问题研究 为什么市区气温比郊区高
●三维目标
知识与技能
1.认识什么是热岛效应，培养探究能力。
2.引导学生将热力环流原理应用到城市热岛环流的分析之中，理论联系实际，巩固所学知识。
3.培养学生的资料分析能力，分析城市热岛效应发生的原因，并能提出减弱城市热岛效应及其影响的建议。
过程与方法
1.在所学热力环流原理的基础上，分析城市热岛效应发生的原因。
2.以探究学习方式进行问题研究。从等温线分布图中发现问题，从景观图片中分析产生问题的原因，讨论问题会带来的影响。
情感、态度与价值观
1.培养学生科学研究的素养和态度。
2.培养学生的合作和团队精神。
●教学重点
1.培养学生提取、分析地理信息的能力和表达能力。
2.引导提出减弱城市热岛效应及其影响的建议。
●教学难点
1.学生资料分析能力的培养。
2.理论联系实际能力的培养。
●教具准备
多媒体设备，集成的相关课件
●课时安排
1课时
●教学过程
［新课导入］
师：2005年2月19日，成都迎来了9年一遇的降雪。雪花飞舞、愉悦人心的时候，市民也发现，在离市中心不到20千米的三圣乡，雪花飘落在绿色的树叶和盛开的花瓣上，白茫茫的银装顿时让色彩斑斓的地方变成了北国风光。遗憾油然而生，成都城区虽然飘落着同样的雪花，但城市像一个“火炉”，雪不着地就没影了。为什么雪花不给城里人玩耍的机会呢？（来源：四川在线—华西都市报 http：//www.scol.com.cn??四川在线2005－02－26 07：02：20）
生：是城市热岛效应的影响。
师：正确。四川省专业气象台预报员吴德仁说，降雪当天，郊区最低气温降到了0 ℃，但城区温度却保持在2 ℃左右。所以，市民在城外可以欣赏到银装素裹的动人雪景，而雪花飘落到城区时，城里2 ℃的温度使雪花瞬间化成了水。
我们今天要研究的课题就是：为什么城市气温比郊区高？
（板书）问题研究 为什么城市气温比郊区高？
推进（新知识传授）
［教师精讲］
（投影）课题研究思路：
师：请大家按照投影上的课题研究思路来展开研究。
（投影——资料1）图2.29“城市热岛效应示意图”，资料分析：
1.描述图中气温曲线的特点。
2.总结什么是城市热岛效应。
师：上个星期日我们请家住市中心的几个同学和家住郊区的几个同学分别在早上8：00、下午14：00、晚上20：00同时测量居住地附近的气温。请大家上台展示。
生：（分别上台展示测量结果）
（投影表格）教师同时录入学生测得的气温数据并演示出来。
地点
气温（℃）
时 间
市中心
距市中心5 km
（市中心外围）
距市中心10 km
（近郊）
距市中心15 km
（近郊）
8：00
14：00
20：00
师：（按市中心到远郊的顺序及时间的顺序，把学生测得的气温数据列表比较）请大家看投影图示，读图分析。同时，再对照我们同学测得的不同地点不同时刻的气温数据，看看你能得出什么结论。
生：（分组合作讨论）1.图中气温曲线的特点是：城市中心的气温高于郊区，城郊居民区的气温高于农田。
生：（分组合作讨论）2.城市热岛效应：就是一种城市气温比郊区高的现象。
（过渡）
师：大家分析得很准确。每当炎炎烈日之下，我们忍受着城市里的高温酷暑，切身的体会使我们不由得要问：是什么因素导致了城市的热岛效应？请看投影，分析资料。
（投影——资料2）图2.30、图2.31，资料分析：
1.对比以上两幅图片，讨论城市热岛效应产生的原因。
2.除了照片上提示的原因外，想一想还有哪些因素可能导致城市热岛效应。
生：（合作讨论）1.地表覆被的不同是城市热岛产生的一个原因。
生：（合作讨论，参考课前收集资料）2.盛夏季节，城市里热浪滚滚，到了郊区，人们明显感到凉爽了许多。在城市里，人们大量地燃烧石油、煤气、煤炭等燃料，燃料中的化学能大部分转换成机械能、电能，其余的则转化为热能，直接释放到空气中。大城市有几十万辆汽车，每天要排放大量尾气，这些汽车尾气的温度都在100 ℃以上，这就大大影响了城市的气温。
城市中的建筑物鳞次栉比，水泥或柏油地面的街道纵横交错，因而造成城市下垫面的性质与郊区不同。城市的建筑物和深色路面，在白天会大量吸收太阳辐射热，并且很快地升温。因此城市成了一个巨大的“热岛”。
此外，由于空气中存在着大量烟尘和各种气体污染物，因而在城市上空形成了云和雾。这些云雾在夜间减少地面的有效辐射，使得地面降温减缓。这些特殊的条件使城市具有“热岛效应”，即城市比郊区、田野气温高。
