екорегион
Проследете метеорологична връзка в Тихия океан
Открийте района, след което използвайте клон A на CFD, за да проследите обмена на енергия и възможните ефекти в океана и на сушата.
Принцип 3 на океанската грамотност
Океанът оказва значително влияние върху времето и климата
Свържете океанската топлина и атмосферната циркулация с времето, обмена на въглерод, климатичните обратни връзки и последствията за екосистемите и хората.
Водещ въпрос: Как обменът на енергия, вода и въглерод свързва океана с времето и климатичните промени?
Класове според NMEA: Класове 9–12
Ръководствата за другите класове се подготвят.
Накратко
Какво трябва да запомнят студентите
Проследете причинно-следствена верига, разграничете времето от дългосрочните климатични промени и обяснете как обратна връзка може да усили промяна.
Учебни цели
- Обяснете как слънчевото нагряване, ветровете, теченията и кръговратът на водата преразпределят енергията.
- Свържете Ел Ниньо и Ла Ниня с промени във валежите и екосистемите.
- Проследете обмена на въглерод, човешкото въздействие и обратните връзки на циркулацията в климатичната система.
- Обяснете последствията от затоплянето и подкиселяването, включително топенето на ледовете, морското равнище и промените в морския живот.
Преподавайте този принцип
Защо това е важно
Океанските и атмосферните процеси определят времето и климата чрез централната си роля в енергийната система на Земята. Проследяването на техния обмен помага на учениците да свържат местното време с глобалните промени и техните физични, химични, биологични, икономически и социални последствия.
Проследете енергията от Слънцето до океана и атмосферата
- Задача за учениците
- Използвайте карти на температурата и теченията, за да откриете контрастни райони. Начертайте верига от неравномерното слънчево нагряване до атмосферната конвекция, напрежението от вятъра и циркулацията в горните океански слоеве. Добавете изпарение и валежи.
- Въпрос към класа
- Как енергията преминава от слънчевото нагряване към ветровете, океанските течения и валежите?
- Какво да търсите в отговорите
- Неравномерното нагряване задвижва конвекцията и ветровете; напрежението от вятъра движи повърхностната вода, теченията пренасят топлина, а обменът океан–атмосфера е свързан с кръговрата на водата.
Проследете верига на ENSO
- Задача за учениците
- Открийте екваториалния Тихи океан, след което използвайте CFD, за да свържете температурните модели с конвекцията, валежите, океанските общности и въздействие на сушата. Разграничете сезонна метеорологична реакция от дългосрочна климатична промяна.
- Въпрос към класа
- Как промяна в температурата на Тихия океан би могла да повлияе на риболовно стопанство и на засушаването на сушата?
- Какво да търсите в отговорите
- Свързаните океански и атмосферни процеси променят условията в океана и валежите на сушата; ефектите зависят от мястото и времевия мащаб.
Свържете вноса на въглерод и обратните връзки
- Задача за учениците
- Начертайте обмена на въглерод между атмосферата, океана и фитопланктона. Добавете изгарянето на изкопаеми горива и обезлесяването. Използвайте CFD B9–B11, за да обясните как промяна в циркулацията би могла да въздейства обратно на климата.
- Въпрос към класа
- Как океанското поглъщане на въглерод влияе едновременно на затоплянето и химията на морската вода?
- Какво да търсите в отговорите
- Биологичното и химичното поглъщане съхранява въглерод и влияе на атмосферните парникови газове; разтвореният въглероден диоксид също увеличава киселинността. Промените в циркулацията на свой ред могат да повлияят на климата.
Проследете последствие и обратна връзка
- Задача за учениците
- Изберете подкиселяване, затопляне или топене на ледовете. Проследете физична или химична промяна до последствие за екосистема или общност. После начертайте обратната връзка на отражението от леда и обяснете защо CFD използва „може“ за някои ефекти на бурите и ENSO.
- Въпрос към класа
- Кои връзки описват въздействие и кои се връщат, за да усилят първоначалната промяна?
- Какво да търсите в отговорите
- Карбонатните структури могат да бъдат засегнати от подкиселяването; топенето на сухоземния лед може да повиши морското равнище. Намаленото отражение от леда усилва затоплянето, докато промените в бурите и ENSO имат условни, променливи ефекти.
