汪为青 王燕红

(1.江西省景德镇一中;2.江西省乐平中学)

海—气相互作用作为一个新的知识内容正式出现在各新版高中地理教材中。对于海—气相互作用老版教材虽没有专门章节去系统地介绍,但也有与新教材相同的内容,如“厄尔尼诺”现象的形成过程。

当前海—气相互作用正式纳入高考考查内容,面对新考点教师如何有效地开展针对性的专题复习,成为众多一线地理教师亟待解决的工作。笔者尝试以海气之间的水热交换和大气对海洋的动力作用作为微专题的主线,辅以现有高考试题开展专题复习探究,以期提升复习效率。

一、海气之间的水热交换

自然地理要素之间总是相互影响、相互制约和相互渗透的。海水与大气都是处于不断运动中,两者之间存在着巨大的热量与水分的交换,对维持全球气候起到了重要作用。海气之间的水、热交换通过蒸发、降水,潜热和感热交换等环节完成。

1.海水蒸发条件

【例1】(2018年海南卷,20题)图1示意我国近海海面年蒸发量的分布。部分海域蒸发强烈,出现了年蒸发量大于2 000毫米的高值区。据此完成20题。

图1

20.年蒸发量高值区海域冬季海面蒸发更强,最主要的原因是该海域冬季

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A.降水少 B.辐射强

C.海气温差大 D.风力强

【参考答案】20.C

【试题分析】海气温差是指海水表面的水温(Tw)与海洋表层大气(Ta)的代数差值(图2)。在夏季,由于海洋升温慢Tw

图2

在冬季时Tw>Ta,此时海洋向大气传输热量,使近海面气温升高,一方面空气密度减小,另一方面空气直减率增大,导致空气层结不稳定,从而产生较强的空气对流。近表层空气不断上升带走水汽,上空干冷空气也源源不断地下沉至海表,周而复始;与此同时表层海水也因降温密度增加而下沉,将其下方相对高温的海水带至表层。因此,在大气层结不稳定和海水层结不稳定的双重影响下,蒸发不停地进行。

此题,不仅涉及大气热力运动,还涉及海水的垂直运动对海洋蒸发的影响,对学生掌握和分析地理原理和地理过程的能力要求极高。在专题复习中,教师引导学生在海—气相互作用的视角下,归纳出影响海水蒸发的因素和发生的地理过程。

风在海水蒸发的过程中也起着至关重要的作用,一方面促进了海气之间的热量传递,另一方面风将近海面接近饱和的水汽输往区域外,增加了本地的海水蒸发。除此之外,风还能直接将海水输入到大气中。总的来说,影响海水蒸发的因素有太阳辐射、风、大气状态和海气温差等,影响海水蒸发的自然因素详见表1。

表1

2.海水表面温度变化

【例2】(2022年山东等级考,16题)(节选)阅读图文资料,完成下列要求。

冬半年,美洲中部地区频繁受冷空气影响。图3示意2000年1月一次冷空气南下过程中,美洲中部附近海洋表层风场和海平面气温分布。甲处南北两侧的气压梯度较大。

图3

(2)在冷空气频繁南下的影响下,N海域表层水温较低、海产丰富。分析其原因。

【参考答案】水温较低:近地面风速大;热量交换少;南下冷空气既有降温作用,又可促使冷海水上泛;沿岸寒流降温。海产丰富:寒暖流交汇,海水搅动,饵料丰富;受离岸风影响,底层海水上泛,浮游生物多,饵料丰富。

【试题分析】水温较低:南下的冷空气在较大的气压梯度和“狭管效应”的共同影响下,快速穿过峡谷,并在下坡过程中不断加速,近地面的风速较大;由于峡谷地势较低,冷空气过峡谷后在下沉过程中自身的增温幅度较小(“焚风效应”弱),且较大的风速使冷空气在到达N海域之前与下垫面的热量交换较少,增温幅度小,冷气团保持较低温度;冷气团与海水的热力交换使N海域表层水温降低;强离岸风使N海域底部冷海水上泛,表层海水温度降低。

海产丰富:N海域受南下离岸风影响,底层冷海水上泛,且沿岸有寒流流经,表层水温较低;同时,冷海水上泛扰动海水,把下层丰富的营养盐类带到表层,浮游生物生长旺盛,吸引鱼群,因此海产丰富。

基于地理环境的整体性,从“海—气相互作用”的角度阐释海水温度变化已成为考查学生综合思维能力的重要导向,一般这类题的设计多建立在区域认知的基础上。

如本题,考生要能够从图中等高线信息得出由地形产生的“狭管效应”,因风速增加使得海水蒸发加速,这种潜热交换(蒸发耗热)造成海水表面降温;同时风的性质材料已经给出为冷性,由上文规律可知,Tw>Ta会进一步加剧蒸发,降低水温。另一方面,空气与海水之间的感热交换(接触交换),使海水降温。最后还有风的强迫作用引起的冷海水上泛,由于此地的风向是离岸性质,所以推动表层海水远离,底层冷海水上涌,致使表层水温降低,如图4反映了“海—气相互作用”下海表降温的逻辑关系。

