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热点01 加州山火、南大洋疯狂吸碳、千龟朝阳……地球圈层系统物质
循环与能量转换
地理科学认为，地球各个圈层系统物质运动是能量转换的物质载体，能量转换是物质运动的动力基础。
地球各个圈层系统物质循环以能量为动力，能量在物质之间传递过程实质上就是能量的转化。当物质运动
形式发生转化时，能量形式同时发生转化，物质与能量只是同一个基本实体的不同表现形式而已。例如，
与人类来说，2025年“11·6美国加州野火”是岩石圈、大气圈能量与生物圈的恶性互动，与土壤圈来说
又是良性的物质循环；南大洋疯狂吸碳现象，是水圈与生物圈的互动产物。云南省千龟山“千龟朝阳”景
观的形成，则是“天”——太阳辐射能化身为风、生物、水与地表岩石互动的结果。
由于能量转换是物质运动的动力源泉，在认识物质运动过程时，如果把握住了能量转换这条主线，就相
当于牵住了一个根本性的、稳定不变的基本原理线索，在此基础上去本源性地审视和把握能量转换和物质
运动过程。
事实上，地球各个圈层系统物质运动与能量转换一样，都是自然地理要素相互作用、相互影响的能主要
表现形式。结合图文材料，对各个圈层运动过程、运动结果的描述与分析，是衡量学生学科素养状况的重
要途径之一。
1.行星地球运动与能量转换2.地球大气循环运动与能量转换
3.地球水循环运动与能量转换4.地球岩石循环运动与能量转换
5.地球生物循环运动与能量转换6.碳循环
7.地球物质循环运动与能量转换的结果——自然地理环境动态平衡（建议用时：60分钟）
1.2024年“11·6美国加州野火”。
当地时间2024年11月6日早间，美国加利福尼亚州洛杉矶西北处约64公里的索米斯发生野火，高达
每小时130公里的强风导致野火在几个小时内蔓延至约4km2的土地，后续则蔓延到更大的范围。这场火灾
直到2025年1月底才得到控制。加利福尼亚州山区多生长有油质灌木和松树，加上特殊的气候和地形条件，
是世界上森林火灾频发地区，其中“圣安娜风”也被称为“魔鬼风”，是造成加州山火频发的重要原因之
一。每年秋冬季节，加州盛行“圣安娜风”，风力强劲，直达太平洋沿岸。有研究称，受控野火能促进森林
部分耐火植物的生长。下图美国加州地形简图和“圣安娜风”示意图。
（1）图示河流下游径流量的季节变化特点是 ，并从气候角度，分析其主要成因。
（2）解释中央谷地的成因。
（3）据图分析秋冬季“圣安娜风”风力强劲的原因。
（4）分析秋季洛杉矶附近林区山火火势猛烈的主要自然原因。
（5）加州山麓地带的典型植被是 （单选：A.亚热带常绿硬叶林 B.亚热带常绿阔叶林 C.温带落
叶阔叶林）受控野火对耐火植物生长的促进作用表现在 （单选）
①燃烧枯枝落叶，提高土壤肥力 ②增加地表热量，生长期变长
③减少种间竞争，增加生长空间 ④增加大气降水，提高上壤湿度
A．①② B．①③
C．②③ D．③④
【答案】
（1）冬季多、夏季少 主要流经地中海气候区，降水冬季多、夏季少。（2）中央谷地位于内华达山脉与海岸山脉之间，由于美洲板块与太平洋板块碰撞挤压，地壳断裂下
陷形成谷地。
（3）秋冬季大盆地（东部内陆）降温快，气压高，西部沿海海域气温相对高，气压较低，海陆之间
气压差大；水平气流吹向沿海地区过程中，经过一些山口（因狭管效应）风力增强。
（4）该地区夏季炎热干燥，秋季林区积累大量干燥的枯枝落叶等易燃物；秋季来自内陆荒漠干燥的
“圣安娜风”翻越高大山脉后下沉升温；干热气流又顺峡谷穿行，加大风速，助长了火势。
（5）A B
【解析】
（1）图示河流下游区域位于北纬30°-40°大陆西岸，是在地中海气候区，夏季受副高控制，高温少
雨，河流径流量补给少，蒸发多，其径流量夏季少，冬季受西风影响，降水量较大，其径流量冬季较多。