Проверка на разбирането
Как промяна в океанската температура би могла да повлияе на валежите, морския живот и човешките общности? Определете връзките и времевия мащаб на обяснението си.
Разгледай понятията
Слънчева енергия, топлина и водаКлон A на CFD: слънчевата енергия задвижва свързана система океан–атмосфера.
Океанът съхранява топлина, а теченията я преразпределят.
Слънчевата енергия задвижва глобалното време и климат. Океанът, релефът на сушата, облачността и въртенето на Земята влияят върху разпределението на енергията. Океанът поглъща по-голямата част от слънчевата радиация, достигаща земната повърхност; неравномерното нагряване поражда атмосферна и океанска циркулация, които преразпределят топлината.
Поглъщането на топлина от океана смекчава глобалния климат. По-големият му топлинен капацитет обикновено прави крайбрежното време по-умерено от това във вътрешността, докато теченията пренасят топлина през океанските басейни.
Нагряването задвижва ветровете и циркулацията в горните океански слоеве.
Обменът на топлина между океана и атмосферата задвижва циркулацията и кръговрата на водата. Неравномерното слънчево нагряване причинява вертикална конвекция в атмосферата и подпомага образуването на хоризонтални ветрове. Напрежението от вятъра предава енергия на морската повърхност и задвижва циркулацията в горните океански слоеве.
Океанската топлина и изпарението доставят енергия и влага за метеорологичните явления.
Топлината, съхранена в тропическия океан, доставя енергия за метеорологични системи, включително урагани, циклони и бури, достигащи полярните области. Океанското изпарение, включително от тропически води, доставя голяма част от влагата, която по-късно пада като валеж над сушата. Количеството и произходът на тази влага се различават между районите.
Свързани понятия в други принципи
Ел Ниньо, Ла Ниня и времевите мащабиКлон A на CFD: промените в температурата на морската повърхност могат да повлияят на времето и на отдалечени екосистеми.
Температурните модели в Тихия океан са свързани с глобалното време.
Обменът на топлина между океана и атмосферата може да доведе до големи регионални и глобални промени във времето, включително промени в дъждовете и сушите. Ел Ниньо и Ла Ниня са фази на Ел Ниньо–Южна осцилация (ENSO), свързан океанско-атмосферен модел с промени в температурите на повърхността на Тихия океан. По-топлите повърхностни води могат да усилят атмосферната конвекция, променяйки режимите на валежи и суша.
Океанските промени влияят на живите системи в различни времеви мащаби.
Ел Ниньо и Ла Ниня влияят на океанските екологични общности и могат да променят честотата на пожарите, сушите и наводненията на сушата. Сезонните и краткосрочните промени в океанската температура влияят на валежите и температурите на сушата, тоест на времето. По-дългосрочните промени в океанската температура влияят на климата.
Свързани понятия в други принципи
Обмен на въглерод и климатични обратни връзкиКлон B на CFD: промените във вноса на въглерод и циркулацията могат да изменят климатичната система.
Океанското поглъщане на въглерод взаимодейства с парниковия ефект.
Промените в системата океан–атмосфера могат да променят климата. Парникови газове, съдържащи въглерод, включително въглероден диоксид и метан, се обменят между океана и атмосферата като част от въглеродния цикъл. В атмосферата парниковите газове поглъщат и излъчват отново изходящата дълговълнова радиация, забавяйки загубата на топлина към космоса и затопляйки долната атмосфера.
Биологичните и химичните процеси в океана поглъщат и съхраняват въглероден диоксид, влияейки на парниковия ефект. Фитопланктонът използва въглероден диоксид при фотосинтеза. Разтвореният въглероден диоксид също реагира с водата и образува въглена киселина, която увеличава океанската киселинност.
Човешките емисии променят въглеродния баланс.
Въглеродът непрекъснато се движи между океана и атмосферата в динамичен баланс. Излишният атмосферен въглерод, включително от човешка дейност, изменя този баланс, а увеличените парникови газове допринасят за допълнително затопляне. Изгарянето на изкопаеми горива е основен източник на излишен въглероден диоксид. Обезлесяването намалява поглъщането чрез фотосинтеза и увеличава атмосферния въглероден диоксид.
Промените в циркулацията могат да въздействат обратно на климата.
