【地理素养】郑州大水是一个信号地球面临气候临界点!附水原理规

发布时间:2022-09-20 来源:米乐M6官网首页 作者:m6米乐在线入口

  回溯历史,中西方文明中都有不少关于极端天气气候的记载。今年以来,全球极端天气气候事件更是频繁发生,创纪录的暴雨、寒潮和异常炎热天气相继登场。

  一面是极端高温。今年6月底,历史罕见的高温席卷美国西北部、加拿大西南部等地,致数百人丧生。美国华盛顿州、俄勒冈州、加州大范围打破历史纪录,西雅图、波特兰的最高气温一度高达42摄氏度、46.1摄氏度,大幅打破纪录。加拿大不列颠哥伦比亚省小镇莱顿气温甚至达到49.56摄氏度,较当地常年气温偏高10度以上。

  值得注意的是,西雅图、温哥华等地向来以“温和宜居”著称,气温不高不低,夏季平均气温通常不超过30度。气象专家表示,本次高温实属罕见。

  “这次热浪,是北美洲西风带和副热带高压紊乱所致:本该自西向东运动的西风急流,突然剧烈振荡,变成南北运动;本该待在夏威夷的太平洋副高,突然跳上北美西海岸并强烈发展。”有媒体刊文表示。

  一面是暴雨不断。近日,欧洲多地持续暴雨引发洪涝灾害,冲毁大量房屋和道路。截至目前,已有百余人在洪灾中遇难。在受影响最严重的德国西部地区,倾盆大雨导致的水灾至少造成一百余人死亡,仍有约1300人失联。世界气象组织近期发布的题为《极端夏季:洪水、高温和火灾》的报告指出,西欧部分地区在7月14日至15日两天内遭遇平时两个月的降雨量。

  德国总理默克尔表示,洪灾造成的破坏是“超现实的”,“这令人震惊——我几乎可以说,德语中没有能够形容这场灾难的词语”。

  根据日本放送协会7月10日报道,日本西南部的部分地区正面临几十年来最雨,日本政府已向南部一些县的超12万居民发出了疏散请求。从7月4日到12日为止,日本鸟取县与岛根县观测到的累积雨量,已达整个7月平均雨量的两倍,境港市、出云市短时间累积雨量均创下统计以来的新高纪录。

  7月17日以来,河南郑州、焦作、新乡、洛阳、南阳、平顶山、济源、安阳、鹤壁、许昌等地出现特大暴雨,强降雨中心位于郑州,最强时段集中在7月19日至20日。从7月17日20时到20日20时,郑州的过程降雨量达到617.1mm,相当于三天下了以往一年的雨量。

  此次河南暴雨具有累计雨量大、持续时间长、短时降雨强、极端性突出的特点。中央气象台首席预报员陈涛解释称,西太平洋副热带高压(副高)、大陆高压、台风“烟花”等多种因素共同造成了河南持续特大暴雨过程,而非某种因素单独影响。

  大气环流形势稳定,降雨持续时间长。据河南省气象台副台长苏爱芳介绍,副高和大陆高压分别稳定维持在日本海和我国西北地区,导致两者间的低值天气系统在黄淮地区停滞少动,河南中西部因此出现长时间降水天气。目前,只有等台风“烟花”更靠近我国后,环流形势出现调整,截断水汽来源,河南的雨才能停。

  台风远程“操控”,水汽条件充沛。7月中旬,河南处于副高边缘,对流不稳定能量充足;7月18日,台风“烟花”在西太平洋生成并向我国靠近。“‘烟花’虽然还没有登陆我国,但其北侧和副热带高气压之间形成联通气流,持续向我国黄淮一带输送,在偏东风的影响下,大量水汽从海上向河南一带汇集,再加上河南本地的地势抬升,以及天气系统稳定维持的效应,造成了此次河南特大暴雨集中的情况。”

  地势抬升,即地形原因。太行山区、伏牛山区特殊地形对偏东气流起到抬升辐合效应,强降水区在河南省西部、西北部沿山地区稳定少动,地形迎风坡前降水增幅明显,雨势更强。

  对流“列车效应”也是导致极端强降水的原因。“列车效应”是指多个风暴单体(雷雨云团)先后经过同一个地点,就像列车的不同车厢先后经过同一铁轨一样,间歇性的短时强降水将最终导致发生局地大暴雨或特大暴雨。