图4

海水表面温度从大的尺度上来说,受到了地理位置的影响。不同纬度位置的太阳辐射和不同海域所在的洋流系统,对海洋表层水温起着决定性作用。但风、海水的蒸发耗热(潜热)也是不能忽视的因子,表2是海水表层水温的主要影响因子。

表2 影响海洋表面温度的自然因素

二、大气对海洋的动力作用

大气对海洋的动力作用主要造成了海洋表层的洋流、风浪等不同尺度的海水运动形式,而当前高考情境一般聚焦于中小尺度和地方性大气对海洋的动力影响。因此在专题复习时要特别关注这些中小尺度下的“海—气相互作用”,平时要注意收集这类素材,以特定区域的典型问题带动自然地理各要素的综合复习,提升学生的综合思维水平与地理实践力。

【例3】(2021年广东选考,17题)(节选)阅读图文材料,完成下列要求。

从冰架分离后漂浮在海上的冰山被形象地称为冰筏。罗斯海拥有世界上面积最大的冰架——罗斯冰架,是南极大陆周边冰山输出最强的海区,洋流环境复杂。随着全球变暖,近年来罗斯冰架崩离、消融明显。模拟结果表明,若变暖进一步增强,南极地区的降水会更多地以降雨的形式出现。图5示意罗斯海所在区域的地理环境。

图5

(2)分析从罗斯冰架分离入海后的冰筏漂移的动力机制。

【参考答案】冰架区表面辐射冷却剧烈,产生向海气压梯度力;叠加因地形高差引起的空气重力下沉运动,加强风速,将冰筏带向外海;气压梯度力和地转偏向力共同影响形成的极地东风与沿岸陆坡流,带动冰筏漂移。

【试题分析】本题以南极罗斯海冰筏漂流为情境考查海(地)—气的动力作用,在分析本例题时教师要厘清“海—气相互作用”中各地理要素的主次关系,各要素内在逻辑联系及外部响应。此外,复习时补充上升流和冰间湖的形成机制,进一步强化对学生综合思维能力的培养。

1.上升流形成机制

离岸风(主要是平行于海岸的离岸风的分量)引起近岸海水在北半球向其运动的右侧(南半球在左侧)净输出,又由于海水是连续的,因此其下层海水向上的涌升补给该区域流出的海水,从而形成了上升流,图6示意夏季在盛行西南季风时,索马里半岛东部沿岸上升流的形成过程。在多数情况下,下层海水比表层海水温度低,故上升流表现为寒流性质,其降低了表层海水的温度。

图6

沿岸上升流能将淀积在大陆架上和海洋中层海水中的N、P等营养盐带至海洋表层,为表层生物提供营养物质,丰富表层海洋生物量。在一些海区,因季节性风向变化也会产生规模不大的上升和下降流,对当地渔业生产带来积极和消极的影响。

2.极地“冰间湖”形成机制

极地的某些水域,在已达到结冰温度的天气条件下仍长期或较长时间保持无冰覆盖或仅被薄冰覆盖的冰间开阔水域被称为“冰间湖”。根据冰间湖形成原因和维持机制,极地冰间湖可以分为两类:一类称为“潜热冰间湖”,也称为“近岸冰间湖”;另一类称为“显热冰间湖”,亦称为“大洋冰间湖”。

图7示意“潜热冰间湖”的形成,极地地区海陆间巨大的温差形成了强劲的下降风,在近岸形成的浮冰被风力推向外海;同时就风力产生的上升流能将表层以下相对温暖的海水带到表层,提高海水温度,抑制海水结冰,从而形成“近岸冰间湖”。有时特殊的海岸线或者冰架前缘阻止了周围海冰的补充,从而为“近岸冰间湖”的形成提供了有利条件。

图7

“显热冰间湖”是指没有海冰生成的冰间水域,这里之所以不结冰主要是由于下面的海洋提供了热量,使海冰融化或难以生成,“显热冰间湖”常常出现在海洋中有上升暖流的地方,这些上升暖流多与海底地形有关。

由于冰是热的不良导体,“冰间湖”的存在对于极地的大气和海洋之间热量交换的过程十分关键。同时,“冰间湖”也是冬季极地海洋生物和陆地生物极其重要的生活空间,对维持极地生物多样性具有重要意义。

三、小结

本文所涉案例均是地理过程与成因类试题,以点带面的复习过程能让学生从基本原理上掌握上述地理事象的发生、发展和演变过程以及在此地理过程影响下其他地理要素产生的协同演化。

高考二轮复习应当聚焦于微专题复习,以小见大地重构相应的知识体系,做到讲一例会一类。教师在选择微专题内容时,最好能与最近几年的高考试题结合起来,选择的例题要有一定的难度梯度,这样有利于教师在组织专题教学时循序渐进地设计教学过程。

微专题具有“小尺度、小切口、深挖掘”的特点,但教师在设计和利用情境时切莫割裂地理要素的联系,忽视了其整体性特征。同时也要注重知识的内在逻辑关系和层次性,复习时最好能做到沿着某条设定的主线拾级而上将零散的知识串联起来,以防知识结构的碎片化和无序化,这样才能促成学生综合思维能力水平的提升,复习效率也能事半功倍。