地球系统与资源

AP 环境科学 · 知识点 4

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4.1

板块构造

教学大纲

持久理解 (ERT-4)： 地球系统相互作用，随时间推移形成一种平衡状态。

学习目标 ERT-4.A： 描述在汇聚边界、离散边界和转换边界发生的地质变化与事件。

ERT-4.A.1 汇聚边界可能导致山脉、岛弧、地震和火山的形成。
ERT-4.A.2 离散边界可能导致洋底扩张、裂谷、火山和地震的形成。
ERT-4.A.3 转换边界可能导致地震。
ERT-4.A.4 显示全球板块边界分布的地图可用于确定火山、岛弧、地震、热点和断层的位置。
ERT-4.A.5 当地应力克服锁定的断层时，储存的能量被释放，从而发生地震。

来源：College Board AP 课程与考试说明

三种板块边界

地球的地壳破裂成在地幔上缓慢移动的板块(plates)——板块构造(plate tectonics)。在离散(divergent)边界板块分开(新地壳);在汇聚(convergent)它们碰撞(山脉、火山、地震);在转换(transform)它们相互滑过(地震)。边界造成灾害但也造成火山土壤和矿产资源。

明亮橙色的熔岩从冰岛一个黑暗的火山口喷涌而出 — 冰岛一座在板块边界喷发的火山。在分开的板块之间上升的熔岩形成新的地壳

探索

哪种边界?

按照引起它的板块边界类型——板块分开、聚合,还是滑过——给每个事件分类。

词汇训练

English	中文	拼音
plates/pleɪts/	板块	bǎn kuài
plate tectonics/pleɪt tekˈtɒnɪks/	板块构造	bǎn kuài gòu zào

4.2

土壤形成与侵蚀

教学大纲

持久理解 (ERT-4): 地球系统相互作用，随时间推移达到一种平衡状态。

学习目标 ERT-4.B: 描述土壤的特征及其形成过程。

ERT-4.B.1 母质经过风化、搬运和沉积后形成土壤。
ERT-4.B.2 土壤通常根据其组成和有机物质含量按土层（发生层）进行分类。
ERT-4.B.3 土壤可能受到风或水的侵蚀。保护土壤有助于保护水质，因为土壤能有效过滤并净化流经其中的水体。

来源：College Board AP 课程与考试说明

土壤(soil)随着岩石风化(weathers)和有机物积累而缓慢形成。侵蚀(erosion)是风和水对土壤的移除,由移除植被(农业、森林砍伐、过度放牧)加速。因为土壤形成得如此缓慢,比形成更快的侵蚀耗尽一种重要资源。

河流盆地中的瀑布：流域是流向溪流或湖泊的土地 — 土壤剖面随时间形成，母岩风化；侵蚀可能剥离表土并逆转这一进程

词汇训练

English	中文	拼音
Soil/sɔɪl/	土壤	tǔ rǎng
weathers/ˈweðəz/	风化	fēng huà
Erosion/ɪˈrəʊʒn/	侵蚀	qīn shí

4.3

土壤组成与性质

教学大纲

持久理解（ERT-4）： 地球系统相互作用，随时间推移形成一种平衡状态。

学习目标 ERT-4.C： 描述不同土壤类型性质的异同。

ERT-4.C.1 持水量——土壤能够保持的总水量——因不同土壤类型而异。水分保持能力有助于提升土地的产量和土壤肥力。
ERT-4.C.2 每个土层的颗粒大小和成分会影响土壤的孔隙度、渗透性和肥力。
ERT-4.C.3 存在多种测试土壤化学、物理和生物性质的方法，这些方法可为灌溉需求和肥料需求等多种决策提供依据。
ERT-4.C.4 土壤质地三角图是一种图表，可根据黏土、粉砂和沙子的百分比来识别和比较土壤类型。

来源：College Board AP 课程与考试说明

土壤是沙、粉沙和黏土(它的质地(texture))加上有机物、水和空气的一个混合,分层在土层(horizons)里。质地控制孔隙度(porosity)和渗透性(permeability)——土壤多好地保持水和营养。壤土(loam)(一个平衡的混合)对植物最好。

一个垂直切开土壤的坑,深色的表土层在上,下面是红棕色的矿物层,配一把卷尺作比例尺 — 一个挖穿土壤的坑显示它的土层:深色的有机表土在上,然后是较浅的矿物层,再下面是碎岩(卷尺作比例尺)

