高考地理中非常重要的一个概念——“冷岛效应”。这个知识点常与热岛效应对比出现,是分析干旱区绿洲环境、农业地理和区域可持续发展的关键。
一、核心定义
冷岛效应 是指在一定区域内,下垫面性质(如植被、水体)与周围环境(如沙漠、戈壁)存在显著差异,导致该区域(如绿洲)在白天或夏季的温度明显低于其周边环境温度的现象。
1.简单理解:就像在炎热沙漠中出现的“凉爽岛屿”,故称“冷岛”。
2.与热岛效应对比
(1)热岛效应:城市中心气温 > 郊区气温(主要由人类活动引起)。
(2)冷岛效应:绿洲中心气温 < 周边荒漠气温(主要由自然下垫面差异引起)。
二、形成原理(成因分析)
冷岛效应的产生本质上是能量收支平衡差异的结果,主要从以下几个角度分析:
1. 下垫面热力性质差异(根本原因)
(1)绿洲/湖泊:植被覆盖率高或存在水体。
①反射率高:绿色的植被比黄沙的反射率(反照率)更高,吸收的太阳辐射更少。
②比热容大:水和植被的比热容远大于沙石。白天,同样的太阳辐射能量,绿洲升温慢,而沙漠升温极快。
③水分蒸腾/蒸发强:植物蒸腾和水面蒸发会消耗大量太阳辐射能(潜热输送),而不是用于升高自身温度(显热输送)。这是一种“降温”过程。
(2)周边沙漠/戈壁:地表干燥,植被稀少。
①反射率低:颜色深,吸收太阳辐射能力强。
②比热容小:沙石热容量小,同样的太阳辐射能量,温度急剧上升。
③水分匮乏:几乎没有蒸腾蒸发作用消耗热量,绝大部分能量都用于升高地表和近地面空气温度。
2. 大气运动(动力机制)
(1)白天,沙漠地区地表剧烈增温,加热近地面空气,形成强上升气流,导致近地面形成低压。
(2)相对凉爽的绿洲地区,空气下沉或水平运动较弱,形成相对高压。
(3)在近地面,风从高压(绿洲)吹向低压(沙漠),这就是“绿洲风”。
(4)这股风将绿洲凉爽、湿润的空气带向沙漠边缘,同时抑制了沙漠干热空气向绿洲的侵入,从而维持和强化了绿洲本身的“冷岛”状态。
3. 能量交换方式
(1)绿洲:能量主要通过潜热(蒸腾蒸发)形式输送,降温。
(2)沙漠:能量主要通过显热(直接加热空气)形式输送,增温。
三、主要影响
1. 有利影响
(1)调节气候:降低绿洲内部及边缘地区的实际温度,增加空气湿度,形成相对宜居的小气候。
(2)促进降水:增加的空气湿度在一定条件下有助于形成局部降水(地形雨或对流雨)。
(3)保护生态环境:为动植物提供了生存所需的凉爽环境和水分,是维持干旱区生物多样性的基础。
(4)发展农业:凉爽湿润的气候有利于农作物生长,减少了高温干燥带来的胁迫(如减少水分蒸发、防止灼伤),是干旱区农业生产的保障。
2. 不利影响(需注意)
在夜间或冬季,冷岛效应可能使绿洲地区降温更快,更容易出现霜冻,对农作物(如春季的棉花、瓜果苗)造成冻害。
四、典型例子
1.中国西北干旱区的绿洲:如塔里木盆地边缘的绿洲(依托昆仑山、天山等冰雪融水)、河西走廊的绿洲。这些绿洲与周围的塔克拉玛干沙漠、巴丹吉林沙漠等形成鲜明对比,是教科书级的案例。
2.湖泊、水库周围:大型水体(如水库)同样能形成冷岛效应,调节周边小气候。
五、高考答题技巧与思路
当题目中提到“绿洲”、“干旱区”、“水库”与“气温”的关系时,应立刻联想到“冷岛效应”。
1.判断现象:明确指出该现象为“冷岛效应”。
