大气圈、水圈和生物圈的互相作用
包围着地球的外部地圈包括大气圈、水圈和生物圈，它们的总质量仅占整个地球的0.024％，但是它们对于控制地球表面的环境及物质和能量的交换起着巨大的作用。
大气圈、水圈、生物圈通过彼此间相互作用及同岩石圈的物质和能量交换，不断地改变着各自的成分和状态。在各圈之间和其内部建立起物质和能量交换的动态平衡。人类依赖于这种环境而生存和发展。
绿洲效应的定义
绿洲： 指在大尺度荒漠背景基质上，以小尺度范围，但具有相当规模的生物群落为基础，构成能够相对稳定维持的、具有明显小气候效应的异质生态景观。
绿洲效应：沙漠里空气干燥，温度日较差比较大，并且降水稀少。而沙漠里的绿洲，由于土壤湿度大、蒸发和蒸腾到空气中的水比较多，空气湿度比较大，降水也比较多；由于含水量比较大的土壤的热容量比较大，并且由于蒸发和蒸腾对热量的调节，土壤温度和近地面气温的日较差比较小，这就是绿洲效应。
绿洲效应
在沙漠地区只要有水源，水分与空气混合，降低空气温度，提高相对湿度。在气象学此种空气与水混合，空气的热量使得水分自液体转变为气体(蒸发作用)，空气的热量被水分吸收因此减少。空气温度因此降低(冷却作用)。水分变成水蒸气又进入空气之内，因此空气内相对湿度增加。 此种水与空气混合产生降温加湿的结果与沙漠中绿洲的形成十分相似，因此也可以称为绿洲效应。此种过程也称为蒸发冷却作业。
绿洲效应的作用条件
绿洲效应来自水与空气的混合。因此绿洲效应的作用条件在于：
1.有足够的风量与风压，
2.有足够的水量，
3.有足够的时间使水与空气得以混合。
但是绿洲效应并不是没有极限。荷兰人将空气比喻成海棉。一块海棉吸水的水量有其极限。海棉如果愈潮湿，原来已有的含水量愈多，在吸水饱和之前， 可吸水分则愈少。相反地如果海棉愈干燥，原来已有的含水量愈少，在吸水到饱和之前能够吸收的水量则愈多。和吸水同时发生的降温效果。空气吸收的水分愈多降温效果愈好。而空气吸满了水分不能再吸水，降温能力即到了极限，不能再降温。
灌溉对绿洲效应的影响
在干旱或半干旱地区，进行大面积的人工灌溉可以引起气气候变化，产生绿洲效应。经过灌溉的土地，土壤湿润，热容量增大，水份蒸发量也随之增加，土壤和近地面气温的昼夜变化趋向和缓，相对湿度加大。大面积的灌溉可使局部范围内的气候相应改变。
自20世纪30年代以来，美国在62000平方公里的土地上进行灌溉，结果使当地初夏增雨10%。有些科学家还曾设想建立半径达50米的巨型输水管道，横跨大西洋，将南美亚马逊河口的淡水输送至非洲撒哈拉沙漠灌溉，形成广阔的绿洲，以改良其极端干旱的气候状况 。
绿洲效应的特征
绿洲效应
1
绿洲“冷岛效应”
绿洲效应最显著的方面是“冷岛效应”。绿洲在干旱环境的强迫下必然会有热平流水平输入,这造成白天绿洲近地面层仅存在靠近地表的很薄层层结不稳定大气和向上感热通量输送,而上层大气却为逆温和感热通量向下输送。所以白天近地层大气往往临空会出现一个“映象热中心”,大气也处于相对比较稳定的层结状态,这不仅使得绿洲地表蒸发受到一定抑制,而且使绿洲地表蒸发的水汽由于受上面逆温层的限制, 大量水汽聚集在贴地约200 m 以内,从而使水平空间靠近地表的绿洲大气会出现一个湿中心。进一步抑制绿洲地表的水汽蒸发。
2
绿洲的热力和动力效应
绿洲的“冷岛”结构造成了绿洲与周围荒漠非常大的热力差异,这会在绿洲和临近荒漠之间形成局地热力环流。在小风速时对绿洲和荒漠之间的能量和物质交换有重要贡献,特别是其对水汽的输送对绿洲自我维持有生态学上的意义。
同时,由于气流进入绿洲后风速的突然减弱,会在绿洲与上游荒漠的交界处形成一个气流辐合区,在绿洲上游出现上升气流,这种上升气流有可能对形成中尺度对流的产生有一定贡献
3
绿洲增雨效应
由于绿洲的热力和动力效应容易在干旱区诱发中尺度对流,这有利于该地区降水的产生,从而起到增雨的效果。一般比较大的绿洲才能有这种增雨效应。根据统计,新疆库车地区总云量和低云量均明显少于北京地区,但其积雨云出现次数却几乎高出北京一倍,这也许就是绿洲诱发的对流运动的贡献。还发现,由于水平风速吹斜了对流体,增雨效应主要出现在绿洲的下风区。在阿克苏绿洲,处于绿洲上风方向的阿瓦提地区降水很少,而其下游则明显多雨。
4
临近绿洲荒漠大气逆湿
由于来自绿洲的较强的水平水汽输送和荒漠本身地表蒸发提供的水汽极少,临近绿洲的荒漠近地面层大气时常会出现一个逆湿层和水汽通量向下输送层,并且一般白天为临空逆湿,夜间为贴地逆湿。
5
绿洲地表低反射率
绿洲地表平均反射率为0.15 ,远低于其周围临近荒漠的0. 25。这导致绿洲地表为高辐射能量接收区。绿洲地表吸收的短波辐射大约比其周围临近荒漠大16 % ,而地表发射的向上长波辐射却比其周围临近荒漠约低28 %(夜间) ～40 %(白天)这最终造成绿洲净辐射通量明显高于周围荒漠。
