資源簡介

問題研究　能否利用南極冰山解決沙特阿拉伯的缺水問題
【教學(xué)目標(biāo)】 1.了解南極冰山的基本情況。 2.了解沙特阿拉伯的淡水資源短缺現(xiàn)狀。 3.結(jié)合圖文資料,根據(jù)洋流和風(fēng)向設(shè)計(jì)將冰山運(yùn)往沙特阿拉伯的最佳路線。 4.結(jié)合資料,分析冰山運(yùn)輸過程中需要解決的技術(shù)問題。 5.結(jié)合資料,反思大規(guī)模利用南極冰山可能帶來的環(huán)境問題。
【教學(xué)重點(diǎn)】沙特阿拉伯的淡水資源短缺現(xiàn)狀。
【教學(xué)難點(diǎn)】大規(guī)模利用南極冰山可能帶來的環(huán)境問題
【教學(xué)方法】課件演示法、學(xué)思結(jié)合法、合作探究法、講練結(jié)合法
【教學(xué)過程】 一、南極冰山的基本情況 （一）南極冰山的形成 南極大陸的冰蓋呈盾形，中部高，四周低，冰體向四周輻射狀擠壓流動，冰蓋邊緣往往伸出巨大的冰舌。冰舌斷裂后入海，形成巨大的冰山。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，南極附近海上的冰山，約有21.8萬座。最大的冰山長335千米，寬97千米，水面以上高度為130米，宛如一座冰島。 （二）南極的水資源狀況 南極洲面積為1400萬平方千米，95％以上的地方常年被冰雪覆蓋，形成了巨大而厚實(shí)的冰蓋。它的平均厚度達(dá)2450米，冰雪總量約2700萬立方千米，占全球冰雪總量的90％以上，占全世界可用淡水的72％。有人估算，這里的淡水資源可供全球使用7500年。因此，南極洲是人類最大的淡水資源，而且很少受到污染，水質(zhì)極好。 （三）南極水資源豐富的原因 請根據(jù)世界氣候類型分布圖及南極東方站多年平均各月氣溫和降水量統(tǒng)計(jì)圖分析思考： 南極地區(qū)的年降水量只有55毫米，為什么會儲藏著如此豐富的淡水資源？ 二、沙特阿拉伯淡水資源短缺現(xiàn)狀 資料1：聯(lián)合國教科文組織國際淡水年特使談沙特阿拉伯的淡水資源 由于我本人來自一個沒有長年流淌的河流，降雨稀少的沙漠王國——沙特阿拉伯 ，我非常清楚淡水的價(jià)值。不久前，這里的人們還習(xí)慣于傳統(tǒng)的生活方式，人們本能地適應(yīng)水資源短缺的環(huán)境，有多少水，就只用多少。但是今天，現(xiàn)代化的生活方式使人們對水資源的需求量越來越大，和世界上許多地方一樣，沙特正經(jīng)受著水資源短缺的嚴(yán)峻考驗(yàn)。 人口增長、工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程使用水量不斷上升，已超過當(dāng)?shù)赜邢匏Y源的負(fù)荷。是的，我們利用寶貴的地下水灌溉小麥、大麥、西紅柿和瓜果并養(yǎng)殖家禽，在沙漠地帶創(chuàng)造了繁榮。但是，我們的地下水水位也在不斷地下降。 （一）沙特阿拉伯水資源短缺的原因 結(jié)合資料1，根據(jù)世界氣候類型分布圖及沙特阿拉伯首都利雅得多年平均各月氣溫和降水量統(tǒng)計(jì)圖分析思考：沙特阿拉伯水資源短缺的原因有哪些？ （二）沙特阿拉伯水資源短缺的解決措施及其局限性 1.海水淡化 局限性：成本高，技術(shù)難度大，供應(yīng)量有限。 2.人工增雨 局限性：空氣干燥，云量少，不符合人工降雨的要求。 3.開發(fā)地下水 局限性：長期開采會導(dǎo)致地下水資源枯竭和地表下陷等問題。 4.跨流域調(diào)水 局限性：整個西亞地區(qū)的水資源都相當(dāng)緊張，不同國家之間存在利益紛爭。 5.植樹造林 局限性：氣候干旱，與原有生態(tài)環(huán)境不相協(xié)調(diào)，樹木的成活率極低。 6.