2.阐述原理
(1) “由于绿洲与周边沙漠的下垫面性质存在差异。”
(2) “绿洲植被/水体反射率高、比热容大,并通过蒸腾/蒸发消耗大量热量(潜热输送为主),升温慢;”
(3)“沙漠地表反射率低、比热容小,主要以显热形式加热大气,升温快。”
3.分析动力过程
(1) “沙漠地区空气受热上升,形成低压;绿洲地区相对冷却,形成高压。”
(2) “近地面风从绿洲(高压)吹向沙漠(低压),形成‘绿洲风’,将冷湿空气带出,阻隔干热空气侵入,维持了冷岛效应。”
4.说明影响
(1) “有利:调节绿洲气候,增加湿度,利于植被生长和农业生产,形成良性生态循环。”
(2) “不利:可能导致夜间或冬季低温冻害。”
5.图表题
可能会给出绿洲和沙漠的气温日变化曲线图。通常,沙漠的曲线更“陡峭”,昼夜温差极大;绿洲的曲线更“平缓”,白天温度显著低于沙漠,夜间温度可能高于或接近于沙漠。
六、例题分析
(2024·湖北高考)某科研小组利用多套测风系统,观测记录了敦煌绿洲边缘某年沙漠风和绿洲风的风速、风向与频次,并对表层沙粒采样分析。结果发现,当地冬季白天以沙漠风为主,晚上沙漠风和绿洲风频次相当;自沙漠向绿洲方向风速呈减小趋势,绿洲风风速衰减幅度比沙漠风小。如图示意采样点及其沙粒分选系数。据此完成1~3题。
1.沿采样点1至9方向,沙粒( )
A.分选性由好变差
B.平均粒径由细到粗
C.分选性由差变好
D.平均粒径由粗到细
2.关于当地冬季昼夜主要风向成因的说法,合理的是( )
A.冬季白天,绿洲“冷岛效应”显著
B.冬季白天,绿洲“热岛效应”显著
C.冬季夜晚,绿洲“冷岛效应”显著
D.冬季夜晚,绿洲“热岛效应”显著
3.绿洲风对当地绿洲生态环境改善明显,是因为绿洲风有利于( )
A.降低绿洲居住区噪声污染
B.给绿洲地区带来丰富的降水
C.沙物质从绿洲运移回沙漠
D.增加绿洲地区阳光照射强度
答案:D、B、C
解析:结合图例可知,沙粒分选系数反映了沙粒的粒径差异程度,分选系数数值越小,沙粒粒径差异越小,分选性越好。图中采样点1到9沙粒分选系数先增大后减小,说明沙粒的分选性先变差再变好,A、C错误;从沙漠到绿洲,主导风风力逐渐减弱,风速逐渐减小,风力搬运能力减弱,大颗粒的沙粒先沉积,小颗粒的沙粒后沉积,因此沿采样点1至9方向,沙粒的平均粒径逐渐减小,整体上由粗到细,B错误,D正确。
材料表明,当地冬季白天以沙漠风为主,说明冬季白天沙漠温度低于绿洲,绿洲温度较高,“热岛效应”显著,不会出现“冷岛效应”,A错误,B正确;引起沙漠和绿洲小区域大气运动的根本原因是沙漠温度和绿洲温度的高低,晚上沙漠风和绿洲风频次相当,说明夜晚沙漠和绿洲的温度差异较小,绿洲“热岛效应”和“冷岛效应”均不显著,C、D错误。
绿洲风与降低绿洲居住区噪声污染无关,A错误;绿洲风是从绿洲吹向沙漠的风,不会给绿洲地区带来丰富的降水,B错误;绿洲风从绿洲吹向沙漠,且绿洲风风速衰减幅度比沙漠风小,绿洲风可挟带绿洲沙物质向绿洲外输送,有利于沙物质从绿洲运移回沙漠,从而改善绿洲的生态环境,C正确;绿洲风主要影响物质迁移,与阳光照射强度无关,D错误。
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