【摘要】：庞大的建筑能耗使得建筑节能势在必行,在建筑节能的设计和评价中都需要进行建筑能耗模拟,太阳辐射量是进行模拟的至关重要的气象数据。以前在进行建筑能耗模拟时,所用的太阳辐射数据大都来自国外,而气象数据的地域性特别强,所以这些数据不适用于我国的建筑能耗模拟。国内进行太阳辐射测量的时间短,地区少,导致得到的辐射数据质量较差。因此,研究我国的太阳辐射数据具有重要意义。 本文以全国各地208个基本气象台站1971—2000年间气象数据为基准,提出以晴空指数、纬度和海拔三个因素为综合依据,使用区域划分方法对我国太阳辐射进行空间分布规律研究。在得到太阳辐射分布之后,使用可视化技术展现了太阳辐射的空间分布状况。 为了计算晴空指数需要使用太阳总辐射量,但是在208个基本气象台站中只有120个台站具有实测的太阳总辐射量。为了计算其他88个台站的晴空指数,论文对计算太阳总辐射量的日照模型和空间插值方法进行了对比试验,论述了两种方法的优缺点和各自的适用场合,得到日照模型具有更高准确度的结论。之后使用日照模型计算了没有实测值的88个台站的晴空指数。接着使用离差平方(Ward)聚类分析方法对208个台站进行区域划分,通过对分区结果分析,表明该分区接近真实的太阳辐射分布。 得到的分区结果是以数字格式存储,结果抽象使用不便。论文根据可视化技术原理,应用可视化的纹理技术,使用可视化平台VTK构造了一个太阳辐射分区可视化系统。该系统能够直接读取太阳辐射分区结果,然后在全国地图上,以颜色标注区域的形式表现分区结果。经过可视化后的分区结果直观清晰,能够得到较好地应用。可是化也是对分区结果的一种检验方式,证明了文中分区结果的有效性。

【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP399

第三节影响气候的主要因素

1．知道太阳直射与斜射下太阳辐射强弱的差异，能分析地球形状对气候的影响。

2．了解地球运动造成地球表面太阳辐射的时间和空间分布差异，能举例说明地球运动对天气、气候的影响。

3．知道并能简单分析海陆分布对气温变化的影响。

4．能举例说明地形对气温和降水的影响。

5．认识人类活动对气候状况产生深刻的影响，树立气候变化的全球观念及关心环境从我做起的情感、态度、价值观。

本节教材包括了地球形状、地球运动、海陆分布、地形地势、人类活动等因素对气候的影响等内容。知识结构如下：

本节内容所对应的课程标准内容“举例说明纬度位置、海陆分布、地形等因素对气候的影响”和“用地理现象说明地球的自转和公转（部分内容）”。

各因素对气候的影响主要表现在影响气温和降水，影响气候的因素比较多，其中纬度位置、海陆位置、地形三个因素是最基本的，也是对气候影响最大的。其他因素因缺少知识基础（如洋流），或难以理解（如大气环流），标准没有列出。教材在编写时，依据“标准”要求，力求降低学生的学习难度，对这些影响因素对气候的具体影响只作简要的分析，主要目的是让学生通过本节学习能比较出影响两地气候差异的主要因素。例如，影响热带和寒带气候差异的主要因素是纬度位置；影响亚欧大陆中纬度地区东西向气候差异的主要因素是海陆位置；地形的影响使山地迎风坡和背风坡存在降水差异，山上和山下存在气温差异；等等。

教材在内容安排上，条理清楚，基本上是按照这样一条主线进行的：从影响全球气候的基础因素——太阳辐射入手，总结出了从低纬度向高纬度气候的纬度变化规律；之后分析得出了同纬度海陆气候差异的原因；又分析了在陆地上地形地势因素造成的局部气候差异；在分析了客观原因造成的气候差异之后，又分析了主观原因——人类活动对气候的影响。体现了从简单到复杂、从整体到局部的过程。

教材中“地球形状、地球运动”对应的影响因素主要是“纬度位置”。由于地球是一个球体，平行的太阳光线照射到地球表面，就会造成太阳高度的不同，太阳辐射也随之发生变化，总体上由低纬度向高纬度递减。由于这一部分内容比较抽象，学生理解有一定的困难，教材中特意安排了两个活动，通过模拟实验和直观图像来帮助学生理解相关的知识原理。