（2）加利福尼亚州的主要地形单元形成原因主要与地球内力作用相关，该地位于美洲板块与太平洋
板块的消亡边界，由于美洲板块与太平洋板块碰撞挤压，地壳隆起形成海岸山脉、内华达山脉，两大山脉
之间的地壳则断裂下陷，形成狭长谷地。
（3）从图中看大盆中位于大陆内部，陆地较海洋热容量小，秋冬季节大盆地降温快，气温低，高气
压强盛，西部沿海相对气温较高，气压较低，内陆和沿海气压差异显著，受水平气压梯度力影响，风力较
大；气流吹向沿海地区经过一些山口，狭管效应使风力增强，同时风越过山脉之后，气流下沉，风速会继
续增大。
（4）火灾发生必须有助燃物，当地亚热带常绿硬叶林广泛分布，秋季林区积累大量干燥的枯枝落叶
等易燃植物多。火灾发生时一般是由高温引起的，秋季来自内陆荒漠干燥的“圣安娜风”翻越高大山脉后
气流下沉过程中不断升温；风力大可使火灾发生范围扩大，干热气流又顺峡谷穿行，加大风速，助长了火
势。
（5）结合第一题分析，图示区域山麓为地中海气候，故典型植被是亚热带常绿硬叶林，故A正确。枯
枝落叶燃烧后，释放大量矿物质，提高土壤肥力，①正确；火灾发生时虽然可提高土壤温度，但其影响时
间较短，不会影响植物生长期，②错误；火灾烧死不耐火植物，减少了种间竞争，增加耐火植物生长空间，
③正确；野火发生会使土壤湿度降低，④错误。故B正确。
2.森林生态系统涵养水源。
我国西南地区森林资源丰富，森林生态系统通过林冠层、枯落物层和土壤层对降雨进行截留、蓄积，
发挥着重要的水源涵养功能。图1示意2009～2018年我国西南地区某山体阳坡不同海拔的林地面积占比和
冠层截留贡献率，图2示意2009～2018年我国西南地区某山体阳坡年均单位面积冠层截留、降雨量及单位
面积枯落物截留随海拔的变化。(1)海拔1000～1500m的冠层截留贡献率最大，分析其原因。
(2)说明3000米以上单位面积枯落物截留量随海拔变化的特点，并分析其原因。
(3)从水循环角度，说明印度洋海水转化成我国西南地区河流径流的过程。
(4)简析森林生态系统涵养水源对河流径流的作用。
【答案】(1)林地面积占比大；单位面积冠层截留量大；降雨量偏多。(2)特点：随着海拔升高，枯落物截留量迅速增长。原因：随着海拔升高，气温下降，微生物分解枯
落物的速度下降，枯落物蓄积量增加，枯落物吸纳和阻拦的雨水量增加。
(3)印度洋海水在太阳辐射作用下蒸发，形成水汽，水汽上升到空中，被气流（西南季风）输送到西
南地区上空，部分水汽在适当条件下凝结，形成降水（雨），降落到地表的水，一部分在地面流动，形成
地表径流，还有一部分渗入地下，形成地下径流，地表径流与地下径流汇集，形成河流径流。
(4)森林林冠层和枯落物层截留雨水、土壤蓄水，雨季降低地表径流量；土壤蓄水为河流提供稳定可
靠的地下水补给来源，使得河流在枯水期也有一定的径流量，即森林生态系统对河流径流量起调节作用；
林区中土壤的蓄水和地下水等经过自然过滤作用，使补给给河流径流的地下水水质好，提高河流径流水质。
【解析】（1）图1显示海拔1000～1500m人类活动较少，林地面积占比大，对降水截留量多；单位面
积冠层截留量大，截留效率更高；图2显示降雨量随海拔上升也存在变化，在此高度上降水量偏多，可供
截留的水源多。
（2）由图2可知，随着海拔的升高，截留量迅速增长，增长幅度大于3000米以下区域；原因：海拔
升高温度下降，微生物分解枯落物速率变慢，植物的枯落物分解少，土壤中的蓄积量增加，形成有机质层
和腐殖质层，枯落物吸纳和阻拦的雨水量增加，涵养水源效果更好。
（3）水循环是指自然界的水在水圈、大气圈、岩石圈、生物圈中通过蒸发（蒸腾）、水汽输送、降
水、下渗及地下径流、地表径流等环节连续运动的过程。我国西南地区部分在南亚季风影响下，参与印度
