時(shí)空尺度變化中的過程性思維

陳 林

（武漢市常青第一中學(xué)， 湖北 武漢 430024）

時(shí)空尺度變化中的過程性思維

陳 林

（武漢市常青第一中學(xué)， 湖北 武漢 430024）

一、時(shí)空尺度慨念的意義

時(shí)間尺度和空間尺度的劃分是科學(xué)研究的基礎(chǔ)。流星、地震過程以秒計(jì)時(shí)，滑坡、泥石流過程以分鐘計(jì)時(shí)，天氣現(xiàn)象以小時(shí)、天計(jì)時(shí)，植物生長以年、數(shù)十年計(jì)時(shí)，地質(zhì)活動以十萬年、億年計(jì)時(shí)（見圖1），時(shí)間尺度因研究對象而變化。面對浩瀚的宇宙我們用光年度量，對地球的空間我們用千米度量。地理學(xué)在空間尺度上劃分了全球、大洲、國家、區(qū)域四個(gè)層次，隨著研究水平的提高，地理學(xué)對區(qū)域、小尺度空間研究更深入。

圖1　地質(zhì)時(shí)期的氣候變化

時(shí)間尺度反應(yīng)地理事物具有發(fā)生、發(fā)展的順序性、持續(xù)性。空間尺度表達(dá)了地理事物的空間位置、與其他事物的組織關(guān)系或排列順序。在時(shí)間尺度和空間尺度的交互變化中，正確認(rèn)識地理事物發(fā)生、發(fā)展的過程，可以幫助我們厘清不同空間尺度地理環(huán)境各組成要素間相互影響關(guān)系；地理環(huán)境各要素又是如何與整體環(huán)境協(xié)調(diào)一致。從特定的區(qū)域入手，以時(shí)間尺度為序，認(rèn)識人類如何干預(yù)地理環(huán)境，發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)或產(chǎn)業(yè)鏈，又是如何保護(hù)、修復(fù)地理環(huán)境，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。以時(shí)空尺度變化的視角審視地理事物發(fā)生、發(fā)展的過程可以幫助我們分析地理環(huán)境的形成過程，養(yǎng)成探究地理問題的興趣，形成科學(xué)研究素養(yǎng)。

二、透過地理原理，解析地理事物空間尺度變化的過程、環(huán)節(jié)

熱力環(huán)流是生活中常見的的現(xiàn)象，其發(fā)生的過程、環(huán)節(jié)，既有水平尺度又有空間尺度的變化，也有時(shí)間上的順序。分析此類問題也可以培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活、熱愛地理學(xué)習(xí)的情操。

例11 圖2為某地1000百帕和700百帕的等壓面等高線圖（單位：m）。讀圖回答1～ 3題。

圖2　

1.若該地等壓面的彎曲是由熱力環(huán)流引起的，則該地可能是

A.夏季的湖泊 B.冬季的湖泊

C.白天的城郊 D.夜晚的城郊

2.若該地是北半球的中緯度某氣壓中心，則可能是

A.中心氣流上升

B.中心氣流下沉

C.3300米高空氣流呈順時(shí)針流動輻合

D.近地面氣流呈逆時(shí)針輻散

3.若該地是南半球某地，則近地面風(fēng)力最大的風(fēng)向是

A.東風(fēng) B.西風(fēng) C.南風(fēng) D.北風(fēng)

【過程性思維】

⑴分析材料明確空間尺度的差異

海拔越高氣壓越低（空間尺度）→1000百帕→近地面（見圖3）→700百帕→高空（見圖4）

⑵將平面圖轉(zhuǎn)化為立體圖（見圖5）

圖3　近地面

圖4　高空

圖5　剖面圖

⑶運(yùn)用地理原理理順現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)展的因果關(guān)系及過程

冷熱不均→空氣垂直運(yùn)動→近地面低壓→空氣上升→受熱

夏季水體熱容量大，升溫慢→T湖＜T岸→近湖面為高壓

冬季水體熱容量大，降溫慢→T湖＞T岸→近湖面為低壓

城市熱島效應(yīng)→T城＞T郊→城郊近地面高壓

⑷近地面風(fēng)向、風(fēng)力

空氣的水平運(yùn)動為風(fēng)→由高壓吹向低壓，南半球左偏→等壓面壓力差大，水平氣壓梯度力大→風(fēng)力大

參考答案：1.B 2.A 3.A

三、切入點(diǎn)是解決時(shí)空尺度變化問題的鑰匙

找到好的切入點(diǎn)猶如柳暗花明、撥云見日讓人豁然開朗，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的愉悅感。在示意圖、統(tǒng)計(jì)表、分布曲線圖中，時(shí)常會看到極值點(diǎn)、平衡點(diǎn)、對稱點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這些點(diǎn)往往就是好的切入點(diǎn)。

