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[關鍵詞]水聲環境;水聲探測設備性能;傳播損失
中圖分類號:U666.7 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)12-0398-02
1 水聲環境復雜性
海洋是一個復雜多變的環境,而海水中的聲速是研究聲波在海水中傳播以及水聲戰的基本物理量之一。聲速的經驗公式可表示為:
式中:c為聲速度,m/s;T為溫度,℃;S為含鹽度,‰;Z為深度,m。
由式(1)可知,由于海水溫度、鹽度及靜壓力的變化,聲速也隨之變化。一般情況下,海區的垂直聲速分布可以歸納為等聲速、弱正梯度、負梯度和強躍變4種類型。
聲速沿垂直方向和水平方向的不同分布決定了聲線在水中的折射,形成了復雜的聲場分布情況,聲波在海洋中的傳播很大程度上依賴于海水的聲速分布情況。某一區域水聲環境隨著季節的變化會呈現復雜多變的特點,并最終嚴重影響水聲探測設備探測目標的效果。
1.1 季節性特點
由于日照、氣溫、海流、風浪等因素的影響,使得聲速變化具有明顯的季節性特征。在影響聲速的各類因素中,溫度起著主要作用。一般情況下,冬季海水表層溫度較低,聲速分布
為正梯度,聲線彎向海面。這時水聲探測設備探測距離較遠,探測效果較好。夏季由于日照充足,海水溫度變化劇烈,情況較為復雜:一是海水表層溫度較高,并隨著深度增加水溫下降,形成溫度負梯度層,聲速分布為負梯度,聲波傳播的路徑(聲線)彎向海底,并出現聲影區;二是海水表層有時由于臺風等氣候條件的影響,海水充分攪拌形成等溫層,厚度可達十幾米至幾十米。
在等溫層以下深度內,水溫突然大幅度下降,出現溫度躍變層(溫躍層)。此層有時很薄,可能只有幾米,卻把海水分成上下溫度截然不同的2層,它對高頻聲波有顯著的屏蔽效應,聲線穿過時發生急劇彎曲,因而對聲波傳播影響極大;三是在某些特殊海區,由于存在深層海流,會出現含鹽度或囟鵲奶厥獯怪狽植跡在某一深度上出現聲速極小值,形成所謂淺海水下聲道,這比表面聲道有更好的聲傳播條件,水聲探測設備探測距離也更遠。此外,有時由于晝夜水溫的變化也會影響水聲探測設備探測效果。白天日照充分,海水表層水溫升高較快,形成負梯度;到了午夜或凌晨,表層水溫降低形成正梯度。這種聲速梯度的變化,使得水聲探測設備在下午和傍晚的探測效果明顯比凌晨或上午差,這便是所謂的“午后效應”,夏季時“午后效應”更加明顯。
1.2 區域性特點
在深海海區,典型的深海聲速分布可分表面層、躍變層、主躍層及深海等溫層,其中主躍層和深海等溫層形成了所謂的深海聲道。聲道軸上方的聲線圍繞聲道軸交替反復,聲波聚集在這一隔層里傳播,未經海底與海面反射,能量損失小,聲波可以傳播很遠,在聲道軸附近幾千克TNT當量的爆炸聲可以傳至幾千千米遠。
聲道軸的深度可以在幾百米至幾千米的范圍內變化,這主要決定于海區所在的緯度,聲道軸的深度隨緯度增高而升高。在淺海海區,海面是聲反射體又是聲散射體,當海面不平靜時,對聲傳播影響更大;海底也是聲反射體或散射體,不同的海底底質(如泥漿、砂礫、巖石等)密度分布不均勻,從而使海底的聲反射特性難以預估,并嚴重影響聲傳播特性。由于淺海的海面和海底2個界面之間距離很小,聲波經過多次反射、散射衰減很大,而且多途徑效應使聲信號發生畸變。對于主動水聲探測設備而言,淺海的混響干擾也比深海嚴重得多。
2 淺海聲傳播模型
本文采用射線聲學理論進行聲傳播規律建模。由于海洋中存在不同深度和不同區域的聲速分布,聲波傳播不再是直線,但能把聲速剖面分成若干層,在每一區段內,聲速剖面近似地用直線來表示。Snell定律表明在聲速連續變化的分層介質中聲線路徑將是曲線。
2.1 射線聲學理論
2.1.1 聲線傳播軌跡
在分層介質條件下,對于給定聲速度分布函數c(z),若點聲源位于(r0,z0)處,聲速度為c0,以初始掠射角為θ0自聲源發出的聲線上的任意點(r,z)的聲線傳播軌跡計算表達式
為
其中折射率n(z)=c0/c(z)。
2.1.2 聲強和聲壓
聲源和接收點之間的幾何傳播損失可由聲源處相鄰的2條聲線間的聲波束管的截面積計算。接收點處的聲強I和聲壓A為:
若考慮由海面、海底引入的損失、聲波的幾何傳播損失和海水介質吸收引入的損失,接收點處的聲強為
式中:Ns和Nb為海面和海底的反射次數;Vsi和Vbi為第i次海面和海底的反射系數;θsi和θbi為第i次海面和海底反射時聲線在海面處的掠射角;β為海水介質的吸收系數,dB/km;S為聲線到達接收點傳播的聲程。在低頻段,海水介質的吸收系數β可用Thorp給出的經驗公式得到,即
式中f的單位為kHz。傳播損失的定義為
通過式(2)~式(7)便可求得傳播損失TL。
2.2 水聲探測設備作用距離估計
對于以海洋環境噪聲為主要背景干擾的被動水聲探測設備方程,DT=SL-TL(r)+GT+GS-NL或者可寫成FM=TL(r)的形式,其中優質因子FM的確定已經考慮了目標源級SL、時間處理增益GT、空間處理增益GS、環境噪聲級NL、檢測閾DT等因素的影響,反映了聲吶性能的優劣。定義優質因子(FM)與傳播損失(TL)的差值為信號余量SE,水聲探測設備最大作用距離rmax由SE(rmax)=0來確定。對于給定的發射和接收深度,可以計算得到不同距離上的聲傳播損失TL,從而計算出水聲探測設備的作用距離。
