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第四章 陆地水与洋流
4.3 海——气相互作用
课标定向
素养导引
1.区域认知:说出厄尔尼诺和拉尼娜影响的地域分布。
2.综合思维:运用图表，分析海-气水热交换的基本方式与过程，分析海-气相互作用对全球水、热平衡的影响。
3.人地协调观:认识厄尔尼诺、拉尼娜现象对全球气候和人类活动的影响，趋利避害发展生产。
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。
目录
01
03
02
海——气相互作用与水热平衡
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
海——气相互作用与水热交换
海——气相互作用与水热交换
PART 01
海——气相互作用与水热交换
1.海——气相互作用的概念
海——气相互作用是指海洋与大气间物质、能量持续交换的互相影响过程。
海——气相互作用与水热交换
2.海——气间的水分交换
蒸发
蒸发
蒸腾
水汽输送
降水
地表径流
地下径流
下渗
（1）形式
①海洋→大气
海洋的蒸发量约占地球表面总蒸发量的86%，海水蒸发时会把大量水汽输送给大气。（海洋是大气中水汽的最主要来源，其向大气提供水汽的主要形式的蒸发）
②大气→海洋
大气中水汽咋适当条件下凝结，并以降水的形式返回海洋。
是海——气间物质交换的主要形式。物质交换包括液态、气态和固态的物质交换。
海——气相互作用与水热交换
2.海——气间的水分交换
（2）影响因素
海洋的蒸发量与其表层水温密切相关。
一般来说，海水温度越高，蒸发量越大
低纬度海区
有暖流流经的海区
海面蒸发旺盛，空气湿度大，降水较丰沛
海——气间的水分交换较为活跃
海洋的热状况和蒸发情况，直接制约着大气水汽的含量与分布
海——气相互作用与水热交换
3.海——气间的热量交换
（1）形式
①海洋→大气
海洋是地球上太阳辐射能的重要存储器。到达地表的太阳辐射能有70%被海洋吸收，其中85%的热量储存在海洋表层，再通过潜热、长波辐射等方式输送给大气。
②大气→海洋
大气通过风作用于海洋，驱动海水运动，把部分能量返还给海洋。
海——气相互作用与水热交换
3.海——气间的热量交换
（2）影响因素
海洋向大气输送的热量，与其表层水温密切相关。水温高的海区，向大气输送的热量也多。
热带是海洋与大气相互作用最活跃的地区
原因：①热带获得的太阳辐射多；②热迪奥海洋平均每日向大气输送的热量最多；③热带海区面积大，海水蒸发旺盛，向大气输送的水汽丰富。
海洋与大气中的二氧化碳
（1）形式
①大气→海洋
大气中二氧化碳绝大部分通过海洋的物理——生化过程被同化吸收，并以固态碳的方式向海洋深部转移。
海水直接溶解大气中的二氧化碳
海洋生物利用海水中的二氧化碳进行光合作用，将二氧化碳固定在生物体内
一部分形成碳酸盐沉积和有机碳沉积，生物沉积作用将二氧化碳固定在岩石圈中
短期内不再参与地表的碳循环，从而降低了表层海水中二氧化碳的含量，有利于海洋表层从大气中吸收更多的二氧化碳
海洋与大气中的二氧化碳
（1）形式
②海洋→大气
固定在生物体内的二氧化碳一部分通过生物的呼吸作用和残体分解释放到大气中。
（2）影响因素
如果地球表面温度增高，海水温度会随之上升，二氧化碳在海水中的溶解度减小。
海——气相互作用与水热平衡
PART 02
1.海——气相互作用维持全球水热平衡
季风环流
三圈环流
产生风力
将动能传递给海洋
不同纬度海洋对大气加热的差异
海洋与陆地
对大气加热的差异
大气环流运动
海-气相互作用驱使水分和热量在不同地区的传输
促使海水运动，形成大洋环流
水循环
从而维持地球上水分和热量的平衡
海——气相互作用与水热平衡
是维持全球水热平衡的基础
海——气相互作用与水热平衡
2.全球水量平衡
海——气相互作用，进行水分交换，构成地球上生生不息的水循环。地球上的水时时刻刻都在循环运动，从长期来看，全球的总水量没有什么变化。
（1）水量平衡公式
海洋：多年平均蒸发量=多年平均降水量+多年平均径流量（流入海洋）
陆地：外流区域→多年平均蒸发量=多年平均降水量-多年平均径流量（流出陆地）；内流区域→多年平均蒸发量=多年平均降水量