Климатичните промени могат да изменят океанската циркулация, която може да причини допълнителни климатични промени. Усилващите обратни връзки свързват промените в един компонент с цялата земна система. Сложни взаимодействия могат да доведат до по-бързи или по-големи промени от проекциите на даден модел; това е възможност за изследване, а не твърдение, че всеки модел подценява промяната.
Промените в океанската циркулация са предизвиквали големи, резки климатични промени през последните 50 000 години. Тази история помага да се свържат пътищата на циркулацията с възможността за бързи климатични изменения.
Свързани понятия в други принципи
Последствия за природата и хоратаКлон C на CFD: физичните и химичните промени могат да имат биологични, икономически и социални последствия.
Промените в бурите и ENSO могат да повлияят на поминъка.
Промените в системата океан–атмосфера имат физични, химични, биологични, икономически и социални последствия. Климатичните промени могат да изменят честотата и интензивността на ураганите, циклоните, Ел Ниньо и Ла Ниня. По-чести или по-интензивни събития на Ел Ниньо и Ла Ниня могат да имат световни икономически последици, включително срив на риболовни стопанства и намалено земеделско производство.
Подкиселяването влияе на организми, които изграждат карбонатни структури.
Повече атмосферен въглероден диоксид може да доведе до по-голямо океанско поглъщане и подкиселяване. Химичните промени могат да възпрепятстват образуването на черупки и скелети от калциев карбонат и при корозивни условия да ги разтворят. Реакциите се различават между организмите; това не означава, че всички кости или външни скелети се разтварят.
Затоплянето променя морските екосистеми.
Климатичните промени влияят на разпространението, продуктивността и разнообразието на океанските видове. Промените в океанската температура могат да предизвикат изменения в екосистемите, включително избелване на коралите и промени в разпространението на стопански ценни видове.
Топенето на ледовете свързва морското равнище, отражението и циркулацията.
Затоплянето увеличава топенето на ледници и ледени шапки. Топенето на сухоземния лед повишава морското равнище, което може да наводни крайбрежия и ниски острови, да унищожи местообитания и да потопи екосистеми и човешки общности.
Ледът отразява голяма част от постъпващата слънчева светлина обратно към космоса. Когато се стопи, по-тъмният океан или суша поглъща повече слънчева енергия, причинявайки допълнително затопляне и топене: усилваща обратна връзка. Повече стопена вода може също да намали регионалната соленост и да промени океанската циркулация.
Свързани понятия в други принципи
Учебни ресурси
Започнете оттук
Разгледайте този принцип с помощта на платформата
WebGIS
Сравнете температура, течения и морски горещи вълни. Използвайте CFD, за да обясните механизмите; една карта не установява климатична тенденция.
Източници и връзки с учебната програма
Класове 9–12 концептуално съгласуване: Адаптирано от NMEA Ocean Literacy Scope and Sequence под CC BY-NC-SA 4.0.
Адаптирано от CFD на NMEA за принцип 3 за класове 9–12 (2021 г., страница 63 от наръчника). Ръководството проследява времето и климата, глобалните климатични промени и техните последствия. Задачите за класната стая и връзките към платформата са предложения за преподаване от Blue Biome, а не дейности, предоставени от NMEA.
Понятия и връзки в източника
Бележките по-долу са на английски и предават със свои думи съдържанието на източника на NMEA. Те обясняват и уточненията в адаптацията и коригираните препратки.
A · Океанът съхранява топлина, а теченията я преразпределят.
- Solar energy transfer governs weather and climate and is influenced by the ocean, topography, clouds, rotation, and other factors.
A1 · Океанът съхранява топлина, а теченията я преразпределят.
- The ocean absorbs most incoming solar radiation.
- differential heating creates ocean and atmosphere circulation that redistributes heat.
Бележки за адаптацията (на английски)
Specify solar radiation reaching Earth’s surface. Describe ocean evaporation, including tropical sources, as supplying much land precipitation without asserting that most rainfall everywhere originated in the tropical ocean; sources vary geographically.
Прочетете обяснениетоA2 · Океанът съхранява топлина, а теченията я преразпределят.
- Ocean heat absorption moderates global climate.
A3 · Океанът съхранява топлина, а теченията я преразпределят.
- Greater ocean heat capacity generally moderates coastal weather compared with inland weather.
A4 · Океанът съхранява топлина, а теченията я преразпределят.
- Currents move heat through ocean basins.
A5 · Нагряването задвижва ветровете и циркулацията в горните океански слоеве.