2.3 仿真及實驗分析
本文選取正梯度、負梯度和躍變層3種典型水文條件分別對聲傳播規律及傳播損失進行仿真,其中聲源頻率為3kHz。仿真結果如圖1~圖5所示。
從不同水文條件下的聲傳播規律及傳播衰減曲線間的比較可以看出:
1)在等聲速層(或若正梯度)條件下,傳播損失最小,聲線向海面彎曲,當水聲探測設備搜索對方水面艦船時,對方水面艦船輻射噪聲相對較大,我方的航行深度應盡量接近海面,并以最小噪聲航速航行,以利于對對方水面艦船的探測;當搜索對方水下目標時,水聲探測設備接收機應在對方工作深度之上,以利于接收對方水下目標的輻射噪聲,并可降低對方對我方的探測。
2)在負聲速梯度條件下,聲傳播損失較大,聲線向海底彎曲。這是因為負聲速梯度下的折射效應的緣故,致使聲線折向海底,造成海底處的入射掠角過大。當水聲探測設備搜索對方水面艦船和水下目標時,我方應下潛到水下工作深度并比對方水下目標工作深度深,以利于接收目標輻射噪聲;當我方規避對方水面艦船和水下目標時,我方的航行深度應盡量接近海面,以避開對方水面艦船和水下目標的搜索跟蹤。
3)在出現聲速強負梯度及存在躍變層的情況下,聲傳播損失增大,水聲探測設備探測距離明顯下降。水聲探測設備的作用距離在良好的水文條件時與惡劣水文條件時相差若干倍,如果遇到更惡劣的水下環境,水聲探測設備探測效果更差。水聲探測設備在強負梯度水層或溫躍層這種惡劣環境中搜索水下目標,難以達到預想的效果。
3 結語
通過對海區海洋環境進行調查研究,掌握其海底聲學特性、深海聲道位置和海水溫度垂直分布等基本情況,可進行海洋環境預報和水聲探測裝備作用距離預報,這對作業艦船來說非常重要。若能在出海之前就估計出作業海區水聲探測O備使用效果,到達海區后使用艦船上水聲設備再實地測試聲速分布、海底聲學特性或聲道等情況去校正預報數據,因勢利導去適應環境,將達到最佳效果。
參考文獻
[1] 劉伯勝,雷家煜.水聲學原理[M].哈爾濱:哈爾濱工程大學出版社,2009.
[2] 李啟虎.數字式水聲探測設備設計原理[M].合肥:安徽教育出版社,2002.
潮起潮落帶來的能量
住在海邊的人都知道,有時海水洶涌奔騰而來,卷起層層浪花;有時海水又遠遠流去,露出一片沙灘。海水的這種漲落現象叫作潮汐。
這種漲落潮現象是月亮和太陽對地球上海水的引力產生的。因為月亮繞地球旋轉,月亮和地球又一起繞太陽旋轉,都是十分有規律、有固定周期的,所以海邊的潮汐漲落也是按照固定周期,嚴守規律的變化。
在沿岸某些喇叭口形的海灣、海峽和河口地區,由于地形等因素的影響,潮汐往往十分發達,潮差(漲潮的最高海面與相鄰的落潮的最低海面之差)可達7~8米甚至十幾米。我國著名的錢塘江大潮的杭州灣沿岸,最大潮差達8.9米,加拿大東海岸的蒙克頓港,最大潮差達19米。在這些地方,每逢漲潮,潮峰前面壁立如山,潮水以萬馬奔騰之勢,溯流上涌,呼嘯聲聞數十里,形成“滔天濁浪排空來,翻江倒海山為摧”的壯觀景象,所以潮汐漲落運動蘊藏著巨大的能量――潮汐能(包括潮差能和潮流能)。 據科學家估算,全世界海洋的潮汐能總儲量約30億千瓦,技術上可利用的儲量約為1億千瓦。
潮差能是最早被人類開發利用的海洋能資源。早在1000多年的唐朝,我國沿海居民就利用潮力碾磨五谷,歐洲也有類似的利用。世界上科學發達的國家,從上世紀初已經開始了現代利用潮差能發電的研究。
潮差能發電,俗稱潮汐發電的原理,是利用潮差能建設潮汐電站,一般是在口小肚子大的海灣口或河口建筑一座攔海大壩,將海灣或河口上游與外海隔開,并在大壩的一側建水閘和發電廠房,廠房內安裝有水輪機和發電機等設備,廠房內的水輪機流道通過渠道分別與水庫和外海連通。漲潮時,水庫外因海水不斷涌來,庫外水位高于庫內水位,落潮時,水庫外因海水不斷落去,庫內水位高于庫外水位,電站就是利用這個水位差―勢能推動水輪機旋轉,并帶動發電機發電。潮汐電站國內外在20世紀60年代已經實現實用化生產,是迄今唯一實現商業化發電的海洋能。
潮流能
海潮的另外一種用法
潮流發電的原理與風力發電類似。如有一種叫“水下風車”的潮流發電裝置,利用潮流推動葉輪,進而帶動發電機發電。葉輪有水平軸螺旋槳式,也有垂直軸轉輪式。但是,潮流發電裝置的葉片比風力發電機的葉片小很多,因為海水密度比空氣密度大很多。
國內外從20世紀80年代開始進行潮流發電的研究,90年代中期出現研究熱潮。當前研究潮流發電的國家有很多,以英國最先進,我國也屬先進行列。現在,國內外潮流發電裝置的研究已進入發電裝置示范試驗階段,就目前的情況來看,投入實用已經指日可待。
波浪能
大海給予的雙刃劍
到過海邊的人都會對大海驚心動魄的波濤留下深刻的印象,大風一起,滾滾巨浪就像不馴服的野馬,在海面上跳躍奔騰。海浪是許多海難的肇事者,但也是一種寶貴的能源。據科學家估算,全世界海洋的波浪能總儲量約30億千瓦,技術上可利用的儲量約為10億千瓦。
波浪能利用的形式很多,上下運動、搖擺、壓力等都可利用,其中比較簡單常用的一種是利用垂直運動的倒打氣筒式。