城市有许多高楼大厦。重重叠叠的高楼大厦组成了庞大的人造屏障，当较冷的空气从郊区流向城市里，这些人造屏障就会阻挡空气的流动，这样大部分冷空气就被阻挡在城市外面。这也是造成城市比郊区气温高的原因。
“热岛”的强度通常和城市大小有关。几万到十几万人口的小城市市区和郊区气温相差2～3 ℃；数十万人口的中等城市，市区和郊区相差3～5 ℃；而数百万人口的大城市，市区和郊区气温可相差5 ℃以上。
“热岛效应”反过来又使城市耗电及用水量大增，夏天要想降低1 ℃比冬天升高1 ℃用电量要大得多。这样，又要耗掉大量能源，造成更多废热，进一步加强“热岛效应”及其他气候效应。
师：据估算，城市白天吸收储存的太阳能比乡村多80%。到了晚上，城市降温缓慢，因此夏季前半夜便仍感闷热。还有，晴天的夜间城市上空常有逆温层存在，它阻碍了热量向高空扩散。
（投影——资料3）图2.32，资料分析：
1.热岛环流产生的原因是什么？
2.这种环流会对市区大气污染物的扩散产生哪些影响？
3.还会产生哪些影响？
4.我们应该如何避免这种影响？
生：（分组合作讨论）1.市区的气温高于郊区的气温，冷热不均造成市区的大气受热膨胀上升，到一定高度向郊区扩散，近地面形成较低气压；郊区气温较低的大气收缩下沉，近地面形成较高气压，大气向气压较低的市中心扩散。这样就在市中心和郊区之间形成了大气的热力环流。
师：请大家根据热力环流原理绘制出城市和近郊大气流动的示意图。
（引导学生绘图）
师：（对学生热力环流原理的应用水平进行评价）
这种环流对城市大气污染有什么样的影响？
生：（分组合作讨论）2.城市的热岛效应对大气污染的扩散有一定的影响。由于城市好像一个“热岛”，热气不断上升，形成一个低压区，郊区的冷空气向市区侵入，将郊区工厂的大气污染物带到市区，加上城区污染源又多，城郊和城区的污染物都向市中心集中，而原由市区扩散到郊区的污染物也随之重新聚集在城市上空，持久不散。由于城市热岛效应所影响的高度一般只能达到地面以上100～300米的低空，城市上空的云、雾会增加，使有害气体、烟尘在市区上空累积，市中心往往成了城市中大气污染物浓度最高区，形成远比郊区严重的大气污染。
生：（分组合作讨论）3.热岛效应在某些地区也有好处。比如在高纬都市区可采深色建筑以增强热岛效应。如北欧等高纬度地区，都市热岛效应对都市较为有利：因温度较高，冬季积雪较少，可节省清雪费用，可减少暖气消耗。
生：（分组合作讨论）3.由于工业、生活排放的各种污染物集中于市区，容易形成酸雾、油雾、烟雾、光化学雾等，所以城市雾气多。
生：（分组合作讨论）3.城市的热岛效应威胁着市民的生活和健康，医学研究表明，环境温度与人体的生理活动密切相关。环境温度高于28 ℃时，人们就会有不舒适感；温度再高就易导致烦躁、中暑、精神紊乱；气温高于34 ℃，并伴有频繁的热浪冲击，还可引发一系列疾病，特别是使心脏、脑血管和呼吸系统疾病的发病率上升，死亡率明显增加。此外，高温还可加快光化学反应速率，从而提高大气中有害气体的浓度，进一步伤害人体健康。
生：（分组合作讨论）3.在“热岛效应”的作用下，城市中每个地方的温度并不一样，而是呈现出一个个闭合的高温中心。在这些高温区内，空气密度小，气压低，容易产生气旋式上升气流，使得周围各种废气和化学有害气体不断对高温区进行补充。在这些有害作用下，高温区的居民极易患上消化系统或神经系统疾病，此外，支气管炎、肺气肿、哮喘、鼻窦炎、咽炎等呼吸道疾病人数也有所增多。夏季因中暑而叫急救车上医院的人数增加。
生：（分组合作讨论）3.美国宇航局的一项新卫星观测结果证实，热岛效应会导致城市地区降雨量显著增加，这一结果再次提醒人们要重视城市化给气候变化带来的影响。谢泼德及其同事对美国宇航局“热带降雨测量”卫星观测数据的分析显示，受热岛效应的影响，城市顺风地带的月平均降雨次数要比顶风区域多28%，在某些城市甚至高出51%。他们还发现，城市顺风地带的最高降雨强度，平均比顶风区域高出48%～116%。
由于城市热岛有利于空气对流，在城市，出现雷暴、冰雹等强对流性天气也比郊区多。
生：（分组合作讨论）3.由于城市化对气候的这些影响，城市气候资源也发生相应的变化。一般说，在寒冷地区，城市的热量资源有所改善。在炎热地区，则更加剧了高温危害。
师：那么我们应该如何避免这种影响？