洋与亚洲大陆南部地区之间的海陆间循环。海水在太阳辐射作用下吸收热量，从海洋中蒸发，由液态水转
化形成水汽，水汽上升到空中，被西南季风输送到我国西南地区上空，部分在适当条件下遇冷凝结，形成
降水，降落到地表上。该部分水一部分在地面汇聚流动，进入江河形成地表径流，还有一部分下渗入地下，
形成地下径流，不同位置流动的地表径流与地下径流汇集成河流径流。
（4）结合前面三题分析，雨季时林区的林冠层、枯落物层和土壤蓄水截留雨水，“削峰”作用显著；
森林截留降水在土壤之中，土壤蓄水为河流提供稳定可靠的地下水补给，尤其是枯水季节更是重要的补给
来源，“补枯”作用显著，总体上使河流径流稳定；土壤蓄水和地下水运动等自然过滤（吸附、分解、沉
淀）作用，净化和提升了水质，提高水体自净能力，更新了水资源。
3.南大洋疯狂吸碳。
材料 海水通过与大气的接触，直接溶解大气中的二氧化碳，水温越低二氧化碳溶解度越高。近年来，
有学者提出世界第五大洋——南大洋的说法。南大洋吸收碳量比释放碳量高，其正在“疯狂吸碳”。研究
显示，二氧化碳在南大洋下沉再被绿植吸收转化，大约需要1000年的时间。图1为南大洋略图，图2为碳
循环示意图。(1)关于图1中洋流的描述，正确的是____（不定项选择）
A．地处中纬度 B．自西向东流动
C．性质为寒流 D．信风吹拂形成
(2)解释南大洋吸收碳量高于释放碳量的自然原因。
(3)从大气受热过程角度，说明大气中二氧化碳增加导致全球变暖的过程。
(4)有学者认为南大洋疯狂吸碳可以改变全球变暖的趋势，你是否赞同？请表明态度，并从碳循环的
角度说明理由。
【答案】
(1)ABC
(2)西风带，风力强劲，风大浪高，海水与大气充分接触，溶解二氧化碳多；南极外围，水温低，二
氧化碳溶解度大，释放少。
(3)二氧化碳吸收长波辐射，其增加导致大气对地面辐射吸收增强，大气增温，并相应增加大气逆辐
射，保温作用增强，导致全球变暖。
(4)赞同。理由：南大洋吸碳量大，导致大气圈中二氧化碳减少；表层海水中的二氧化碳进入海洋生
物和岩石圈，碳循环时间长。
不赞同。理由：南大洋仅仅是局部地区，吸碳量有限；南大洋表层溶解的二氧化碳只是暂时的，随着
碳循环又将释放出来。
【解析】
（1）从地理位置来看，图示洋流位于南半球，大致位于中纬度地区，A正确。观察洋流的方向，洋流
从西向东流动，这与全球洋流系统中中纬度地区的洋流方向一致，B正确。考虑洋流的性质，由于该洋流
位于中纬度，且是从西向东流动的，这是典型的西风漂流。西风漂流在南半球表现为寒流，因为它携带的
是来自南极地区的冷水C正确。虽然信风在某些地区对洋流有影响，但图示洋流主要是由西风驱动的，而不是信风，D错误。故选ABC。
（2）由图可知，南大洋所属西风带，该区域风力强劲，风大浪高，因此海水与大气可以充分接触，
使得海水溶解的二氧化碳多；该地区属于南极外围，水温较低，因此二氧化碳的溶解度大，释放少。因此
南大洋吸收碳量高于释放碳量。
（3）大气中的二氧化碳增多，会导致大气吸收更多的红外线长波辐射，即致大气对地面辐射吸收增
强，使大气温度升高，大气温度升高后，大气逆辐射也会增加，使得大气对地面的保温作用增强，气候变
暖。
（4）表明观点，言之有理即可。赞同。理由：南大洋吸碳量大，会导致大气圈中的二氧化碳含量减
少，从而减缓全球气温变暖；表层海水中的二氧化碳可以进入海洋生物和岩石圈，碳循环时间长，因此减
缓大气中二氧化碳的含量，从而减缓全球变暖的趋势。
不赞同。理由：南大洋仅仅是局部地区，面积有限，因此吸收的碳量有限，对全球气候变暖影响较小；
其次南大洋表层溶解的二氧化碳只是暂时的，随着碳循环又将释放出来，仍然会增加大气中的二氧化碳含
量，最终使全球气候变暖。
4.云南省千龟山“千龟朝阳”。