利用波浪的上下垂直運動,推動裝在漂浮裝置中的活塞,好像一個倒過來的打氣筒,活塞與裝置的相對運動產生的壓縮空氣推動渦輪機轉動,帶動發電機發電。這種最簡單的發電裝置早已在為航標和燈塔供電。
當前研究波浪發電的國家很多,以英國最先進,我國也進入先進行列。不過現在國內外對波浪發電裝置的研究,還處于發電裝置示范試驗階段,達到商業化實用尚需時日。
海水鹽差能
太咸也不是缺點
據測量,各大洋海水的平均含鹽濃度為35‰(稱海水鹽度35)。這樣在江河的入海口區,在河水與海水交匯的地方,河水與海水之間便存在著含鹽濃度的不同,也就是含鹽濃度差。由含鹽濃度差而儲存的能量,便是海洋鹽差能,也叫濃度差能。據科學家估算,全世界海洋的鹽差能總儲量約300億千瓦,技術上可利用的儲量約為30億千瓦,其能量密度超過其他形式的海洋能。
鹽差能的表現形式很多,當前最受關注的開發利用方法是滲透壓法。當我們在一個水池中間隔一片半透膜(只允許溶劑通過),兩側分別加入同量海水和淡水,開始兩側的水位相同。過一段時間我們會發現:因為淡水通過半透膜漸漸向海水一側滲透,淡水一側的水位會漸漸下降,海水一側水位會漸漸升高。當鹽度為35的海水與淡水分別放入水池兩側時,通過半透膜形成的滲透壓,可產生248米水位差,相當24個大氣壓。
我們可以利用這個水位差――勢能推動水輪機旋轉,帶動發電機發電。只要繼續向海水一側加入高鹽濃度海水,使海水一側保持高含鹽濃度,淡水就會繼續向海水一側滲透,兩側就會繼續保持水位差,發電就會繼續進行。但由于鹽差能對于技術的要求比較高,難度較大,費用很高,多數科學家認為近期較難解決,所以目前在世界范圍內對鹽差能的研究也較少。據國外報道,近幾年,挪威、美國和荷蘭等開展了鹽差能發電的研究。
海水溫差能
海水間的熱量傳遞
在世界大洋赤道兩側的熱帶海域,表層和深層海水的溫度差為20~24攝氏度,儲藏著巨大的溫差能資源。據科學家估算,全世界海洋的溫差能總儲量約400億千瓦,技術上可利用的儲量約為20億千瓦。
海水的這種溫差可以幫助人們發電,其基本原理是:利用能量轉換系統中的工作介質吸收海洋中的熱能產生蒸汽,推動渦輪機帶動發電機發電。
經過100年的研究,美國科學家終于在1979年在夏威夷島海域建成了一個溫差電發電試驗電站,這是世界上第一次從海洋溫差能獲得有實用意義電能的溫差電站。在此之前,科學家在試驗研究中,獲得的電力還少于為抽取深層冷水和表層溫水付出的電力。
海流能
海水的遷徙運動
關鍵詞:ENSO;臺風;頻數;路徑
1 概述
臺風是一種強大的熱帶氣旋,在每年的夏和秋兩季,我國沿海地區大都會或多或少地遭受到臺風的侵襲。西北太平洋臺風的活動早已引起很多的氣象工作者的關注,而且已經做了大量卓為有效的工作。黃勇[1]等研究了西北太平洋氣旋生成的年代變化,認為西北太平洋氣旋的生成位置和頻數都存在年代變化;李崇銀[2-4]等研究表明西北太平洋熱帶氣旋的活動受ENSO事件的影響,在El Nino年西北太平洋生成的熱帶氣旋數相對偏少,而在La Nina年西北太平洋生成的熱帶氣旋數相對偏多。文章主要從ENSO事件對西北太平洋臺風活動的影響進行分析,以期可為臺風的短期氣候預測提供有益的信息。
2 資料與方法
文章首先利用1965年至2011年的海溫資料,對Nino3.4區海溫資料進行分析,探討ENSO事件的概念以及產生機理,然后對50年的臺風統計資料、1965-2011年的美國聯合颶風警報中心的臺風最佳路徑數據資料以及NCEP-NCAR的再分析風場資料,將ENSO事件與臺風頻數、登陸路徑、臺風的風場進行綜合性初步分析,探討出一些規律性的結論,從而可以更好的了解登陸臺風、對臺風的預報具有一定的積極意義。
3 ENSO事件的確定
一般常用赤道附近,中東太平洋海域的海水表面溫度指數(Sea Surface Temperature Indices簡稱SST)來表示ENSO事件的特征值。預報和觀測ENSO事件時,主要取某一代表性海域海表平均溫度距平資料,若某一代表性海域溫度距平超過某一臨界值,則稱為一次ENSO事件。
資料表明,西北太平洋熱帶氣旋的活動與Nino3.4區的海溫距平有關。文章主要采用Nino3.4區(5 °S-5°N, 170 °W-120°W)7-9月份月平均海表溫度與相應月份多年海表溫度平均值的差值,也就是Nino3.4區指數來判定ENSO事件以及ENSO事件的強度,當Nino3.4區指數大于0.8°C即為厄爾尼諾事件,反之,當Nino3.4區指數小于0.8°C即為拉尼娜事件。
圖1利用了1965年至2011年的海溫資料,得到臺風盛季Nino3.4海溫距平的時間序列圖。其中灰色表示海溫距平大于0.8°C,記為厄爾尼諾年;黑色表示海溫距平小于0.8°C,記為拉尼娜年;白色表示正常年份。
4 ENSO對登陸臺風統計特征值
4.1 ENSO對西北太平洋臺風頻數的影響
根據1965年至2011年的熱帶氣旋資料,統計出近50年間在不同特征年份里西北太平洋生成臺風的平均數與登陸中國的臺風平均數的關系見表1。從表1不難看出,在厄爾尼諾年西北太平洋生成的熱帶氣旋數相對偏少,登陸我國東南沿海的熱帶氣旋也相對偏少;而在拉尼娜年則相反。
表1 不同年份西北太平洋生成臺風數與登陸中國臺風數的關系
4.2 ENSO對登陸我國東南沿海臺風強度的影響
