师:同学们,今天我们一起来学习高二地理人教版选择性必修一第四单元的问题研究:能否利用南极冰山解决沙特阿拉伯的缺水问题。
本节课学习目标如下:
运用相关图文资料说出沙特阿拉伯水资源的现状并说明原因,分析沙特阿拉伯水资源短缺问题应采取的措施。
运用资料说出南极冰山淡水资源的优势并说明原因。
分析运输冰山前必须解决的技术问题,运用洋流知识设计运送冰山的路线。
分析大量利用南极冰山对全球环境造成的影响,通过探究培养求实的科学精神和严谨的科学态度。
我们的探究思路是:首先收集资料,了解南极冰山基本情况以及沙特阿拉伯淡水资源短缺现状;其次,分析运输过程中需要解决的技术问题,根据洋流和风向设计将冰山运往沙特阿拉伯的最佳线路;最后,反思大规模利用南极冰山可能带来的环境问题。
我们先来了解南极冰山的基本情况。南极冰山是如何形成的呢?南极大陆的冰盖呈盾形,中部高、四周低,冰体向四周辐射状挤压流动,冰盖边缘往往伸出巨大的冰舌,冰舌断裂后入海,就形成了巨大的冰山。据统计,南极附近海上的冰山约有21.8万座,最大的冰山长335千米,宽97千米,水面以上高度为130米,宛如一座冰岛。
那南极的水资源丰富吗?南极洲面积为1400万平方千米,95%以上的地方常年被冰雪覆盖,形成了巨大而厚实的冰盖。它的平均厚度达2450米,冰雪总量约2700万立方千米,占全球冰雪总量的90%以上,占全球可利用淡水的72%。有人估算这里的淡水资源可供全球使用7500年。因此,南极洲是人类最大的淡水资源宝库,而且很少受到污染,水质极好。
请大家根据世界气候类型分布图及南极东方站多年平均各月气温和降水量统计图分析思考,南极地区年降水量只有55毫米,为什么会储藏着如此丰富的淡水资源?
生:结合世界气候分布图和南极的气候直方图,我们可以总结出南极水资源丰富的原因:一是地处高纬,气候严寒;二是降水量少,但消融量更少;三是长期积累形成巨厚冰川。
师:接下来了解沙特阿拉伯淡水资源短缺现状。资料显示,由于现代化生活方式,沙特阿拉伯人们对水资源的需求量越来越大,人口增长、工农业发展和城市化进程使用水量不断上升,已超过当地有限水资源的负荷。他们利用宝贵的地下水灌溉农作物、养殖家禽,创造了沙漠中的繁荣,但地下水水位也在不断下降。
请大家结合资料,根据世界气候类型分布图及沙特阿拉伯首都利雅德多年平均各月气温和降水量统计图分析思考,沙特阿拉伯水资源短缺的原因有哪些?
生:沙特阿拉伯水资源短缺的自然原因是受副热带高压和东北信风控制,气候终年炎热干燥,降水稀少、蒸发旺盛;人文原因是人口增长,工农业发展和城市化进程使用水量不断上升。
师:沙特阿拉伯为解决水资源短缺问题采取了很多措施,我们来看看这些措施及其局限性。
海水淡化:局限性在于成本高、技术难度大,供应量有限。
人工增雨:空气干燥,云量少,不符合人工降雨的要求。
开发地下水:长期开采会导致地下水资源枯竭和地表下陷等问题。
跨流域调水:整个西亚地区水资源都相当紧张,不同国家之间存在利益纷争。
植树造林:气候干旱,与原有生态环境不相协调,树木成活率极低。
节约用水:现代化生活方式、人口增长、工农业发展和城市化进程促使用水量不断上升,节约用水不能从根本上解决问题。
既然上述措施都有一定局限性,我们考虑一下其他可以尝试的措施。假如目前在南纬65度04分、东经75度45分处有一座重约10亿吨的巨大冰山,计划将其运往西亚的沙特阿拉伯。在运输冰山之前,大家认为必须解决的技术问题有哪些呢?
生:首先是损耗问题。冰山具有体积大、重量大、易融化的特点,目前大致有三个方案来运输冰山。方案一,以液态形式运输,将冰山转化成水,再用管道或轮船运输,优点是损耗较少,但需要花大量资金融化冰山、铺设管道,前期投入资金较大,成本较高。方案二,以冰块的形式运输,将冰山分割成小冰块,再用飞机或者轮船运输,优点是节省一定资金,但花费在各种切割和储存设备上的投入会增加,且冰山被切割体积变小后更容易融化。方案三,以整个冰山的形式运输,利用轮船将冰山整体拖至沙特阿拉伯,优点是资金投入最少,但需要解决装载问题和减缓冰山融化速度。
师:在以整个冰山运输过程中,动力问题和损耗问题相互联系。运输动力越大,冰山移动速度越快,冰山暴露消融时间越短,冰山融化损耗就越小。运输过程中风向和洋流流向也会对运输速度起到一定影响。经过估算,重约10亿吨的南极冰山如果在到达时能保留冰山的45%,就能解决沙特阿拉伯一年的水资源短缺问题。目前,人类已具备重吨位且机动性强的装载工具、成熟的破冰技术和高效的防融储存技术。结合冰山的消融损耗和前期投入的资本成本,按照方案三以整个冰山的形式运输,可操作性更强、更合理,过程中还可以考虑给冰山覆膜,以减缓其融化速度,减少损耗。
