时空尺度变化中的过程性思维

陈 林

（武汉市常青第一中学， 湖北 武汉 430024）

时空尺度变化中的过程性思维

陈 林

（武汉市常青第一中学， 湖北 武汉 430024）

一、时空尺度慨念的意义

时间尺度和空间尺度的划分是科学研究的基础。流星、地震过程以秒计时，滑坡、泥石流过程以分钟计时，天气现象以小时、天计时，植物生长以年、数十年计时，地质活动以十万年、亿年计时（见图1），时间尺度因研究对象而变化。面对浩瀚的宇宙我们用光年度量，对地球的空间我们用千米度量。地理学在空间尺度上划分了全球、大洲、国家、区域四个层次，随着研究水平的提高，地理学对区域、小尺度空间研究更深入。

图1　地质时期的气候变化

时间尺度反应地理事物具有发生、发展的顺序性、持续性。空间尺度表达了地理事物的空间位置、与其他事物的组织关系或排列顺序。在时间尺度和空间尺度的交互变化中，正确认识地理事物发生、发展的过程，可以帮助我们厘清不同空间尺度地理环境各组成要素间相互影响关系；地理环境各要素又是如何与整体环境协调一致。从特定的区域入手，以时间尺度为序，认识人类如何干预地理环境，发展特色产业或产业链，又是如何保护、修复地理环境，实现可持续发展。以时空尺度变化的视角审视地理事物发生、发展的过程可以帮助我们分析地理环境的形成过程，养成探究地理问题的兴趣，形成科学研究素养。

二、透过地理原理，解析地理事物空间尺度变化的过程、环节

热力环流是生活中常见的的现象，其发生的过程、环节，既有水平尺度又有空间尺度的变化，也有时间上的顺序。分析此类问题也可以培养学生关注生活、热爱地理学习的情操。

例11 图2为某地1000百帕和700百帕的等压面等高线图（单位：m）。读图回答1～ 3题。

图2　

1.若该地等压面的弯曲是由热力环流引起的，则该地可能是

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.若该地是北半球的中纬度某气压中心，则可能是

A.中心气流上升

B.中心气流下沉

C.3300米高空气流呈顺时针流动辐合

D.近地面气流呈逆时针辐散

3.若该地是南半球某地，则近地面风力最大的风向是

A.东风 B.西风 C.南风 D.北风

【过程性思维】

⑴分析材料明确空间尺度的差异

海拔越高气压越低（空间尺度）→1000百帕→近地面（见图3）→700百帕→高空（见图4）

⑵将平面图转化为立体图（见图5）

图3　近地面

图4　高空

图5　剖面图

⑶运用地理原理理顺现象发生、发展的因果关系及过程

冷热不均→空气垂直运动→近地面低压→空气上升→受热

夏季水体热容量大，升温慢→T湖＜T岸→近湖面为高压

冬季水体热容量大，降温慢→T湖＞T岸→近湖面为低压

城市热岛效应→T城＞T郊→城郊近地面高压

⑷近地面风向、风力

空气的水平运动为风→由高压吹向低压，南半球左偏→等压面压力差大，水平气压梯度力大→风力大

参考答案：1.B 2.A 3.A

三、切入点是解决时空尺度变化问题的钥匙

找到好的切入点犹如柳暗花明、拨云见日让人豁然开朗，增强学生学习的愉悦感。在示意图、统计表、分布曲线图中，时常会看到极值点、平衡点、对称点、转折点，这些点往往就是好的切入点。

(3) 人类对于日常一直看到的东西，有一种将其自然忽略与屏蔽的惯性，所以在突发事件发生时，灯光指示往往被忽略而达不到应有的指示作用。

全球昼夜长短和正午太阳高度变化规律是时间尺度和空间尺度变化的典型问题，直射点在全球运动轨迹图中，有春分、秋分平衡点，也有夏至、冬至转折点，可以很好的利用这样的切入点突破难点。

【过程性思维】

⑴找切入点：从夏至、冬至、春分、秋分四个特殊节气直射点位置入手（见图6）

图6　

⑵夏至、冬至、春分、秋分四个特殊节气正午太阳高度和昼夜长短变化图（见图7）

图7　

从夏至、冬至、春分三个特殊节气直射点位置入手，讲清全球昼夜长短随时间变化规律和正午太阳高度随空间变化规律，是非常直观的手段。

图7a中太阳直射23°26′N，①赤道以北，昼弧大于夜弧，纬度越高昼越长，北极圈内极昼；②赤道以南，昼弧小于夜弧，纬度越高昼越短，南极圈内极夜；③赤道昼夜平分；④北回归线上正午太阳高度90°，向南北两侧递减，直到晨昏圈太阳高度为0°。

图7 b中太阳直射2 3°2 6′S，与太阳直射23°26′N时相反。

图7c中太阳直射赤道，全球各地昼夜平分；正午太阳高度角由赤道向两侧递减。

图8　

把7a、7b、7c三图组合在一起可观察到，当直射点由南回归线向北回归线移动，即直射点向北移动的时空变化时，①赤道上昼夜始终平分；②同纬度值的北半球和南半球两地昼长相加为24小时；③北半球各地昼变长，夜变短；④当直射点位于北半球时，北半球各地昼长夜短。