眾多研究表明,隨著熱帶海水表面溫度的增加,在全球范圍內不同海域內產生的臺風的破壞力也在顯著增加。不僅如此,西北太平洋的熱帶氣旋的強度和數量也隨著海水表面溫度的增加而增加[8]。由此分析,厄爾尼諾事件和拉尼娜事件也很有可能影響登陸我國東南沿海臺風的強度。
4.3 ENSO對臺風盛行路徑的影響
西北太平洋臺風盛行路徑劃分成三種:西移路徑、轉向路徑和西北路徑。圖3是年臺風盛季臺風活動頻率的空間分布圖,I ,II ,III分別代表這三條臺風路徑。
圖3是由觀測的資料得到的臺風盛季(7-9月)臺風路徑總頻數分布圖。臺風資料來自于美國聯合颶風警報中心提供的臺風最佳路徑資料,這個資料為每6個小時的臺風位置的經緯度和最大風速資料。其中,資料年代為1965-2011年,西太平洋臺風路徑活動的范圍限定在0-45°N,100-180°E。
從圖3中可以看出,西北太平洋臺風活動的主要地區在10-40°N,170°E以西的洋面上,在我國海南和臺灣活動的熱帶氣旋較多,我國受熱帶登陸氣旋影響的地區主要位于廣東、福建、浙江。而且無論厄爾尼諾年還是拉尼娜年臺風路徑多為轉向路徑而且均存在臺風活動頻數最為密集的兩個區域,厄爾尼諾年集中在中國南海附近和菲律賓以北的洋面上;拉尼娜年集中在中國南海和臺灣以東的洋面上,厄爾尼諾年和拉尼娜年中國南海都是臺風活動比較活躍的地區。厄爾尼諾年西太平洋臺風活動范圍在170°E以西,7°N以北,而冷年西太平洋臺風活動范圍在160°E以西,10°N以北。
圖4是盛季(7-9月)厄爾尼諾年和拉尼娜年臺風路徑頻數差的空間分布圖。可以看到,中國東海東部和西北太平洋東部均存在一個明顯的負值中心,負值中心位于20°N以北、160°E以西,說明相對厄爾尼諾年,拉尼娜年的登陸臺風路徑偏北、多轉向路徑,拉尼娜年生成的臺風容易從臺風源地北上。中國南海和臺灣東南部存在兩個很大的正值中心,表明相對拉尼娜年,厄爾尼諾年西移路徑的臺風數偏多,臺風多西移路徑、西北路徑。20°N以南的區域是大范圍的正值區,那么厄爾尼諾年登陸臺風路徑相對偏南。菲律賓以東有兩個正值中心,可見ENSO事件對菲律賓的影響非常大。在厄爾尼諾年,登陸菲律賓的臺風偏多、登陸臺風位置偏南,拉尼娜年登陸菲律賓的臺風偏少、登陸臺風路徑偏北。
臺風是一個半徑大約為幾百公里的渦旋,相對大尺度的(可達數千公里)環境氣流,臺風可以被當作一個點渦來看。目前對臺風路徑的預報主要從大尺度的環境引導氣流隨時間的發展變化來看。在研究影響臺風路徑的風場時,仍然研究7-9月份的風場資料。
圖5是根據NCEP-NCAR的再分析風場資料得到的臺風盛季厄爾尼諾年和拉尼娜年臺風氣候平均速度以及大尺度環境引導氣流差值場。對所有經過分辨率為2.5° *2.5°的網格的臺風速度做一個平均,就能得到臺風氣候平均速度差,大尺度平均環境引導氣流用300hPa-850 hPa之間質量平均大氣環流來代替。從大尺度環境引導氣流差值場可以看到,西北太平洋24°N以北主要以西風氣流為主,而24°N以南主要以東風氣流為主。在臺灣南部和菲律賓西部,存在兩個閉合的風速極小值中心,這些特點都跟臺風氣候平均速度差值場相同,兩幅圖的流場具有很高的契合度。這充分說明了臺風的移動速度的變化主要受大尺度環境引導氣流的變化控制,并且臺風路徑受大尺度環境引導氣流的操縱。
5 大氣環流的定性分析
下面來討論下赤道太平洋地區的大氣環流情況,然后對上述結論大致做一個合理的分析。由于ENSO發生的地理位置的原因,ENSO事件會影響低緯度大氣環流。在El Nino年,赤道東太平洋海水溫度升高,東西太平洋海溫溫差會隨之減小,破壞緯向環流,受海洋熱力作用影響的東西向的垂直的Walker環流就會減弱,Hadley環流加強,西太平洋是Hadley環流的下沉氣流,而且西太平洋海水溫度降低,大氣對流活動不強,不利于臺風的生成[5]。厄爾尼諾年副熱帶高壓較強,西伸明顯,位置偏南。因為臺風受副高操縱氣流影響,臺風的路徑偏南而且容易西進;在拉尼娜年副熱帶高壓較弱,位置偏東,熱帶氣旋更容易在我國高緯度附近登陸,臺風路徑也容易在海上轉向。
6 結束語
文章利用利用1965-2011年的美國聯合預警中心(JTWC)的臺風最佳路徑資料、NCEP-NCAR的再分析風場資料,從西北太平洋臺風頻數、強度、路徑方面初步分析了ENSO事件對西北太平洋臺風活動的影響,得到以下結論:(1)在厄爾尼諾年西北太平洋生成的熱帶氣旋數相對偏少,登陸我國東南沿海的熱帶氣旋也相對偏少;而在拉尼娜年則相反。(2)厄爾尼諾年登陸我國的強熱帶氣旋數偏少。(3)厄爾尼諾年和拉尼娜年臺風路徑均以轉向路徑為主,相比之下,厄爾尼諾年西移臺風數較多、臺風路徑偏南;拉尼娜年轉向路徑較多、臺風路徑偏北。(4)臺風路徑受大尺度環境引導氣流的操縱,臺風的移動速度的變化主要受大尺度環境引導氣流變化的影響。(5)厄爾尼諾年西太平洋對流活動較弱,副熱帶高壓偏強西伸,位置偏南;拉尼娜年西太平洋對流活動較弱,副熱帶高壓較弱,位置偏北、偏東。
參考文獻