全球：多年平均蒸发量=多年平均降水量
（2）海——气间水量平衡关系
海洋蒸发量＞海洋降水量；陆地蒸发量＜陆地降水量
拓展
水量平衡原理的应用
①分析死海面积缩小的原因
②分析修水库对河流径流及库区的影响
③分析土地盐碱化的形成原因
④沼泽的形成
海——气相互作用与水热平衡
3.全球热量平衡
（1）低纬度海洋获得更多的太阳辐射能，主要由大洋环流把低纬度的多余热量向较高纬度输送。
（2）在中纬度，通过海洋与大气之间的交换，把相当多的热量输送给大气，再由大气环流将热量向更高纬度输送。
低纬地区
海洋热量
收入＞支出
热量盈余
高纬地区
海洋热量
收入＜支出
热量亏损
收入：太阳辐射
支出：海水长波辐射、蒸发吸热
大气环流和大洋环流
热量输送
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
PART 03
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
1.沃克环流
赤道附近的太平洋海区
西岸，赤道暖流堆积下沉，形成深厚的暖水层
东岸，由于表层海水被偏东信风吹走，下层冷海水上涌补充，加之沿岸还有来自高纬的寒流，使该海区表层海水温度较低
通过海——气的热量交换，在赤道附近太平洋上空，形成接近东西向的热力环流，即沃克环流
（1）形成
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
1.沃克环流
（2）分布
主要分布在赤道附近及其以南（0°——5°S）的太平洋、大西洋、印度洋的东部和西部。
（3）影响
沃克环流
增强
减弱
太平洋西岸上升气流增强
太平洋东岸下沉气流增强
太平洋西岸上升气流减弱
太平洋东岸下沉气流减弱
降水增加
干旱加剧
降水减少
降水增加
拉尼娜
厄尔尼诺
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
2.厄尔尼诺
（1）定义
是指赤道太平洋东部和中部海域水温异常升高的现象。
（2）成因
太平洋偏东信风减弱，赤道附近表层暖水向东回流。东太平洋冷海水上泛现象消失，暖水回流加剧，导致赤道东太平洋海面水温升高。
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
2.厄尔尼诺
（3）影响
①气候
A.导致中、东太平洋及南美太平洋沿岸国家异常多雨，甚至引起洪涝灾害；使得热带西太平洋降水减少，造成印度尼西亚、澳大利亚严重干旱。
B.能减缓富含二氧化碳的上泛冷水的上移速度，从而减少海洋向大气释放的二氧化碳数量，延缓全球变暖
②生物
赤道附近太平洋东部冷水性鱼类因不适应温暖海域的环境而大量死亡，导致以这类鱼为食物的鸟类死亡或迁徙。
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
3.拉尼娜
（1）定义
是指赤道太平洋东部和中部海域水温异常下降的现象。
（2）成因
太平洋偏东信风异常增强，把赤道附近表层暖水向西太平洋输送，东太平洋表层产生强大的离岸流，下层冷海水上泛增多，同时秘鲁寒流也北上补充，导致海面温度大幅降低。
厄尔尼诺、拉尼娜及其影响
3.拉尼娜
（3）影响
①气候
由于海水温度低于气温，大气层结稳定，对流不易产生，赤道东太平洋及其沿岸地区降雨偏少，气候偏干旱；西太平洋及其沿岸地区降水异常增多，常形成洪涝灾害。
②生物
赤道附近太平洋东部海域冷海水上泛将海底的营养盐类带到海面，鱼类丰富。
厄尔尼诺与拉尼娜对我国气候的影响
厄尔尼诺 拉尼娜
台风 减少 增多
信风（大气环流） 减弱 增强
季风 冬季风减弱、夏季风减弱 夏季风增强、冬季风增强
降水 暖冬；北旱南涝 冷冬；南旱北涝
课后练洋年代际震荡（PDO）是描述北太平洋海温变化的重要指数。其数值为正，有利于厄尔尼诺事件的发生与维持；数值为负，会形成拉尼娜现象。下图示意我国长江梅雨长期趋势与北太平洋多年PDO趋势的逐年演变。据此完成1~2小题。
1.图中1966～1991年期间，最可能出现的现象是( )
A.我国出现暖冬现象年份较多
B.赤道太平洋海水西暖东冷
C.美国加利福尼亚暴雨增多
D.澳大利亚东部火山频发