探索

给土壤颗粒分类

按照大小给每个土壤颗粒分类——大小的混合给一种土壤它的质地和性质。

词汇训练

English	中文	拼音
texture/ˈtekstʃə/	质地	zhì dì
horizons/həˈraɪznz/	土层	tǔ céng
porosity/pɔːˈrɒsɪti/	孔隙度	kǒng xì dù
permeability/ˌpɜːməˈbɪlɪti/	渗透性	shèn tòu xìng

4.4

地球大气层

教学大纲

持久理解 (ERT-4): 地球各系统相互作用，在长时期内维持一种平衡状态。

学习目标 ERT-4.D： 描述地球大气层的结构和组成。

ERT-4.D.1 大气层由主要气体组成，每种气体都有其特定的相对丰度。
ERT-4.D.2 大气层的分层基于温度梯度，包括对流层、平流层、中间层、热层和外逸层。

来源：College Board AP 课程与考试说明

大气层(atmosphere)是分层的:对流层(troposphere)(天气,我们住的地方)、平流层(stratosphere)(容纳臭氧层),和更高的层。它大多是氮和氧,带调节温度的微量气体(包括温室气体)。

清洁干燥的空气约是 78% 氮、21% 氧,和 1% 其他气体

探索

哪一层大气?

把每个特征归入它所在的大气层。

词汇训练

English	中文	拼音
atmosphere/ˈætməsfɪə/	大气层	dà qì céng
troposphere/ˈtrɒpəsfɪə/	对流层	duì liú céng
stratosphere/ˈstrætəsfɪə/	平流层	píng liú céng

4.5

全球风带

教学大纲

持久理解 (ERT-4)： 地球系统相互作用，导致随时间推移达到一种平衡状态。

学习目标 ERT-4.E： 解释环境因素如何导致大气环流。

ERT-4.E.1 全球风带主要源于到达赤道最强烈的太阳辐射，从而引起密度差异和科里奥利效应。

来源：College Board AP 课程与考试说明

全球风带

不均匀的太阳加热驱动全球风带(global wind patterns)。温暖的空气在赤道上升并在约 30° 下沉,创造对流环流(convection cells)(哈德利、费雷尔、极地)和盛行风(信风、西风)。旋转的地球使风偏转——科里奥利效应(Coriolis effect)——塑造天气和气候。

每个半球三个环流环流设定盛行的表面风

词汇训练

English	中文	拼音
global wind patterns/ˈɡləʊbl wɪnd ˈpætnz/	全球风带	quán qiú fēng dài
convection cells/kənˈvekʃn selz/	对流环流	duì liú huán liú
Coriolis effect/ˌkɒrɪˈəʊliz ɪˈfekt/	科里奥利效应	kē lǐ ào lì xiào yìng

4.6

流域

教学大纲

持久理解 (ERT-4)： 地球各系统相互作用，随时间推移达到一种平衡状态。

学习目标 ERT-4.F： 描述流域的特征。

ERT-4.F.1 特定流域的特征包括其面积、长度、坡度、土壤类型、植被类型以及与相邻流域的分水岭。

来源：College Board AP 课程与考试说明

一个流域(watershed)是流向一个共同水体的所有土地。土地上发生的一切——农业、铺路、污染——影响它流入的水,所以流域是管理水质的关键单位。

沙漠沙丘：纬度、海拔和洋流塑造了地球的气候区域

探索

在流域内还是外?

按照每个说法是否正确描述一个流域,给它们分类。

词汇训练

English	中文	拼音
watershed/ˈwɔːtəʃed/	流域	liú yù

4.7

太阳辐射与地球的季节

教学大纲

持久理解 (ENG-2): 绝大多数地球大气过程都是由来自太阳的能量输入驱动的。

学习目标 ENG-2.A: 解释太阳能量如何影响地球表面。

ENG-2.A.1 入射太阳辐射（日照量）是地球的主要能量来源，其强度取决于季节和纬度。
ENG-2.A.2 太阳光线的角度决定了太阳辐射的强度。由于地球的球体形状，正对太阳辐射直射的纬度接收到的辐射强度最大。
ENG-2.A.3 单位面积上接收到的太阳辐射在赤道处最高，并向两极逐渐减少。
ENG-2.A.4 地球表面某地接收到的太阳辐射随季节变化，在该地夏季最长白昼日接收的辐射最多，在冬季最短白昼日接收的辐射最少。
ENG-2.A.5 地球自转轴的倾斜导致了地球的季节变化以及地表特定地点的白昼时长变化。

