草,减少农药和化肥的使用量:禁止向湖泊、河流排污,禁止在湖泊人工养殖;并且要保护好湖泊周围的森林。
(3). 为防止艾比湖继续萎缩,在该湖流域应采取的措施是退耕还林,保护水源,增加湖水补给。
(4).湖泊,雨季能够蓄水,利于防洪,旱季灌溉方便利于抗旱。
(5).在干旱半干旱流域内,耕地面积扩大会使灌溉用水增多,加剧流域内水资源短缺的状况:同时会使注入湖泊的水量减少,导致湖泊萎缩。
六、调蓄作用
(1).湖泊和水库对其下游的河流径流起调蓄作用,在洪水期蓄积部分洪水,延缓、削减洪峰;枯水期释放蓄水,补给、稳定下游径流。如三江源地区湖泊众多,湖泊是河流的补给源之一,同时还对河流流量起着天然的调蓄作用。当雨季来临和冰雪融水丰富之时,这些湖泊储蓄河水,起着削减洪峰的作用。到了冬季、春季,因冰雪封冻,河流水量减少,湖泊将存储的水补给河流,保持河流流量的相对稳定。
(2)罗讷河里昂以上河段沿岸附近分布有较大面积的沼泽与湖泊,可以起到积蓄径流、削减泄峰的作用。
(3)火山口积水形成的湖泊通常为河流的源头,对湖泊下游的河段具有调蓄作用。
(4)围湖造田严重的地区,要退田还湖,增强湖泊调蓄洪水的能力,为洪水留够空间,防止发生洪涝灾害。
(5)扩大城区湖泊(湿地)面积,有利于增强湖泊对径流量的调蓄作用,减轻城市洪水压力,防止发生内涝。
(6) 湖泊对其上游河流无调节作用。
七、湖泊与生物
(1)维多利亚湖湖面广阔,为体型大的尼罗河鲈鱼提供了广阔的生存空间:湖中鱼类为尼罗河鲈鱼提供了充足的饵料。
(2) 湖泊面积小,环境容量小,不可能有大型动物生存。
八、湖泊与地质作用
(1).河流途经湖泊,所携带的泥沙、营养物质部分会在湖泊中沉积,使得流向下游的泥沙、营养物质减少,水质得到净化。但下游由于营养物质的减少,动物资源也会减少。
(2). 多条河流在同一位置注入错那湖,泥沙沉积多,河口三角洲面积较大,冬春季节河流水位低,河滩泥沙裸露;出露的湖滩泥沙面积较大,干涸后成为沙源地。
九、湖泊与交通运输
(1). 湖泊与外流河相连,可以扩大内河的运输范围。
(2). 湖面高于海洋水面,湖水通过河流能自流入海,河流上宜建设船闸,改变航运条件。
(3). 湖泊水深,水位季节变化小(枯水期水也较深),流速慢,有利于航运。
十、湖泊与污染
(1).湖泊面积萎缩,湖中的水生生物减少,失去对湖水的净化作用。
(2). 湖泊蒸发作用强,面积缩小,水量减小,会失去自我净化能力,使污染物浓度增加,加剧污染。
十一、湖泊与小气候
(1)湖泊对其周围区域农作物生长的有利影响是夏季降水增多,且湖面反射太阳辐射可以为植物增补光照。
(2)水体增温和降温的速度比陆地慢,纵横交织的灌渠,会增大水体面积,可减小气源变化幅度,尤其可提高夜间温度,能够有效减少低温、冻害对农作物的损害。
十二、大湖效应
“大湖效应”指的是冷空气遇到大面积未结冰的水面(通常是湖泊)从中得到水蒸汽和热能,然后在湖泊迎风岸形成雨、雪、雾等现象。
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