  “在稳定天气形势下,中小尺度对流反复在伏牛山前地区发展并向郑州方向移动,形成‘列车效应’,导致降水强度大、维持时间长,引起局地极端强降水。”

  世界气象组织秘书长彼得里·塔拉斯表示,气候变化是今夏席卷西欧地区的暴雨和洪水的根本原因,在减缓气候变化取得成效之前,极端天气事件和自然灾害将越来越多。“如果没有气候变化,人们不会在加拿大和美国的西部地区观察到如此高的温度,这是气候变化的明显迹象。”塔拉斯说。

  “地球大气每升温1摄氏度,就能多吸收7%的水蒸气,并在日后形成降水。”德国波茨坦气候影响研究所教授斯特凡·拉姆斯托夫表示,测量数据已证实,在包括德国的中北纬地区,下小雨的天数在减少,而下暴雨的天数在增多。

  柏林洪堡大学地理研究所的研究组组长卡尔-弗里德里希·施劳斯纳认为,在2021年已无需怀疑“气候变化能否促成气象灾害”,问题是这种影响的程度有多大。“我们知道,(全球)变暖会导致大雨增加,进而导致更频繁、更具破坏性的洪水事件。”

  德国锡根大学建筑系教授拉米娅·梅萨里-贝克尔说,多年研究显示,极端天气可以更快、更剧烈、更频繁、更集中地发生。气候适应与气候保护同样重要,人们须完善城市排水和气象灾害早期预警系统,确保关键基础设施在极端天气下的承受性。

  越来越多的迹象表明,地球正面临气候临界点。在人类的影响下,地球气候系统正从“缓慢”量变转为“激烈”质变。

  二是难预测性:尽管人们知道有临界点,却无法得知触发临界点的准确时间,这是最危险的。

  经过近二十多年的研究,权威的《自然》(Nature)杂志识别出15个气候临界点,其中9个已经被触发。

  这些气候临界点正在颠覆全球气候系统,导致日益频繁的极端天气,比如这几天的河南创记录暴雨。

  很多人看到北极熊因为脚下的海冰融碎而掉落海里时,会觉得离自己很远。但最近的洪水其实已经告诉我们,在气候变化面前,没有一个人能够置身事外。或许,也到了思考自己能为减缓全球变暖做些什么的时候了。

  永久冻土下面有着大量的碳,都是数千年来从死去的动植物中积累起来的。科学家估计,冻土层中的碳甚至是目前在大气层中的两倍。

  随着永久冻土解冻,土壤中的微生物结束冬眠,开始分解有机碳,释放二氧化碳,还有小部分甲烷,一种比二氧化碳造成温室效应严重30倍的气体。

  美国海洋和大气管理局(NOAA)的2019年北极报告得出结论,北极地区的永久冻土解冻之后,每年可以向大气释放约6亿吨净碳。

  因此,雨林的大面积干旱和永久冻土的大规模解冻,将会永久破坏一些固碳的地方,转而成为释放碳的源头。

  根据《自然》文章引用的研究人员的测算,如果目标定在1.5摄氏度以下,全球碳排放剩余空间约为500吉吨(Gt)的二氧化碳,永久冻土解冻会占掉100吉吨,如果亚马逊雨林全部枯死,会再占去90吉吨,再加上北极附近的树林死亡释放出的110吉吨,接近一半的剩余空间就不见了。

  2018年的一篇《科学》论文提出,自上世纪中叶以来,大西洋环流速度已经放缓了15%。

  然后,这个北半球的循环被减弱了之后,将把更多热量留在南半球,将使得亚马逊雨林更加干旱,南极冰盖加速融化。

  所以,这些气候临界点之间都是互相影响的,就好比多米诺骨牌层层下跌,越来越严重。

  全球将会更频繁出现极端天气,直接后果可能是农作物减产、森林大火和洪涝灾害等。最后的严重后果,便是氧气含量减少,海平面上升,花费了几十万亿修建的海滨城市都将要后撤。

  联合国气候理事会成员威尔·斯特芬表示:“如今全球的15个已知的气候临界点,已经被触发了9个,气候变化变得不可逆转,人类文明崩溃将是最有可能出现的结果。”

  全球变暖都说了几代人了,但无论是从这9个临界点的动态表现来看,还是最近的河南暴雨,都在告诉我们,气候系统对人类的负面影响,已经是事实了。

  与水相关的地理现象的考查,包括水体、水循环、水体的运动、水体对地理环境的影响、水体与人类活动的关系、资源跨区域调配等方向。设问以水为中心,围绕水对地理环境的影响展开。如从水循环角度分析···;分析沿岸洋流对地理环境的影响···;说明湖泊面积变化对气候的影响···等。