例22 据图9，归纳某国家交通运输线路分布的特点。

图9　

【过程性思维（以交通枢纽——莫斯科为切入点）】

（1）观察交通运输线的类型→铁路、管道、内河航运；

（2）分别描述各交通运输线的分布特点→分布的疏密、分布的位置、走向、等级、长短等；

（3）综合归纳各交通运输线分布的整体特点→是否相互连接，是否形成网络等。

参考答案：内河航运南北向，运输价值小；铁路、管道东西向分布长，南北向短；油气管道向西输向邻国。铁路线多平行向西延伸，相互连接的枢纽站点少。

四、按时间、空间尺度变化，分析地理事物影响因素

从空间事物组织关系上找出影响地理事物区位因素是基础，从时间顺序上理顺影响地理事物因素的因果关系是关键，有逻辑的表达地理事物发生、发展过程是能力。

例3 3 阅读图文材料，回答下列各题。

图10A为世界某区域等高线示意图，图10B为区域图中喀布尔和卡拉奇两地的降水季节分配图，图10C为甲地河流流量的时间变化曲线。

图10　

（1）分析说明喀布尔和卡拉奇的年降水量的差异。

（2）描述喀布尔和卡拉奇两地降水季节分配的差异，并分析其原因。

（3）从河水的补给角度解释图10A中甲地河流流量两昼夜的变化特点。

【过程性思维】

⑴空间位置不同与对应降水量差异及成因

空间位置：

喀布尔，内陆山区，多地形雨。

卡拉奇，沿海，夏季风不易到达，降水少。

时间分布：

喀布尔，冬季降水较多，年降水量多。

卡拉奇，夏季风不易到达，年降水量少。

⑵降水季节差异及成因

空间位置：

喀布尔，地处西风南支支流，山地迎风坡。

卡拉奇，终年基本受副热带高气压带控制。

时间分布：

喀布尔，11月～次年5月份西风带南移，降水较多。

卡拉奇，夏季偶尔受西南季风影响，降水稍多。

⑶河水补给与流量变化

空间位置：河流发源于内陆高山→冰雪融水补给→流量与气温呈正相关。

时间尺度：两昼夜。按时间顺序性推理：第一天流量变化幅度大，第二天变化幅度小。

参考答案：（1）喀布尔年降水量大于卡拉奇。喀布尔地处内陆山区，多地形雨；卡拉奇虽处沿海，但夏季风不易到达，降水少。

（2）喀布尔降水集中在冬春季节，冬、春季节受西风影响带来降水；卡拉奇降水集中在夏季，夏季受西南季风影响带来降水。

（3）特点：流量第一天变化幅度大，第二天变化幅度小（或第一天变化幅度大于第二天）。原因：河水以冰雪融水补给为主，流量随气温而变化；第一天天气晴朗，昼夜温差大，流量昼夜变化大；第二天为阴天，昼夜温差小，流量径流昼夜变化小。

五、从微观入手、由点到面，厘清地理事物发生、发展过程

改变分析的空间尺度能提供深入了解地理过程和现象的洞察力，能了解地理过程和现象在不同尺度上是如何相互联系的。从微观入手更容易发现问题，由点到面，转换分析空间尺度，使学生深入理解地理过程。以时间尺度为序，认识人类如何干预地理环境过程，达到保护和修复地理环境，规划区域可持续发展战略。

例44 图11为R河流域及周边地区图。结合材料回答问题。

R河塑造了世界著名的大峡谷，峡谷平均深度达1600m，R河中上游地区年降水量约为250～500mm，下游地区年降水量一般不足100mm。甲国在R河干支流上修建了近百座水库和大型引水工程，促进了该国西部的城市和工农业的发展。

R河大峡谷呈现出谷底荒漠、北壁林木苍翠、南壁植物稀少的景观，分别说明其成因。

图11　

【过程性思维】

⑴微观入手：北壁和南壁植被差异是微地貌产生的小气候差异，由此处入手容易找到解决问题的突破口（见图12）。

⑵由点到面，空间转换：根据R河、大峡谷的纬度位置、海陆位置，进一步推知，该区域位于30°～40°大陆西岸偏内陆。R河上游冬季受西南风影响稍长降水偏多，下游受副热带高压影响稍长降水偏少。

⑶脆弱的生态：因本区域降水较少，在R河干支流上修建了近百座水库和大型引水工程，发展该国西部的城市和工农业，势必引起新的生态问题，不利于可持续发展。

图12　

参考答案：大峡谷深居内陆，谷底受下沉气流控制，降水稀少，形成荒漠景观； 北壁为湿润气流的迎风坡，降水多，林木苍翠；南壁为背风坡，降水少，植物稀少。

宇宙是时间和空间的总和，时间和空间本身就是事物存在的基本形式，在时空交互变化中，弄清地理事物发生、发展过程，有助于感悟自然之美，也有助于引导同学终身欣赏和认识这个世界。