第三章 海水的运动(第二课时)

2023-05-19地理

说话人 1

同学们好,我是北京师范大学附属实验中学的地理老师吕悦。这节课我们学习海水的运动的第二科室。上节课我们学习了表层海水的两种基本运动形式,海浪和潮汐。这节课我们再认识一种大规模的海水运动形式,杨柳海洋中的海水常年比较稳定地沿着一定方向做大规模的流动,叫做洋流,海洋占地球表面的百70%。那么有什么证据能够说明海水在进行大规模稳定运动?我们来看一个案例, 2013 年,整个香港为这只漂洋过海的大黄鸭疯狂。大黄鸭的风靡源于 1992 年的一场意外,一艘从香港出发的货轮在太平洋中部遇险沉没,船上的 2. 9 万只小黄鸭玩具落入海中,形成了一支庞大的漂流舰队,历时 15 年漂洋过海,被世界各地的人们发现、收集。下面老师会给同学们播放一段视频,请同学们根据视频中的信息,在这张地图上标注出小黄鸭的漂流轨迹。

说话人 2

海洋之所以掌控了世上所有生物,海洋强大的力量来自连接世上所有海洋的庞大洋流网络。几年前,一次奇怪的意外事件凸显了这个网络的复杂程度。 1992 年,一艘远洋货伦在太平洋中央遇上强烈暴风雨,船上两个装着塑胶洗澡玩具的货柜落海, 29000 只塑胶小鸭在海里随波逐流。从塑胶小丫丫下水的那一刻开始,就随着一系列强大的洋流朝着四面八方散开。短短 7 个月后,小丫丫被冲到 35000 公里远的地方,出现在夏威夷,还有阿拉斯加等地的海滩上,他们甚至横越寒冷北极进入大西洋,最后在苏格兰登陆。小丫丫的史诗旅程鲜活呈现了连接所有海洋的复杂洋流系统。

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同学们标注的都非常准确。以上就是视频中提及的小花鸭被发现的地点,比如苏格兰、夏威夷和阿拉斯加。右图就是小黄鸭 15 年的漂流路线,绕了半个地球。左图是世界表层洋流分布图,将两图叠加,小黄鸭的漂流路线和表层洋流几乎重合。小黄鸭搭乘着北太平洋暖流,一部分又搭乘着加利福尼亚寒流来到了夏威夷。一部分小黄鸭向北走,抵达了阿拉斯加。而进入大西洋的小黄鸭在一股寒流的作用下,来到了美国的东海岸,又顺着北大西洋暖流横跨了大西洋,来到了苏格兰。这些塑胶玩具鸭的航行向我们证明了表层海水会沿一定方向进行比较稳定的运动,而且从玩具鸭的航行线路可以推断,洋流的规模非常巨大。

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那么洋流的规模到底有多大?蕴含了多少能量?我们阅读这张遥感影像图,可以看到橘黄色的墨西哥湾暖流,从代表水温的颜色上,洋流规模上都与众不同。这只位于西北大西洋的墨西哥湾暖流是世界上最强大的暖流,它的宽度可以达到 100 多千米,深度可以达到 700 多米,流量达到每秒 7400 万到 9300 万立方米。它的总流量相当于世界上所有河流净流量的 20 倍。如果来推算全球所有洋流的净流量,那将是一个极其巨大的数字。人类如果能用,利用洋流中蕴含的能量,将解决人类能源短缺的局面。

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说到这里,同学们可能会问,什么是暖流?这实际上是洋流的一种分类方法。依据海水温度,我们可以将洋流分为暖流和寒流。一般来说,从水温高的海域流向水温低的海域,这种洋流叫做暖流。从水温低的海域流向水温高的海域,这种洋流叫做寒流。请大家来看世界表层洋流的分布,进一步理解,从相对较低纬度向相对较高纬度地区流动的海水为暖流,例如日本暖流。从相对较高纬度向相对较低纬度地区流动的海水为寒流,例如千岛寒流。那我们再来观察北美洲东海岸的墨西哥湾暖流和拉布拉多寒流,他们也遵循了相同的规律。那么洋流的影响主要表现在气候、生物、航海和环境领域。海洋储存了大量的热量,因此洋流就可以起到传递热能的作用,而热能会对地球气候造成重大影响。