(3) 人類對于日常一直看到的東西，有一種將其自然忽略與屏蔽的慣性，所以在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)，燈光指示往往被忽略而達(dá)不到應(yīng)有的指示作用。

全球晝夜長短和正午太陽高度變化規(guī)律是時(shí)間尺度和空間尺度變化的典型問題，直射點(diǎn)在全球運(yùn)動軌跡圖中，有春分、秋分平衡點(diǎn)，也有夏至、冬至轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可以很好的利用這樣的切入點(diǎn)突破難點(diǎn)。

【過程性思維】

⑴找切入點(diǎn)：從夏至、冬至、春分、秋分四個(gè)特殊節(jié)氣直射點(diǎn)位置入手（見圖6）

圖6　

⑵夏至、冬至、春分、秋分四個(gè)特殊節(jié)氣正午太陽高度和晝夜長短變化圖（見圖7）

圖7　

從夏至、冬至、春分三個(gè)特殊節(jié)氣直射點(diǎn)位置入手，講清全球晝夜長短隨時(shí)間變化規(guī)律和正午太陽高度隨空間變化規(guī)律，是非常直觀的手段。

圖7a中太陽直射23°26′N，①赤道以北，晝弧大于夜弧，緯度越高晝越長，北極圈內(nèi)極晝；②赤道以南，晝弧小于夜弧，緯度越高晝越短，南極圈內(nèi)極夜；③赤道晝夜平分；④北回歸線上正午太陽高度90°，向南北兩側(cè)遞減，直到晨昏圈太陽高度為0°。

圖7 b中太陽直射2 3°2 6′S，與太陽直射23°26′N時(shí)相反。

圖7c中太陽直射赤道，全球各地晝夜平分；正午太陽高度角由赤道向兩側(cè)遞減。

圖8　

把7a、7b、7c三圖組合在一起可觀察到，當(dāng)直射點(diǎn)由南回歸線向北回歸線移動，即直射點(diǎn)向北移動的時(shí)空變化時(shí)，①赤道上晝夜始終平分；②同緯度值的北半球和南半球兩地晝長相加為24小時(shí)；③北半球各地晝變長，夜變短；④當(dāng)直射點(diǎn)位于北半球時(shí)，北半球各地晝長夜短。

例22 據(jù)圖9，歸納某國家交通運(yùn)輸線路分布的特點(diǎn)。

圖9　

【過程性思維（以交通樞紐——莫斯科為切入點(diǎn)）】

（1）觀察交通運(yùn)輸線的類型→鐵路、管道、內(nèi)河航運(yùn)；

（2）分別描述各交通運(yùn)輸線的分布特點(diǎn)→分布的疏密、分布的位置、走向、等級、長短等；

（3）綜合歸納各交通運(yùn)輸線分布的整體特點(diǎn)→是否相互連接，是否形成網(wǎng)絡(luò)等。

參考答案：內(nèi)河航運(yùn)南北向，運(yùn)輸價(jià)值小；鐵路、管道東西向分布長，南北向短；油氣管道向西輸向鄰國。鐵路線多平行向西延伸，相互連接的樞紐站點(diǎn)少。

四、按時(shí)間、空間尺度變化，分析地理事物影響因素

從空間事物組織關(guān)系上找出影響地理事物區(qū)位因素是基礎(chǔ)，從時(shí)間順序上理順影響地理事物因素的因果關(guān)系是關(guān)鍵，有邏輯的表達(dá)地理事物發(fā)生、發(fā)展過程是能力。

例3 3 閱讀圖文材料，回答下列各題。

圖10A為世界某區(qū)域等高線示意圖，圖10B為區(qū)域圖中喀布爾和卡拉奇兩地的降水季節(jié)分配圖，圖10C為甲地河流流量的時(shí)間變化曲線。