節(jié)約用水 局限性：現(xiàn)代化生活方式、人口增長、工農(nóng)業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程促使用水量不斷上升，節(jié)約用水不能從根本上解決問題。 三、運(yùn)輸過程中需要解決的技術(shù)問題 假如目前在南緯65°04′，東經(jīng)75°45′處有一座巨大的冰山，經(jīng)測算其重約10億噸。計(jì)劃將其運(yùn)往西亞的沙特阿拉伯，在運(yùn)輸冰山之前你認(rèn)為必須解決的技術(shù)問題有哪些？ （一）損耗問題 冰山具有體積大、重量大、易融化的特點(diǎn)，按照目前的科技水平， 大致可以通過以下三個方案來運(yùn)輸冰山： 方案一：以液態(tài)形式運(yùn)輸 方案二：以冰塊的形式運(yùn)輸 方案三：以整個冰山的形式運(yùn)輸 方案一：以液態(tài)形式運(yùn)輸 將冰山轉(zhuǎn)化成水，再用管道或輪船運(yùn)輸。 優(yōu)點(diǎn)：損耗較小； 缺點(diǎn)：需要花大量的資金來融化冰山，鋪設(shè)管道前期投入資金較大，成本較高。 方案二：以冰塊的形式運(yùn)輸 將冰山分割為小冰塊，再用飛機(jī)或者輪船運(yùn)輸。 優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省一定的資金； 缺點(diǎn)：花費(fèi)在各種切割和儲存設(shè)備上的投入將增加，冰山被切割體積變小后更容易融化。 方案三：以整個冰山的形式運(yùn)輸 利用輪船將冰山整體拖至阿拉伯半島。 優(yōu)點(diǎn)：資金投入最少； 缺點(diǎn)：需要解決裝載問題和減緩冰山融化速度。 （二）動力問題 在以整個冰山的形式運(yùn)輸過程中，動力問題和損耗問題是相互聯(lián)系的，運(yùn)輸動力越大，冰山移動的速度就越快，冰山暴露消融的時(shí)間就越短，冰山融化的損耗就越小。運(yùn)輸過程中，風(fēng)向和洋流流向也會對運(yùn)輸速度起到一定的影響。 經(jīng)過估算，重約10億噸的南極冰山，如果在到達(dá)時(shí)能保留冰山的45%，就能解決沙特阿拉伯1年的水資源短缺問題。 目前人類已具備重噸位且機(jī)動性能強(qiáng)的裝載工具、成熟的破冰技術(shù)和高效的防融儲存技術(shù)，結(jié)合冰山消融的損耗和前期投入的資金成本，按照方案三：以整個冰山的形式運(yùn)輸，其可操作性更強(qiáng)更合理，過程中還可以考慮給冰山附膜以減緩其融化速度，減少損耗。 四、根據(jù)洋流和風(fēng)向設(shè)計(jì)最佳線路 已知冰山位置在65°04′S，75°45′E，請同學(xué)們回顧表層世界洋流分布圖，思考在運(yùn)輸冰山的過程中可以利用哪些洋流？ 讀圖可知，從南極運(yùn)冰山去沙特阿拉伯主要經(jīng)過海區(qū)為南印度洋和北印度洋，其中北印度洋由于受季風(fēng)環(huán)流的影響，表層洋流會發(fā)生季節(jié)性變化。我們在設(shè)計(jì)線路時(shí)還需要考慮到不同季節(jié)的風(fēng)向和洋流流向。 線路一：北半球冬季 航線路程較短，冰川消融較大。 線路二：北半球夏季 航線路程較長，冰川消融較少。 五、反思大規(guī)模利用南極冰山可能帶來的環(huán)境問題 凡事具有兩面性，人類活動也一樣。大量地將南極的冰山運(yùn)往熱帶沙漠地區(qū)，可以一定程度解決當(dāng)?shù)氐牡Y源短缺問題，但是地球的自然環(huán)境是一個整體，我們可以從水熱平衡、自然景觀、全球氣候等方面反思一下，這樣做將會對全球的環(huán)境產(chǎn)生哪些影響？ 1.破壞全球的水循環(huán)和水平衡，南極的地表水減少，赤道地區(qū)地表水增加。 2.破壞全球熱量平衡，低緯度地區(qū)因?yàn)闃O冰的融化而吸收大量的熱量，影響全球大氣環(huán)流，造成氣候異常，自然災(zāi)害增多。 