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那么洋流是如何传输热量影响气候的?结合初中我们学过的两个典型的世界区域,我们来分析一下洋流与欧洲西部到温大海洋性气候、澳大利亚西海岸的荒漠气候之间有什么关系。欧洲西部温暖湿润的温打海洋性气候,它的形成深受来自较低纬度的北大西洋暖流的影响,即使它的纬度较高,仍然全年温和,而澳大利亚西海岸却是荒漠景观,虽然它距离海洋相对很近,但是降水却很少。这种气候特征的形成与西澳大利亚寒流的作用密切相关,可见暖流对沿岸地区有明显的增温增湿作用。寒流有明显的降温减湿作用。我们再次以全球最著名的暖流墨西哥湾暖流为例,看一看洋流对地理环境产生了怎样的影响,进而又是如何影响人类活动的。

说话人 3

The oceans are giant reservoirs of heat that's been captured from the sun. Heat sensitive cameras reveal the temperature of the ocean and show how that heat is distributed. The warmest areas, as you'd expect, are at the equator. But the heat doesn't all stay at the equator. The network of ocean currents distributed around the planet, it's like a massive central heating system. These currents are phenomenally powerful. They transform the climate across huge areas of the globe.

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One of the most famous is the Gulf Stream. Every second it transports over 80 million cubic meters of warm Caribbean water towards western Europe. Its effects are graphically illustrated in the silly aisles off the southwest coast of Britain. Winter of temperatures here rarely fall below freezing, creating a near Mediterranean climate. That's because air travelling over the Gulf Stream picks up heat from the sea. And the sillies are the first landfall for that warm air.

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It's possible to get some idea of how powerful the Gulf Stream is by travelling around the world on the same latitude as the silly isles. Heat sensitive cameras show the waters of southern Britain glowing a warm orange. But on the other side of the Atlantic at the same latitude, greens and blues reveal the icy waters of Canada. Without the warmth of the Gulf Stream, the isles of selly would face snowy winters and cooler summers.

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欧洲西部北纬 60 度附近,挪威第二大城市贝尔根,它的全年气温都在 0 摄氏度以上,是挪威最温暖的城市之一。气候温和多雨,是一座禹城,因此这里的植被以针叶林为主。而在大西洋的另一边,加拿大海域附近的拉布拉多半岛,纬度比贝尔根还要略低。但是受寒流的影响,除夏季短在温凉外,其余时间地表均有冰雪覆盖,只被以台源为主。在暖流的影响下,贝尔根不但气候湿润,而且终年不动,冬季海水一般不结冰,除非有特大风暴寒潮才有兵泵出现。

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利用这样的自然条件,早在 1070 年,人们就在贝尔根建设了港口。这里是挪威传统的航运、渔业和商业中心,是挪威最大的海港,有庞大的商船队和渔船队,可见杨柳加大了同纬度大洋东西两岸的气候差异。杨柳对气候的这一影响,我们还会在高二年级展开学习。这一刻,我们更加关注洋流对人类活动的影响。

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那么洋流会影响海洋生物资源以及渔场的分布。从大范围里来看,北半球有三大渔场,包括了北太平洋渔场、西北大西洋渔场和东北大西洋渔场。请同学们结合学案上的表层洋流分布图,看一看这三大渔场它们的地理位置有什么共同特点。没错,它们都分布在寒暖流的交汇处。

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寒暖流交汇处的海区海水受到扰动,可以将下层营养盐类带到表层,利于浮游生物大量繁殖。卫星影像中海洋表面的这些彩色条带就是不同种群浮游生物造成的,他们为鱼类提供饵料,同时洋流汇合形成水胀,阻碍了鱼类游动,使得鱼群集中,所以形成规模较大的鱼场。同学们再来看左上角的这幅图,图上太平洋上的彩社区域可不是浮游生物,它们是太平洋上由塑料垃圾组成的漩涡。这一片垃圾漩涡位于美国西海岸加州和夏威夷群岛之间,面积相当于两个德克萨斯州,被称为第八大陆。请同学们结合右上角的这幅局部世界表层洋流分布图,推测第八大陆形成的原因。

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同学们分析的很有道理,这一个垃圾漩涡正好地处环太平洋流的中心,海水流动得非常缓慢,因此来自亚洲东海岸还有美国西海岸的各种漂浮物,被这个环太平洋流汇集在中心,形成了太平洋垃圾袋。垃圾袋的规模自上世纪 70 年代有纪录以来,便出现了显着的增长。据非营利组织海洋清理基金会支持的研究团队考察,截至 2018 年,垃圾袋覆盖面积超过了 160 万平方千米,相当于三个法国本土的面积之和。因此,有环保主义组织向联合国递交了申请,希望将垃圾群岛认证为一个合法的国家。如果申请成功,该垃圾岛就会成为全世界第 196 个主权国家。