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地理的教學離不開地圖的輔助,它能夠形象的把時空、地域等復雜的事物呈現出來。在高中地理的教學中,教學學生查看地圖是學習地理的前提,可以讓地圖帶領學生進入一個奇妙之旅,讓學生在看圖、識圖、填圖中掌握地圖的方便簡捷,在學生有了一定的地圖基礎后,可以組織學生畫圖,激發學生的空間想象能力,讓整個課堂充滿“地理學術研究”的味道,學生變“專家”,讓學生根據教材描述和一些材料描述,畫出示意圖,將自己對材料的理解利用圖畫展示出來。在學生畫圖的過程中,老師做好學生的糾正者和引導者,遇到學生認知上的沖突,要能夠和學生一起談論,用學生的思維糾正學生的思維,而不是直接告訴學生“答案”,讓學生在老師的啟發下到答案,例如在學習“地球公轉與季節”的相關知識時,先給學生留作業,自己畫出二分二至日地球的側視圖和極地俯視圖,學生帶著作業區閱讀課文,觀看地球公轉現象的動畫播放,然后將具有代表性的圖收上來,用投影儀展示學生作品,讓學生指出圖畫上正確的和錯誤的,有針對性對教學內容進行講解。通過這樣的方法不僅鍛煉了學生的觀察能力,又提高了學生對材料的組織分析能力,對原理有了深層的理解。
二、引導學生剖析地理原理,指導科學完整的自主學法
自主學習區別于自學的最大特點,就是老師的指導,自主學生是需要師生、生生之間做好互動、交流、合作的,教師需要適時的組織、點撥、啟發和鼓勵學生積極參與,主動學習,將教師的“主導”和學生的“主體”完美的結合起來,在快樂的氛圍中和學生一起剖析地理原理,掌握自主學習的方法。高中地理當中最常見的就是地理規律的總結,例如,正午太陽高度角的緯度分布規律、我國氣溫和降水的日變化、氣候類型分布規律、地質演變規律、我國降水的空間分布規律、陸地自然帶的水平和垂直分布規律、城市演變規律、季節變化和年際變化規律、洋流分布規律、海水溫度和鹽度分布規律,引導學生對空間、時間和演變方面的規律進行提煉,讓學生深入的認識這些問題的實質,掌握知識縱橫之間的聯系,根據原理對知識進行梳理,在整理中幫助學生克服思維障礙,使學生能夠對一類問題有一個統一的理解和認識,使學生對自主學習的方法有一個完整的訓練,逐步的掌握自主學習的方法。
三、系統整合章節知識,建立完整的地理認知結構
關于任何事物的知識都有五個層次或者要素:事物的名稱、定義、形象,有關事物的智識或者知識,以及事物本身——這才是知識的真正目標。下面小編給大家分享一些中國高中地理知識點總結,希望能夠幫助大家,歡迎閱讀!
中國高中地理知識點1中國的自然資源
1.我國土地資源的分布:①耕地——半濕潤和濕潤的平原、盆地和低緩的丘陵地區。
北方以旱地為主,南方以水田為主。②林地——東北、西南的深山區和邊疆地區,以及東南部的山地。即三大林區——東北林區、西南林區和東南林區。③草地——北方干旱和半干旱的高原和山地以及青藏高原區,以及東南部低山丘陵區的草山、草坡。
2.我國土地利用的基本國策——“十分珍惜和合理利用每一寸土地,切實保護耕地。
”
3.我國水資源的時空分布特點——“三多三少一大”。
南方多北方少,東部多西部少,夏秋兩季多,冬春兩季少,年際變化大。
4.華北地區缺水嚴重的原因——A、自然原因:①多屬半濕潤地區,降水較少,河流徑流量小;
②徑流量的季節變化和年際變化大。B、人為原因:①人口和城市密集,工農業發達,需水量大;②對水資源的污染和人為浪費嚴重;③缺少水資源綜合利用設施,水資源重復利用率低。
5.解決水資源不足的途徑:一是開源,包括①建設水利工程(修建水庫和跨流域調水);
②開發地下水;③設法用最經濟的辦法淡化海水;④人工增雨;⑤開發利用冰川;⑥植樹造林,防止水土流失。二是節流,包括①節約用水,增強節水意識,發展節水農業(培育耐旱作物,發展節水灌溉技術等);②保護水源,防治水污染;③提高水的重復利用率;等。
6.南水北調三條線路及優缺點
A、東線(長江—京杭運河—天津):①優點——水源充足,可調水量大;有京杭運河和天然湖泊可利用,修建快,投資小。②缺點——在黃河以南需逐級提水,需建火電站,運轉費用大;水質較差,也易受污染;易使沿線地下水位上升,發生次生鹽堿化。
B、中線(丹江口水庫—鄭州、石家莊—北京):①優點——地勢南高北低,可自流送水;水質好;有丹江口水庫可利用,水源有保證,可調水量較大;封閉輸水,不易被污染,也不易引起沿線鹽堿化。②缺點——新挖渠道或鋪設管道,工程量大,投資大。
C、西線(金沙江、雅礱江、大渡河—黃河—西北地區):①優點——輸水線路短;水質好;可改善黃河上游生態環境。②缺點——地形復雜,工程巨大,投資大;可調水量小;可能對長江流域生態環境造成不利影響。
7.我國水能、太陽能、風能的分布
A、水能資源:①地區分布——主要分布在西南、中南、西北地區;西南最多,華北最少。②河流分布——長江水系最多,其次為雅魯藏布江,黃河和珠江水系水能蘊藏量也較大。
B、太陽能資源:①豐富區——青藏高原、內蒙古高原中西部及新疆。其中,青藏高原西南部最豐富。②貧乏區——四川盆地、云貴高原東部及湖南一帶,其中四川盆地最貧乏。
C、風能資源——①東南沿海及其附近的島嶼;②西北內陸地區(新疆北部、甘肅北部、內蒙古);③青藏高原北部;④東北地區和河北北部。
8.我國北方和西北風能資源豐富的原因:①冬季亞洲高壓勢力強大,形成強勁的偏北風;