- Ocean-atmosphere heat exchange drives circulation in both and the water cycle.
A6 · Нагряването задвижва ветровете и циркулацията в горните океански слоеве.
- Solar heating of Earth’s surface and atmosphere drives upper-ocean circulation.
A7 · Нагряването задвижва ветровете и циркулацията в горните океански слоеве.
- Uneven heating drives vertical atmospheric convection and horizontal winds.
- wind stress transfers energy to upper-ocean circulation.
A8 · Температурните модели в Тихия океан са свързани с глобалното време.
- Ocean-atmosphere heat exchange can produce regional and global weather phenomena, including changes in rain and drought.
A9 · Температурните модели в Тихия океан са свързани с глобалното време.
- El Niño/ENSO and La Niña involve Pacific sea-surface temperature patterns that change global weather.
Бележки за адаптацията (на английски)
Use El Niño and La Niña as ENSO phases, avoiding the implication that ENSO is synonymous only with El Niño.
Прочетете обяснениетоA10 · Температурните модели в Тихия океан са свързани с глобалното време.
- Increasing sea-surface temperature increases atmospheric convection and changes rain and drought patterns.
A11 · Океанските промени влияят на живите системи в различни времеви мащаби.
- El Niño and La Niña affect ocean ecological communities.
A12 · Океанските промени влияят на живите системи в различни времеви мащаби.
- El Niño and La Niña can affect terrestrial fire frequency, drought, and flooding.
A13 · Океанската топлина и изпарението доставят енергия и влага за метеорологичните явления.
- Tropical-ocean heat supplies energy for weather including hurricanes, cyclones, and polar storms.
A14 · Океанската топлина и изпарението доставят енергия и влага за метеорологичните явления.
- The sheet attributes most precipitation on land to evaporation from the tropical ocean.
- the guide qualifies this geographic generalization.
Бележки за адаптацията (на английски)
The supplied diagram skips A15. Preserve the explicit printed code inventory rather than inventing a missing concept. Specify solar radiation reaching Earth’s surface. Describe ocean evaporation, including tropical sources, as supplying much land precipitation without asserting that most rainfall everywhere originated in the tropical ocean; sources vary geographically.
Прочетете обяснениетоA16 · Океанските промени влияят на живите системи в различни времеви мащаби.
- Seasonal and short-term ocean-temperature changes affect rainfall and land temperatures (weather).
- longer-term changes affect climate.
Бележки за адаптацията (на английски)
The supplied diagram skips A15. Preserve the explicit printed code inventory rather than inventing a missing concept.
Прочетете обяснениетоB · Океанското поглъщане на въглерод взаимодейства с парниковия ефект.
- Ocean-atmosphere system changes can change climate.
B1 · Океанското поглъщане на въглерод взаимодейства с парниковия ефект.
- Carbon-containing greenhouse gases, including carbon dioxide and methane, are exchanged between ocean and atmosphere in the carbon cycle.
B2 · Океанското поглъщане на въглерод взаимодейства с парниковия ефект.
- Greenhouse gases retain longwave energy and warm the atmosphere.
- biological and chemical ocean carbon uptake and storage mediate the greenhouse effect.
Бележки за адаптацията (на английски)
Explain greenhouse gases as absorbing and re-emitting outgoing longwave radiation, slowing heat loss to space, rather than preventing all radiation from leaving Earth.
Прочетете обяснениетоB3 · Океанското поглъщане на въглерод взаимодейства с парниковия ефект.
- Phytoplankton take up carbon dioxide through photosynthesis.
B4 · Океанското поглъщане на въглерод взаимодейства с парниковия ефект.
- Ocean carbon dioxide uptake can produce carbonic acid and increase acidity.
B5 · Човешките емисии променят въглеродния баланс.
- Increasing greenhouse gases contributes to excess atmospheric warming.
B6 · Човешките емисии променят въглеродния баланс.
- Ocean-atmosphere carbon exchange is a dynamic equilibrium altered by excess atmospheric carbon, including human inputs.
B7 · Човешките емисии променят въглеродния баланс.
- Burning fossil fuels is a primary source of excess carbon dioxide.
B8 · Човешките емисии променят въглеродния баланс.
- Deforestation reduces photosynthesis and increases atmospheric carbon dioxide.
B9 · Промените в циркулацията могат да въздействат обратно на климата.