圖10　

（1）分析說明喀布爾和卡拉奇的年降水量的差異。

（2）描述喀布爾和卡拉奇兩地降水季節(jié)分配的差異，并分析其原因。

（3）從河水的補(bǔ)給角度解釋圖10A中甲地河流流量兩晝夜的變化特點(diǎn)。

【過程性思維】

⑴空間位置不同與對應(yīng)降水量差異及成因

空間位置：

喀布爾，內(nèi)陸山區(qū)，多地形雨。

卡拉奇，沿海，夏季風(fēng)不易到達(dá)，降水少。

時(shí)間分布：

喀布爾，冬季降水較多，年降水量多。

卡拉奇，夏季風(fēng)不易到達(dá)，年降水量少。

⑵降水季節(jié)差異及成因

空間位置：

喀布爾，地處西風(fēng)南支支流，山地迎風(fēng)坡。

卡拉奇，終年基本受副熱帶高氣壓帶控制。

時(shí)間分布：

喀布爾，11月～次年5月份西風(fēng)帶南移，降水較多。

卡拉奇，夏季偶爾受西南季風(fēng)影響，降水稍多。

⑶河水補(bǔ)給與流量變化

空間位置：河流發(fā)源于內(nèi)陸高山→冰雪融水補(bǔ)給→流量與氣溫呈正相關(guān)。

時(shí)間尺度：兩晝夜。按時(shí)間順序性推理：第一天流量變化幅度大，第二天變化幅度小。

參考答案：（1）喀布爾年降水量大于卡拉奇?？Σ紶柕靥巸?nèi)陸山區(qū)，多地形雨；卡拉奇雖處沿海，但夏季風(fēng)不易到達(dá)，降水少。

（2）喀布爾降水集中在冬春季節(jié)，冬、春季節(jié)受西風(fēng)影響帶來降水；卡拉奇降水集中在夏季，夏季受西南季風(fēng)影響帶來降水。

（3）特點(diǎn)：流量第一天變化幅度大，第二天變化幅度?。ɑ虻谝惶熳兓却笥诘诙欤Ｔ颍汉铀员┤谒a(bǔ)給為主，流量隨氣溫而變化；第一天天氣晴朗，晝夜溫差大，流量晝夜變化大；第二天為陰天，晝夜溫差小，流量徑流晝夜變化小。

五、從微觀入手、由點(diǎn)到面，厘清地理事物發(fā)生、發(fā)展過程

改變分析的空間尺度能提供深入了解地理過程和現(xiàn)象的洞察力，能了解地理過程和現(xiàn)象在不同尺度上是如何相互聯(lián)系的。從微觀入手更容易發(fā)現(xiàn)問題，由點(diǎn)到面，轉(zhuǎn)換分析空間尺度，使學(xué)生深入理解地理過程。以時(shí)間尺度為序，認(rèn)識人類如何干預(yù)地理環(huán)境過程，達(dá)到保護(hù)和修復(fù)地理環(huán)境，規(guī)劃區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

例44 圖11為R河流域及周邊地區(qū)圖。結(jié)合材料回答問題。

R河塑造了世界著名的大峽谷，峽谷平均深度達(dá)1600m，R河中上游地區(qū)年降水量約為250～500mm，下游地區(qū)年降水量一般不足100mm。甲國在R河干支流上修建了近百座水庫和大型引水工程，促進(jìn)了該國西部的城市和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

R河大峽谷呈現(xiàn)出谷底荒漠、北壁林木蒼翠、南壁植物稀少的景觀，分別說明其成因。

圖11　

【過程性思維】

⑴微觀入手：北壁和南壁植被差異是微地貌產(chǎn)生的小氣候差異，由此處入手容易找到解決問題的突破口（見圖12）。

⑵由點(diǎn)到面，空間轉(zhuǎn)換：根據(jù)R河、大峽谷的緯度位置、海陸位置，進(jìn)一步推知，該區(qū)域位于30°～40°大陸西岸偏內(nèi)陸。R河上游冬季受西南風(fēng)影響稍長降水偏多，下游受副熱帶高壓影響稍長降水偏少。

⑶脆弱的生態(tài)：因本區(qū)域降水較少，在R河干支流上修建了近百座水庫和大型引水工程，發(fā)展該國西部的城市和工農(nóng)業(yè)，勢必引起新的生態(tài)問題，不利于可持續(xù)發(fā)展。

圖12　

參考答案：大峽谷深居內(nèi)陸，谷底受下沉氣流控制，降水稀少，形成荒漠景觀； 北壁為濕潤氣流的迎風(fēng)坡，降水多，林木蒼翠；南壁為背風(fēng)坡，降水少，植物稀少。

宇宙是時(shí)間和空間的總和，時(shí)間和空間本身就是事物存在的基本形式，在時(shí)空交互變化中，弄清地理事物發(fā)生、發(fā)展過程，有助于感悟自然之美，也有助于引導(dǎo)同學(xué)終身欣賞和認(rèn)識這個(gè)世界。