千龟山（26.5°N，99.7°E）是中国迄今为止发现的面积最大、海拔最高的一片神奇丹霞地貌区，其
山顶（海拔2700米）向西的坡面上为赭红色的砂岩，因特殊的地质作用，岩石表面发育成格子状的大裂隙，
将岩石分割成一只只如同乌龟一样的群龟方阵（如图a），而每块龟背上又发育很多细小的龟裂纹。众多
的“乌龟”形成整齐排列的“千龟朝圣”景观，当太阳刚好从山顶升起时，就会看到“千龟朝阳”的奇特
景观（图b）。专家实地考察发现，第四纪冰期时该区域曾被冰雪覆盖，形成厚厚的冻土层。该地层岩石
中泥质含量较高，垂直节理发育完整。整个区域只有这个坡面上的“乌龟形态”发育最为完整。(1)千龟山的岩石类型属于岩石圈物质循环图（图c）中的 ；该类岩石区别于其他类岩石的显著特
征有 、 。
(2)将“①外力沉积 ②风化、侵蚀 ③地壳抬升”，按千龟山景观形成的正确过程进行排序 。
（3）从整体性角度，分析千龟山向西坡面的“乌龟形态”发育最为完整的原因。
（4）某游客打算去千龟山看“千龟朝阳”奇观，请你为他分析一下是选择冬半年去、还是夏半年去
才能看到，并阐述你的理由。
【答案】(1) 丁 具有层理（层状）构造 、含有化石
(2)①③②
（3）该坡面垂直节理发育完整，坡面几乎无植被覆盖，且坡面向西，白天太阳当西晒时，岩石升温
快，夜晚降温也快，昼夜温差大，物理风化作用更强，易形成龟裂纹；②西坡处于西南季风的迎风坡，降
水量大，岩石中泥质含量较高，容易被侵蚀，出现更多的龟裂纹。
(4)夏半年 理由：从图中的指向标可知，山坡的最高处为正东方，“千龟朝阳”奇观出现时，此时
太阳位于山顶，而非地平线，说明太阳早已经从地平线升起来了，即该地此日出东北（昼长夜短），所以
应该是当地的夏半年。
【解析】（1）材料信息“赭红色的砂岩”表明主要岩石是沉积岩，再根据岩石圈三大岩石及岩浆转
换流程图中的箭头指向及数量，可推导出甲为岩浆（三进一出），乙为岩浆岩（三出一进），丙为变质岩
（二进二出+内力作用），丁为沉积岩（二进二出+外力作用）。沉积岩的突出特征：具有明显的层理构造
和含有化石。
（2）首先沉积岩的形成是位于地势低洼处“外力沉积”，形成水平岩层，其次再经历“地壳运动抬
升”，此过程中受力产生垂直节理发育，到了高处经历物理冻胀风化、流水侵蚀等外力作用，形成裂隙。
（3）从整体性角度分析西坡山体“乌龟形态”发育最为完整的原因，要明确整体性包含“气地水土
生”多方面要素：该坡面几乎无植被（生物）覆盖，岩石裸露，太阳当西晒（光照），白天岩石被太阳照
射升温快，而夜间岩石降温较快，昼夜温差大，物理风化明显，岩石容易形成龟裂纹；亚热带季风气候区，
雨季降水来自西南季风，西坡刚好处于迎风坡，降水多（水），且有坡度（地形），岩石泥质含量较高（土），使得岩石受到流水侵蚀明显，更易形成龟裂纹。
（4）本题考查太阳周日视运动季节变化规律。关注一般规律：太阳在地平线日出东北，日落西北时，
太阳直射点一定位于北半球，属于北半球的夏半年。从图中的指向标可知，山坡的最高处为正东方，“千
龟朝阳”奇观出现时，此时太阳位于山顶，而非地平线，说明太阳早已经从地平线升起来了，即该地此日
出东北（昼长夜短），由此判断可知，此时是当地的夏半年。
5.海南岛的山地热带雨林与土壤。
海南岛气候有明显的干湿季之分，降水集中于夏季。区内分布有我国分布面积最广、保存较为完好的
山地热带雨林（如下图），该山地热带雨林包含有高山云雾林、山地雨林、低地雨林等众多植被类型。
2021年10月国家正式建立了海南热带雨林国家公园。调查发现在低地雨林的低海拔沟谷中植被密度较小。
尖峰岭发育了土层深达10米以上且质地黏重的砖黄壤，其腐殖质含量为5.7%，含水率较高，土壤中的有
机碳含量随深度增加逐渐降低。