绿洲效应的利用
对绿洲系统而言,水是维持其存在和支持其发展的最关键因素. 但除此而外,绿洲效应所表现出的一系列小气候特征作为最主要的局地自然要素,也无疑对支持绿洲系统维持和发展起着极为重要的作用。
绿洲植被状况越好、土壤湿度越大越有利于绿洲小气候特征的表现,而当外部背景为强风和强的太阳辐射时,则不利于绿洲小气候特征的表现,水平尺度则以适中为最佳。由此可见,绿洲的空间尺度、绿洲的植被分布结构和土壤性质、绿洲形状和走向以及大尺度的动力和热力背景等因素,都能影响绿洲和其临近荒漠小气候特征的表现力,从而对绿洲自我维持机制发挥产生作用。这些因素在一定程度上是可以被改变的。使通过改变绿洲条件来改进绿洲自我维持机制在理论上存在着可能性。
对绿洲效应的人工影响
建设和改造绿洲：
(1) 减少绿洲上游山区的用水,尽量满足山前平原区绿洲的用水,防止绿洲由平原向山区退缩,使气候要素能达到最优化组合。
(2) 在荒漠区利用大型滴灌工程发展相对集中的人工绿洲或改造现存绿洲的面积,并使其达到能够自我维持的生态规模。
(3) 由于大尺度水平风速对绿洲系统的维持有较大影响,因此建设新绿洲或改造旧绿洲时应尽量选在背景风速较小的环境中,或顺着流性风向建造绿洲.
(4) 在光热资源与水资源结合时显得过剩的情况下,应该选择太阳辐射相对较弱的大尺度背景建设新绿洲。
(5) 在水资源相对短缺的绿洲,应大量兴建条件性气候封闭工程。所谓条件性封闭就是对自然条件的去劣从优。
(6) 作为硬技术的灌溉技术的提高和更新,仍然是最有效、最应大力推广的方法,它能使绿洲生态系统更高效地运转。
问题与建议
目前对绿洲的研究仍然主要停留在定性描述和表象认识上,而绿洲内部各要素之间及其与外部环境因子之间的定量物理关系实际上并没有建立起来。揭示绿洲的本质物理规律仍然是今后对绿洲研究的主要方面。绿洲的物理本质是绿洲所赖以维持的物质和能量基础。
看
看
题
1. (2018高二上·长安期末) 阅读材料，回答下列问题。
材料一：绿洲是指沙漠中具有水草的绿地。它多呈带状或块状分布在河流或井、泉附近以及有冰雪融水灌溉的山麓地带，绿洲地区也是当地人口的主要聚居区。
材料二：近几年来，于田县大力发展红枣种植业，成为于田县富民强县的支柱产业之一。
材料三：图a为“我国西北某地古绿洲与现代绿洲分布变化示意图”。
（1） 图示区域最突出的自然环境特征是________，当地绿洲农业的水源主要来源于________；该地气候特征与图b中的________（甲或乙）一致。形成这样的自然环境特征的主要原因是________。
（2） 该地区红枣质量优良的优越气候条件有________、________；在大力发展红枣种植业的同时，该地区也会出现________等生态环境问题。
（3） 请你为于田的红枣产业发挥更大的综合效益出谋划策。①________；②________；③________。
【答案】（1）
（2）
（3）
【考点】
【解析】
本题考查我国西北地区的自然特征、气候类型判断、农业发展条件、区域农业发展措施等。
(1)读图可知,该区域位于我国西北内陆地区,由于深居内陆,距海遥远,加之地形阻挡,海洋湿润水汽难以到达,降水少,该地自然环境最突出的特征为干旱。在有地下水和高山冰雪融水补给地区,可以发展绿洲农业。该地气候类型为温带大陆性气候，冬夏温差大,全年降水少。读图可知,甲夏季高温多雨,季寒冷干燥，为温带季风气候，乙全年降水量少,冬夏温差 大,为温带大陆性气候,所以该地气候类型与图乙一致。
(2)气候条件主要从光、 热、水三方面分析。于该地降水少,晴天多,天大气对太阳辐射削弱作用弱,夜晚保温作用弱,所以太阳辐射强烈,昼夜温差大,有利于发展农业生产,红枣等含糖量高,品质好。但是由于气候干旱,蒸发强烈,外力作用以风力为主,且距离冬季风源地近,过度发展种植业会导致土地荒漠化。
(3)本题考查区域农业发展措施。当地发展农业措施主要从提高品质及产量以及延长产业链增加经济效益和环境保护角度考虑。针对农业发展,提高经济效益方面可以培育优良品种,打造优势品牌,提高知名度,加强精深加工,延长产业链,提高经济效益。加强交通建设,扩大销售市场。于水资源短缺,为了可持续发展,应当合理利用水资源。
[点评]本题考查的知识是绿洲农业的分布地域,气候类型的判断,自然地理环境整体性,农业产品品质优良的原因,农业发展中的问题及其农业可持续发展的措施。综台考查区域地理知识。对学生的能力要求较高。
来源 | 网络
排版 | 鱼鱼
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