生：（分组合作讨论）4.减弱城市的热岛效应。
（过渡）
师：刚才我们一起研究了什么是城市的热岛效应，分析了城市热岛效应形成的原因，讨论了城市热岛给城市带来哪些影响。下面，请你根据你搜集的资料，对应城市热岛效应形成的原因，从吸热和放热两个方面去考虑，提出减弱城市热岛效应及其影响的建议。
生：（分组合作探究）高纬都市区可采深色建筑以增强热岛效应。（如北欧等高纬度地区，都市热岛效应对都市较为有利：因温度较高，冬季积雪较少，可节省清雪费用，可减少暖气消耗）
低纬度地区应避免建造玻璃帷幕式建筑，以减少太阳辐射热量的吸收，以免耗费冷气空调资源。
生：（分组合作探究）现在热岛的防治和城市的整个规划是非常有关系的。要逐步改善城市的布局，统筹安排工厂区和居民区，高层建筑不宜太密集，使风易于穿过市区。
生：（分组合作探究）还应尽可能地避免使人口特别密集。
生：（分组合作探究）防治热岛效应应注意到房屋形状的设计、通风的问题。在整个居民生活用的设施在散热方面统一规划，也会降低热岛效应的问题。
生：（分组合作探究）热岛的效应之所以这么突出，原因就之一是污染。污染就好像一个暖盖一样，这样一个暖盖使得下面的空气无法散发出去，就相当于一个温室的问题，更可以加重暖盖的效应。减少污染，使大气更透明一些，热岛效应可能会有一些缓解。
生：（分组合作探究）重新确立交通体系，抑制车辆的废热排放量、改进铺路材料，增强路面的透水性等。环境省的测算表明，如果建筑物的废热排放量减少一半、铺设保水性材料道路的普及率达到50%、有50%的建筑物实现楼顶绿化，城市市区的气温将下降0.7 ℃，气温超过30 ℃的天数也将减少21.3%。
生：（分组合作探究）严禁填湖行为，扩大水域面积，有助于降低炎夏热度。
生：（分组合作探究）对传统工业结构进行改造；
生：（分组合作探究）建设高层楼房时有义务确保相应的绿化面积。
生：（分组合作探究）国内外专家都在积极研究和探索减少“热岛效应”的方法。现在，许多城市都认识到“造绿”是改善城市“气候岛效应”的好办法。削弱热岛效应，专家认为要从大力优化生态环境做起：增加绿地面积，在路边、花园和屋顶植树种草，通过植物吸收热量。
生：（分组合作探究）广东省政协委员梁国昭认为，尽管广州近年对绿化越来越重视，但有不少环节仍忽略了“热岛效应”因素。比如，为了城市美观，一度营造出许多城市绿地，其实这些草坪的生态功能并不强，它们的蓄水能力较弱，缺少蒸腾作用，并不会给城市降温。我们觉得他的意见很有道理。
生：（分组合作探究）立体绿化有别于简单的草坪绿化，经过合理布局，立体绿化有开发占地小、绿化面积大、见效快的功效。“楼顶绿化”即是其一，既能给楼宇降温，又净化空气、美化景观。
生：（分组合作探究）城市热岛强度和平面结构与绿化程度及其分布有密切的关系。当绿化覆盖率达30%时，气温可下降8%；覆盖率达40%时，气温可下降10%；覆盖率达50%时，气温可下降13%。因此，当夏季白天气温为38 ℃时，50%的绿化覆盖率可使气温降低4.9 ℃，基本上消除了城市热岛的威胁。另外，城市中绿化覆盖率高的地段，都不是高温中心的所在地。北京市根据1981年的资料分析，该市夏季热岛分布呈许多中心型，在市区范围内常形成8～10个高温中心，而这些高温中心都与市区公园交错，或分布在绿化覆盖率较低的地方。
生：（分组合作探究）绿地增强城市的竖向通风。一般情况下，植物叶面的温度不超过35 ℃，而水泥路面、建筑物表面的温度则可达到40 ℃左右。城市中建筑物多的地区是暖点，加上工厂、锅炉等人工热源，形成了一个个高温中心，而公园和多树木的绿地则是“冷区”，这样，绿地附近的较凉空气就会不断地向高温中心输送，产生了微小的竖向通风，这种通风沿着城市的大街小巷穿行，也会给人们带来凉爽。
小结：刚才我们一起研究了什么是城市的热岛效应，分析了城市热岛效应形成的原因，讨论了城市热岛给城市带来哪些影响，并对应城市热岛效应形成的原因，提出了许多合理的减弱城市热岛效应及其影响的建议。希望大家能继续以这种探究的学习方式，把我们平时的各科学习搞得更有成效。
布置作业：以“为什么城市气温比郊区高”为题，撰写一篇小论文。把今天我们一起研究得到的体会和结论写在论文里。
●板书设计
第二章 地球上的大气
问题研究 为什么市区气温比郊区高
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