来源：College Board AP 课程与考试说明

季节来自地球的倾斜轴(tilted axis)(约 23.5°),不是它离太阳的距离。朝向太阳倾斜的半球得到更直接的阳光和更长的白天(夏季)。倾斜也使热带(tropics)全年温暖而极地(poles)寒冷。

地球轴的倾斜造成季节

4.8

地球的地理与气候

教学大纲

持久理解 (ENG-2)： 大多数地球大气过程由来自太阳的能量输入驱动。

学习目标 ENG-2.B： 描述地球地理如何影响天气和气候。

ENG-2.B.1 天气和气候不仅受太阳能量影响，还受到地质和地理因素（如山脉和海洋温度）的影响。
ENG-2.B.2 雨影区是指由于海拔较高的区域阻挡了降水到达陆地，从而导致该陆地区域变得干燥的区域。

来源：College Board AP 课程与考试说明

地理塑造气候:纬度(latitude)(阳光角度)、海拔(elevation)(随高度更凉)、与海洋(oceans)的接近程度(缓和温度),和山脉造成一个雨影(rain shadow)(潮湿的迎风侧、干燥的背风侧)。这些因素决定哪个生物群系在哪里形成。

沙漠沙丘：纬度、海拔和洋流塑造了地球的气候区域

探索

什么塑造一个地方的气候?

按照每个地理特征如何改变一个区域的气候,给它们分类。

词汇训练

English	中文	拼音
rain shadow/reɪn ˈʃædəʊ/	雨影	yǔ yǐng

4.9

厄尔尼诺与拉尼娜

教学大纲

持久理解 (ENG-2)： 地球大部分大气过程均由太阳能量输入驱动。

学习目标 ENG-2.C： 描述由厄尔尼诺或拉尼娜事件（厄尔尼诺-南方涛动）所导致的环境变化及其影响。

ENG-2.C.1 厄尔尼诺和拉尼娜是与太平洋表面温度变化相关的现象。这些现象可导致全球降雨、风及洋流环流模式的变化。
ENG-2.C.2 厄尔尼诺和拉尼娜受地质和地理因素影响，并以不同方式影响不同地区。

来源：College Board AP 课程与考试说明

厄尔尼诺与拉尼娜

厄尔尼诺(El Niño)和拉尼娜(La Niña)是太平洋温度和风的周期性转变。厄尔尼诺(温暖的东太平洋)和拉尼娜(凉爽的东太平洋)在全世界改变降雨、风暴和渔业——例如,一些地区的洪水和另一些的干旱。

例题。 板块每年移动 5 厘米。它在 1 百万年内移动多远？ $5\ \text{cm/yr}\times 10^{6}\ \text{yr}=5\times10^{6}\ \text{cm}=50\ \text{km}$。微小的年累积量在地质时间尺度上汇聚成大洋盆地规模的距离——相同的缓慢速率开辟海洋并建造山脉。

赤道太平洋地区的正常条件和厄尔尼诺现象

探索

厄尔尼诺还是拉尼娜?

按照每个情况发生在太平洋的厄尔尼诺还是拉尼娜期间,给它们分类。

词汇训练

English	中文	拼音
El Niño/el ˈniːnjəʊ/	厄尔尼诺	è ěr ní nuò
La Niña/læ ˈniːnjə/	拉尼娜	lā ní nà

4.9

考试技巧

季节来自地球的倾斜,不是它离太阳的距离。
土壤形成得很慢,所以比形成更快的侵蚀永久地耗尽它;知道土壤质地(沙/粉沙/黏土)和土层。
从不均匀的加热 + 科里奥利效应解释全球风带,以及一个雨影(潮湿的迎风、干燥的背风)。
命名大气层(对流层 = 天气,平流层 = 臭氧)和空气组成(~78% N₂、21% O₂)。
厄尔尼诺 / 拉尼娜是改变全世界降雨的太平洋温度转变。

该知识点的互动课程

逐步完成，配合即时检查练习。

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