②該地靠近亞洲高壓中心;③春秋季,冷暖空氣在此相遇形成鋒面,因暖空氣干燥易形成大風沙暴天氣;④或因地形起伏大而多峽谷風,或因地形平坦開闊對風的阻力小。
9.我國東南沿海風能資源豐富的原因:①海陸熱力差異形成海陸風;
②夏季風偏南風強勁;③夏秋季節多臺風;④海面對風的阻力小。
10.我國海洋漁業資源豐富的原因——①大陸架寬而淺,太陽光可直射海底,水溫適宜,有利于海洋生物的生長;
②有眾多的河流注入近海,帶來豐富的有機質和營養鹽類,使浮游生物大量生長,為海洋魚類提供足夠的餌料;③有寒暖流交匯(日本暖流和沿岸南下冷水),海水容易發生攪動,下層的營養鹽類泛到上層,使上層海水中的浮游生物特別豐富,吸引大批魚類到來。
11.舟山漁場的成因——①有臺灣暖流與沿岸冷海流交匯;
②長江、錢塘江帶來有機質和營養鹽類;③周圍島嶼眾多,為魚類生活和繁殖提供了有利條件;④位置適中,地處我國南北海岸線的中心地帶,是多種經濟魚類回游的必經之地。
12.影響漁業資源的因素:①水中營養物質的含量;
②水溫;③光照;等。
13.海水曬鹽的條件——①有大面積平坦的泥質海灘;
②有利于海水蒸發的天氣(晴天多,雨天少,光照充足,蒸發旺盛)。我國主要鹽場——長蘆鹽場(最大)、布袋鹽場、鶯歌海鹽場。
14.我國主要礦產的分布
A、煤炭:北多南少,60%以上分布在華北,東北、西北也不少。山西(最多)、內蒙古、陜西、新疆等省(區)煤炭資源豐富。
B、石油、天然氣:①石油——我國已探明的石油,大陸上主要分布在東北、華北和西北,沿海大陸架也蘊藏著較多的石油。主要油田有——大慶、遼河、華北、勝利、中原及塔里木盆地的塔北和塔中油田等。②天然氣——西多東少,北多南少。陸上天然氣主要集中分布在新疆(塔盆、準盆)、青海(柴達木)、川渝(四川盆地)和陜甘寧(鄂爾多斯)四大氣區,以四川盆地最多。
C、鐵礦——鐵礦,南北平分:鞍山、本溪、遷安、白云鄂博、攀枝花、大冶、馬鞍山、石碌。
中國高中地理知識點2中國的河流和湖泊
1.我國內、外流區域的界線——北段大體沿著大興安嶺—陰山—賀蘭山—祁連山(東端)一線,南段比較接近200mm的年降水量線。
2.河流的水文特征——可以從以下幾方面分析:水位(汛期)、流量、含沙量、冰情、流速或水能。
3.河流的水系特征——指源地、流程(長度)、流向、流域面積、支流數量與河網密度、河流彎曲系數、水系形狀等。
4.我國四類地區河流的判斷:①春汛、夏汛東北地區河流;
②流量小、冬季斷流西北地區河流;③流量大、汛期長南方地區河流;④流量小、汛期短、季節變化大華北地區河流。
5.影響河流含沙量的因素有:①地形起伏大小;
②氣候因素中的降水強度;③植被覆蓋狀況;④土壤質地;等。
6.長江中下游的洪災及防治
A、洪水的來源——三個主要來源:一是上游的干支流,二是南面的洞庭湖和鄱陽湖水系,三是北面的漢江。在有些年份,若流域內普降暴雨,三股洪水來自同一時期,河水猛漲,就會使長江干流出現特大洪水。
B、長江中下游洪災嚴重的原因——①上游干流及中游支流洪水來量大,這是因為:流域內氣候濕潤,雨季長,暴雨多,加之流域面積大,支流眾多,使長江干流汛期長、水量大。在有些年份,流域內普降暴雨,干支流多股洪水匯合在一起,長江干流就會出現特大洪水。②中游沒有足夠的調洪、滯洪場所,原因:一是人口稠密,用地緊張;二是圍湖造田、泥沙淤積,導致湖泊萎縮,調蓄洪峰的功能削弱。③河道宣泄能力不足,原因:中下游地勢低洼,且河道彎曲(如荊江河段等),使河水流速較緩,水流不暢,排洪不暢;中上游水土流失使大量泥沙入江,淤積抬高河床,使河道的泄洪能力降低。此外,由于人們破壞植被導致的水土流失,還使得流域涵養水源、調節徑流、削峰補枯的能力降低,加大了河流的洪峰流量。可見,造成長江洪災的原因,既有自然原因,又有人為原因。但首先是自然因素,其次才是人為原因,人為原因起到了加劇洪水災害的作用。
C、防治措施——①中下游加固江防大堤;②中上游興修水庫,中下游修建分洪、蓄洪工程;③重點治理荊江河段(裁彎取直、分洪等);④長江上游造林和水土保持(營造長江中上游防護林);⑤修建三峽工程——防洪是三峽工程建設的首要目標。
7.黃河下游出現斷流的原因——①徑流量小。
黃河流域大部分位于半濕潤半干旱區,降水較少,且流域面積較小,支流少,使黃河年平均徑流量較小;黃河下游為地上河,少有支流匯入,使下游水量更小;另外,黃河徑流量的季節變化和年際變化大,使枯水期和枯水年下游易出現斷流。②工農業用水和人口生活用水量大。黃河沿岸工業以煤炭、鋼鐵、紡織、化學等工業為主,耗水量大;農業灌溉多以漫灌為主,需水量大;黃河流域人口稠密,生活用水量極大。黃河沿岸大量的用水消耗,使下游徑流量進一步減少。③由于節水意識不強和管理及技術落后等原因,使水資源利用率低,水資源的浪費較大。④由于蒸發和滲漏損失,也是下游水量逐漸減少。
8.黃河水害及治理
A、黃河水害及成因——黃河之害,在于下游決口改道。究其根源,是大量泥沙入河并在下游河道沉積,形成地上河。
B、治理黃河的關鍵和根本——治黃的關鍵是治沙;治黃的根本是加強黃土高原的水土保持。