3.極冰大量運(yùn)到低緯度地區(qū)利用， 再經(jīng)地表徑流輸送進(jìn)入海洋，加上運(yùn)輸過程中冰山的融化，會加劇海平面上升，甚至淹沒沿海城市。 4. 南極冰川減少，影響企鵝等生物的生存空間，可能導(dǎo)致物種多樣性減少。 5.人類干預(yù)加劇，破壞南極原始生態(tài)，降低其科研價(jià)值。 因此，在項(xiàng)目開始前還應(yīng)該要做好環(huán)境影響、資源和環(huán)境承載力等方面的評價(jià)，預(yù)見可能產(chǎn)生的破壞性問題，并提出應(yīng)對方案。
【板書設(shè)計(jì)】
【課后答疑】 難點(diǎn)突破： 除了熱帶沙漠地區(qū)還有其他地區(qū)會出現(xiàn)水資源短缺嗎？ 這些地區(qū)水資源短缺的原因有哪些？ 他們通過什么措施來緩解？ 這些措施是否會產(chǎn)生環(huán)境問題？ 【案例】 開普敦是南非名城，被歐洲游客譽(yù)為“冬季避寒勝地”。由于連續(xù)三年干旱，2018年1月，開普敦市政府宣布4月12日為“歸零日”（水庫淡水歸零，即無水可用的日子）。市長已下令開發(fā)臨界線以下的地下水，并親臨工地督戰(zhàn)。讀下圖和南非區(qū)域圖”和“開普敦氣溫曲線降水量柱狀圖”，完成下列各題。 （1）開普敦被歐洲游客譽(yù)為“冬季避寒勝地”的原因？ 開普敦位于南半球，季節(jié)與位于北半球的歐洲相反，當(dāng)歐洲處于冬季時(shí)，開普敦正值夏季，因此成為歐洲游客的“冬季避寒勝地” 。 （2）開普敦市水庫長期“靠天補(bǔ)水”，市政府預(yù)估在4月出現(xiàn)“歸零日”的自然原因？ 讀圖可知開普敦屬于地中海氣候，冬季（6-8月）降水多，夏季（12-2月）降水少，4月份時(shí)已經(jīng)歷數(shù)月的干季，而雨季未至，加上連續(xù)三年干旱的影響，水庫儲水即將耗盡，因此市政府預(yù)估在4月出現(xiàn)“歸零日”。 （3）推測導(dǎo)致開普敦市缺水可能的人文原因？ 人口稠密，生活用水量大，浪費(fèi)嚴(yán)重；工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市發(fā)展用水增加； 工礦業(yè)生產(chǎn)破壞植被和濕地，使地表及地下蓄水減少；存在不同程度的水污染；對旱情認(rèn)識不足，未做好干旱應(yīng)對預(yù)防措施。 （4）從水環(huán)境質(zhì)量的角度分析開采臨界線以下地下水可能帶來的危害？ 地下水位進(jìn)一步下降，海水倒灌，地下水的鹽度增加；引起地表鹽堿化，破壞陸地生物多樣性；地下水資源水量減少，水體凈化能力減弱； 造成地面沉降或地面塌陷；地表污水滲入，水污染加劇，水質(zhì)變差。 （5）面對“歸零日”，開普度市還可以采取哪些應(yīng)對措施？ 生活中養(yǎng)成節(jié)約用水的好習(xí)慣，減少浪費(fèi)；在工業(yè)生產(chǎn)中，建立和完善循環(huán)用水系統(tǒng)；發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，提高水資源的利用率；利用人工增雨和海水淡化等技術(shù)增加淡水；從周邊水資源豐富地區(qū)調(diào)集水資源。 （6）南非也計(jì)劃利用巨型油輪從南極洲外圍拖運(yùn)冰山，以解決嚴(yán)重的淡水危機(jī)，與沙特阿拉伯相比，南非從南極外圍拖運(yùn)冰山的優(yōu)勢有？ 南非位于南半球，距南極較近，耗時(shí)較短，費(fèi)用較低；從南極到南非，運(yùn)輸線路不用經(jīng)過炎熱的赤道地區(qū)，融化量較少；南非所處緯度較高，水溫較低，運(yùn)輸途中損耗也較小。
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