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【地理知识】 什么是潜热?什么是潜热通量?什么是潜热释放高度?

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地理知识集合汇总

【视频素材】

关于潜热,以下选择一些著作中的表述,首先是汪品先院士主编的《地球系统与演变》,第112页:


《气象学与生活》中文版第80页



2015年全国文综Ⅰ卷,第37(3)题:


(3)冬季。

依据:冬季气温低于地温,热棒蒸发段吸收冻土的热量,(将液态物质汽化上升,与较冷的地上部分管壁接触,凝结,释放出潜热,)将冻土层中的热量传送至地上(大气)。

热棒倾斜设置的原因:使棒体能深入铁轨正下方,保护铁轨下的路基(多年冻土)。

2018年全国文综Ⅱ卷:



主要源地:墨西哥湾。

抬升原因:与北来的冷干气流(气团)交汇,湿热空气抬升,(地处中低纬,太阳辐射较强)下垫面温度较高,(湿热)空气受热抬升;湿热空气抬升过程中,水汽凝结,释放热量,加热并进一步抬升空气

旋转原因:地转偏向力的作用。

2022深圳一模:


参考答案:7.B 8.D

【潜热简介】

潜热:

相变潜热的简称,指单位质量的物质在等温等压情况下,从一个相变化到另一个相吸收或放出的热量。

因任何物质在仅吸入(或放出)潜热时均不致引起温度的升高(或降低),这种热量对温度变化只起潜在作用,故名潜热,其值不仅因物质种类不同而异,而且也与温度或压力密切相关。

物质由低能转变为高能时吸收潜热,反之则放出潜热。例如,液体沸腾时吸收的潜热一部分用来克服分子间的引力,另一部分用来在膨胀过程中反抗大气压强做功。熔解热、汽化热、升华热都是潜热。

显热:

物体在加热或冷却过程中,温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量,称为“显热”。它能使人们有明显的冷热变化感觉,通常可用温度计测量出来。如将水从20℃的升高到80℃所吸收到的热量,就叫显热。


【潜热类型】

熔解潜热:物质在温度没有改变的状况下,从固态转变到液态的过程中吸收的能量。

汽化潜热:物质在温度没有改变的状况下,从液态转变到气态的过程中吸收的能量。

【学以致用】

海—气间通过潜热(海水蒸发吸收的热量或水汽凝结释放的热量)、长波辐射等方式进行热量交换,并通过大气环流和大洋环流调节不同纬度间的水热状况。右图为北半球夏季大气潜热释放对局地气温变化的贡献。据此完成1—2题。


1.关于大气潜热释放的纬度差异及其主要原因的说法,正确的是( )

A.0°-10°潜热释放高度较高 气流辐散上升强烈

B.30°-40°潜热释放数量较少 信风干燥抑制蒸发

C.50°-60°潜热释放高度较低 锋面气旋抬升受限

D.80°-90°潜热释放数量最少 极地东风摆动较小

(2)在海—气系统内部( )

A.大气降水将能量直接传递给了海洋表面

B.大气辐射和运动消耗从海洋获取的热量

C.海面反射太阳辐射,增加了大气潜热释放

D.海面水分蒸发凝结,促使海水产生了运动

【参考答案】

C B

【解析】

1.海—气间通过潜热(海水蒸发吸收的热量或水汽凝结释放的热量)、长波辐射等方式进行热量交换,并通过大气环流和大洋环流调节水热状况,0°—10°为赤道低压带,30°—40°为信风带,50°—60°为盛行西风带、80°—90°为极地东风带;0°—10°气流辐合上升强烈,而不是辐散,A错误;信风干燥,加快蒸发而不是抑制蒸发,B错误:50°—60°气温较低,锋面气旋抬升受限,因此潜热释放高度较低,C正确;极地东风风力强劲,摆动较小,利于蒸发,有利于潜热释放,D错误,故选C。

2.大气通过风推动海水运动,将能量直接传递给海洋表面,降水主要是水分交换,A错误;大气辐射和运动需要能量,会消耗从海洋获取的热量,B 正确;海面反射太阳辐射,使海水增温幅度减小,不利于蒸发,减少了大气潜热释放,C错误;大气运动促使海水产生了运动,而不是水分蒸发凝结促使海水产生了运动,D错误。选B。

潜热通量(Latent Heat Flux)为温度不变条件下单位面积的热量交换,单位为瓦每平方米。自然界潜热通量的主要形式为水的相变,因此大气科学和遥感科学也将其定义为下垫面与大气之间水分的热交换。

潜热通量包括地面蒸发(裸地覆盖)或植被蒸腾、蒸发(植被覆盖)的能量,又称蒸散(Evapotranspiration),与下垫面表面温度、下垫面饱和水汽压、参考高度空气水汽压、空气动力学阻抗、下垫面表面阻抗等有关。