C、治理黃河水害的措施——①水土保持。在中上游黃土高原地區廣泛開展生物措施(造?a href='//xuexila.com/aihao/zhongzhi/' target='_blank'>種植?和工程措施(打壩淤地、修筑梯田)相結合的水土保持工作。②修建水庫,使治沙和防洪并舉(如小浪底水利樞紐,對攔沙、調沙、防洪、防凌、解決下游斷流問題將起到作用)。③興修、加固黃河大堤,修建分洪、蓄洪工程。
9.黃河凌汛
A、發生河段——①上游河套一段(寧夏、內蒙古境內);②下游山東境內一段。
B、發生時間——冬季(河水開始封凍時)和春季(河水開始解凍時)。
10.黃河下游流域狹窄,幾乎無支流的原因——河床高出兩岸地面,形成地上河,支流無法匯入。
11.河流水能資源豐富的原因——①河流落差大,水流急(原因:地勢起伏大,或位于地勢階梯過渡地帶);
②河流徑流量大(原因:氣候濕潤,降水豐沛)。
12.建設水電站(基地)的條件:一般從方面進行分析:①水能是否豐富;
②建壩難易及工程投資大小(地形、地質條件);③移民規模及難度;④淹沒損失(耕地和城鎮等)大小;⑤市場需求(經濟發展水平或與經濟發達地區的距離);等。
13.河流洪澇災害的一般成因
(1)自然原因:①水系特征:a、流域面積廣,支流眾多;b、地勢低平,平原河道彎曲,水流緩慢,水流不暢;c、地上河兩岸河堤易決口潰堤;d、扇狀水系或東西對稱水系使各支流洪水同時匯入干流,使干流洪峰疊加;e、河道泥沙淤積或入海河道單一,使排洪不暢。②水文特征:a、流經濕潤地區,降水豐沛,河流流量大;b、河流含沙量大,淤塞河床;c、干流汛期長,水量大。③氣候特征:a、氣候濕潤,降水豐沛,多暴雨;b、氣候異常,流域內普降暴雨。
(2)人為原因:①植被破壞:a.、過度砍伐,陡坡開荒,地表植被減少,水土流失加劇,使流域涵養水源、調節徑流、削峰補枯能力降低;b、植被破壞導致的水土流失使泥沙入江,淤積抬高河床,使河道的泄洪能力降低。②圍湖造田及植被破壞導致的泥沙淤積,使湖泊萎縮,調蓄洪峰能力下降。
14.河流洪澇災害的治理原則、措施
(1)治理原則——上游:調洪;中游:分洪、蓄洪;下游:泄洪、束水。
(2)治理措施——上游:修建水庫、植樹造林;中游:修建水庫,修建分洪、蓄洪工程;下游:加固大堤,清淤疏浚河道,開挖入海河道。
15.影響河流航運價值的因素(即發展內河航運的條件):
(1)自然因素:①地形——水流速度:地形影響落差進而影響水流速度。流經平原的河流河寬水緩,有利通航。②氣候——徑流量及變化、結冰期或封凍期:a、降水——影響河流水量、水位及季節變化。降水豐富均勻,河流流量大,季節變化小,利于航運。b、氣溫——影響水溫,從而影響結冰期或封凍期,影響通航時間。③水系特征——河道寬闊,河網稠密,有利于航運。
(2)社會經濟因素:人口密度與經濟發展程度:流域內人口眾多,經濟發達,客貨運輸需求量大,促進航運發展。
16.我國的兩大湖泊分布區是:青藏高原湖區和東部平原湖區。
17.湖泊面積縮小的原因
(1)干旱地區的湖泊——①氣候干燥,降水稀少,蒸發旺盛,使湖水減少(或由于全球變暖,蒸發加劇,使湖水減少);(自然原因) ②工農業和人們生活大量引用入湖河水,使入湖水量減少。(人為原因)
(2)濕潤地區的湖泊——①流域內由于自然或人為原因造成的水土流失嚴重,大量泥沙在湖泊中淤積;②人類大量圍湖造田,使湖面縮小。
中國高中地理知識點3中國的氣候
1.我國冬夏氣溫分布特點及原因——①冬季:特點——南暖北寒,南北溫差大;
成因——我國跨緯度大,冬季太陽直射南半球,我國緯度越高,白晝越短,正午太陽高度越低,因而北方獲得熱量大大少于南方,氣溫低得多;同時,北方靠近冬季風源地,深受冬季風影響,更加劇北方的寒冷,越往南去,冬季風受重重山嶺的阻擋,勢力和頻度都大為減弱,使南北溫差增大。②夏季:特點——普遍高溫,南北溫差小;成因——夏季,太陽直射北半球,我國北方的太陽高度雖然較南方低一些,但北方的白晝時間比南方長,太陽照射的時間長,因而獲得的太陽光熱量南北相差不大;此外,由于受夏季風影響程度不同,北方晴天多,氣溫回升快,南方雨季長陰雨天多,日照時間短。所以,夏季全國普遍高溫,南北溫差小。
2.我國的一月均溫0?C等溫線——大致沿淮河—秦嶺—青藏高原東南邊緣分布。
3.我國夏季氣溫最低的地方——青藏高原,成因——由于海拔高,空氣稀薄,大氣吸收地面輻射熱量少,大氣對地面的保溫作用弱,所以氣溫最低。
4.我國夏季氣溫最高的地方——吐魯番盆地,成因——①深居內陸,受大陸影響增溫快;
②海拔低,氣溫高;③盆地地形,不易散熱,且氣流越過山地進入盆地時下沉增溫,形成“焚風”效應;④沙漠廣布,吸熱快;⑤空氣干燥,天空少云,太陽輻射強。
5.我國溫度帶的劃分——根據≥10℃積溫自北向南劃分五個溫度帶,即寒溫帶、中溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶,同時另有一個獨特的青藏高原氣候區(青藏高原垂直溫度帶)。
我國跨溫度帶最多的省(區)——甘肅,跨亞熱帶、暖溫帶、中溫帶和高原垂直溫度帶四個溫度帶。
6.我國年降水量的空間分布規律——東南多西北少,由東南沿海向西北內陸遞減;
成因——因為東南距海近,受夏季風影響大,得到的海洋水汽多,降水多;向西北方向距海越來越遠,受夏季風影響逐漸減弱,得到的海洋水汽越來越少,所以降水量逐漸減少。