B
1.据材料可知，太平洋年代际震荡（PDO）数值为负，会形成拉尼娜现象。图中1966～1991年期间，太平洋年代际震荡数值为负，会出现拉尼娜现象。当拉尼娜现象出现时，在赤道附近中东太平洋海域，信风比常年偏强，海水温度偏低，云量减少，降水减少；在赤道附近西太平洋海域，海水温度比常年偏高，对流活动加强，云量增加，降水偏多，故最可能出现的现象是赤道太平洋海水西暖东冷，B正确；拉尼娜现象出现，我国出现冷冬现象年份较多，A错误；美国加利福尼亚暴雨减少，降水量较往年减少，易出现干旱，C错误；拉尼娜与澳大利亚东部火山频发无关，火山与板块运动有关，D错误。故选B。
太平洋年代际震荡（PDO）是描述北太平洋海温变化的重要指数。其数值为正，有利于厄尔尼诺事件的发生与维持；数值为负，会形成拉尼娜现象。下图示意我国长江梅雨长期趋势与北太平洋多年PDO趋势的逐年演变。据此完成1~2小题。
2.当后期PDO转为正值后，长江梅雨减少趋势仍然增大，最可能的原因是( )
A.来自海洋水汽减弱
B.副热带高压控制时间缩短
C.副热带高压脊北移
D.长江下游地区大气湿度下降
A
2.PDO从负值向正值转折后，利于厄尔尼诺事件的发生与维持，厄尔尼诺发生年份，副高势力减弱，来自海洋的夏季风减弱，使得来自海洋的水汽减弱，长江梅雨减少趋势增大，A正确；厄尔尼诺发生年份，副高势力减弱，北移速度减慢，副热带高压控制时间可能更长，B错误；副热带高压脊北移有利于推动暖湿空气北上，也可能会导致长江梅雨增多，C错误；长江梅雨减少，使长江下游地区大气湿度下降，D是结果而不是原因，D错误。故选A。
东亚副热带西风急流是一条独立环绕副热带地区的强锋带,终年在东亚上空活动,常出现在西太平洋副热带高压北部边缘,具有明显的季节变化特征。东亚梅雨的开始和结束与亚洲上空南支西风急流的两次北跳关系密切。平均而言,这两次北跳分别发生在6月上旬和7月初,对应着江淮流域梅雨起始和结束。青藏高原,夏季形成热源,冬季成为冷源,受其影响,东亚副热带西风急流会产生季节性突变。下图示意1979—2013年平均东亚副热带西风急流南界(a)、北界(b)逐月变化。据此完成3~5小题。
3.据图判断,东亚副热带西风急流( )
A.冬季控制范围小,位置偏北 B.北界变化范围较大,变化速度较快
C.夏季控制范围大,位置偏南 D.冬季位置偏南,夏季位置偏北
D
3.阅读图表可知，东亚副热带西风急流夏季的控制范围，以7月为例，约是从南界的35°到北界的45°；而冬季的控制范围，以1月为例,约是从南界的18°到北界的47°，所以是冬季的控制范围大于夏季，A、C错误；东亚副热带西风急流中心位置有明显的季节变化，冬季偏南,夏季偏北，D正确；冬半年东亚副热带西风急流南界年内变幅大约是15°-35°，北界年内变幅是43°-48°，所以南界变化范围更大，B错误。故选D。
东亚副热带西风急流是一条独立环绕副热带地区的强锋带,终年在东亚上空活动,常出现在西太平洋副热带高压北部边缘,具有明显的季节变化特征。东亚梅雨的开始和结束与亚洲上空南支西风急流的两次北跳关系密切。平均而言,这两次北跳分别发生在6月上旬和7月初,对应着江淮流域梅雨起始和结束。青藏高原,夏季形成热源,冬季成为冷源,受其影响,东亚副热带西风急流会产生季节性突变。下图示意1979—2013年平均东亚副热带西风急流南界(a)、北界(b)逐月变化。据此完成3~5小题。
4.受青藏高原影响,推测东亚副热带西风急流的季节性突变现象可能是( )
A.夏季,西风急流向西北突变 B.夏季,西风急流向东南突变
C.冬季,西风急流向东北突变 D.冬季,西风急流向西南突变
A
4.太阳直射点的南北移动，会带动气压带和风带一年内的周期性运动，而副热带西风急流也会随气压带风带的移动，出现夏季北移,冬季南撤的空间变化。夏季，青藏高原加热对流层中高层大气，从而使青藏高原上空的空气与周围的空气形成显著温差，受其影响，西风急流北移的同时，向西突变(至100°E附近)，A正确，B错误；冬季，青藏高原逐渐冷却，温差中心向东向南移动，西风急流东退(至120°E附近)，C、D错误。故选A。