“地球运动与气候”这部分内容是本节教材的难点，是教材特别处理之处，对应的“标准”有两，一是举例说明纬度位置（太阳辐射）对气候的影响；二是用地理现象说明地球的自转和公转（部分内容）。教材之所以作这样的处理，一方面是考虑到初一学生的认知水平，将难点适当下移；另一方面是考虑到地球运动对太阳辐射的分布和变化影响深刻，可以作间接影响气候的一个重要因素来对待。在具体内容的处理上，凸现地球运动（自转和公转），特别是公转造成正午太阳高度和昼夜长短随纬度和季节的变化，从而影响了太阳辐射的分布差异，决定了地球上不同热量带的形成和气候特征的季节变化。同时，也从一个侧面告诉学生可以用“气候现象来说明地球的自转和公转”。对于地球运动来说，学习的难度很大，但“标准”对此作了简单化处理：第一，地球自转和公转的周期、方向等被看作是学生已具备的知识，因为学生在前面已经学过了。第二，不要求学生系统地理解地球运动的地理意义，“标准”中还有意用“地理现象”代替“地理意义”，并且，对于“地理现象”也没有作明确的要求。第三，不是要求学生被动地接受，而是要求学生能用地理现象说明，学生能分别说明哪些地理现象（哪怕是一种）是由自转或公转产生的，就可以说达到了“标准”的要求。教材在这一内容的安排上，考虑到太阳高度（太阳辐射）的昼夜变化一般学生都能直接感觉到的，用它来说明地球的自转，学生也很容易理解，因此一点而过，所费笔墨甚少。在地球公转产生的地理现象中，四季更替和不同纬度地区热量的差异，是初中学生不太容易理解的。因此，教材对这些教学内容作出相对详细的阐述，通过正文、示意图、活动和阅读材料等多种形式让学生理解地球运动影响着太阳辐射的分布和变化，从而影响着气候的形成与分布。而对于这两种地理现象形成的原因，如黄赤交角、正午太阳高度的变化、太阳直射点的回归运动等需要较强空间思维能力的内容，教材就不作深入分析，也设法避免这些概念的学习。

考虑到学生学习“海陆分布对气候的影响”相对容易些，教材在内容安排上主要以活动的形式加以呈现，力求通过学生活动来达到“影响沿海到内陆的气候差异的主要因素是海陆位置”这一学习目标。相对而言，“海陆物理性质差异”较难于理解，教材设计一个“探究海陆温度变化的差异”的模拟实验活动，期待学生通过这个活动感悟到海陆温度变化的差异并对造成这一差异的原因有一个简单的认识。

“地形地势对气候的影响”这一内容相对比较特别，它既影响了太阳辐射（气温）的变化，也影响着降水状况的差异。教材通过具体的实例，如“安第斯山脉南段东西两侧气候差异”、“青藏高原是我国夏季气温最低的地方”等来说明地形地势对气候的影响。

人类活动作为一个特殊的影响因素，也深刻地影响着气候，但它主要是通过改变地面状况（地形地势）和大气成分（影响气温）来影响气候。教材从这两个角度列举了一些人类活动对气候的具体影响。如局部地区气候变化、城市热岛效应、全球气候变暖等。

本节教材在知识处理上，并没有提供给学生枯燥的结论，而是采用较为丰富的直观的图像信息和大量的活动形式相结合，注重培养学生的思考与分析能力。就把握教材的难易程度来说，结合初一学生的年龄特征和接受能力，对于影响气候的各个方面因素，均以“点到为止”为处理原则。

1．地球自转——昼夜更替

2．地球公转——昼夜长短变化与正午太阳高度变化

地理事像的成因分析是地理学习的一个很重要的方面，也是学习的一大难点。再加上本节教学内容中涉及的地球的运动、地形地势对气候的影响都是较为抽象，学生往往难以立即理解。为此，在教学过程，一定要考虑到初一学生的思维特征和“课标”的学习要求，力求做到以下几个方面：

①从现实生活入手，贴近生活进行教学，重视学生的感性认知，创设有利于学生学习情境，激发学生的求知欲望。有条件的学校可借助于现代化的教学手段，如用图像展示、动画演示等方式来帮助学生突破难点、训练空间思维。

②以图析文，提高学生读图、填图、绘图、析图的能力。在教学过程中要尽可能抓好“以图析文”这一教学环节。一方面尽力将抽象的知识原理形象化，降低学生的学习难度，发展学生的地理技能；另一方面引导学生从图像信息中获取文字中没有的知识，拓宽知识来源的渠道。