- Climate change can alter ocean circulation, causing further climate changes.
B10 · Промените в циркулацията могат да въздействат обратно на климата.
- Feedbacks can amplify a component’s change throughout the Earth system.
- complex interactions may produce faster or larger changes than current models project.
Бележки за адаптацията (на английски)
Keep possible feedback amplification and qualified storm/ENSO impacts. Do not assert all models underestimate change, all feedbacks amplify, or every event becomes more frequent or intense.
Прочетете обяснениетоB11 · Промените в циркулацията могат да въздействат обратно на климата.
- Ocean circulation changes produced large, abrupt climate changes during the last 50,000 years.
C · Промените в бурите и ENSO могат да повлияят на поминъка.
- Ocean-atmosphere-driven weather and climate changes have physical, chemical, biological, economic, and social consequences.
C1 · Промените в бурите и ENSO могат да повлияят на поминъка.
- Climate change may affect hurricane and cyclone frequency and intensity.
Бележки за адаптацията (на английски)
Keep possible feedback amplification and qualified storm/ENSO impacts. Do not assert all models underestimate change, all feedbacks amplify, or every event becomes more frequent or intense.
Прочетете обяснениетоC2 · Промените в бурите и ENSO могат да повлияят на поминъка.
- Climate change may alter El Niño and La Niña frequency and intensity.
Бележки за адаптацията (на английски)
Keep possible feedback amplification and qualified storm/ENSO impacts. Do not assert all models underestimate change, all feedbacks amplify, or every event becomes more frequent or intense.
Прочетете обяснениетоC3 · Промените в бурите и ENSO могат да повлияят на поминъка.
- More frequent or intense El Niño and La Niña events may cause global economic impacts such as fishery collapse and reduced agricultural production.
Бележки за адаптацията (на английски)
Keep possible feedback amplification and qualified storm/ENSO impacts. Do not assert all models underestimate change, all feedbacks amplify, or every event becomes more frequent or intense.
Прочетете обяснениетоC4 · Подкиселяването влияе на организми, които изграждат карбонатни структури.
- Increasing atmospheric carbon dioxide can cause ocean acidification.
C5 · Подкиселяването влияе на организми, които изграждат карбонатни структури.
- Acidification may inhibit formation or cause dissolution of biological hard structures.
- the guide specifies susceptible calcium carbonate shells and skeletons.
Бележки за адаптацията (на английски)
Specify calcium carbonate shells and skeletons and variable biological responses, rather than generalizing dissolution to all bones and exoskeletons.
Прочетете обяснениетоC6 · Затоплянето променя морските екосистеми.
- Climate change affects ocean species distribution, productivity, and diversity.
C7 · Затоплянето променя морските екосистеми.
- Changing ocean temperature can cause ecosystem change, including coral bleaching and redistribution of commercially valuable species.
C8 · Топенето на ледовете свързва морското равнище, отражението и циркулацията.
- Warming increases glacier and ice-cap melting.
C9 · Топенето на ледовете свързва морското равнище, отражението и циркулацията.
- Glacier and ice-cap melt raises sea level, potentially inundating coasts and low islands, destroying habitats and submerging ecosystems and communities.
Бележки за адаптацията (на английски)
Distinguish land-ice melt raising sea level and describe reflected sunlight returning toward space in the ice-albedo feedback.
Прочетете обяснениетоC10 · Топенето на ледовете свързва морското равнище, отражението и циркулацията.
- Ice melt reduces solar reflection, increasing warming of land and ocean and causing further melt.
Бележки за адаптацията (на английски)
Distinguish land-ice melt raising sea level and describe reflected sunlight returning toward space in the ice-albedo feedback.
Прочетете обяснениетоC11 · Топенето на ледовете свързва морското равнище, отражението и циркулацията.
- More ice melt may lower regional salinity and alter ocean circulation.
Връзки между понятията (на английски)
Solar energy, heat, and water: CFD branch A: solar energy drives a connected ocean-atmosphere system.
El Niño, La Niña, and timescales: CFD branch A: changes in sea-surface temperature can affect distant weather and ecosystems.
Carbon exchange and climate feedbacks: CFD branch B: changing carbon inputs and circulation can alter the climate system.
Consequences for nature and people: CFD branch C: physical and chemical changes can have biological, economic, and social consequences.