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有以上案例,我们可以看到,杨柳还可以把近海的垃圾物夹带到其他海域,这样一方面有利于加快污染海域的净化速度,但是另外一方面却同时扩大了污染的范围。所以说,洋流对环境污染的影响有利也有弊。洋流对海上航行也有影响,既影响了速度,又影响了安全。告别了帆船时代,现代船只有自己的动力系统,且体积较大,因此现代大型船只受风的影响已经非常微弱,洋流的影响会相对较大一些。就像骑自行车顺风逆风的道理一样,船舶顺着洋流航行相比逆着洋流航行速度更快,节省时间,最重要的是可以节省燃量。此外,洋流还会导致海雾的形成,比如寒暖流交汇的地区容易形成海雾,阻碍航行。来自极地地区的寒流携带冰山飘向较低纬度海区,也会威胁航海安全。

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今天这节课我们主要学习了表层海水运动的第三种形式,洋流以及它所产生的影响,同学们掌握了吗?建议同学们从地理要素相互联系的视角,进一步思考海洋运动规律和人类活动的相互作用。另外,这节课的开篇我们提到小黄鸭乘着洋流历时 15 年绕了半个地球,说明洋流是一个全球范围的海洋输送带,蕴含着巨大的能量。既然人们已经可以利用海浪和潮汐将他们携带的能量进行转化,那么可不可以收集、储存、转化洋流输送的能量?现在实现了吗?如果没有实现,问题出在了哪里?欢迎同学们课后查找资料进行讨论。

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为了巩固本节课的内容,我们来做一组课堂练习。问题一,请同学们分别判断图中一、二两只洋瘤的类型,并说明理由。图中标示 1 的这只洋流是从纬度较高、水温较低的海域流向纬度较低、水温较高的海域,那么这只洋流是寒流。图中标示 2 的这只洋流是从纬度较低、水温较高的海域流向水温较低的海域,这只洋流为暖流。我们再来看问题二,都柏林和圣约翰斯所处的纬度相近,但 1 月份都柏林的气温为 8 摄氏度,圣约翰斯的气温常年在 0 摄氏度以下。请同学们分析造成这种现象的原因是什么。同学们可以看到,这两座城市都在北纬 50 度附近途中。洋流二是暖流增温作用明显,因此多柏林受其影响气温较高,即使冬季气温也可以达到 0 摄氏度以上。而洋流一为寒流,降温作用明显,因此圣约翰斯受其影响气温较低,冬季气温在 0 摄氏度以下。我们再来看问题3, 2010 年4月 20 日,美国墨西哥湾石油钻井平台起火爆炸,每天原油的泄漏量都能达到 1. 2 万至2万桶,成为美国历史上最严重的生态灾难。同学们认为这次海上石油污染会随洋流带来什么影响?我们看到事故是发生在美国南部的墨西哥湾,但是洋流会将墨西哥湾泄露的缘由夹带至大西洋的其他海域。一方面它加速了墨西哥湾内污染海区的进化速度,另一方面,它扩大了原油的污染范围,一旦油污被洋流卷走,扩散到美国东海岸只需要一周左右的时间。

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问题, 46 世纪纽芬兰渔场被誉为大西洋的巨大金矿,鳕鱼群非常密集,人们甚至用可以踩着鳕鱼被在海面上行走来形容这里。那么同学们分析一下纽芬兰渔场形成的主要条件是什么呢?我们看到途中洋流一是一股寒流,而洋流三是来自较低纬度的暖流。纽芬兰渔场正好位于寒暖流交汇的海域,海水受到扰动,将下层营养盐类带到表层,有利于浮游生物大料繁殖而料丰富,因此成就了这个世界著名的大渔场。

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经过了几个世纪的开发,特别是 20 世纪 50 年代的过度捕捞之后,有芬兰鱼厂的鱼群数量急剧下降。为此, 1992 年加拿大政府严令禁止捕捞鳕鱼,以保护这里的海洋生态。虽然洋流没有改变,但渔场已经不复存在。从加拿大政府颁布禁令至今, 20 多年过去了,雪域资源仍然没有恢复,因此过度捕捞破坏的是整个海洋生态环境的恢复,是极其缓慢甚至不可逆的。渔场是大自然的馈赠,但人类过度开发可能导致渔业资源枯竭、生态平衡失调,引发严重的社会、经济和环境危机。因此,渔业开发要遵循可持续发展的原则。有这个案例的分析,大家可以进一步思考,人类对海洋资源的开发活动与海洋环境的保护之间,应当遵循什么样的行为准则。那么这节课就到这里,同学们再见。

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