  提示:参与陆上内循环;河流从陆地带来丰富的盐类物质;无出水通道;在强烈的蒸发作用下,盐类物质不断富集,形成咸水湖。

  提示:参与海陆间循环;湖泊有入水口,又有出水口,盐类物质随出水口排出;降水多,稀释作用强,盐分不能富集,形成淡水湖。

  提示:夏季降水集中,形成地表径流流量大;地势起伏大,地表径流速度快;流水侵蚀作用强,水土流失严重,岩石,形成石漠化。

  湿地是地表积水区域,所以分析其成因要从水的来源和利于积水的条件入手分析。高纬度、高山高原、低纬度等不同区域的影响要素存在一定差异。

  提示:降水多;蒸发弱;下渗弱(冻土、地下水位高);地表径流汇集;地势低洼,易于积水等。

  提示:从径流环节分析——调节径流能力变化——地表径流的变化;从蒸发环节分析——蒸发量变化;从降水环节分析——大气湿度的变化,局部降水量的变化;从下渗环节分析——地下径流的变化;从湿地功能角度分析——生物多样性的变化。

  提示:下渗增多,地表径流减少,缓解城市内涝;下渗增多,地下水位上升,缓解地面沉降。

  提示:下渗减少,地表径流增加,排水困难,城市内涝加重;下渗减少,地下水位下降,地面沉降加剧。

  提示:从湿地的功能角度分析:洪水期水位升高,枯水期水位降低,河流径流量的季节变化增大;蒸发减弱,大气湿度减小;生物的多样性减少。

  提示:从植被的生态功能分析:水土流失增加,河流径流变率增大;河流含沙量增大;蒸腾作用减弱,大气湿度下降;下渗减弱,地下水位下降;生物多样性减少等。

  提示:削峰补枯,调节径流;增加下渗,补充地下水;调节气候,增加大气湿度;改变水循环的时间分布,没有破坏水平衡。

  提示:增加调入区径流量;下渗增加,地下水位升高;蒸发量增加;改变水循环的空间分布,没有改变水平衡。

  【解析】1.对比城市建设前后水量平衡可知,城市建设导致当地地下径流减少,地下水位下降,A错误;地表径流增大,汇集速度加快,汛期洪峰流量加大,B错误,D正确;蒸发量减少,C错误。故选D。

  2.城市建设后,地面硬化面积增大,植被覆盖率下降,下渗量减少,从而导致地表径流增大,B错误,C正确;生活用水量增加会导致地表径流减少,A错误;城市热岛效应和地表径流增大关系不大,D错误。故选C。

  3.结合上题分析,为减少城市内涝可以铺设透水路面,下凹式绿地,以增加下渗,A正确;采取挖、扩、分等综合措施整治河道,提高河道对洪水的调蓄能力,B正确;改造地下管网,如适当扩大管径,解决雨、污分流问题,提高城市的排水能力,D正确;平整路面,加宽街道对解决城市内涝问题作用不大,C错误,符合题意,故选C。

  (1)破坏植被(植树造林):地表径流增加(减少);季节变率增大(减小);含沙量增加(减少)

  (2)围湖造田(修建水库):地表径流增加(减少);季节变率增大(减小);下游含沙量增加(减少)

  (3)城市化(海绵城市):地表径流增加(减少);季节变率增大(减小);城市内涝加剧(减轻);地下水位下降(上升)

  【例二】2003年三峡水库蓄水后,对长江洞庭湖汇流河段的水文特征影响明显。下图示意三个水文站位置及流量月变化,其中将城陵矶站与监利站的流量之比定义为汇流比,其比值越大,表明洞庭湖出流对螺山河段流量的贡献率越大。据此完成下面小题。

  【解析】1.从图中看,丰水期为7~10月,丰水期时长江水位高于湖泊水位,河水补给湖泊水,A错;长江洞庭湖区河段没有高山,没有冰雪融水补给,B错;台风雨主要分布在东南沿海地区,长江洞庭湖汇流河段受台风影响小,C错;丰水期为夏季,多锋面雨,D正确。故选D。2.根据材料“将城陵矶站与监利站的流量之比定义为汇流比,其比值越大,表明洞庭湖出流对螺山河段流量的贡献率越大”判断;结合图例从图中可读出,3月到6月中旬的涨水期,城陵矶站比监利站的流量大,汇流比大于1,其他时间段内城陵矶站比监利站的流量小,汇流比小于1,可判断出贡献率大的时期主要是涨水期,B正确、ACD错。故选B