(1)海南岛地带性植被类型是 ，该类植被在 （选填：干季/湿季）时外观更加葱绿。
(2)（选择填空）海南岛出现山地热带雨林，属于 地域分异规律；山地热带雨林内三大类植被类
型的分布，属于 地域分异规律。
A．纬度地带性 B．从沿海到内陆地带性
C．垂直地带性 D．非地带性
(3)简析海南岛发育有山地热带雨林的气候条件。
(4)下列关于低海拔沟谷中植被密度较小原因的解释，不正确的是 （单选）
A．年降水量较大，沟谷中溪流众多，植物生存空间较小
B．沟谷中流水沉积作用强，地表破碎
C．沟谷内光照较弱，抑制部分植物生长
D．土壤中有机质流失多，肥力较低
E．土壤中水分太多，透气性差(5)说明尖峰岭土壤特性的形成原因。
【答案】(1) 热带季雨林 湿季
(2)D C
(3)纬度较低，热量充足；海洋水汽受地形抬升，降水充沛；地形高差较大，气候垂直差异显著。
(4)B
(5)气候湿热，岩石风化强烈，土层较厚；森林茂密，枯枝落叶多，易被分解形成腐殖质；土质黏重，
透水性较差，使土壤含水率较高；从土壤表层向下，植物根系逐渐减少，有机碳含量向下减少。
【解析】（1）图示海南岛大约位于18°N-20°N，属于热带；文字信息“海南岛气候有明显的干湿季
之分，降水集中于夏季”，为热带季风气候，在其影响下，发育的地带性植被是热带季雨林。该类植被有
较明显的季相变化，湿季时因水分条件好，植被显得更加葱绿。
（2）结合第1题分析，该地出现热带雨林，属于因地形因素导致的非地带性现象，故选D；山地雨林
包括“高山云雾林、山地雨林、低地雨林”三类，是根据海拔高度差异命名的，显示垂直地带性地域分异
规律，故选C。
（3）结合已学知识“全年高温多雨的热带雨林气候环境下，发育有热带雨林”，故在海南岛出现热
带雨林的区域，气候具备“全年高温多雨”的特征。海南岛位于低纬度地区，为热带，在海拔较低区域，
依然全年高温；图示海南岛地势中间高、四周低，四周环海，海洋水汽丰富，地形对来自海洋气流的抬升，
多地形雨，图示热带雨林区域年降水量达到1400mm以上，水分充足，适合发育热带雨林；海南岛地形以山
地为主，地表高差大，气候的垂直差异显著，形成了山地热带雨林内部丰富的植被类型。
（4）植被密度较小成因，从植被生长所需的“地气水土”条件角度分析。海南岛年降水量大，沟谷
作为水流汇聚的低洼地带，易形成众多溪流。这些溪流不仅占据了大量的地表空间，减少了植物可直接利
用的土地面积，还导致土壤湿度过高，透气性差，不利于植物的生长，A、E分析正确，但不符合题意。地
表破碎，是流水侵蚀作用的结果，沟谷中水流速度快，流水侵蚀作用强，而不是沉积作用强，B分析不正
确，符合题意。在低海拔沟谷中，由于两侧山体的遮挡，光照条件相对较弱。光照是植物进行光合作用的
重要条件之一，光照不足会抑制部分植物的生长和发育，C分析正确，但不符合题意。长期的流水冲刷使
得土壤中的养分随水流失，导致土壤肥力下降，D分析正确，但不符合题意。故选B。
（5）图示尖峰岭位于山地热带雨林区，当地湿热的气候，加速了岩石的物理风化和化学风化过程，
使得岩石易于破碎并释放出矿物质和养分，长时间的风化作用形成了深厚的成土母质，为土壤的发育提供
了物质基础。在森林生长过程中，大量的枯枝落叶等有机物质不断积累在土壤表面。由于气候湿热，微生
物活动旺盛，这些有机物质易于被分解和转化，形成丰富的腐殖质；尖峰岭的土壤主要由黏土矿物组成，
这些矿物颗粒细小、比表面积大，具有很强的吸附能力和保水能力。同时，由于土壤中的有机质含量较高，也增加了土壤的黏性和持水性，因此，尖峰岭的土壤透水性相对较差，相应的含水率较高；在尖峰岭的土
壤中，随着土壤深度的增加，植物根系的分布密度逐渐降低。由于植物根系是土壤有机碳的重要来源之一，
因此随着土壤深度的增加，有机碳含量也逐渐减少。