1.阅读图文材料,完成下列要求。(20 分)

潜热是指海水蒸发吸收的热量或水汽凝结释放的热量。海一气相互作用常通过潜热、长波辐射等方式进行热量交换,并通过大气环流和大洋环流调节不同纬度间的水热状况,进而影响气候与生态系统。图9示意北半球夏季大气潜热释放对局地气温变化的贡献(注:垂直方向为非等高比例)。


(1)指出北半球夏季大气潜热释放高度的纬度变化特点。(6 分)

(2)分析50° N-60° N纬度带大气潜热释放高度比赤道地区低的主要原因。(6 分)

(3)阐述赤道低纬度地区、极地高纬度地区夏季大气潜热释放量与气流垂直运动的差异,并说明理由。(8 分)


【答案】

(1)总体上,北半球夏季大气潜热释放高度随着纬度的增加而降低;在低纬度地区夏季大气潜热释放高度最高;在高纬度地区夏季大气潜热释放高度最低;从赤道地区的15km下降到极地地区的3 km左右。(答出三点,6分)

(2)该地纬度较高,气温较低,水汽凝结高度较低(2分);地处副极地低压带附近,南北气流相遇,形成锋面系统(极锋),气流抬升过程中在较低海拔遇冷凝结(2分);极锋冷空气位于锋面下部与海平面之间,海拔较低,受其影响较大,大气潜热释放高度较低(2分)。

(3)差异:低纬度地区气流以上升为主(2分);高纬度地区气流以下沉为主(2分)。理由:低纬度地区由于温度高,大气中水分多,气流上升强烈,大气潜热释放量大(2分);高纬度地区由于温度低且干燥,气流下沉强烈,大气潜热释放量相对较少(2分)。


物质相态改变释放出的热量称为潜热,地表向大气的潜热输送主要通过蒸发实现。图4示意我国西北地区黑河下游不同土地覆被向大气输送的潜热通量对比。该地区为典型的绿洲—荒漠生态系统,对人类活动极度敏感。据此完成下列问题。地理图文综合整理


1. 潜热通量受气温影响最显著的是

A. 荒漠 B. 玉米田 C. 湿地 D. 混合林

2. 冬季,与其他土地覆被相比,湿地的潜热通量较高,主要影响因素是

A. 温度 B. 湿度 C. 植被覆盖 D. 积雪覆盖

3. 如果在春季增大玉米田从湿地引水的灌溉量,对春季玉米田和夏季湿地潜热通量的影响分别是

A. 增大 增大 B. 增大 减小

C. 减小 增大 D. 减小 减小

02

地理答案与解析

答案 1.D 2. B 3.B

【解析】

1、由图可知,混合林潜热通量的变化最为显著,7月潜热通量最大,1月潜热通量最小,因此潜热通量受气温因素影响最显著的是混合林,选D。

2、冬季,黑河下游地区气温低、气候干燥,而湿地水分较多,水体结冰会向外释放热量,其他土地覆被湿度较低,故选B。

3、春季增大玉米田的灌溉量,会导致玉米田水分蒸发加剧,潜热通量增大。根据材料“该地区为典型的绿洲—荒漠生态系统,对人类活动极度敏感”,判断其水资源短缺,增加灌溉用水将导致湿地水量减少,面积萎缩,随着夏季气温升高,湿地潜热通量减小。故选B。

阅读图文资料,完成下列要求。

感热通量和潜热通量是表征海气界面处热交换量的重要参数。感热通量是由海气温差产生的热输送量,潜热通量是由海面水汽蒸发形成潜热释放产生的热输送量。热通量研究对于天气预报和气候预测非常重要。我国近海海域感热通量和潜热通量存在明显的分布差异,下左图为1月平均感热通量分布,下右图为1月平均潜热通量分布,图中等值线数值大小表示海洋向大气输送热量多少,单位为W/m2。


(1)分析台湾以东-日本以南海域1月感热通量分布特征的成因。

(2)对于图示区域天气和气候变化的研究,有人认为潜热通量比感热通量更为重要。请简述其依据。

(3)随着全球变暖,推测其对渤海海域潜热通量的影响。

参考答案:

(1)水温南北差异较小,气温南北差异较大,高纬海气温差大于低纬,感热通量高纬海域大于低纬;日本暖流导致水温高于同纬度东西两侧,故海气温差较大,感热通量高于两侧。

(2)潜热通量数值大,对气温的影响更大;潜热通量通过水汽输送热量,对降水影响更大。

(3)随着全球变暖,海面温度升高,蒸发增强;气温升高,可容纳水汽量增大;冬季渤海海冰面积呈减少趋势,海面吸收太阳辐射量增加,使潜热通量增加。

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