③地理事像的成因探究，需要学生具体较好的逻辑思维能力。教学过程中尽可能鼓励学生做个“有心人”，多问几个为什么？养成“由果追因，层层推理”的良好思维品质。但考虑到本节教材“课标”的要求是认识造成气候差异的主要影响因素，而不是对具体气候问题的成因分析。在教学过程中，教师一定要把握好“尺度”，不能任意增加教学难度。

方案①：从上一节课的课外活动引入：请同学们相互间展示一下家乡的气候资料统计图；根据所绘图，说一说，我们这里的气候具有哪些明显的特征（学生回答）。那么，你们想过这些特征形成的原因吗？今天这节课我们一起来学习影响气候的主要因素。

方案②：通过前两节课的学习，我们了解了世界各地气温与降水的千差万别。那么，大家是否考虑过，是什么原因造成了这些差别？今天这节课我们一起来学习影响气候的主要因素。

方案③：创设情境（多媒展示亚马孙热带雨林景观、非洲草原景观、南极冰原景观），你知道世界上这些地区自然景观有这么大差异的原因吗？（气候）又是什么原因造成了气候的千差万别呢？今天这节课我们一起来学习影响气候的主要因素。

这一部分内容，主要让学生了解正是由于地球的形状导致了各地太阳高度的不同，从而造成了纬度位置不同的地区获得太阳辐射的不同。

1．出示“两儿辩日”的典故：

孔子东游，见两小儿辩斗，问其故。一儿曰：“我以日始出时去人近，而日中时远也。”一儿以日初出远，而日中时近也。一儿曰：“日初出大如车盖，及日中，则如盘盂，此不为远者小而近者大乎？”一儿曰：“日初出苍苍凉凉，及其日中如探汤，此不为近者热而远者凉乎？”孔子不能决也。两小儿笑曰：“孰为汝多知乎？”

你能说一说这篇文章的意思吗？如果你是孔子，你能给他们一个正确的回答吗？

2．用手电筒按照不同的角度照射墙壁：先直射，后斜射，引导学生观察墙壁上光线的明亮程度，设问：你观察到什么现象？（墙面上光照明亮程度不同，直射时光束明亮而集中，斜射时光束分散而暗淡。）

3．设问：有谁观察到或能解释是什么原因造成的差异？（手电筒照射墙壁的角度不同。教师给予答对的学生以高度的评价。）

4．投影（或让学生看教材P.81）两幅不同的日照图：图4-19“阳光照射到平面上的示意图”和图4-20“阳光照射到球面上的示意图”，让学生比较阳光照射角度的不同对地面所获得的热量的影响。（教师在此引出并简单介绍什么是“太阳高度角”，只需让学生知道是太阳光线与地平面的夹角即可）

5．学生完成教材P.81活动①、②，判断出图4-20图中A、B两地的太阳高度角不同，结合P.80活动“探究太阳直射与斜射下的温度差异”得出A处太阳高度角大，获得的太阳光热多。

6．总结：太阳光线垂直照射的地方，太阳高度角大，太阳辐射最强；太阳斜射的地方太阳高度角小，太阳辐射弱。

7．回应“两儿辩日”，请学生给予正确的解释。

8．强调：由于地球是个不规则的球体，所以在同一时间内，各地获得的太阳辐射不同：低纬度地区太阳高度角大，获得的太阳辐射多；高纬度地区太阳高度角小，获得的太阳辐射少。因而从低纬度向两极气温逐渐降低。

①指导学生做教材P.81活动③“太阳高度与气温”。（提示：夏季温度高，是因为夏季太阳高度角大；冬季温度低，是因为冬季太阳高度角校）

②展示居民楼顶上的太阳能装置的形态，让学生想一想太阳能集热板要倾斜着某一方向摆放？怎样才能使太阳能装置在冬、夏季节都获得最佳的效果？（与太阳光线保持较大的角度。联系实际生活，培养学生的发散性思维，同时也为“地球运动与气候”部分教学做铺垫）

这一部分内容主要让学生了解地球有自转和公转两种不同运动方式、两种运动方式对气候造成的不同影响及掌握地球上的四季更替、五带划分等知识。

地球自转或公转产生的地理现象有许多方面是学生日常能观察和体验到的，教师要充分利用学生已有的生活体验和小学已学过的知识，帮助学生将这些零散的感性认识上升为理性认识。