7.我國幾條年等降水量線的分布——①800mm年等降水量線——大致沿淮河—秦嶺—青藏高原東南邊緣一線;
②400mm年等降水量線——大致沿大興安嶺—張家口—蘭州—拉薩—喜馬拉雅山東部一線;③200mm年等降水量線——大致經內蒙古中部—賀蘭山—祁連山—青藏高原北部—喜馬拉雅山中段一線。
8.我國降水量的時間分布規律——降水季節分配不均,降水集中在5月到9月的夏秋季節;
各地降水年際變化大,南方較小,北方較大,西北干旱地區最大。
9.我國季風區和非季風區的界線——“大陰賀巴岡”一線,即大興安嶺─陰山─賀蘭山─巴顏喀拉山─岡底斯山一線。
10.我國東部季風區夏季風和鋒面雨帶的推移規律:
①鋒面雨帶的形成:當夏季風的暖濕氣流登陸北上時,與從北方南下的冬季風的冷干氣流相遇,較輕的暖濕氣流被抬升到冷空氣之上。暖濕氣流在上升過程中,氣溫不斷降低,冷凝致雨,形成鋒面雨,從而在我國東部地區冷暖氣流交匯的地帶出現一條降水較多的鋒面雨帶。
②推移規律:五月——夏季風在南部沿海登陸,雨帶徘徊在南嶺一帶,華南地區進入雨季;六月——夏季風和鋒面雨帶移到長江流域,雨帶在江淮之間擺動一個月左右,形成長江中下游地區的梅雨(持續到七月上旬),4—6月華北出現春旱;七、八月(七月中旬以后)——夏季風和鋒面雨帶先后推進到華北、東北,此時長江中下游地區形成伏旱;九月——夏季風和鋒面雨帶南撤到長江以南;十月——夏季風和鋒面雨帶在大陸上消失。(六、七、八月西南、兩廣地區還受西南季風影響)
11.我國年降水量最多的地方——火燒寮,成因——①冬季位于東北季風的迎風坡,夏季位于東南季風的迎風坡,冬、夏季風均帶來大量的海洋水汽;
②來自海洋的濕潤氣流受地形抬升,多地形雨;③夏秋季節受臺風影響,有臺風雨;④附近暖流的增溫增濕作用。(該地還是我國少有的多冬雨的地方。因為,冬季該地盛行的東北季風來自海洋,飽含水汽的海洋氣流受到地形的抬升,就形成綿綿冬雨。)
12.我國年降水量最少的地方——吐魯番盆地的托克遜,成因——深居內陸,地形閉塞,海洋水汽難以到達。
13.我國干濕地區的劃分——我國根據降水量和蒸發量的關系,自東南向西北分布濕潤地區、半濕潤地區、半干旱地區和干旱地區。
我國跨四類干濕地區的省(區)——西藏、甘肅、陜西、內蒙古。
14.影響我國氣候的主要因素有:①位置的影響(包括緯度位置和海陸位置的影響);
②地形的影響;③季風的影響。
15.我國的氣候特征——①大陸性季風氣候顯著;
②雨熱同期;③氣候復雜多樣。
16.我國氣候對農業生產的影響
A、有利影響:①夏季高溫,使需熱較多的作物水稻、玉米等種植區大大向北擴展;②雨熱同期,有利于農作物、森林、牧草的生長;③氣候復雜多樣,使我國的農作物及各種動植物資源極其豐富。
B、不利影響:①降水過分集中在夏季,造成春旱、夏澇現象嚴重;②降水的年際變化大,水旱災害多;③寒潮帶來嚴寒、大風、霜凍等惡劣天氣,臺風造成水災、風災。④高寒、干旱氣候區廣,不利于農業發展。
17.我國的主要氣象災害有——①江淮地區六、七月份的梅雨;
②長江中下游地區七、八月份的伏旱;③東南沿海夏秋季節的臺風;④華北地區春季和初夏的春旱;⑤全國大部分地區冬半年的寒潮;⑥全國大部分地區春季的倒春寒(春季的強低溫和雨雪天氣);⑦東北、華北、西北春季的風沙天氣;⑧東部季風區夏秋季節的暴雨洪澇;等。
18.我國旱澇災害與夏季風的關系——①受夏季風進退影響的鋒面雨帶的移動,導致北方的春旱、夏澇,長江中下游地區(江淮地區)的梅雨和伏旱(正常年份);
②夏季風進退的規律反常,使我國旱澇災害頻繁:夏季風強或來的早——北澇南旱,夏季風弱或來的晚——南澇北旱。
19.華北春旱的成因——①春季,夏季風尚未到達華北地區,降水少;
②春季太陽高度增大,升溫快,又多大風天氣,蒸發旺盛;③春季正是華北地區小麥返青和春耕季節,需水量大。
20.長江中下游伏旱的成因——7、8月份,夏季風和鋒面雨帶推進到了華北、東北一帶,長江中下游受副熱帶高壓(或反氣旋)控制,形成高溫、晴朗、干旱的天氣。
此時,正是水稻旺盛生長極需要水的時期,所以,伏旱往往會給水稻的生長帶來威脅。
21.華南及西南冬、春干旱的成因——①受冬季風影響,降水少;
②緯度較低,氣溫較高,蒸發量較大;③農田有作物生長,需水量大;④西南地區易發生干旱還與多喀斯特地貌,地表水容易滲漏損失有關。
22.秦嶺—淮河一線的氣候意義有——①1月平均氣溫0℃等溫線;
②800mm年等降水量線;③亞熱帶與暖溫帶界線;④濕潤與半濕潤地區界線;⑤≥10℃積溫4500℃等值線。
23.描述某種氣候類型的特征——主要從氣溫(高低及變化)和降水(降水量及季節分配)兩方面描述。
24.描述某地的氣候特征——主要從氣候類型、氣溫(高低及變化)、降水(降水量及季節分配)、水熱組合狀況(如季風氣候的雨熱同期),以及其它突出的氣候要素特征(如光照、風、氣壓等)等方面描述。
25.影響氣溫的因素有——①緯度(或太陽輻射);
②下墊面狀況(包括地形地勢、海陸位置、洋流、植被狀況、地面性質等);③大氣運動;④天氣狀況;⑤人類活動;等。
26.影響降水的因素有——①大氣環流(包括氣壓帶、風帶、季風的影響);
②天氣系統;③地形地勢;④海陸位置;⑤洋流;⑥人類活動;等。