东亚副热带西风急流是一条独立环绕副热带地区的强锋带,终年在东亚上空活动,常出现在西太平洋副热带高压北部边缘,具有明显的季节变化特征。东亚梅雨的开始和结束与亚洲上空南支西风急流的两次北跳关系密切。平均而言,这两次北跳分别发生在6月上旬和7月初,对应着江淮流域梅雨起始和结束。青藏高原,夏季形成热源,冬季成为冷源,受其影响,东亚副热带西风急流会产生季节性突变。下图示意1979—2013年平均东亚副热带西风急流南界(a)、北界(b)逐月变化。据此完成3~5小题。
5.湖北省大部2020年6月8日入梅,8月1日出梅,推测2020年亚洲上空南支西风急流的第二次北跳可能发生在( )
A.5月下旬 B.6月上旬 C.7月下旬 D.8月上旬
C
5.根据材料可知，梅雨的开始和结束与亚洲上空南支西风急流的两次北跳密切相关，对应着江淮流域梅雨的起始和结束，说明亚洲上空南支西风急流第一次北跳对应梅雨起始，第二次北跳对应梅雨结束。读题干可知，2020年梅雨结束为8月1日，因此亚洲上空南支西风急流第二次北跳应该在此之前的一段时间，所以亚洲上空南支西风急流的第二次北跳可能发生在7月下旬，C正确。故选C。
6.阅读图文材料，完成下列要求。
甲烷是一种非常强的温室气体。冷泉区域喷涌的流体中甲烷（CH4）含量高达99.5%，并伴有大量的天然气水合物和丰富的冷泉生物群落(如下图)。天然气水合物由甲烷和水分子在低温、高压环境下形成的类冰状固态物质，天然气或者海底之下的水合物分解释放的甲烷和甲烷氧化产生的二氧化碳，沿着裂隙向上运移和排放形成冷泉。
(1)说明海底冷泉的形成条件。
①海底沉积物具有充足的天然气水合物供给；
②温度压力变化使天然气水合物分解、氧化为气体；
③裂隙发育，为气体运移提供通道。
（1）海底冷泉是指来自海底沉积界面之下、以喷涌和渗漏方式注入海底盆地的低温流体，会产生一系列物理、化学和生物作用，这种现象及产物称为冷泉。海底冷泉的形成要求必须在海底沉积物的深部具有充足的天然气水合物供给，温度或者压力发生改变，则为海底冷泉的产生提供动力条件，使天然气水合物分解、氧化为气体，在沉积层的裂隙等中能够为气体运移提供通道。
6.阅读图文材料，完成下列要求。
甲烷是一种非常强的温室气体。冷泉区域喷涌的流体中甲烷（CH4）含量高达99.5%，并伴有大量的天然气水合物和丰富的冷泉生物群落(如下图)。天然气水合物由甲烷和水分子在低温、高压环境下形成的类冰状固态物质，天然气或者海底之下的水合物分解释放的甲烷和甲烷氧化产生的二氧化碳，沿着裂隙向上运移和排放形成冷泉。
(2)从海——气相互作用角度，分析海底甲烷的释放导致海水中二氧化碳增多的原因。
①进入大气中的甲烷加剧全球变暖，导致海水表层温度升高；
②海水表层温度升高，会抑制海水的上下对流，不利于海水中二氧化碳外溢。
（2）海一气相互作用是指海洋与大气之间进行着大量且复杂的物质和能量交换，其中的水、热交换，对气候以至地理环境具有深刻的影响。海底甲烷释放导致进入大气中的甲烷数量激增，加剧全球变暖，从而导致海水表层温度升高。而海水表层温度升高，会抑制海水的上下对流，不利于二氧化碳的外溢，导致海水中二氧化碳含量增多。
6.阅读图文材料，完成下列要求。
甲烷是一种非常强的温室气体。冷泉区域喷涌的流体中甲烷（CH4）含量高达99.5%，并伴有大量的天然气水合物和丰富的冷泉生物群落(如下图)。天然气水合物由甲烷和水分子在低温、高压环境下形成的类冰状固态物质，天然气或者海底之下的水合物分解释放的甲烷和甲烷氧化产生的二氧化碳，沿着裂隙向上运移和排放形成冷泉。
(3)简述海底冷泉研究对国家安全的影响。
①寻找海底天然气水合物的标志，利于维护国家能源安全；
②为研究全球气候变暖提供线索，利于遏制全球气候变暖；
③是研究地球深部生物圈的窗口，利于维护生物多样性，维持生态系统稳定性。
（3）海底冷泉是寻找海底天然气水合物的标志，开发清洁能源，有利于维护国家能源安全。同时，海底冷泉的研究为研究全球气候变暖提供线索，利于遏制全球气候变暖。海底冷泉是研究地球深部生物圈的窗口，通过研究可以维护生物多样性，维持生态系统稳定。
课堂小结
海——气相互作用
水热交换
水温
纬度、洋流
水热平衡
大气环流、大洋环流
厄尔尼诺与拉尼娜
气候、生物
影响因素
途径
影响
谢谢您的观看

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