地球自转或公转产生的地理现象具有空间动态变化的特点，需要教师借助适当的媒体手段，如实况录像、计算机课件、手电筒、台灯、地球仪等辅助教学过程，帮助学生建立直观、立体、动态的概念。在电化教学条件尚不完备的地区或学校，教师可以让学生自带小型地球仪、手电筒等作为辅助学具，指导学生参与动手演示，这对调动学生学习的积极性，加强学生对所学知识的理解、识记非常有效。

为了适合学生年龄特点和现有知识基础，也为了避免与高中学习内容的重复，教师应对一些难点问题进行简化处理，回避一些难懂的概念，如黄赤交角等。要注意不要将知识引导得太深，能让学生初步理解地球运动的基本特点和产生地理现象的简单原因就可以了，有些知识和概念应有待进入高中阶段再继续学习。

1．出示表格如下，引导学生回顾小学所学的知识，讨论完成“地球自转和地球公转”内容的比较：

自转 公转 概念 方向 周期 产生的现象 2．演示地球自转一昼夜交替现象：手电筒配合地球仪演示。强调：地球自转形成了昼夜交替。

设问：地球自转对气候造成了什么影响呢？（地球自转改变着一个个地方的太阳高度，影响着太阳辐射强度，也就感受着天气有变化：早晨、晚上冷，中午热）

过渡：地球不但在自转，而且在还斜着身子绕日公转。地球在公转时，地轴始终是倾斜的，而且倾斜角度是不变的，永远指向北极星附近。地球公转及其这一特点，造成了太阳光热在不同纬度地带分布和地球不同季节分配。

3．投影P．83图4-23“地球公转示意”或做动态课件演示地球公转。引导学生观察：

①地球公转轨道是什么形状？（椭圆轨道）

②地球在公转时地轴的倾斜角度。（66.5o）

③太阳直射点的位置变化。（南北回归线之间移动）（教师应对“太阳直射点”做简单的说明）

4．指导学生读教材P.81正文部分，在了解地球公转及其影响的基础上引导学生读P．83图4-23“地球公转示意图”，分小组讨论完成：

（说明：对于昼夜长短的变化，应指导学生观察“地球公转示意”图中某纬线在不同日期时所处昼半球和夜半球的范围大小）

5．再引导学生观察：夏至日时，北极圈以北的地区全为昼，南极圈以南的地区全为夜；到冬至日恰好相反。这种现象我们称之为“极昼、极夜现象”，这也是地球公转造成的。最后强调这两种现象只在极圈到极点的范围内存在。

6．总结：由于地球公转，地球上除赤道地区外，各地产生了昼夜长短的变化，正午太阳高度发生变化，接受太阳辐射的强度不同，各地获得的热量也不同，中纬度地带产生了明显的四季更替。

学生讨论完成教材P.83～P.84活动内容：

①在“地球公转示意”图上，指出：太阳光线直射赤道的日期是春分日和秋分日；直射北回归线的日期是夏至日；直射南回归线的日期是冬至日（或者说出具体日期）。

②北极圈范围内全部出现极昼现象的这一天是夏至日（6月22日前后）。

③联系家乡所在地判断5月1日、10月1日昼夜长短的情况。（中国位于北半球5月1日，昼长夜短；10月1日，昼短夜长。）活动中④、⑤、⑥、⑦关于“五带”的相关要求，建议作为课后活动完成

小结：地球的形状、地球的运动造成了地球上不同纬度地区获得的热量不同导致了各地气候的有规律变化。

同纬度海和陆地接受的太阳辐射量是大体相同的。这不是海陆风形成的原因。
海陆风的形成和两者的热容量相关，海洋的热容量大，陆地热容量小，所以接受相同的太阳辐射后，增温不同，温度就出现了差异。
海洋的热容量大，升温和降温慢，陆地热容量小，升温和降温快，导致海陆间冷热不均，近地面气压场不等，形成气压梯度，产生海陆风。寒假作业的答案就选这个，但它未说海陆风，说是气流如果是海陆风答案肯定有问题...

同纬度海和陆地接受的太阳辐射量是大体相同的。这不是海陆风形成的原因。
海陆风的形成和两者的热容量相关，海洋的热容量大，陆地热容量小，所以接受相同的太阳辐射后，增温不同，温度就出现了差异。
海洋的热容量大，升温和降温慢，陆地热容量小，升温和降温快，导致海陆间冷热不均，近地面气压场不等，形成气压梯度，产生海陆风。

寒假作业的答案就选这个，但它未说海陆风，说是气流

如果是海陆风答案肯定有问题。 气流？能把原题原样给出吗。 季风？这种表述都是不对的。

海陆风是因为海和陆地接受的太阳辐射量不同吗