  提示:夏季盛行西南风,呈顺时针,北部洋流自西向东;冬季盛行东北风,呈逆时针,北部烟柳自东向西。

  【例三】当暖湿空气遇到冷的下垫面时,空气中的水汽易冷却凝结成雾。图所示甲区域(阴影部分)每年的夏季都会出现大范围海雾,图为开普敦气候资料统计图。完成下面小题。

  【解析】1.观察图中信息可知,纬度向南增加,证明是南半球,且开普敦位于非洲最南区域,甲区域位于非洲西部,可推测甲区域海雾形成有关的洋流是本格拉寒流,流向是由高纬流向低纬,也就是由南向北流的寒流,故ABC错误,D正确。答案选择D。

  2.观察开普敦气候资料统计图,气温低的季节出现在七月份,也就是南半球的冬季,降雨量较大,而1月份气温高降水量少,为典型的地中海气候;根据材料当暖湿空气遇到冷的下垫面时,空气中的水汽易冷却凝结成雾,因此海雾多的季节应该是在气温较高的季节1月份(北半球的冬季,南半球的夏季),开普敦气温较高,降水量稀少,受副热带高气压带的控制,故C正确,ABD不符合题意,答案选择C。

  (1)水分条件影响植被的类型、长势、分布、特征,在降水量相似的情况下,阴坡蒸发弱,土壤水分条件好,植被比阳坡茂盛。

  【例四】干旱地区土壤的湿度一般由表层向深层逐渐增加,在特定条件下可能在浅层土壤出现“逆湿”现象。下图示意我国甘肃某无人干扰的绿洲边缘的土地,其土壤湿度随深度变化的数据。据此完成下面小题。

  C.来自绿洲的气流最弱,水汽不容易消散 D.来自绿洲的气流最强,由绿洲输送的水汽多

  【解析】1.从材料中可看出,与地下其他深度的土壤湿度相比,地下深度10cm的土壤湿度在1-6时要比地下深度20cm的土壤湿度大一些,其余时间段的土壤湿度都最小的。这是由于一天中气温最低值出现在日出前后,从1-6时气温不断降低,空气中的水汽会遇冷凝结,导致浅层土壤湿度加大。之后随着气温回升,浅层土壤水分的蒸发加大,因此比深层土壤的湿度要低,据此分析可知10cm深度的土壤湿度变化的水分来源是凝结水,因此A正确;河流水、生物水和地下水不会只在特定的时间段使表层土壤湿度加大,应该是持续稳定的,故其余选项可排除。故选A。

  2.由于绿洲边缘的沙漠地区昼夜温差大,1-6时地表温度较低,空气中的水汽容易凝结,但量小,只能下渗至浅层土壤中,因此出现逆湿现象,B项正确,A项错;荒漠中的绿洲是绿洲边缘地区水汽的主要源地,绿洲风弱时,会导致水汽输送量小,逆湿出现概率会降低,故C错;在1-6时,绿洲边缘的荒漠地区比热容小,降温快,气温低于绿洲内部地区,该时段的气流由荒漠吹向绿洲,D项错。故选B项。

  (2)水源影响农业类型——干旱区的绿洲农业;湿润区的种植业;干旱、半干旱区的灌溉农业;水面发展水产养殖;海洋发展渔业或海水养殖业等。

  (3)污染工业布局在河流下游;对水质有特殊要求的工业布局在水源洁净的地区。

  【例五】河套平原属于半干旱地区,河套灌区(下图)位于内蒙古自治区中部的河套平原,是引黄河水灌溉的自流灌溉区,灌溉渠道尾水流积乌梁素海。

  【答案】1.(1)削弱南下的寒流,减少农作物受冻害威胁;缓减北部沙漠入侵,保护耕地;阻挡北上暖湿气流,增加南麓降水补给;山地森林涵养水源,增加地下水补给;改变黄河流向,流速减慢,泥沙沉积,形成肥沃的冲积平原。

  (2)利用水利枢纽和水闸调控水资源;节约用水,防止黄河下游水量和乌梁素海水量减少;防治水污染,改善乌梁素海水质;发展节水农业,采取喷灌滴灌技术;发展耐旱作物等